《不良地质现象》ppt课件

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工程地质与水文地质学河南城建学院交通工程系杨国洲e-mail：ygz74316@hncj.edu.cn 常见地质灾害概　述第一节滑坡第二节崩塌及岩堆第三节泥石流第四节岩溶第五节地震 概　述地质灾害——指由于地质作用对人类生存和发展造成的危害。自然地质灾害——自然地质作用引起的灾害。人为地质灾害——由于人类工程活动使周围地质环境发生恶化而诱发的地质灾害。 第一节　滑坡一、滑坡及其形态特征二、滑坡的形成条件及影响因素三、滑坡分类四、滑坡防治 一、滑坡及其形态特征滑坡——斜坡上的岩土体，在重力的作用下，沿着斜坡内部一定的滑动面（或滑动带）整体下滑，且水平位移大于垂直位移的坡体变形。 2004年6月23日，湖南怀化沅陵的五强溪库区重点移民区的北溶乡花园、侯家湾、朱红溪3个村发生山体滑坡。27栋房屋被冲毁乡政府机关也成了危险地出现毁损的公路 2003年5月11日贵州省三穗县平溪特大桥滑坡致使35人死亡，毁坏桥墩。 滑坡的形态特征 滑坡体——沿滑动面向下滑动的那部分岩土体。滑动面——滑坡体沿其下滑的面。滑坡的形态特征 滑动面的形态 滑坡床——滑动面下稳定不动的岩土体。滑坡周界——平面上滑坡体与周围稳定不动的岩土体的分界线。滑坡的形态特征 滑坡壁——滑体后缘与母体脱开的分界面。平面上多呈围椅状。滑坡的形态特征 滑坡台阶——由于滑坡体上、下各段运动速度的差异，滑坡体断开或沿不同滑面多次滑动，在滑坡上构成多级台阶。每一台阶由滑坡平台及陡壁组成。滑坡的形态特征 滑坡舌——滑坡体前缘形如舌状伸入沟堑或河道中的部分。滑坡鼓丘——滑坡体前缘受阻，被挤压鼓起成丘状的部分。滑坡的形态特征 滑坡裂隙——滑坡体内出现的裂隙。滑坡的形态特征 2003年7月13日三峡库区沙溪镇发生千将坪滑坡，致使24人失踪。新沙溪镇 滑坡壁滑坡周界 滑坡常见的各种地貌、地物特征：1.滑坡体上房屋开裂甚至倒塌；2.滑坡周界处双沟同源现象；3.滑坡体表面坡度比周围未滑动斜坡坡度变缓；4.滑坡体上的“醉林”、“马刀树”等现象。 二、滑坡的形成条件及影响因素（一）滑坡的形成条件（二）影响滑坡形成和发展的因素 滑坡的形成条件滑动面切割面临空面必备条件 令k为稳定系数显然，k＞1时，斜坡稳定；k=1时，斜坡处于极限平衡状态；k＜1时，滑体下滑。力学条件抗滑力矩=滑动力矩=Ｗ·a 由此，我们可以得出滑坡产生的力学条件是：在贯通的滑动面上，总下滑力＞抗滑力。 影响滑坡形成和发展的因素地形地貌地层岩性地质构造地下水人为因素等 1．地形地貌斜坡的高度、坡度和形态影响着斜坡的稳定性。高而陡峻的斜坡较不稳定，因为地形上的有效临空面提供了滑动的空间，是滑坡形成的重要条件。 2．地层岩性沉积物和岩石是产生滑坡的物质基础。 3．地质构造滑坡的产生与地质构造关系极为密切。滑动面常常是构造软弱面，如层面、断层面、断层破碎带、节理面、不整合面等。另外，岩层的产状也影响滑坡的发育。如果岩层向斜坡内部倾斜，斜坡比较稳定；如果岩层的倾向和斜坡坡向相同，就有利于滑坡发育，特别是当倾斜岩层中有含水层存在时，滑坡最易形成。 4．地下水绝大多数滑坡的发生发育都有地下水的参与。