典型地质灾害
① 地质灾害的类型及其发育规律
一、地质灾害类型
滇藏铁路沿线及其周边地区特殊的地质环境塑造了相应的地貌、地质结构和地应力特征,并在一定程度上制约着浅表层卸荷、风化作用的发育程度,同时,研究区暴雨频率高、强度大、地震活动较频繁,在活跃的地壳内外动力因素耦合作用下,极易产生地质灾害,使得本地区的地质灾害类型复杂多样。地质灾害调查表明,滇藏铁路沿线的地质灾害以崩塌、滑坡和泥石流为主,其次是风化剥落、沙害和冰雪灾害等。
二、地质灾害发育规律
尽管研究区涉及的地域比较广、不同地段地质灾害的类型及其发育规律有所差异,但地质灾害的发育分布依然具有比较明显的时空规律,主要表现在以下方面:
(1)滑坡、崩塌、泥石流灾害的分布与水系和沟谷地貌具有密切的关系,尤其在高山-极高山区的深切河谷两岸,风化、卸荷作用显著,成为崩塌、滑坡和泥石流的重灾区域。崩塌、滑坡和泥石流沿金沙江、澜沧江及其支流广泛分布,雅鲁藏布江支流帕隆藏布流域是人们最熟知的灾害频发地段(图10-1),这些地区主要受构造影响,地貌形态表现为深切峡谷、山体陡峻,并且滑坡往往同崩塌、泥石流同时发生,并具有群发性特征,在部分地区地质灾害呈带状密集分布,对公路和居民设施有较大威胁。
(2)滑坡、崩塌、泥石流灾害的发生具有明显的季节性,常与雨季暴雨、洪水同步。降雨对地质灾害的促进作用主要表现在:降雨饱和岩土体、增大容重;岩土湿度增大、强度降低;雨水下渗、地下水位升高和流动,产生静水压力和扬压力,从而降低潜在滑面附近的抗滑阻力;降雨使河水暴涨、暴跌,特别是山洪暴发极易冲刷岸坡表层堆积物、淘蚀坡脚,造成岸坡变形破坏。根据滇西北地区气象资料和地质灾害统计(图10-2),降水的季节性变化显著,雨季的降水量约占全年的80%,并主要集中在5~10月,降雨量丰沛且多暴雨,该区每年8月崩塌、滑坡和泥石流活动最频繁,7月和9月次之,10月以后逐渐减少。
(3)地质灾害发育程度与地层岩性关系密切,岩土体类型和性质是影响斜坡稳定性的根本因素,也是泥石流物质来源和发生的重要因素。野外调查发现,泥质岩类、软硬相间的岩层组合、片状-薄层状变质岩(片岩、劈理化板岩、千枚岩等)、断层破碎带和残坡积物、风化岩体等是极易发生地质灾害的层位(图10-3)。
图10-1 帕隆藏布流域地貌形态与重大地质灾害的关系
图10-2 滇西北地区地质灾害频率与月份之间的关系曲线(1950~2001年)
图10-3 喜马拉雅山地区地质灾害发育程度与岩性的关系图(据童立强等,2007)
(4)滑坡、崩塌、泥石流灾害的分布明显受地质构造控制,地质灾害的类型、规模和发生频率与区域构造具有较好的一致性,表现出明显的分区、分带特征。野外调查表明,区域性大断裂、褶皱轴部、挤压破碎带、节理密集带等通过的边坡绝大部分稳定性较差,是滑坡、崩塌、泥石流的高易发部位。
(5)地震和人类工程活动是诱发地质灾害的重要因素。强地震不仅可能形成规模很大的地表破裂带,而且能够显著降低岩土体的强度,破坏自然斜坡的稳定性,形成大规模的山地地质灾害。由地震引起的崩塌、滑坡和泥石流灾害在某些地区远远超过地震本身直接造成的灾害,1996年丽江7.0级地震就曾诱发至少420处中小型崩塌和30处大中型滑坡(图10-4)。人类工程活动(包括开挖边坡和采矿活动等)是诱发地质灾害发生的重要因素,由于近年来人类对地表植被的破坏和部分工程建筑的施工开挖边坡,不仅破坏生态环境、引起水土流失,而且破坏了斜坡的自然稳定状态,引起的崩塌、滑坡不断;大量切坡剥离的土石弃入沟道中,为泥石流的形成提供了丰富的固体物质来源。
图10-4 丽江地震诱发地质灾害分布图
总体而言,地质灾害的分布与水系和沟谷地貌具有密切的关系,常分布在大江、大河或深切河谷两岸;崩塌、滑坡灾害的分布明显受地质构造控制,沿断裂带尤为发育;地质灾害发育程度与地层岩性关系密切;崩塌、滑坡和泥石流灾害的发生具有明显的时间性,常与暴雨、洪水或融雪季节同步。还应当看到,尽管滇藏铁路沿线地质灾害类型多种多样,但它们的形成和分布还严格受自然地理条件的控制。例如,在高山-极高山或海拔4500 m以上的高原,寒冻风化、冻融滑塌等比较发育;在高山峡谷区,崩塌、滑坡、泥石流最为发育;在现代冰川周边的河谷是冰川泥石流的多发区;在干燥的宽河谷区,沙化和风沙灾害比较发育。因此,深入研究滇藏铁路沿线不同地段地质灾害的群发机制和典型突发性地质灾害的成灾机理,不仅可以丰富高山峡谷区地质灾害预测理论,而且对滇藏铁路沿线防灾减灾具有重要的实际意义。
三、地质灾害对铁路工程的影响
野外地质调查表明,滇藏铁路沿线的地质灾害类型以滑坡、崩塌和泥石流为主,复杂的区域工程地质环境决定了铁路沿线地质灾害具有频率高、数量多、危害大等特点,它们在空间和时间上具有群发性和集中诱发的特征。地质灾害对铁路工程的影响大致包括以下方面:
