土木工程的灾害

土木工程灾害

一． 地震对土木工程的影响

地震次生灾害大致可分为两大类：一是自然层面的，如滑坡、崩塌、滚石、泥石流、地裂缝、地面塌陷、砂土液化等次生地质灾害和溃决水灾，发生在深海地区的强烈地震还可引起海啸；二是社会层面的，如道路破坏导致交通瘫痪、煤气管道破裂形成的火灾、下水道损坏对饮用水源的污染、电讯设施破坏造成的通讯中断，还有瘟疫流行、工厂毒气污染、医院细菌污染或放射性污染等。历史经验表明，次生灾害所造成的伤亡和损失，有时比直接灾害还要大（日本2011地震引起核泄漏事故）。

地震形成的原因大致可以归纳为5点。

1、构造地震：由于地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来，以地震波的形式向四面八方传播出去，到地面引起的房摇地动称为构造地震。这类地震发生的次数最多，破坏力也最大，约占全世界地震的90%以上。（旧金山地震属于结构地震）

2、火山地震：由于火山作用，如岩浆活动、气体爆炸等引起的地震称为火山地震。只有在火山活动区才可能发生火山地震，这类地震只占全世界地震的7%左右。

3、塌陷地震：由于地下岩洞或矿井顶部塌陷而引起的地震称为塌陷地震。这类地震的规模比较小，次数也很少，即使有，也往往发生在溶洞密布的石灰岩地区或大规模地下开采的矿区。

4、诱发地震：由于水库蓄水、油田注水等活动而引发的地震称

为诱发地震。这类地震仅仅在某些特定的水库库区或油田地区发生。

5、人工地震：地下核爆炸、炸药爆破等人为引起的地面振动称为人工地震。人工地震是由人为活动引起的地震。如工业爆破、地下核爆炸造成的振动；在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压力，有时也会诱发地震。

预防措施：

在国际上，位于环太平洋地震带活跃区的日本，是个地震多发国家，正是这个原因，让日本人有相当多的抗震经验，现在我们来“取其精华”看看日本这块“他山之石”是如何来从建筑措施上防震的： 地震使日本人意识到交通系统和建筑物抗震的薄弱环节。在这场地震中，阪神高速公路神户线坍塌，山阳新干线的桥墩坍塌，28号国道坍塌，通往神户方向的主干道严重拥堵。日本人由此发现这一地区许多高速公路抗地震纵波的能力较弱，一些修筑较早的道路抗震措施滞后。地震过后，在行政主导下，道路和桥梁先后都得到了加固。同年6月，日本还部分修订了自1961年起实施的《灾害对策基本法》，规定了在警察疏导下确保消防车辆通行的措施和交通管制情况下驾驶员的义务等，以避免道路拥堵延缓救灾。在地震中，神户市内超过80%的死者死于建筑物倒塌，尤其是老朽的木结构房屋。地震后，《建筑基准法》先后3次得到修订，提高了建筑物抗震设计的级别。同时，新建的住宅基本废弃了在屋顶铺瓦的传统方法。

提高全民防灾意识，每年日本各地都在一月十七日防灾日举行培训，电视也播放地震知识。连小学生都知道地震发生了该如何逃生，

每个教室、每个家庭基本都备有防灾包，里面装有药品、食品、饮用水等，每个城市的中小学都常被用来作为应急避难所，公园里还有可供一万人三天饮用水的耐震型储水槽以及食品等救灾物资。

我国是一个多地震国家，中国地处欧亚板块的东南部，受西环太平洋地震带和喜马拉雅——地中海地震带活动的影响，地震活动不仅频度高，强度大且分布广泛。中国共分五个地震区，即：华北地震区、青藏高原地震区、华南地震区、新疆地震区、台湾地震区。华北地震区包括：北京、天津、河北、河南、山东、山西、内蒙、陕西、宁夏、江苏、安徽等地全部或部分地区。其地震频度仅次于青藏高原地震区，居全国第二。据统计，有据可查的8级地震发生过5次；7～7．9级发生过18次。区域内，大城市集中，人口稠密，北京又是我国政治、经济、文化、交通中心，天津是华北工业重镇，北京的“东大门”，所以这地区备受人们关注。做好震前的预防采取有效的措施，制定应急预案是减少地震灾害的重要保证。