因为地下水进入滑动体，到达滑动面，会使滑动体自重增大，使滑动面抗剪强度降低，再加上对滑动体的静、动水压力，都成为诱发滑坡形成和发展的重要因素。 5．人为因素及其它因素人工切坡，开挖渠道，露采矿坑等人类的工程活动。如设计施工不当，也可破坏斜坡平衡，引起滑坡。此外，地震、大爆破和各种机械震动常诱发滑坡，因为地面震动不仅增加了土体下滑力，而且破坏了土体的内部结构。 当上述条件同时具备时，滑坡几乎是难以避免的。一个突出的例子是：1983.3.7，在甘肃省东乡县洒勒山南坡第四纪黄土与下覆第三纪红土层中发生了大型灾害性滑坡，使公路摧毁，河道堵塞，水库淤积，附近4个生产队的71户被掩埋，220人死亡，三千多亩农田被毁。 三、滑坡分类（一）按滑坡力学特征分类（二）按滑动面与地质构造特征分类（三）《铁路不良地质勘察规程》中采用的滑坡分类 牵引式滑坡：滑体下部先失去平衡发生滑动，逐渐向上发展，上部滑体受到牵引而跟随滑动。推动式滑坡：滑体上部局部破坏，上部滑动面局部贯通，挤压下部滑体，最后整个滑体滑动。按滑坡力学特征分类 均质滑坡顺层滑坡切层滑坡按滑动面与地质构造特征分类 四、滑坡防治1.应当是以防为主、整治为辅；2.查明影响因素，采取综合整治方案；3.一次性根治，不留后患。防治原则： 四、滑坡防治排水刷方减载修建支挡工程改善滑动面或滑动带的岩土性质 滑坡地表排水系统示意图截水沟断面构造图（一）排水1．排除地表水对滑坡体地表水要截流旁引，不使它流入滑坡内。 支撑盲沟截水盲沟2．排除地下水其中水平排水设施有盲沟、盲洞、水平钻孔。垂直排水设施有井、钻孔等。 （二）刷方减载对于头重脚轻的滑坡、高而陡的斜坡，可将滑坡上部或斜坡上部的岩土体削去一部分，并将其堆放在坡脚处。 抗滑桩（三）修建支挡工程挡土墙锚固滑体支挡工程的作用主要是增加抗滑力，直到不再滑坡。 抗滑桩 （四）改善滑动面或滑动带的岩土性质土质改良的目的在于提高岩土体的抗滑能力，主要用于土体性质的改善。一般有电化学加固法、硅化法、水泥胶结法、冻结法、焙烧法、石灰灌浆法及电渗排水法等。 第二节　崩塌及岩堆一、崩塌二、岩堆 一、崩塌崩塌——指陡峻斜坡上的岩、土体在重力作用下突然脱离坡体向下崩落的现象。 落石——陡峻斜坡上个别、少量岩块、碎石脱离坡体向下坠落的现象。山崩——规模巨大的山区崩塌。 盐池河崩塌 地形地貌条件岩性条件地质构造条件水的条件气候因素其它条件崩塌的形成条件及影响因素 地形地貌条件地形是引起崩塌的基本因素。斜坡坡度大于55°、高度超过30m的地段有利于发生崩塌。 软、硬岩相间发生的崩塌岩性条件岩性对崩塌有明显的控制作用。坚硬脆性的岩石组成的高陡边坡以及硬、软岩相间构成的边坡较易发生崩塌。 层理、节理组合发生的崩塌地质构造条件岩体中各种不连续面的存在是产生崩塌的基本条件。当各种不连续面的产状和组合有利于崩塌时，就成为发生崩塌的决定性因素。 水的条件水是诱发崩塌的必要条件。气候条件高寒地区冰劈作用广泛发育，干旱、半干旱气候区日温差及年温差较大，这些地区物理风化强烈，岩石易破碎成碎块，崩落极为盛行。 其它条件主要是人为因素和振动影响。如果在工程设计和施工中处理不当，会促使崩塌的发生；地震、列车、爆破施工引起的振动，也是诱发崩塌的因素。 崩塌的防治1．