(1)制约局部线路走向方案的选择,部分大型滑坡可能影响到山体的稳定性,对附近通过的铁路线构成威胁;同时,铁路附近的不稳定边坡还可能受到工程震动的影响而产生进一步变形或破坏。
(2)根据前期规划,滇藏铁路工程涉及不少近地表工程,例如:隧道进出口、跨江大桥、车站场地和边坡、路基等,这些场地的工程地质条件和施工条件及其适宜性直接受到地质灾害的制约,在工程设计和施工阶段应引起足够的重视。
(3)影响施工条件和工程安全运营。上述地质灾害如果处理不当,不仅可能影响施工进度,威胁施工人员的生命安全,而且可能增加工程维护费用,使工程不能充分发挥预期的经济效益、社会效益和环境效益。
(4)工程弃渣可能加剧工程沿线环境工程地质问题,甚至会殃及工程本身的安全。
随着滇藏铁路不断地向深切河谷区规划设计,今后遇到的地质灾害类型和成因将更加复杂,尤其是一些大型或超大型的复杂滑坡体和冰川冰雪融水型泥石流,不仅影响铁路选线,而且制约着未来铁路的运营安全。因此,很有必要在野外调查、监测和室内试验测试、模拟计算等综合研究的基础上,开展铁路沿线典型重大地质灾害的成灾机理和分布规律的研究,探索青藏高原东南缘地壳运动活跃地区内外动力耦合作用对各类地质灾害的控制作用以及重大突发性地质灾害的预测途径,从而有针对性地指导减灾防灾,促进工程建设区经济和环境的可持续发展。
② 自然灾害的类别和典型事例
自然灾害是指给人类生存带来危害或损害人类生活环境的自然现象,包括干旱内、高温、低温、寒潮、洪涝、容积涝、山洪、台风、龙卷风、火焰龙卷风、冰雹、风雹、霜冻、暴雨、暴雪、冻雨、酸雨、大雾、大风、结冰、霾、雾霾、浮尘、扬沙、沙尘暴、雷电、雷暴、球状闪电等气象灾害。
③ 地质灾害都有哪些种类
地质灾害的种类有:
1、滑坡:是指斜坡上的岩体由于某种原因在重力的作用下沿着一定的软弱面或软弱带整体向下滑动的现象。
2、崩塌:是指较陡的斜坡上的岩土体在重力的作用下突然脱离母体崩落、滚动堆积在坡脚的地质现象。
3、泥石流:是山区特有的一种自然现象。它是由于降水而形成的一种带大量泥沙、石块等固体物质条件的特殊洪流。识别:中游沟身长不对称,参差不齐;沟槽中构成跌水;形成多级阶地等。
4、地面塌陷:是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下向下陷落,并在地面形成塌陷坑的自然现象。
5、地裂缝:地裂缝是累进性发展的渐进性灾害。按其成因可分为两大类:一种是内动力形成的构造地裂缝,如地震裂缝、基底断裂活动地裂缝、隐伏裂隙开启裂缝等;另一种是非构造型,即外动力作用形成的地裂缝,如松散土体潜蚀地裂缝黄土湿陷地裂缝、膨胀土胀缩地裂缝、滑坡地裂缝等。
(3)典型地质灾害扩展阅读:
就地质环境或地质体变化的速度而言,可分突发性地质灾害与缓变性地质灾害两大类。前者如崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝,即习惯上的狭义地质灾害。后者如水土流失、土地沙漠化等,又称环境地质灾害。 根据地质灾害发生区的地理或地貌特征,可分山地地质灾害,如崩塌、滑坡、泥石流等,平原地质灾害,如地质沉降,如此等等。
④ 中国地质灾害主要成灾特点
地质灾害是自然灾害中的一个重要类型。它与干旱、洪水、台风、风暴潮、地震等自然灾害相比,虽然具有许多共同之处,但由于形成条件、活动过程、破坏方式等的不同,使之具有独特的成灾特点。认识这些特点,对于分析地质灾害灾情构成,进行灾情评估是非常必要的。
一、地质灾害数量特别多,但单点灾害的危害范围都比较小,因此是属于漫布的“星点状”灾害
如前所述,经调查确认,我国大陆发生过活动或具有明显潜在活动危险的各种地质灾害体数以万计,如果加上那些发育在人口比较稀少的偏僻边远地区的地质灾害体,则可能达几十万,甚至几百万处。
这些灾害虽然并非每年全都活动,但它们广泛分布在各个地区,每年至少有几千或上万处活动,其中对人类生命财产造成比较严重破坏的达几百处到上千处。同其它自然灾害相比,地质灾害的数量占有优势。
虽然地质灾害的数量多,但其影响的范围和成灾规模一般都比较小,在众多种类的地质灾害中,只有地面沉降等少数环境型灾害的影响面积可达几百平方公里以上,其它如崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷、地裂缝等地质灾害的规模都比较小。据一些地区调查结果,最大规模的崩塌、滑坡体体积为几千万立方米。它们的破坏范围一般在1km2以下,最大不超过10km2。一般泥石流主沟长度为几公里到十几公里,泥石流总量为几万到几十万立方米,除大规模群发性泥石流外,一般破坏范围不超过几十平方公里。岩溶塌陷和地裂缝灾害分布的局限性更大,其破坏范围一般在1km2以下。从成灾的行政范围看,一般单点灾害仅危害几个村镇,一般群发性灾害危害十几个乡镇,大规模群发性灾害危害几个县(市)。这与其它自然灾害相比,成灾范围要小得多。特别是洪涝、干旱、台风等灾害,一般危害范围达几个县(市),大规模灾害危害范围达几个省或十几个省,更是地质灾害难以对比的。
