1、1第 1 章 灾害学概述1.灾害的类型从灾害发生的原因来分，可以分为自然灾害和人为灾害两大类主要的自然灾害 1)地质灾害；地震、火山娱发、山崩、滑坡、泥石流、地面沉陷等。2)气象灾害：暴雨、洪涝、热带气旋、冰雹、雷电、龙卷风、路冻等；3)生物灾害：病虫害、森林火灾、沙尘暴、急性传染病等。4)天文灾害：天体撞击、太阳活动异常等。5)其他：海啸、鼠害等也属于自然灾害。人为灾害 1)生态环境灾害：烟雾与大气污染、温室效应、水体污染、水土流失、气候异常等。2)工程事故灾害：岩土工程塌方、爆炸、人为火灾、核泄漏、有害物失控(毒气、物、有害病菌等)、水库渍坝与房屋倒塌、交通事故等。3)政治社会灾害：战争、
2、集团械斗、人为放毒、社会暴力与动乱、金融风暴等。2.灾害发展过程分类 : 1)突变型。地震、泥石流、燃气爆炸等属于这一类型，它们的发生往往缺乏先兆，发作是突然的，发生的过程历时较短，但破坏性很大，而且可能在一定时期内重复发作。2)发展型。暴雨、台风、洪水等同于这一类型。与突变型相比，它们有一定的先兆，往往是某种正常自然过程积累的结果。它们的发展是较迅速的，但比突变性灾害要缓慢一些，因而其过程具有一定的可估计性。3)持续型。旱灾、涝灾、传染病、生物病灾害等就属于这种类型。它们的持续时间可由几天到半年甚至几年 4)环境演变型：沙漠化、水土流失、冻土、海水侵入、地面下沉、海面上升以及区域气候干旱化等
3、由于环境演变发生的自然灾害，这类自然灾害是一种长期的自然过程，是自然环境演化或人类不当行为造成的不良后果，围其进程缓慢，不易引起人们的重视并立刻来取措施，而且有些灾害防治还需要世界不同国家之间合作进行，往往难于控制和减轻。但这类灾害县有统计意义上的可预报性，如二氧化碳倍增可能引起全球气温升高 33.我国灾害的特点 ：我国灾害的总体特点是：灾害发生的频率大、种类多、危害强。就自然灾害而言，我国是世界上自然灾害最严重的国家之一，这是由我国特商的自然地理环境决定的。 我国灾害的另一特点是：灾害重点已经出农村转移到城市，这种转移的原因之一源于城市化进程。4.城市灾害的特点：(1)灾害种类复杂。(2)传
4、播速度快。(3)强度和广度大。(4)后果严重，恢复期长。第 2 章 防灾减灾学概述1.自然灾害的监测方式：卫星与航空遥感、地面台风监测、深部或地下孔点监测、水面和水下监测、政府部门与群众哨卡监测等。2.防灾的主要措施：有规划性防灾、工程性防灾、转移性防灾和非工程性防灾等。规划性防灾是指在进行设计规划和工程选址时尽量避开灾害的危险区。工程性防灾是指工程建设，充分考虑灾害因子的影响程度进行设防，包括工程加固以及避灾空地和避灾通道等建设。转移性防灾是指在灾害预报和预警的前提下，在灾害发生之前把人、畜利可移动产转移至安全地力。非工程性防灾是指通过灾害与减灾知识教育、灾害与防灾立法、完善灾害组织等手段达
5、到防灾目的。3.我国防灾减灾的基本目标:(1)建立与社会、经济发展相适应的自然灾害综合防治体系，综合运用工程技术与法律、行政、经济、管理、教育等手段，提高减灾能力，为社会经济可持续发展提供更可靠的安全保障(2)加强灾害科学的研究，提高对各种自然灾害孕育、发生、发展、演变及时空分布规律的认识，促进现代化技术在防灾体系建设中的应用，因2地制宜实施减灾对策和协调灾害发展的约束。(3) 努力减较自然灾害的损失，防止灾情发展，增强全社会承受自然灾害的能力。 4.防灾减灾的基本原理:(1)消除灾害源或降低灾害的强度(2)改变灾害载体的能量和流通渠道(3)对受灾体采取避防与保护性措施5.防灾减灾的战略措施
6、:(1)加强减灾教育，提高减灾意识。(2)应加强防灾减灾的研究，充分利用现代科学技术，全面掌握重大灾害演变规律，提高综合减灾能力。(3)明确防灾减灾重点，提高防御灾害的能力。迅速准确地获取灾害信息。(4)把减灾建设纳入经济建设规划，合理开发利用资源，加强资源、环境的管理和保护。(5)加强减灾规划，提高减灾管理水平。制定减灾规划，加强灾害监测与顶测，建立灾害预警与信息系统，开展风险评估与灾害区划，建立防灾减灾管理法规，使防灾、减灾管理规范化、科学化。6.土木工程防灾减灾的主要内容:(1)土木程规划性防灾(2)工程性防灾与结构抗灾(3)工程技术减灾(4)工程结构在灾后的监测与加固。7.国际减轻自然