排水水的参与加大了发生崩塌的可能性，所以要在可能发生崩塌的地段上方修建截水沟，防止地表水流入崩塌区内。崩塌地段地表岩石的节理、裂隙可用粘土或水泥砂浆填封，防止地表水下渗。 拦石网2．对于落石和小型崩塌，可采用：(1)清除危岩；(2)支护加固；(3)拦挡工程。崩塌支护加固措施 3．对于大型崩塌，可采用棚洞或明洞等防护工程。若各种方法均不能解决问题时，只能采取绕避方案：或将线路内移作隧；或将线路改移到河对岸。防崩塌明洞 二、岩堆岩堆——陡峻斜坡上的岩体，受物理风化作用形成的岩石碎屑，崩落下来在坡脚形成的疏松岩块堆积体。 岩堆的特征1．位置及形状：岩堆一般位于高陡崩塌斜坡的坡脚处。从平面上看，上窄、下宽，如三角形或梯形；2．表面坡度：岩堆表面坡度与组成岩堆物质的天然休止角接近； 4．岩堆底部坡度：岩堆底部为原坡脚地面，上陡下缓。3．结构、构造：岩堆内部结构疏松。岩堆内部稍具层理，层理面与表面坡度大致平行；岩堆的特征 岩堆防治以防为主，对于规模大、正在发展的岩堆，应以绕避为宜；对于中、小岩堆、已趋停止或已停止发展的岩堆，铁路、公路通过岩堆时应采取一定的措施： 1．排水：要排除岩堆附近的地表水和地下水。2．线路位置选择：以路堑通过时，位置应选在岩堆顶部；以路堤通过时，路堤位置应选在岩堆下部。3．在岩堆上的线路，应尽量少填少挖。岩堆上线路上下挡墙线路位置图 第三节　泥石流一、泥石流及其分布二、泥石流形成条件三、泥石流分类四、泥石流地区道路位置选择五、泥石流的防治措施 一、泥石流及其分布泥石流——含有大量泥砂、石块等固体物质，突然爆发的，具有很大破坏力的特殊洪流。 泥石流的危害 泥石流的危害 2004年7月，云南省德宏州盈江县先后发生了两次特大洪涝泥石流灾害，造成了巨大的经济损失和人员伤亡。 二、泥石流形成条件必备条件丰富的松散固体物质陡峻的地形足够的突发性水源 松散固体物质（地质条件）在形成区内有大量易于被水流侵蚀冲刷的疏松土石堆积物，是泥石流形成的最重要的条件。 地形条件典型的泥石流流域可划分为形成区、流通区和沉积区三个区段。 该区多为三面环山、一面出口的半圆形宽阔地段，周围山坡陡峻，沟谷纵坡降可达30°以上。斜坡常被冲沟切割，且崩塌、滑坡发育；坡体光秃，无植被覆盖，这样的地形，有利于汇集周围山坡上的水流的固体物质。形成区又可分为汇水动力区和物质供给区。形成区 该区多为狭窄而深切的峡谷或冲沟，谷壁陡峻而纵坡降较大，常出现陡坎和跌水，泥石流进入本区后极具冲刷能力。流通区形似颈状或喇叭状。非典型的泥石流沟，可能没有明显的流通区。流通区 一般位于山口外或山间盆地的边缘，地形较平缓。泥石流至此速度急剧变小，最终堆积下来，形成扇形、锥状堆积体，有的堆积区还直接为河漫滩或阶地。沉积区 水源条件泥石流形成必须有强烈的地表径流，地表径流是暴发泥石流的动力条件。人为因素人类工程活动的不当可促进泥石流的发生、发展、复活或加重其危害程度。 三、泥石流分类 泥石流水石流泥流按所含固体物质成分分为： ——沟谷型按地貌特征分为： ——山坡型按地貌特征分为： （三）按流体性质分类1.粘性泥流；2.粘性泥石流；3.稀性泥流；4.稀性泥石流；5.水石流（四）按泥石流规模大小分类1.小型；2.中型；3.大型；4.特大型（五）泥石流按发育阶段分期1.