基于这一成灾特点,在进行灾情评估时,深入分析灾害活动的危险性,根据灾害规模确定危害区是十分重要的。具体途径是:在对单一的或局部的地质灾害灾情进行点评估时,在确定灾害危害区后,就可以比较准确地调查统计受灾体数量和受灾体价值,进而核算期望损失;在对一个地区或区域地质灾害灾情进行面评估或区域评估时,采用抽样调查方法,根据评估区灾害点数量、单点平均危害范围、平均受灾体价值密度以及灾害平均活动概率等参数,就可核算地区地质灾害的年均期望损失。
二、在一定条件下,某些地质灾害与其它自然灾害同时或连续发生,形成破坏比较严重的灾害群或灾害链
崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝灾害的这一特征表现得最为突出。这几种灾害的诱发因素主要是地震和暴雨,因此在强烈的地震或暴雨的同时,常常引发大量的崩塌、滑坡、泥石流和地裂缝灾害。例如1976年5月29日云南龙陵7.3级、7.4级地震诱发的大规模滑坡活动,造成了2万人伤亡,毁坏房屋9间,耕地12000多亩、森林5000多亩。1988年11月6日云南澜沧-耿马7.6级地震导致严重的地裂缝、崩塌、滑坡等灾害,在极震区出现长达几十公里,宽几厘米到几米的地裂缝和大量的崩塌、滑坡体,因此4.8万公顷农田和上千亩森林以及大量水利工程被毁坏,175个村庄、5032户居民因受危岩、滑坡的严重威胁而被迫搬迁。1976年7月23日,北京市密云县东北部地区因暴雨促使23条沟谷暴发泥石流,造成104人死亡、20491亩耕地和3574间房屋被冲毁。
地质灾害除了受地震、暴雨洪水等自然灾害控制,与之相联发生外,不同的地质灾害也有时因具有密切的成生联系而相联发生。其中比较经常出现的现象是在泥石流沟谷流域内,通常还发育有大量的崩塌(危岩)体、滑坡体,暴雨后首先发生严重的崩塌、滑坡活动,而后由此形成的大量碎屑物融入洪流,转化成泥石流灾害。这种类型的灾害,在我国西南的川、滇等地区非常普遍。本项目中作为典型实例的四川省汉源县、重庆市北碚区醪糟坪滑坡-泥石流灾害都是这种类型的灾害。
在灾情评估时注意地质灾害的这一特征是非常必要的。因为首先关系到灾情的界定。例如,我国大部分泥石流灾害是由暴雨洪水造成的,所以其活动过程常常和山区洪水同步发生,在绝大多数灾情报告中,对洪水灾害和泥石流灾害没有界定区分,笼统归于泥石流灾害;甚至还有的把只含有少量泥砂碎屑固体物质,但尚没有达到泥石流标准的洪水灾害也作为泥石流灾害。这些偏差,显然扩大了泥石流灾害的灾情。此外,在进行地质灾害灾情评估分析某种地质灾害危险性的时候,需要充分分析某一灾害在灾害链中的位置,这对于确定灾害的发生概率及规模是十分必要的。
三、地质灾害分布广泛,但不同地区地质灾害发育水平和成灾规模不同
不同类型、不同规模的地质灾害几乎覆盖了中国大陆的所有区域。但由于地质自然条件和社会经济条件的差异,使不同地区地质灾害的发育程度和破坏程度显著不同。
从全国范围看,地质灾害的区域变化具有比较明显的方向性:从西向东、从北向南——从内陆向沿海,地质灾害不断趋于严重。这种变化把中国陆地分成特点显著不同的两大地质灾害区域,大致以长白山、燕山、贺兰山、巴颜喀拉山、念青唐古拉山一带为界,其西北部区域地质灾害轻微,东南部区域地质灾害严重。
我国西北部地区主要由高山、高原和一些大型内陆盆地组成,气候寒冷干燥,人类活动微弱。该地区主要地质灾害为土地沙漠化、冻融等。虽然地质灾害分布十分广泛,但大部分地区发育种类单一,加上人口密度和经济密度低,所以破坏程度低。
东南部地区主要由沿海平原、低山丘陵及其与西北部高山、高原过渡的山地组成。区域的气候冷暖和降水丰枯变化剧烈,历史时期和近年来人类活动也相对频繁而强烈,大部分地区发育有三种以上比较严重的地质灾害。与此同时,该区域人口稠密,城镇和大型企业及骨干工程密布,所以地质灾害破坏强烈。受地质自然条件的影响,该区内地质灾害亦有一定的地区性差异。地质灾害特别严重的地区除分布在台湾岛外,还集中分布在黄淮海平原、黄土高原和川滇山地地区,斜贯中国东南区域,成为中国大陆内地质灾害发育种类最多,发生频度最高,危害最严重的地区。
这一特点通过中国区域地质灾害风险分析与区划,得到明显反映。
四、地质灾害时间分布具有不规则的周期性和不断严重化趋向