7、灾害十年:1987 年第 42 届联合国大会通过了第 169 号决议，决议确定从 19902000 年即 20 世纪最后十年在全世界范围内开展一个“国际减轻自然灾害十年” （IDNDR)的国际活动。其宗旨是通过国际上的一致努力，将当前世界上各种自然灾害造成的损失，特别是发展中国家因自然灾害造成的损失减轻到最低程度。8.国际减轻自然灾害日:每年 10 月的第二个星期三为“国际减轻自然灾害日” 。第 3 章 地震灾害与防震减灾对策1.震源、震中和震源深度: 震源在地壳内部因岩体破裂引起振动的发源地。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。震中距地面上任何地方
8、到震中的距离。2.地震按成因分类:1)构造地震（90以上）2)火山地震（7%） 3)陷落地震 （3%）4)人工诱发地震3.地震的震源深度分类:(1)浅源地震 70km；(2)中源地震 70300km；(3)深源地震 300km4.地震的震中距深度分类:（1）震中距在 100 公里以内的称为地方震；（2）在 1000公里以内称为近震；（3）大于 1000 公里称为远震。5.地震的次生灾害:火灾 海啸 水灾 毒气泄漏 瘟疫 社会心理影响 6.地震波类型1 体波：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；2 面波：瑞利波（R 波） 勒夫波（Q 波） 引起地面波
9、状起伏(1)体波：在岩体内部传播的波。包括纵波和横波。纵波特点：质点振动与波前进方向一致，一疏一密向前推进，它周期短、振幅小，传播速度最快。横波特点：剪切波，质点振动方向与波前进方向相垂直，传播时介质体积不变但形状改变，周期较长、振幅较大，不能通过对切变没有抵抗能力的液体。(2)面波：地震波中沿着地球或岩层表面传播的波，称为面波，面波最慢。可分为：瑞利波（R 波）和勒夫波（Q 波）瑞利波（R 波）传播时在地面上滚动，质点在波传播方向上和地面法向组成的平面（xz 面）内作椭圆运动，长轴垂直地面，而在 y 轴方向上没有振动。勒夫波（Q 波）传播时在地面上作蛇形运动，质点在地面上垂直于波前进方向作水
10、平振动7.震源机制与震源参数:震源机制是指震源区在地震发生时的力学过程。是地震震源处地球介质的运动方式。震源机制研究的内容包括，确定和岩体的错动方向，研究震源处岩3体地震断层面的方位的破裂和运动特征，以及这些特征和地震波之间的关系。即研究地震发生时的力学机制和震源断层的运动模型。震源参数：限定一个震源断层的物理量。即：(1)断层面长度(L)；(2)断层宽度(W)；(3)断层走向； (4)断层倾向和倾角； (5)断层错动方向； (6)断层错距(D)；(7)断层破裂的扩展速度。8.地震震级与烈度（P28）（一） 地震震级 1 地震震级是表示地震本身大小的尺度，是由地震所释放出来的能量大小所决定的。
11、2 释放能量大小可根据地震波记录图的最高振幅来确定。 3 必须以标准地震仪和标准震中距的记录为准。 4 按李希特一古登堡的最初定义，震级是距震中 100km 的标准地震仪(周期 0.8s，阻尼比 0.8，放大倍率 2800 倍)所记录的以微米表示的最大振幅震幅A 的对数值。 即：M=lgA 5 如最大振幅为：10mm=10000 m，则 M=4（二） 地震烈度 1 地震烈度是衡量地震所引起的地面震动强烈程度的尺度。指某地区地表面和建筑物受地震影响和破坏的程度。 2 影响因素：1 地震能量(震级大小) 2 震源深度3 震中距 场地工程地质条件(地震传播介质)建筑物的类型和结构一般地说，震源深度和
12、震中距愈小，地震烈度愈大；9.中国地震烈度表的理解与使用需要注意什么？地震烈度表中的平均震害指数是什么意思，如何计算出来？ 平均震害指数指所有房屋的震害指数的总平均值。多以普查或抽查的方式确定.一个建筑物群或一定地区范围内所有建筑的震害指数的平均值，即受各级震害的建筑物所占的比率与其相应的震害指数的乘积之和。 （）烈度VI 度，判定地震烈度以房屋震害为主，人的感觉仅供参考；X 度应结合建筑物或构筑物的破坏程度，并根据地表现象来确定；XI、XII 度的评定，需要专门研究。（）“一般房屋”在中国地震烈度表（1980）中指土构架和土、石砖墙构造的旧式房屋和单层或多层未经抗震设计的新式砖房。由于我国城