二． 泥石流对土木工程的影响

泥石流是一种发生在山区河流沟谷中的饱含泥、石、水的液固两相流，是一种破坏力很大的突发性特殊洪流。暴雨或(和) 冰雪融水是其发生有诱因。按其固体物质构成不同可分为泥石流、泥流和水石流等三类。泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物质容量大和破坏力强等特点。发生泥石流常常会冲毁公路铁路等交通设施甚至村镇等，造成巨大损失。

1）泥石流形成条件

泥石流的形成需要三个基本条件：有陡峭便于集水集物的适当地形；上游堆积有丰富的松散固体物质；短期内有突然性的大量流水来源。

2）泥石流发育规律

1、季节性

我国泥石流的暴发主要是受连续降雨、暴雨，尤其是特大暴雨集中降雨的激发。因此，泥石流发生的时间规律是与集中降雨时间规律相一致，具有明显的季节性。一般发生在多雨的夏秋季节。因集中降雨的时间的差异而有所不同。西北地区的泥石流多发生在7、8两个月。据不完全统计，发生在这两个月的泥石流灾害约占该地区全部泥石流灾害的90％以上。

2、周期性

泥石流的发生受暴雨、洪水、地震的影响，而暴雨、洪水、地震总是周期性地出现。因此，泥石流的发生和发展也具有一定的周期性，且其活动周期与暴雨、洪水、地震的活动周期大体相一致。当暴雨、洪水两者的活动周期相叠加时，常常形成泥石流活动的一个高潮。

3)泥石流预防工程措施

（1）跨越工程。是指修建桥梁、涵洞，从泥石流沟的上方跨越通过，让泥石流在其下方排泄，用以避防泥石流。这是铁道和公路交通部门为了保障交通安全常用的措施。

（2）穿过工程。指修隧道、明硐或渡槽，从泥石流的下方通过，而让泥石流从其上方排泄。这也是铁路和公路通过泥石流地区的主要

工程形式。

（3）防护工程。指对泥石流地区的桥梁、隧道、路基及泥石流集中的山区变迁型河流的沿河线路或其它主要工程措施，作一定的防护建筑物，用以抵御或消除泥石流对主体建筑物的冲刷、冲击、侧蚀和淤埋等的危害。防护工程主要有：护坡、挡墙、顺坝和丁坝等。

（4）排导工程。其作用是改善泥石流流势，增大桥梁等建筑物的排泄能力，使泥石流按设计意图顺利排泄。排导工程，包括导流堤、急流槽、束流堤等。

（5）栏挡工程。用以控制泥石流的固体物质和暴雨、洪水径流，削弱泥石流的流量、下泄量和能量，以减少泥石流对下游建筑工程的冲刷、撞击和淤埋等危害的工程措施。拦挡措施有：栏渣坝、储淤场、支挡工程、截洪工程等。

对于防治泥石流，常采用多种措施相结合，比用单一措施更为有效。

三． 风灾对土木工程的影响

首先，要先说一下台风的形成的条件 一是要有广阔的高温、高湿的大气。热带洋面上的底层大气的温度和湿度主要决定于海面水温，台风只能形成于海温高于26℃－27℃的热带副热带的洋面上，而且在60米深度内的海水水温都要高于26℃－27℃；二是要有低层大气向中心辐合、高层向外扩散的初始扰动。而且高层辐散必须超过低层辐合，才能维持足够的上升气流，低层扰动才能不断加强；三是垂直方向风速不能相差太大，上下层空气相对运动很小，才能使