地质灾害的时间分布亦很不均匀,不同类型地质灾害时间变化特点不一。
我国崩滑流灾害具有比较明显的周期性变化特点。45年来,形成了1951~1962年、1963~1975年、1976~1987年和1988年以后的4个周期性变化过程。每个周期延续时间为11~13a。前3个周期的灾害峰值分别出现在1957~1958年、1971~1972年、1981年。其它类型地质灾害的周期性变化不突出。
除一些灾害具有周期性变化规律外,大部分地质灾害十分突出的共同特点是在不同形式的反复消长变化中不断发展而日趋严重。其具体表现就是灾害发生的频次越来越高,强度越来越大,造成的损失越来越重。
崩滑流灾害虽然发生周期性消长,但各周期并不是等强度的交替,而是以一波高于一波的逐期高涨的形式不断发展。在以10a为单位的不同时段中,自50年代到80年代,其发生频次以3.3~4.8的速率呈阶梯状增加。地面沉降灾害的日益严重化趋向更加突出。在中国地面沉降发展历史中,50年代属于初始阶段,60年代属于发展阶段,70年代以后进入急剧发展阶段。全国约70个地面沉降城市中,有80%是70年代中期以后才形成的。地面塌陷和地裂缝也是在70年代以后在我国迅速发展,并成为影响广泛的重要地质灾害;在此之前虽然也有发生,但多属于局部性活动,并没有形成严重危害。滨海地区的海水入侵也是在70年代以后才迅速发展成灾的。
地质灾害日趋严重的原因除自然条件影响外,主要是由于近年来我国人口不断增长,资源开发和工程建设等活动迅速发展,对地质自然环境的破坏日益严重所造成的。
根据地质灾害的这一特点,在进行预测评估时,需要将历史分析与趋势分析结合起来,才能得出可靠结论。
五、中国地质灾害具有比较严重的潜在危险性
今后时期,尽管一些局部地区的地质灾害可望得到一定程度的控制和治理,但就全国范围的地质灾害发展趋势看,将继续延袭几十年来的发展势头,进一步趋于广泛化和严重化。这种形势是地质自然条件和社会经济条件的进一步变化所决定的。从地质自然条件看,国内外许多科学家从不同角度预测了未来全球环境的发展趋势。大部分专家认为,在今后一个时期,地球以至更大系统的天体运动有可能进入一个更加复杂的变异阶段。在这种形势下,地壳运动可能更加活跃,全球气候可能出现更加强烈的异常,因此人类面临着环境进一步恶化的严重挑战。从我国社会经济条件看,今后一个时期,人口将进一步增长,城市化进程将进一步加剧,更大规模的资源开发和工程建设活动,不仅在沿海地区继续进行,而且将逐步向中、西部地区发展。在这种情况下,中国大部分地区地质灾害的发育程度和破坏程度均将不断提高,从而使我国地质灾害达到前所未有的严重程度。
根据控制我国地质灾害发展的各方面条件分析,未来几十年内,在全国性地质灾害普遍发展的背景下,一些地区有可能急剧发展。这些地质灾害急剧发展地区主要分布在长江、黄河等大江、大河中上游的黄土高原、川滇山地以及海南和闽粤沿海的部分地区,其次在天山、青藏高原的局部地区。目前这些地区的地质灾害比较严重,但由于人口和经济密度较低,所以造成的危害尚不十分突出,今后一旦进行大规模经济开发,就会出现严重的地质灾害威胁。
根据地质灾害的这一特点,在进行地质灾害灾情评估时,要有充分的前瞻性,就是既要深入认识历史灾害过程,又要充分考虑地质灾害的潜在危险。
六、人类活动和社会经济条件是地质灾害系统的重要组成部分
各种地质灾害并不是孤立存在的。不同灾害之间以及地质灾害与其它多种相关因素之间密切相联,构成复杂的地质灾害系统。这个由多方面变量组成的复杂系统,具有相对完整的独立性。从更广阔领域看,它是自然灾害系统的一个重要组成部分。从地质灾害系统的内部组成看,其主体系列由各种地质灾害组成;相关系列由有关的地质自然条件和社会经济条件组成。所有这些内容组成地质灾害系统内部的不同子系统或不同层次。
社会经济条件之所以是地质灾害系统中的重要内容,是由于社会经济条件与地质灾害具有十分密切的相互作用机制:一方面人类的各种社会经济活动,直接或间接地影响了地质环境演化和地质灾害的形成与发展;另一方面地质环境和地质灾害直接或间接地制约了社会经济的发展。综观中国几十年地质灾害的发育情况,其范围、频度、强度和破坏程度等与我国人口和经济发展具有大致同步消长的正相关关系。因此几十年来中国地质灾害的发展史,实质上是地质自然历史与社会经济历史的综合反映。未来时期,随着各项事业的发展,社会经济条件与地质灾害的相互影响还将进一步加强,因此社会经济条件在地质灾害系统中的地位将会显得更加重要。
基于这一特点,在进行地质灾害灾情评估时,应充分考虑人类活动和社会经济条件对灾情的影响。具体而言,在分析地质灾害活动危险性时,要研究人类资源开发、工程建设和防灾活动的作用;在分析地质灾害的破坏效应和损失程度时,要研究受灾体价值密度和不同受灾体对灾害的抗御能力;在地质灾害防治分析时,要研究地区防治能力和可能效益。