13、市目前一般都已设防，有的乡村也开始设防，烈度表中的“一般房屋”一般已不普遍，调查中应区别设防与不设防的房屋破坏程度对烈度的反映，给出合理的烈度值。对于质量特别差或特别好的房屋，可根据具体情况，对表列各烈度的震害程度和震害指数予以提高或降低。 （）“人的感觉”指平房内或楼房低层内人的感觉。 （）表中震害指数是对上述“一般房屋”而言。“完好”为，“毁灭”为，中间按表列震害程度分级。平均震害指数是对所有房屋的震害指数的总平均值而言，可以用普查或抽查的方法确定之。 （）使用本表时可根据地区具体情况，作出临时的补充规定。 （）烟囱指工业或取暖用的锅炉房烟囱。（）表中数量词的说明：个别：以下；少数：；多数
14、：；大多数：；普遍：以上。 （）对重要的工业设施，如桥梁、重要车间、高层建筑、巷道等，要进行专门的调查，在调查中应结合设防情况进行评估。10.建筑抗震设计中的烈度:把地震烈度分为基本烈度、场地烈度和设防烈度三种。11.常见地震前兆现象地震前，在自然界发生的与地震关的异常现象，我们称之为地震前兆，它包括微观前兆和宏观前兆两大类。那些由人的感觉器管所能直接觉察的地震前兆现象，统称为宏观前兆。 常见地震前兆现象有：(1)地下水位异常变化(2)动物异常(3)地声(4)地光(5)地壳变形(6)地震活动异常(7)地电变化(8)地磁变化(9)重力异常(10)地震波速度变化(11)地下水中氡气含量或其它化学成
15、分的变化(12)地应力变化(13)地温异常 14）气候异常等等。12.地震序列及类型地震序列：在一定时间内，发生在同一地质构造带或同一震源系统内具有成因联系的一系列不同震级的地震，以时间顺序排列起来称为地震序列。 类型：1.主震型 一般主震的4震级都很高，释放的能量占本次地震序列能量的 90% 以上，是破坏性地震最常见的类型。根据震前活动的特点又可划分为两种。最大特点：主震震级突出，主震和最大前震、 最大余震的震级相差显著。 2.群震型 也称群发性地震，通常没有明显的主震，能量主要通过多次震级相近的地震释放，其中最大一次地震在本次序列中所释放的能量也不超过 80% 。此类地震活动的最大特点是没
16、有突出的主震，前震、余震和主震震级较接近，一般相差在 1 级以内，频度高、持续时间长。3.孤震型 也称单发性地震，通常前震、余震很少，且与主震震级相差悬殊，能量基本上通过一次孤立的主震释放殆尽，一般震级较小。13.世界范围内的主要地震带：(1)环太平洋地震带： 集中了全世界的绝大部分地震（2)地中海喜马拉雅地震带或欧亚地震带：以浅源地震为主(3)大洋海岭地震带：以浅源地震为主，震级也不大14.中国的主要的地震带：（1）台湾及东南沿海地震带（2）郯城庐江地震带（3）华北地震带（4）南北向地震带（5）西藏滇西地震带（6）天山南北地震带15.场地地震效应地震效应：在地震作用影响所及的范围内，于地面出
17、现的各种震害或破坏。地震效应大致可分为振动破坏效应、地面破坏效应、地基失效效应和斜坡场地破坏效应。 影响因素：震级大小；震中距；震源深度；场地工程地质条件；建筑物的类型和结构有关。16.场地工程地质条件对宏观震害的影响场地地震效应受许多因素制约，其中场地工程地质条件对宏观震害影响尤为显著。研究表明，在一个较大的场地内（如一个城市） ，对震害有重大影响的工程地质条件为：岩土类型及性质、地质构造、地形地貌条件及水文地质条件。17.抗震设计中场地与地基的选择选择对抗震设计有利的场地和地基是抗震设计中最重要的一环。最主要的有：尽可能避开产生强烈地基失效及其它加重震害的场地或地基，属于这类场地或地基的主
18、要有：(1)活断层带(2)可能产生地震液化的砂层(3)强烈沉降的淤泥层(4)厚填土层(5)考虑到地基土石的卓越周期和建筑物的自振周期，尽可能避免结构与地基土石之间产生共振。也就是自振周期长的建筑物尽可能不建在深厚松软沉积之上，而刚性建筑物则不建于卓越周期短的地基上。(6)可能产生不均匀沉降的地基 (7)避开有加重震害的突出孤立地形(8)可能受地震引起的崩塌、滑坡等斜坡效应影响的地区 9)岩溶地区地下不深处有大溶洞或采空区，地震时可能塌陷的地区不宜作为场地。对抗震有利的场地条件是：1 地形开阔平坦；2 基岩地区岩性均一坚硬或上有较薄的覆盖层；3 若为较厚的覆盖层则应较密实；4 无大的断裂，若有则