发育初期；2.旺盛期；3.间歇期 四、泥石流地区道路位置选择及防治措施掌握泥石流的独有特征和发生发展规律，选择好线路的位置是防治泥石流的最有效措施。 一般来说，道路工程通过泥石流区，应遵循以下原则：1．绕避处于发育旺盛期的特大型、大型泥石流或泥石流群，以及淤积严重的泥石流沟；2．远离泥石流堵河严重地段的河岸；3．线路高程应考虑泥石流发展趋势；4．峡谷河段以高桥大跨通过；5．宽谷河段，线路位置及高程应根据主河床与泥石流沟淤积率、主河摆动趋势确定；6．线路跨越泥石流沟时，应避开河床纵坡由陡变缓和平面上急弯部位；不宜压缩沟床断面，改沟并桥或沟中设墩；桥下应留足净空；7．严禁在泥石流扇上挖沟设桥或作路堑。 道路通过泥石流地区的具体位置，通常有五种方案可供比选：铁路通过泥石流区的方案 五、泥石流的防治措施对于大型的严重发育的泥石流地段，一般绕避为好。万一无法绕避的，在调查泥石流活动规律后，选择有利位置，采用适宜的建筑物通过。拦挡工程排导工程水土保持 格栅坝（一）拦挡工程主要用于上游形成区的后缘，主要建筑物是各种形式的坝。它的作用主要是拦泥滞流和护床固坡。谷坊群 （二）排导工程主要用于下游的洪积扇上，目的是防止泥石流漫流改道。减小冲刷和淤积的破坏以保护附近的居民点、工矿点和交通线路。排导工程主要包括排导沟、渡槽、急流槽、导流堤、排洪道等。 （三）水土保持水土保持是泥石流的治本措施。其措施包括平整山坡、植树造林，保护植被等，维持较优化的生态平衡。 第四节　岩溶一、岩溶及其形态特征二、岩溶的形成条件及发育规律三、岩溶地区工程地质问题四、岩溶的防治措施 一、岩溶及其形态特征岩溶——指可溶性岩石受地表水和地下水以化学溶蚀为主，机械侵蚀和崩塌为辅的地质营力的综合作用和由此产生的各种现象的统称，又称喀斯特(karst)。岩溶发育在岩盐类岩石硫酸盐类岩石碳酸盐类岩石 漓江两岸如诗如画的风景 岩溶的形态特征——溶沟 岩溶的形态特征——溶沟和石芽 岩溶的形态特征——石芽 岩溶的形态特征——石林 岩溶的形态特征——漏斗 岩溶的形态特征——落水洞 岩溶的形态特征——溶蚀洼地 岩溶的形态特征——溶蚀盆地 岩溶的形态特征——峰丛 岩溶的形态特征——峰林 岩溶的形态特征——孤峰 岩溶的形态特征——溶洞 地下溶洞的形成过程 该溶洞有上、中、下三层，每层相互连通。上洞、中洞属同一水平溶洞系统，都很开阔，可容数百人；下洞中发育有近100m的地下河，沿地下河行舟可以直通地面。 岩溶的形态特征——暗河 岩溶的形态特征——石林瀑布 二、岩溶的形成条件及发育规律可溶性岩石岩石的裂隙性水的溶蚀能力岩溶水的运动与循环岩溶的形成条件垂直循环带季节循环带水平循环带深部循环带 岩层产状的影响地质构造的影响地壳运动的影响岩溶发育规律 三、岩溶地区工程地质问题主要有：地基塌陷不均匀下沉基坑、洞室涌水等 四、岩溶的防治措施1．挖填回填溶洞隧道拱顶溶洞回填 隧道边墙下溶洞处理2．跨盖采用梁式基础或拱形结构跨越溶洞、沟槽等，或用刚性大的平板基础覆盖沟槽、溶洞。 3．灌注对于埋深大，体积也大的溶洞，可通过钻孔向洞内灌入水泥砂浆或混凝土以堵塞洞穴。4．排导在查明水的来源情况、实地的地形、生产条件和场地情况的条件下，采用不同的排导方法，使水流改道疏干建筑地段；对洞穴或裂隙涌水可用粘土、浆砌片石或其它止水材料堵塞等。 