⑤ 地质灾害调查
按照防灾减灾需要,在县市突发性地质灾害调查与区划、地质灾害高易发区1∶5万地质灾害调查、地质灾害监测预警示范、地面沉降调查与监测、地震地质灾害调查、重大工程建设区地壳稳定性调查、南方岩溶区岩溶塌陷调查等方面取得了大量进展。
完成了我国山区丘陵县(市)地质灾害调查与区划。1999~2008年,开展了全国1640个山区丘陵县地质灾害调查与区划,调查面积650×104km2,涉及人口约7.9亿。调查工作以县(市)为单元开展,通过1∶10万地质灾害调查,在各调查县(市)圈定地质灾害易发区,建立地质灾害群测群防网络,编制重大地质灾害防灾预案,建立县级地质灾害信息系统,编制县级地质灾害防治规划。共调查并确定地质灾害及地质灾害隐患点24多万处,基本摸清了我国山区丘陵区地质灾害及隐患点发育分布现状,摸清了全国山区丘陵区地质灾害的主要类型和分布规律、划分了地质灾害易发区,为地方政府在社会发展和经济建设过程中合理利用土地、主动防范地质灾害提供了重要依据。我国滑坡、崩塌、泥石流高易发区面积约128×104km2,主要分布在黄土高原地区、渝中鄂西黔北地区和川西南滇西地区。中易发区面积约214×104km2,主要分布在东南沿海低山丘陵地区、湘赣粤桂山地丘陵地区、东北东部山地与山东低山丘陵地区和伊犁河谷地区。
推进了地质灾害高易发区1∶5万地质灾害调查与地质灾害监测预警示范。在开展全国县(市)地质灾害调查与区划基础上,在西南山区、西北黄土高原区、湘鄂桂地区地质灾害高发区以县级行政区为单元开展了地质灾害详细调查,提高调查精度,通过地质灾害严重区滑坡、崩塌、泥石流灾害详细调查与测绘,查明地质灾害及其隐患的分布、形成的地质环境条件和发育特征,并对其危害程度进行评价,圈定地质灾害易发区和危险区,建立地质灾害信息系统,建立健全群专结合的监测网络。2011年以来,开展了大渡河流域、雅砻江流域、湟水河流域等流域的地质灾害调查,进一步了解了地质灾害发育的地质背景条件及诱发因素和地质灾害发育分布规律,确定了流域内主要地质环境问题,总结了西部复杂山体地质灾害成灾模式。对四川、重庆、陕西等省特大型滑坡进行了调查和评价,查明了特大型滑坡的数量、类型与分布规律及滑坡形成的主控诱发因素,分析了特大型滑坡的演化模式与稳定性,开展了特大型滑坡灾害风险区划。在四川雅安、重庆巫山和奉节、江西、陕西延安、闽东南、云南哀牢山等地区,建立了典型地质灾害监测预警示范区,应用光纤传感、GPS和INSAR等高新监测技术,开展地质灾害监测数据采集、传输、分析与发布系统等方面的示范研究,开展了群测群防技术研究与示范,取得了一系列地质灾害监测预警仪器和预警信息管理软件等方面的重要进展。
地面沉降调查与监测工作为区域地面沉降防治提供了基础依据。完成了长江三角洲地区、华北平原、汾渭盆地等重点地区地面沉降和地裂缝调查,建立了以基岩标、分层标和GPS、水准测量为主的区域地面沉降立体监测网络,为地面沉降与地裂缝灾害监测、防治提供了坚实的技术依据,为国家和地方地质灾害防治规划、地质环境保护规划提供了技术支撑。在长三角地面沉降区,研制了真三维变系数地下水流与地面沉降耦合模型,开展了地面沉降监测与风险管理研究,针对深基坑降排水引起的工程性地面沉降问题开展了专题调查与地下水人工回灌试验研究。在华北平原地区,对各项控沉措施进行了研究,提出了典型沉降区地面沉降和地下水开采量控制目标。建立了汾渭盆地地裂缝带黄土流变本构模型,在流变实验基础上,开展了地裂缝城镇减灾示范研究。完成了京沪高铁沿线北京至沧州段沿线地面沉降监测。
应对地震灾害开展了地震地质灾害应急排查与次生地质灾害调查研究。汶川地震、玉树地震发生后,迅速组织相关人员启动紧急启动地震灾区的遥感应急调查,及时提供地震灾区遥感影像数据和解译成果以及地质信息资,同时开展地震地质灾害应急调查,为灾区减灾避灾、灾害(隐患)排查、灾情评估、灾后重建规划等提供了翔实的数据资料。围绕汶川地震地质灾害重大科技问题,开展了现场调查、深部地球物理探测、GPS位移监测和相关试验,获得了龙门山构造带主要活动断裂和汶川地震地表破裂发育分布详细调查资料,总结了地震地质灾害的发育特征及分布规律。
根据国家重大工程建设需要,开展了区域地壳稳定性调查评价。针对青藏高原交通基础设施建设,开展了青藏铁路沿线活动断裂调查,摸清了活动断裂基本特征,实现高精度GPS和地应力实时观测,确定了铁路周缘潜在灾害隐患点;编制了滇藏铁路沿线区域地壳稳定评价分区图,梳理了工程建设中需重视的施工灾害问题。完成了河西走廊、秦巴山区和川西高原等地与西气东输、三峡引水济黄、南水北调等重大工程管线相关的地区活动断裂规律研究、地应力测量和区域地壳稳定性评价。2008年以来,开展了北京主要活动断裂工程稳定性评价,对关键构造部位进行了地应力测量与监测,揭示了北京地区主要隐伏活动断裂的深部几何学特征和首都圈地区地壳浅表层现今地应力环境;开展了关中—天水经济区、黄河上游李家峡库区和中巴经济走廊带的活动断裂调查,分析了其地质灾害效应和相关重大工程地质问题;推动了南北构造带南段活动构造体系调查。