初始扰动中水汽凝结所释放的潜热能集中保存在台风眼区的空气柱中，形成并加强台风暖中心结构；四是要有足够大的地转偏向力作用，地球自转作用有利于气旋性涡旋的生成。地转偏向力在赤道附近接近于零，向南北两极增大，台风发生在大约离赤道5个纬度以上的洋面上。 2。明白了这些在联系造成台风路径多种多样的原因，我国的自身实际可以知道， 影响我国台风的运行路径（主要是台风在大气运动过程中，受到复杂大气环境等因素的影响。） 在我国，路径主要有4点 西移路径 台风从菲律宾以东洋面生成后，周围的基本气流很弱，这时候台风中心的移动主要是内力运动，方向往西北。由于遭受高空的副热带高压的影响，深厚的偏东气流会引导台风一直向偏西方向移动，一直到广东西部沿海、海南岛或越南一带登陆。沿此路径移动的台风，对我国海南、广东、广西沿海地区影响最大，经常在春、秋季发生。 西北移路径 台风在菲律宾东部海域生成后，会遭遇一股轴线是西北向东南的南风，台风在这股深厚气流的引导下，从菲律宾以东洋面向西北方向移动，经巴士海峡登陆台湾，再穿过台湾海峡向广东东部或者福建沿海靠近，在台湾、福建、广东等一带沿海登陆。