19、它与发震断裂无联系且断裂带胶结较好；5 地下水埋藏较深；6 无突出孤立地形，崩塌、滑波泥石流等不发育。18.隔震系统的组成隔震系统一般由隔震器、阻尼器、地基微震动与风反应控制装置等部分组成。）隔震器;主要作用：一方面在竖向支撑建筑物的重量，另一方面在水平方向具有弹性，能提供一定的水平刚度，延长建筑物的基本周期，以避开地震动的卓越周期，降低建筑物的地震反应，能提供较大的变形能力和自复位能力。常用的隔震器有叠层橡胶支座、螺旋弹簧支座、摩擦滑移支座等。）阻尼器;主要作用：吸收或耗散地震能量，抑制结构产生大的位移反应，同时在地震终了时帮助隔震器迅速复位。常用的阻尼器有弹塑性阻尼器、粘弹性阻尼器、粘滞阻
20、尼器、摩擦阻尼器等。）地基微震动与风反应控制装置;主要作用：增加隔震系统的初期刚度，使建筑物在风荷载或轻微地震作用下保持稳定。常用的隔震系统主要有叠层橡胶支座隔震系统、5摩擦滑移加阻尼器隔震系统、摩擦滑移摆隔震系统等。19.地基土的卓越周期概念：地基沉积层对地震波起选择放大作用，经过多次反射叠加作用后使波增强、周期增长，其增长之后的的自振周期称为卓越周期（特征周期） 。 基岩中因为没有显著不同的介质分界面而不存在卓越周期。 基岩的震动周期约为 0.15s, 更新统坚实土层为 0.2-0.5s， 全新统较松散软土层 0.3-0.8s， 巨厚松散软土层为 0.5-1.1s。 土层的卓越周期 T 可
21、由表土层剪切振动微分方程导出:T=4H/VS 式中：H 为土层厚度， VS 该表层土的剪切波速度 显然层厚越大，剪切波速度低，卓越周期就越长。 巨厚冲积层因其卓越周期显著偏长，因之能引起木结构及高层建筑共振而破坏。20.地震发生时，厚层松软土体上哪类建筑物（高层、中层、低层）遭受的震害最严重？为什么？ 地震时，厚层松软土地基上高层建筑物破坏最严重其原因是：（1）巨厚层松软土低加速度的远震可以使高层或其它长周期建筑物遭到破坏。 （2）引起破坏的原因主要是共振，这类自由振动周期长的结构在厚层冲积层上易于产生共振则表明厚层冲积层上地表振动周期往往比较长。 （3）表层沉积能对基岩传来的地震波起选择放大
22、作用，某些周期的地震波在表土层中多次反射的结果，由于迭加而增强，这样就会使表层振动中这类周期的波多而长，这就是该表土层的卓越周期。第 4 章 火山灾害与防灾减灾对策1.火山类型: 死火山（extinct volcano） ：即人类历史以来不曾活动 的火山。死火山也有可能再度活动而变为活火山。休眠火山（dormant volcano） ：是在人类历史上曾有过活动而近百年来停止活动的火山。活火山（active volcano） ：是现在正在活动或近百年来有过活动的火山。2.火山机构（一）火山通道是岩浆由地下上升的通道，按火山通道的形状分类：（1）裂隙式喷发 岩浆沿一个方向的大断裂或断裂群上升，喷溢
23、出地表，称为裂隙式喷发。这种喷发火山口不呈圆形，而是长达数十公里以上的断裂带，或者火山口沿断裂带成串珠状排列，往下可连成墙状通道。 （2）中心式喷发喷发物沿火山喉管喷出地面，平面上成点状喷发，称为中心式喷发。这是现代火山活动最主要的类型（二） 、火山锥火山锥是火山喷出物在通道口堆积成的锥形山体。 （三） 、火山口 火山口是位于火山锥顶部或其旁侧的漏斗形喷口。 火山口积水成湖-火山湖； 火山口直径一般5m 的重要工程。3）扶壁（臂）式挡土墙；适用范围：地质条件差且墙高 h10m 的重要工程 4）锚杆、锚定板式挡土墙 ；适用范围：适用于地基承载力较低的重要工程，墙高可达 27m。 （5）加筋挡土墙
24、；适用范围：加固河堤、围堰等8.抗滑桩的设计内容（1）设计荷载选择：以滑坡推力和主动土压力荷载效应大者控制设计。 （2）墙面坡度常用1:0.3-1:0.5 的坡率，有时甚至缓至 1:0.75 。基底常做成反坡或锯齿形。 （3）挡墙高度的拟定：合理墙高可通过墙顶不剪出为前提进行试算确定。 （4）基础埋深的确定：总体而言需要满足挡墙稳定性验算、地基承载力验算等确定。 （5）地基承载力验算：基底最大压应力应小于等于地基容许承载力。 （6）抗滑、抗倾覆稳定性验算：满足规定的稳定性系数要求，一般抗滑大于 1.3，抗倾大于 1.6。 （7）挡墙截面强度验算：最不利截面的压、拉、剪切应力不超过挡墙材料的相应