探索推进了南方岩溶区岩溶塌陷调查。2010年以来,以珠江三角洲地区为试点,开展了岩溶塌陷调查,提出了岩溶塌陷地质灾害调查工作指南。在此基础上,推进了武汉、湘中、桂中、皖江经济带等地区的岩溶塌陷调查工作,初步查明了岩溶塌陷发育的现状、类型和时空分布特点。参与了重大岩溶塌陷灾害应急调查,为地方政府抢险救灾及时提供技术支撑。
⑥ 地质灾害的种类及成因
一、地质灾害的定义
(一)定义
地质灾害是指由于地质营力或人类活动而导致地质环境发生变化,并由此产生各种危害或严重灾害,使生态环境受到破坏、人类生命财产遭受损失的现象或事件(汪新文主编,1999)。地质灾害按成因可分为两类,一类是自然地质灾害,如地震,火山喷发,滑坡,泥石流;另一类是由于人类活动引起的地质灾害,如地面沉降等。
(二)特点
地质灾害与气象灾害、生物灾害一样是自然灾害的一个主要类型,具有突发性、多发性、群发性和渐变影响持久的特点,并且容易造成较大的人员伤亡和巨大的经济损失(段永侯等,1993)。地质灾害中以突发性、群发性小型土质滑坡、崩塌为主。直接诱发因素是集中性强降雨;山区切坡建房、修路等工程活动是产生崩塌、滑坡、泥石流的重要因素;群众防灾意识淡薄、避灾自救知识缺乏是造成人员伤亡的主要原因。而地震、火山喷发这样的地质灾害发生的频率相对来说比较小,但是它的破坏性是巨大的。
二、地质灾害的种类及成因
(一)地震
地震是岩石圈在内力作用下突然发生破裂,地球内能以地震波的形式强烈释放出来,从而引起一定范围内地面震动的现象。引起地震的原因很多,据此可以分为构造地震、火山地震和冲击地震,人类活动引起的地震还可以称为诱发地震(宋春青和张振春,1996)。构造地震是构造变动特别是断裂活动所产生的地震,约占全球地震总数的90%。其中大多数又属于浅源地震,因此对建筑物的破坏程度很大,波及的范围很广,常引起生命财产的重大损失,汶川地震就属于此种类型。
人们根据地震的活动地区,在地理上划分出几条主要的地震活动带。环太平洋地震带,约80%的浅源地震都发生在这一带内;地中海—南亚地震带,带内亦发生破坏性地震以及很少的深源地震。此外,还有北极—大西洋海岭地震带、东太平洋海隆地震带、西印度洋地震带、东非地堑地震带等次要地震带。
(二)火山喷发
火山喷发是地幔物质在地球内部动力的作用下不断运动,当岩浆中气体成分游离出来使内压力增大到一定极限时,岩浆就会顺地壳裂隙或薄弱地带喷出地表,形成火山喷发。根据火山通道的形状可分为裂隙式喷发和中心式喷发。裂隙式喷发是岩浆沿一个方向的大断裂或断裂群上升,喷出地表;中心式喷发则是喷发物沿火山喉管喷出地面,平面上成点状喷发。
人们根据火山的活动性,将火山划分为死火山、活火山和休眠火山三种。如今,地球上已发现的活火山共有523座,其中有455座在陆地上,有68座位于海底(李克,2005)。死火山大约20000余座。这些火山在地理分布上有一定的规律性,他们大多集中在几个主要的火山带上。如环太平洋火山带、大洋中脊火山带、阿尔卑斯—喜马拉雅火山带、东非裂谷火山带。
火山喷发形成典型的火山地貌景观,有火山锥,如海南琼山马鞍岭,山西大同火山锥;火山口;火山湖,也叫火口湖,如吉林延边长白山天池;堰塞湖,黑龙江五大连池和镜泊湖;火山溶洞;火山瀑布等。
(三)滑坡
滑坡是指斜坡上的土体或岩体在重力的作用下和其他因素的影响下,沿着一定的软弱面整体的向下滑动。滑坡经常发生在粘土质为主的土层或泥质岩及变质岩的分布区。俗称“走山”、“垮山”、“地滑”、“土溜”等。滑坡的形成与气象水文、地层岩性、地质构造、地形地貌、外营力改造和人类工程活动等因素密切相关。松散土体和高陡的斜坡是形成滑坡的内因,河流冲刷及淘蚀是产生滑坡的外因,人类工程活动和降雨是发生滑坡的主要诱发因素。
另外,产生滑坡的基本条件是斜坡体前有滑动空间,两侧有切割面。例如中国西南地区,特别是西南丘陵山区,最基本的地形地貌特征就是山体众多,山势陡峻,沟谷河流遍布于山体之中,与之相互切割,因而形成众多的具有足够滑动空间的斜坡体和切割面,广泛存在滑坡发生的基本条件,滑坡灾害相当频繁。
(四)泥石流
泥石流是在山区的沟谷中,因暴雨、洪水等充足的水源激发的含有大量泥沙石块的特殊的洪流。泥石流具有暴发突然,运动快速,来势凶猛,破坏力强,成灾率高等特点。泥石流的形成有三个必备的条件:①地势陡峻,山高沟深,流域面积大;②有大量的松散的物质;③在短时间内有充沛的水量。泥石流粘度大、容量高、具有重大冲击力,具有很大的破坏性,在我国的南方地区,暴雨、洪水过后经常会出现这种地质灾害。