第五节　地震一、地震概述二、地震震级与地震烈度三、地震对建筑物的影响 一、地震概述地震——地壳发生的颤动或振动，是由地球内动力作用引起的。 海啸——海底发生的地震。 地震引起大坝破坏(台中石岗) 地震引起埠丰桥断裂，河床抬高8m，形成叠水。（石岗） 地震引起房屋倒塌(台中石岗) 地震引起桥梁断裂(南投集集镇) 地震引起稻田隆起(台中雾峰) 地震引起操场隆起(台中国小) 地震的类型1．地震按成因可分为：(1)构造地震(2)火山地震(3)陷落地震(4)人工诱发地震2．按震源深度的不同可分为：(1)浅源地震＜70km；(2)中源地震70～300km；(3)深源地震＞300km3．按地震震级大小可分为：(1)微震＜2～2.5级；(2)有感地震　2～4级；(3)破坏性地震5～6级；(4)强烈地震或大地震≥7级 震源震中等震线震中距震源——在地壳内部振动的发源地。震中——震源在地面上的垂直投影，可看作是地面上震动的中心。震源深度——震中到震源的距离。震源、震中和地震波震中距——地面上任何地方到震中的距离。 地震波——地震发生时，震源处产生剧烈振动，以弹性波方式向四周传播，此弹性波称为地震波。地震波体波面波纵波（压缩波、P波）引起地面上下颠簸；横波（剪切波、S波）使地面水平摇摆；瑞利波乐甫波引起地面波状起伏 二、地震震级与地震烈度地震震级是一次地震本身大小的等级，它是用来衡量地震能量大小的量度。地震震级地震烈度是指某地区地表面和建筑物受地震影响和破坏的程度。地震烈度 烈度的大小除与地震震级、震中距、震源深浅有关外，还与当地地质构造、地形、岩土性质等因素有关。我国将地震烈度分为十二度。根据使用特点的需要，将地震烈度划分为：基本烈度、建筑场地烈度及设计烈度三种。 基本烈度是指该地区在一百年内能普遍遭受的最大地震烈度。建筑场地烈度是指在建筑场地范围内，由于地质条件、地形地貌条件及水文地质条件不同而引起对基本烈度的提高或降低。设计烈度是指抗震设计中实际采用的烈度。它是根据建筑物的重要性，永久性、抗震性及经济性等的需要对基本烈度的调整。 震级与烈度的关系地震震级与地震烈度既有区别，又有联系。一次地震中，震级是唯一的，而地震烈度却在不同地区有不同烈度。一般认为：当环境条件相同时，震级愈高，震源愈浅，震中距愈小，地震烈度愈高。 三、地震对建筑物的影响地面断裂斜坡破坏地基效应地表破坏造成的影响 地震后的地表开裂（伊朗）地面断裂 地震引起埠丰桥断裂，河床抬高8m，形成叠水。（石岗） 斜坡破坏地震使斜坡失去稳定，发生崩塌、滑坡等各种变形和破坏，引起在斜坡上或坡脚附近建筑物位移或破坏。萨尔瓦多地震引发泥石流1200多人遇难 地震使建筑物地基的岩土体产生振动压密、下沉、振动液化及疏松地层发生塑性变形，从而导致地基失效、建筑物破坏。地基效应 地震引起砂土液化(台中港1-4码头)地基效应 地震力对建筑物的影响地震力是由地震波直接产生的惯性力。地震对建筑物的破坏主要是由地面强烈的水平晃动造成的。 思考题：1.我们学过哪些地质灾害？它们是怎样定义的？作业题：1.试论述滑坡的形成条件、防治原则及主要防治工程措施。2.试述泥石流的形成条件及主要防治措施。3.试论述岩溶形成条件及主要防治措施。