25、强度。一般而言由于挡墙截面较大，仅需对明显薄弱截面进行验算。按压弯构建进行计算。9.崩塌的形成条件:(一)斜坡体系统结构（岩体结构系统） 坡形、岩性，分离面及组合特征（二）斜坡体系统外部环境的作用（触发因素） 地震、降水， 风力、水力、冻融作用；植物的根劈作用；人为活动10.崩塌的防治:（一）主动撤离，躲避:对于危害性较大的不稳定斜坡体，应首先考虑人员撤离现场或工程线路绕避等措施。 （二）防护措施: 采用遮拦建筑物，对崩塌运动的岩土体进行消能拦挡，限制崩塌体的运动速度，同时对建筑物进行遮拦，隔离崩塌体与受灾体，使之不能成灾。主要防护措施有：（1）山坡拦石沟、落石沟、落石槽、落石平台。 （2）拦
26、石桩、障桩。 （3）拦石墙（混凝土拦石墙、笼式拦石墙、钢轨拦石墙、钢丝拦石墙） 、拦石网。 （4）遮挡明洞、棚洞。11.泥石流形成条件:必备条件：一丰富的松散固体物质。二陡峻的地形。三足够的突发性水源。其他条件：人为因素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12.泥石流地区道路位置选择：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9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
27、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。13.泥石流的防治措施：（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。 （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。14.泥石流灾害的预报方法:(1)在典型的泥石流沟进行定点
28、观测研究，力求解决泥石流的形成与运动参数问题。(2)调查潜在泥石流沟的有关参数和特征。(3)加强水文、气象的预报工作，特别是对小范围的局部暴雨的预报。因为暴雨是形成泥石流的激发因素。(4)建立泥石流技术档案，特别是大型泥石流沟的流域要素、形成条件、灾害情况及整治措施等资料应逐个详细记录。并解决信息接收和传递等问题。(5)划分泥石流的危险区、潜在危险区或进行泥石流灾害敏感度分区。6)开展泥石流防灾警报器的研究及室内泥石流模型试验研究。 15.地面沉降的形成条件地面沉降的产生需要一定的地质、水文地质条件和土层内的应力转变(由水所承担的那部分应力不断转移到土颗粒上)条件。（一）内在条件（因素）研究表
29、明，地面沉降通常发生在未完全固结成岩的近代沉积地层中，其密度较低，孔隙度较高，孔隙常为液体充填。（二）外在条件（因素）1. 自然动力地质因素（1）地球内营力作用：包括地壳近期下降运动、地震、火山运动等。由地壳运动引起的地面沉降，沉降速率低，一般不构成灾害后果，如天津地区；大震后可能引起短期的沉降速率增加，但很快就转平稳。 （2）地球外营力作用：包括溶解、氧化、冻融等作用。2. 人类活动因素：是诱发高速率地面沉降的重要因素。危害性大。（1）持续超量抽取地下水； （2）开采石油；（3）开采水溶性气体； （4）大面积农田灌溉；（5）高荷载建筑群；（6）地面振动荷载等。16.承压水位下降引起的地面沉降
30、机制分析 一）承压水位降低所引起的应力转变及土层的压密 位于末固结或半固结疏松沉积层地区内的大城市，因为潜水易于污染往往开发深层的 承压水作为工业及生活用水的水源。 在孔隙承压含水层中，抽汲地下水所引起的承压水位的降低，必然要使含水层本身和其上、下相对含水层中的孔隙水压力随之而减小。根据有效应力原理可知，土中由覆盖层荷载引起的总应力是由孔隙中的水和土颗粒骨架共同承担的。由水承担的部分称为孔隙水压力，它不能引起土层的压密，故又称为中性压力，而由土骨架承担的部分则能直接造成土层的压密，故称为有效应力；二者之和等于总应力。假定抽水过程中土层内的总应力不变，那么孔隙水压力的减小必然导致土中有效应力的等
31、量增大，结果就会引起土层成比例的固结。由于区域性地面沉降范围较广阔，压缩层厚度与沉降范围相比较，又相对较小，因此无论从理论或实际应用上，即可以把这类由于抽水引起的地10面沉降问题按一维固结问题处理。 以三层结构条件下单层抽水的情况为例，对抽水过程中土层中应力的转变及土层的固结问题进行具体分析。 由于透水性能的显著差异，上述孔隙水压力减小，有效应力相应增大的过程，在砂层和粘土层中的表现是截然不同的。在砂层中这一过程基本上可以认为是“瞬时”完成的。也就是说，随着承压水头的降低，砂层中的有效应力，随着多余水分的排出而迅速地增至与降低后的承压水位相平衡的程度。然而在粘土层中这一过程进行得十分缓慢，往往