泥石流发生机制是陡峭的河床堆积物由于暴雨而饱和,进而在其表面产生水流,堆积物失去力学的稳定性而开始滑动形成泥石流。另外,崩塌土块在其运动过程中,破坏了结构,而又有水的供给也可以形成泥石流。泥石流的发育过程与气候环境的变化有关,如冰川的消融,冰体填充山谷,阻塞成湖,山坡重力侵蚀加剧;与季风在一个地区的盘踞时间的长短有关;与一个地区的植被繁盛也有关系;泥石流还与区域地质构造运动的强弱、地势起伏和岩石软硬有关。
(五)地面沉降
地面沉降,又称为地面下沉或地陷,它是在人类工程经济活动影响下,由于地下松散地层固结压缩,导致地壳表面标高降低的一种地质现象。
地面沉降主要发生于大型沉积盆地和沿海平原地区的工业发达城市及油气田开采区。其特点是涉及范围广,下沉速率缓慢,往往不易被察觉;在城市内过量开采地下水引起的地面沉降,其波及的面积大;地面沉降具有不可逆特性,就是用人工回灌办法,也难使沉降的地面回复到原来的标高。近年来,在软土等不良工程土体较发育地区,由于人类工程活动造成的基础不均匀沉降现象成为影响大型工程建设的主要原因之一。因此地面沉降对于建筑物、城市建设和农田水利设施危害极大。
三、中国的主要地质灾害
中国是一个面积广阔、资源丰富的国家,面积广阔又决定了中国的地形地貌、地质构造以及气候条件的复杂性。因此中国的地质灾害分布广泛,类型多样,发生频繁。中国常见的地质灾害有地震、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、水土流失、土地沙漠化等。
(一)中国地震灾害的分布特点
中国处在世界两个最活跃的地震带上,东濒临环太平洋地震带,西部和南部是欧亚地震的经过区域,因此中国的地震灾害比较频繁同时它也是中国主要的地质灾害。
(1)中国地震分布特点是东少西多,地质构造特点是以东京105°为界分为东西两部分。中国西部地区是世界上大陆地震最活跃、最强烈和最密集的地区。环太平洋地震带对中国台湾及其附近海域影响最大。
(2)华北区、台湾地区地震多发的成因是该区处在亚欧板块与太平洋板块的交界带,地壳活动强烈。西南地区地震、滑坡、泥石流多发的成因是由于印度洋板块和亚欧板块的挤压碰撞。
(二)崩塌、滑坡、泥石流的分布特点
中国泥石流的分布明显受地貌、地质和降水条件的控制,集中分布在阶梯状地形的过渡带上,尤其是沿大断裂、深大断裂发育的河流沟谷两侧(冯天驷,1998)。其中云南、四川、甘肃、陕西、西藏等地区是中国泥石流的多发地区。同时西南地区也是中国崩塌、滑坡等发育的主要地区。
(三)地面沉降分布特点
地面沉降活动主要发生在中国东部地区,尤其以沿海城市和华北平原等地区最严重。在该区域内,发生地面沉降的城市或地区有的是孤立存在,有的则是密集成群或断续相连,形成大面积的地面沉降带。
(四)水土流失的分布特点
水土流失是指:在水力、重力、风力等外营力作用下,水土资源和土地生产力的破坏和损失,包括土地表层侵蚀和水土损失,亦称水土损失。
20世纪90年代末全国水土流失总面积356万平方千米,占国土面积37%,其中:水蚀165万平方千米,风蚀191万平方千米,在水蚀和风蚀面积中,水蚀风蚀交错区水土流失面积为26万平方千米。水土流失分布范围广、面积大。西部12省(区、市)(桂、蒙、陕、甘、宁、青、新、川、贵、滇、藏、渝)占国土面积70.78%,土壤侵蚀(均指微度以上侵蚀,下同)面积107万平方千米,占全国土壤侵蚀面积的82.61%,水土流失最严重,分布面积最大;中部10省(冀、晋、辽、吉、黑、皖、赣、豫、鄂、湘)占国土面积24.28%,土壤侵蚀面积49万平方千米,占全国土壤侵蚀面积的14.64%,水土流失较严重;东部10省、市(京、津、沪、苏、鲁、浙、闽、台、粤、琼)占国土面积8.13%,土壤侵蚀面积9万平方千米,占全国土壤侵蚀面积的2.74%,流失相对较轻。
(五)土地沙漠化分布特点
中国现有荒漠化土地共计262万平方千米,约占国土总面积的27%。广泛分布在中国西北、华北、东北等地区,以新疆、甘肃、青海、内蒙古、宁夏、陕西、山西、河北等省(区)最严重。全国荒漠化面积和荒漠化程度不断地增加。荒漠化不仅使中国的耕地面积不断减少而且对中国的环境造成严重的破坏,使中国的旱灾、沙尘暴等灾害不断地严重(国土资源部地质环境司、宣传教育中心,2003)。
⑦ 地质灾害主要危险地段和灾种