风灾是我国的主要灾害性天气之一，在我国各地均有发生。风灾可分为三类，一是台风灾害；二是由龙卷风、雷暴等天气引起的大风灾害；三是由

寒潮和强冷空气入侵伴随的人风造成的危害。我国气象部门规定：风力达到

8 级或以上（风速≥17 米/秒）时称作为大风。达到这一风力时，造成的灾害

明显增多。如：毁坏建筑物，造成人员伤亡；对渔业生产等海上作业有影响，

有时还掀翻渔船，造成船毁人亡；影响水上航行，发生严重翻船事故；防碍

公路和铁路交通，在公路上，强风可造成汽车失控，车速越快，汽车失控事

故越多；强风还可颠覆火车车辆，如1979 年在新疆有16 节车厢被大风掀翻。

发生在土质松软干燥、植被稀少地区的“黑风”或沙尘暴最容易形成对

人畜的危害。如发生在毛乌素沙漠附近鄂托克前旗的一次“黑风”，飞沙走

石，造成11 人死亡，3 万多头牲畜被风沙掩埋的灾害。大风可对农作物造成

机械损伤，如：折断、倒伏、落花、落果、落粒、授粉不良等。 气象部门要做好大风的天气预报工作。各家各户各部门在得到大风预

报、警报后，要及时采取防风措施，灾后及时进行抢救，是减轻以至避免大

风危害的正确途径。为预防风灾还应采取以下措施。

1. 建筑物在设计时要考虑风压这一因素。忽视了这一点，就容易在大风

天气里受损或毁坏，造成家庭财产的损失和人员伤亡；在接到大风预报和警

报后，要采取适当的防护措施。

2. 在水上作业时应随时注意天气变化，得到大风警报或发现有产生大风

的征兆时，应马上回港避风，不可有侥幸心理。在江河中行驶的船舶发现有

大风来临时，应在背风的岸边避风，特别是抗风能力差的小渔船、农用小船

等不能冒险航行。

3. 在遇有强风发生时，汽车、火车要低速行驶，谨慎开车。

4. 经济作物和农作物的栽培要选用抗风品种，合理安排布局，如植物的

株高、株型、播种的行向、密度和生育期等。

5. 营造防风林带，防风固沙，是控制风沙危害的重要措施

四． 滑坡对土木工程的影响

滑坡是指斜坡上的土体或岩体，受河流冲刷、地下水活动、地震、人工切坡等因素的影响，沿着一定的软弱面或软弱带，整体地或分散地顺坡向下滑动的自然现象。

滑坡形成的条件可分为内部条件和外部条件。

1、内部条件主要受地质、地形影响。

2、外部条件是滑坡形成的诱发因素，当滑坡形成的内部条件满足时，在某种外部因素的激发下，就会发生滑坡。

滑坡形成的外部条件主要有：降水、流水、地震及一些人为因素。 在野外，从宏观角度观察滑坡体，可以根据一些外表迹象和特征，粗略地判断它的稳定性如何。

1、已稳定的堆积层老滑坡体有以下特征：

(1)后壁较高，长满了树木，找不到擦痕，且十分稳定；

(2)滑坡平台宽、大、且已夷平，土体密实无沉陷现象，

(3)滑坡前缘的斜坡较缓，上体密实，长满树木，无松散坍塌现象。前缘迎河部分有被河水冲刷过的迹象；

(4)目前的河水已远离滑坡舌部，甚至在舌部外已有漫 滩、阶地分布；

(5)滑坡体两侧的自然冲刷沟切割很深，甚至已达基岩；

(6)滑坡体舌部的坡脚有清晰的泉水流出等等。

2、不稳定的滑坡常具有下列迹象：

(1)滑坡体表面总体坡度较陡，而且延伸较长，坡面高、低不平；

(2)有滑坡平台，面积不大，且有向下缓倾和未夷平现象；

(3)滑坡表面有泉水、湿地，且有新生冲沟；

(4)滑坡体表面有不均匀沉陷的局部平台，参差不齐；

(5)滑坡前缘土石松散，小型坍塌时有发生，并面临河，水冲刷的

危险；

(6)滑坡体上无巨大直立树木。

以上标志只是一般而论，较为准确的判断，需进一步的观察和研究。

我国防治滑坡的工程措施很多，归纳起来分为三类：一是消除或减轻水的危害；二是改变滑坡体外形、设置抗滑建筑物；三是改善滑动带土石性质。其主要工程措施简要分述如下：

1、消除或减轻水的危害

（1）排除地表水：排除地表水是整治滑坡不可缺少的辅助措施，而且应是首先采取并长期运用的措施。其目的在于拦截、旁引滑坡外的地表水，避免地表水流入滑坡区；或将滑坡范围内的雨水及泉水尽快排除，阻止雨水、泉水进入滑坡体内。主要工程措施有：油墨滑坡体外截水沟；滑坡体上地表水排水沟；引泉工程；做好滑坡区的绿化工作等。

（2）排除地下水：对于地下水，可疏而不可堵。其主要工程措施有：截水盲沟—用于拦截和旁引滑坡外围的地下水；支撑盲沟—兼具排水和支撑作用；仰斜孔群—用近于水平的钻孔把地下水引出；此外还有盲洞、渗管、渗井、垂直钻孔等排除滑体内地下水的工程措施。

（3）防止河水、库水对滑坡体坡脚的冲刷：主要工程措施有：在滑坡上游严惩冲刷地段修筑促使主流偏向对岸的“J ”坝；在滑坡前缘抛石、铺设石笼、修筑钢筋混凝土块排管，以使坡脚的土体免受河水冲刷。

2、改变滑坡体外形、设置抗滑建筑物

（1）削坡减重：常用于治理处于“头重脚轻”状态而在前方又没有可靠抗滑地段的滑体，使滑体外形改善、重心降低，从而提高滑体稳定性。

（2）修筑支挡工程：因失去支撑而引起滑动的滑坡，或滑坡床陡、滑动可能较快的滑坡，采用修筑支挡工程的办法，可增加滑坡的重力平衡条件，使滑体迅速恢复稳定。支挡建筑物种类有：抗滑片石垛、抗滑桩（如钢轨抗滑桩等）、抗滑挡墙等。

3、改善滑动带土石性质：一般采用焙烧法、爆破灌浆法等物理化学方法对滑坡进行整治。