32、需要几个月、几年甚至几十年(取决于土层厚度和透水性)。这样，在承压水位降低后，直到应力转变过程(也就是固结过程)最终完成之前的相当长的一段时间里，粘土层中始终不同程度地存在有高于和新的承压水位相平衡的孔隙水压力，这部分孔隙水压力通常被称为剩余孔隙水压力或超孔隙水压力。土层内现有的剩余孔隙水压力的大小，是衡量该土层在现存的应力条件下可能最终产生的固结、压密的强烈程度的重要标志，通常可以通过实测加以查明。17.土层的性质及其变化与地面沉降的关系 1 土层的固结状态与地面沉降的关系 粘性土的固结状态： 如前所述，在土的固结、压密过程中起作用的只是有效应力，也就是说，土的固结、压密程度主要取决于曾经作
33、用于土体上的有效应力的大小。通常将曾经作用于土层中的最大有效应力称为该土层的预固结应力(或先期固结应力)，可通过实验加以测定。 按前期固结比 OCR=pc/p0(先期固结应力和现今有效覆盖压力之比)可将固结状态分三类。 （）正常固结状态：OCR=，地层已完成相应的固结过程，其沉积和压密过程中未受到其它变动。 （）欠固结状态：OCR，土层历史上曾经受过高于现今地层覆盖压力的有效应力。原因有（a）地质作用引起土层上覆荷载减小；（b）矿化孔隙水物理化学作用；（c）干缩作用。 在相同的条件下，超固结土层的压密星将小于正常固结土层，同理，欠固结土层的压密量则将大于正常固结土层。2 土层的应力应变性状对地
34、面沉降的影响研究表明，如果土层在某一有效应力作用下尚未达到充分固结时，则该土层在等于或大于该有效应力的加荷卸荷过程中的表现将具有明显的塑性性状，也就是说，土层在受力过程中有明显得残余变形，因此加贺阶段的压缩系数明显大于卸荷阶段的回弹系数。在这种情况下，即使是等幅的水位升降，也会在土层内引起较大的压缩变形。反之，如果由于应力的长期静态作用或加荷卸荷的反复循环，土层相对于某有效应力已经达到充分固结时，则该涂层在低于或等于该有效应力的任何加荷卸荷循环中的表现都将是近似弹性的，其压缩系数将等于或接近于回弹系数。 3 砂层与粘土层的压密在地面沉降中的相对重要性 在较低的有效应力增长条件下，粘土层的压密在
35、地面沉降中起主要作用，而在水位11回升过程中，砂层的膨胀回弹则有决定意义。18.地下水位变化的类型和特点及其与沉降的关系 1 承压水位作等变幅波动的情况 趋衡，沉降不会进一步发展。 2 下降大于回升的水位波动类型 这种类型是地面沉降区水位变动的主要形式。 土层预固结应力线以上，水位波动只能引起弹性变形；以下将造成较大的“塑性”变形。 3 降低小于回升的水位波动类型 回灌后水位波动属这种类型。 要达到地面不沉或稍有回升，必须做到回灌的水位上升值大于前期抽水期的水位下降值。19.地面沉降的量测系统为了准确量测沉降区地面以下各压缩土层的变形量，需要设置有效的监测设备，组成地面沉降长期观测站。目前普遍
36、采用在沉降层中分别设置观测标点沉降标法。沉降标类型: 1.基岩标：埋设于稳定基岩中的标杆式地面水准基点 2.分层标：埋设在地面沉降区内不同深度压缩层中的水准观测标。 3.地面标：埋设于地表的水准标点。只能得到地面的总变形量。20.地面沉降的控制和治理 （一）表面治理措施主要方法有：(1)在沿海低平原地带修筑或加高挡潮堤、防洪堤，防止海水倒灌、淹没低洼地区；(2)改造低洼地形，人工填土加高地面；(3)改建城市给、排水系统和输油气管线，整修因沉降而被破坏的交通线路等线性工程，使之适应地面沉降后的情况；(4)修改城市建设规划，调整城市功能分区及总体布局。规划中的重要建筑物要尽量避开沉降区。 （二）根
37、本治理措施主要方法有：(1)人工补给地下水（人工回灌） 。选择适宜地点和部位向开采的含水层、含油层人工注水或压水，使含水（油、气）层中孔隙液压保持在初始平衡状态，使沉降层中因抽液所产生的有效应力增量减小到最低限度，总有效应力低于该层的预固结应力；(2)限制地下水开采，调整开采层次，以地面水源代替地下水源。具体措施为：a.以地面水源的工业自来水厂代替地下水供水源地；b.停止开采引起沉降量较大的含水层而改为利用深不可压缩型较小的含水层或基岩裂隙水；c.根据预测方案限制地下水的开采量或停止开采地下水。21.地面塌陷的形成条件:（一）岩土体的内部条件：1、地下存在空洞；2、洞穴围岩状况（二）岩土体的外