受自然地理和地质环境条件的制约以及人类工程—经济活动的影响,西气东输管道工程沿线地质灾害具很强的地域性分布规律。大致以腾格里沙漠东缘和太行山东麓为界,分为西、中、东三个区段。西区段以风蚀沙埋、泥石流和洪水冲蚀、盐渍土腐蚀和盐胀灾害为主,是在脆弱的地质和生态环境下典型的干旱气候衍生的地质灾害。中区段以滑坡、崩塌、泥石流和洪水冲蚀、采空塌陷、黄土湿陷和潜蚀、风蚀沙埋、盐渍土腐蚀和盐胀灾害为主。它的西部以干旱气候环境的地质灾害为特征,而中东部则是典型的山地地质灾害分布区,本区段内以煤矿为主的矿产资源十分丰富,因此采空塌陷灾害突出,将对输气工程有严重影响。中区段是地质灾害类型最多,分布最集中的地段。东区段以地面沉降、地裂缝、采空塌陷、膨胀土胀缩灾害为主,大多属于人类活动导致的地面变形灾害。工程沿线各省(自治区)评估区内发现的地质灾害类型汇总于表5-2中。
表5-2工程沿线各省(自治区)地质灾害类型汇总表
通过综合评估,各省(自治区)地质灾害危险性分级情况列于表5-3中。由表5-3可见,危险性大的长度占输气管线总长度的12.7%左右。危险性大的地段主要在新疆、陕西和山西三省(自治区)境内,其中陕西和山西两省危险性大的地段分别占该两省境长度的35.32%和27.08%,灾种以突发性的滑坡、崩塌、泥石流和洪水冲蚀、黄土湿陷和潜蚀以及采空塌陷为主,而且它们密集分布于一些地段,对管线工程施工和正常运营安全的影响,应引起工程部门的高度关注。
表5-3工程沿线各省(自治区)地质灾害危险性分级表单位:km
注:新疆段危险性按地下2m处评价。
陕西、山西两省境内危险性大的地段是:滑坡和崩塌——陕西的马路壕—武家坡段、高石崖—李家岔段、桃园—王家院段,山西的阳城芹池—北留段;泥石流和洪水冲蚀——陕西的马路壕—武家坡、武家坡—高石崖、阳道峁—桃园、王家院—杨家圪塔、张家河—黄河段,山西浮山东要—阳城北留段;采空塌陷(煤矿)——陕西焦家沟—王家湾段,山西蒲县—临汾尧都土门段、浮山东要附近、阳城芹池—北留段、泽州李寨—瓦窑河段;黄土湿陷和潜蚀——陕西和山西的黄土高原区线路越梁、宽梁残塬区,山西浮山段。上述灾种在同一地段内往往叠加分布。
这里需要特别指出的是,在全线路地质灾害危险性评估中,将洪水冲蚀与泥石流灾害并列归为一种地质灾害,这对跨(穿)越河流、沟谷的超长型线型工程来说具有重要的实际意义。以往将洪水灾害笼统归入气象水文灾害中有些偏颇。实际上,洪水冲蚀与稀性水石流型泥石流并无本质的区别,而在工程实践中,更多的线型工程(道路、桥梁、管道等)是由于雨汛期洪水冲蚀而遭致破坏的,在本工程西、中段的一些地段尤为突出。
⑧ 常见地质灾害是怎样形成的
举个例子吧,
设想一个场地,要建一个高楼。
拟建场区地质条件变化较大,地质结构较复杂,岩土层性质变化较大,对其场地的地质环境条件应进行详细的勘察和论证,尤其探明灰岩的分布和岩溶的发育情况,避免由于基岩地质条件、工程地质条件的不明而引起岩溶地面塌陷、软弱土层地面沉降、基坑失稳破坏、基坑降水诱发地面沉降、基坑突涌、地基土浸水膨胀和失水收缩等灾害的发生,从而对建筑基础造成破坏。
3、针对基坑降水地面沉降地质问题,可根据周边环境设置有效的止水帷幕,如不能设置有效的止水帷幕,可采取回灌井方案,同时需注意进行地面沉降监测及周边影响区域内的建筑物变形监测。
4、基坑开挖面积及深度较大,开挖土方量大,堆放在评本区内可能造成堆积土边坡失稳,施工时应注意选择弃土堆放场所并注意控制堆放边坡角度处于自稳范围内。
5、在岩溶地面塌陷危险性中等区进行工程建设时,应对可溶性岩层的分布、特征、是否存在溶洞、是否造成岩溶地面塌陷灾害进行分析、论证或查明,以避免隐伏性岩溶地面塌陷灾害的发生;岩溶区施工灌注桩宜选用对地基扰动和影响小的成孔工艺,如回转钻进成孔。灌注桩施工前应进行专门的施工勘察,查明岩溶洞隙及其伴生土洞的位置、规模、埋深等情况;当采用嵌岩桩时,应进行专门的桩基勘察;对一柱一桩的基础,应逐桩布置勘探孔,直径大于1m的桩应布置2-3个勘探孔。勘探孔如发现溶洞或土洞应跟踪注浆充填。
6、本区域土层中夹有高岭土,在施工过程中注意高岭土与地下水作用产生的危害。基坑开挖和基础施工时,应防止地表水及地下水浸泡地基土,也不宜暴晒地基土,保持地基土的天然湿度。
7、针对基坑涌水地质问题,需进行次重点防治。应对基坑内水量进行必要监测,同时采取合理的降水措施,并配合相应的截水和排水措施,如修建截水沟、排水井等,避免发生基坑突涌。工程建设时采取合理防排水措施,及时疏排地表水,防止浸泡冲刷地基。
8、本区内桩端持力层局部高差较大,基础施工时应加强桩端持力层的验收工作,确保桩端进入持力层一定深度。另外,桩身过长时桩长细比过大,在进行设计及施工时应避免过大的弯曲变形造成的建筑物不均匀沉降危害。
9、场地现有的地面高度有一定的高差变化,如果本区工程建设出现或存在人工边坡,应根据具体边坡工程地质条件,设置相应的挡土墙的防护措施。