38、部条件：1、自然影响因素（1）大气降水（2）河、湖近岸地带的侧向倒灌作用（3）地震 2、人为活动的影响22.地面塌陷的防治（一） 、岩溶地面塌陷的防治1.岩溶地面塌陷灾害预防（1）查明洞穴分布：调查工作应在查明区域地质、水文地质背景的基础上，运用钻探和物探手段确定浅表洞穴的分布情况，并从危险性的角度进行分区。对松散堆积物厚度不大，且直接覆盖在溶洞和隙宽较大溶隙开口处的那些地段，要予以高度重视，不应布设任何建筑物。 （2）对已出现地面变形，但尚未塌陷的地点，要圈围出警戒区，及时撤离人员。 （3）拟建的以岩溶水为开采对象的供水源地布设地点，场地选择时，应事先进行致塌危险性的充分论证，并尽可能远离村
39、镇和人口密集区。 （4）对分散开采的农村井机，应强调小流量小降深逐渐过渡到预定开采量的操作方法，以避免洞穴负压的形成。（5）在可能出现塌陷的地段，要防止地表水的进入，对严重漏水的河溪、库塘12进行铺底防漏或人工改道。 （6）加强对岩溶水位，尤其是地面变形的监测，要注意宣传，加强群测群报的工作。 2.岩溶地面塌陷的治理 （1）清除填堵法（2）跨越法（3）强夯法（4）钻孔充气法（5）灌注填充法（6）深基础法（7）旋喷加固法（二）矿山采空区地面塌陷的防治1.采空区地面塌陷危害的预防:（1）矿山开采前应结合开采方式、开采进度，运用采动理论估算不同开采期，地面变形的范围和程度，做出风险评估，必要时修改原
40、有开采方式和流程。 （2）要明确禁采区和限采区，对地表重要建筑物、水库和城镇所在地要结合采深采厚和地质条件分析，拿出危害后果最小的开采方案。 （3）开采过程中要对不同区块的地面变形进行监测预报，及时撤离人员。 （4）矿坑排水设计必须考虑地面塌陷的可能地点、规模，避免单纯追求疏干工期的做法。 （5）改进井巷顶板管理方法，在条件允许的情况下，尽可能采用充填法。在一般情况下，为减少地面变形造成的损失，应留有足够数量的保安矿柱，而且禁止对矿柱的回采。 2.采空区地面塌陷的治理:（1）对破坏的土地应进行整理、平复，以防滑坡、崩塌的出现。（2）危房改造必须到位，严重损毁的房屋必须拆除。 （3）对进入充分采
41、动阶段（冒落带发育到地表）的地段，土地整理工作至少应在塌陷后两年进行，由于残余变形将持续很长时间，这些地段短期内一般不宜建造永久性建筑物。对仍处于非充分采动阶段的地段，不宜开展正规的土地整理，以免前功尽弃，或采用钻孔灌注法，填充地下空腔，使之达到稳定状态。 第 7 章 火灾害与防火减灾对策1.火灾的分类按物质的燃烧特性将火灾分为如下四类：A 类火灾，是指固体物质火灾，这种物质往往具有有机物质，一般在燃烧时能产生灼热的灰烬，如木材、棉、毛、麻、纸张火灾等； B 类火灾，是指液体火灾和可熔化的固体物质火灾，如汽油、煤油、柴油、原油、甲醇、乙醇、沥青、石蜡火灾等；C 类火灾，是指气体火灾，如煤气、天
42、然气、甲烷、乙烷、丙烷、氢气火灾等；D 类火灾，是指金属火灾，如钾、钠、镁、钛、锆、锂、铝镁合金火灾等。按照一次事故所造成的人员伤亡、受灾损失，又将火灾分为以下三类：(1)具备下列情形之一的为特大火灾：死亡 10 人以上(含本数，下同)；重伤 20 人以上；死亡、重伤 20 人以上；受灾 50 户以上；烧毁财物损失 100 万元以上。(2)具备下列情形之一的为重大火灾：死亡3 人以上；重伤 10 人以上；死亡、重伤 10 人以上；受灾 30 户以上；烧毁财物损失 30 万元以上。(3)不具备前列两项情形的火灾，为一般火灾。2.中国火灾的特点:一火灾发生的地区差异较大二火灾发生的季节性差异我国大
43、部分地区都呈现冬季火灾较频繁、夏季火灾发生较少的规律。三引发火灾的原因分析19811994 年全国 490342 次火灾的原因表明：894的火灾系人为因素引起的，自燃和雷击等因素引起的火灾仅占 18，原因不明的占 88。3.火 灾 荷 载及其计算火灾荷载是衡量建筑物室内所容纳可燃物数量多少的一个参数，是研究火灾发生、发展及其控制的重要因素。在建筑物发生火灾时，火灾荷载直接决定着火灾持续时间和室内温度的变化。在实际中常根据燃烧热值把某种材料换算为等效发热量的木材，用等效木材的重量表示可燃物的数量，称为等效可燃物量。为便于研究火灾性状以及选择防火技术措施，把火灾范围内单位地板面积的等效可燃物量定义
44、为火灾荷载。13式中 ： q火灾荷载(kg/m2)；Gi某种可燃物质量(kg)； Hi某种可燃物单位质量发热量(MJ/kg) H0单位质量木材的发热量(MJ/kg)；A火灾范围的地板面积(m2)；Qi火灾范围内所有可燃物的总发热量(MJ)。4.火灾持续时间计算式中 Fd火灾持续时间参数，是决定火灾持续时间的基本参数；AF火灾房间的地板面积；q火灾荷载。5.标准火灾升温曲线时间（min)炉内温度()时间(min)炉内温度()时间(min)炉内温度()时间(min)炉内温度()5101555665971830609082192598612018010291090240360113311936.影响
45、建筑火灾严重性的因素:(1)可燃材料的燃烧性能；(2)可燃材料的数量(火灾荷载)；(3)可燃材料的分布；(4)房间开口的面积和形状；(5)着火房间的大小和形状；(6)着火房间的热性能。7.建筑火灾烟气的浓度火灾中的烟气浓度，一般有质量浓度、粒子浓度和光学浓度三种表示法。（1）烟的质量浓度: 单位容积的烟气中所含烟粒子的质量，称为烟的质量浓度 s， 即s=ms/Vs (mg/m3) 式中 ms容积 Vs 的烟气中所含烟粒子的质量（mg） ；VsHQGii00hqFHqt dWFWF 30165.min5. HAFWd14烟气容积（m3） 。（2）烟的粒子浓度 单位容积的烟气中所含烟粒子的数目，称
46、为烟的粒子浓度 ns， 即 ns= Ns/Vs （个/m3） （3）烟的光学浓度烟的光学浓度通常用减光系数 Cs 来表示。设光源与受光物体之间的距离为 L（m） ，无烟时受光物体处的光线强度为 I0（cd） ，有烟时光线强度为 I（cd） ，则根据朗伯比尔定律得式中 Cs烟的减光系数 (m-1) L光源与受光体之间的距离（ m） I0光源处的光强度（cd）8.烟囱效应:当室内的温度比室外温度高时，室内空气的密度比外界小，这样就产生了使室内气体向上运动的浮力。高层建筑往往有许多竖井，如楼梯井、电梯井、管道井和垃圾井等。在这些竖井内，气体上升运动十分显著，这就是烟囱效应。在建筑物发生火灾时，室内烟
47、气温度很高，则竖井的烟囱效应更强。通常将内部气流上升的现象称为正烟囱效应。9.烟气控制的基本方式9.1 防烟分隔；在建筑物中，墙壁、隔板、楼板和其他阻挡物都可作为防烟分隔的构件，它们能使离火源较远的空间不受或少受烟气的影响。这些分隔构件可以单独使用，也可与加压方式配合使用。9.2 加压送风方式；利用加压送风机对被保护区域（如防烟楼梯间和前室等）送风，使其保持一定的正压，以避免着火处的烟气借助各种动力（诸如烟囱效应、膨胀力等）向建筑物的被保护区域蔓延。加压送风采用的主要方式有两种： ( 1 ) 在关闭门的状态下，维持避难区域或疏散路线内的压力高于外部压力避免烟气通过各种建筑缝隙侵人（诸如建筑结构
48、缝隙、门缝等） ； ( 2 ) 在开门状态下，保证在门断面形成一定风速，以阻止烟气侵人避难区域或疏散通道。加压送风方式的优点有：能够确保疏散通道的安全，免遭烟气侵害；可降低对建筑物某些部位的耐火要求，便于工作于老式建筑物的防排烟技术的改造加压送风方式的缺点：送风压力控制不好会导致防烟楼梯间内压力过高，使楼梯间通向前室或走廊的门打不开，影响建筑物内人员的快速疏散。9.3 自然排烟方式；自然排烟是借助室内外气体温度差引起的热压作用和室外风力所造成的风压作用而形成的室内烟气和室外空气的对流运动。自然排烟方式的优点 ：结构简单，投资少 ； 无动力设备，运行维修费用少 ；在顶棚能够开设排烟口的建筑，其自
49、然排烟效果好自然排烟方式的缺点 ：自然排烟的效果不稳定；对建筑的结构有特殊要求； 火灾易通过排烟口向上层蔓延9.4 机械排烟方式；机械排烟方式是借助排烟风机的作用对着火处进行强迫送风并同时排气，以用来排出火灾中的烟气。在机械排烟中，要维持一定量的新鲜空气进人着火区域，以确保排烟效果。机械排烟多用于大型商场或地下建筑，通过顶部的排烟口或排烟风管将烟气排出室外。 机械排烟方式的优点 ： 克服自然排烟受室外气象条件的影响； 克服自然排烟受高层建筑热压的影响；排烟效果稳定 机械排烟方式的缺点 ： 火灾猛烈发展阶段排烟效果会降低 15； 排烟风机和排烟风管需耐高温；初投资和运行维修费用高10.耐火极限:对任一建筑构件按时间-温度标准曲线进行耐火实验，从受到火的作用时起，到失去支持能力或完整性被破坏或失去隔热作用时止的这段时间称为耐火极限，以
