現(xiàn)代土木工程 12

第12章12.1土木工程防災(zāi)減災(zāi)簡介12.1.1災(zāi)害及災(zāi)害類型災(zāi)害是對能夠給人類和人類賴以生存的環(huán)境造成破壞性影響的事物總稱。災(zāi)害與程度無關(guān)，通常是指在局部由某種不可控制或未予控制的破壞性因素引起的，突然或在短時(shí)間內(nèi)擴(kuò)張和發(fā)展，進(jìn)而演變成災(zāi)難，超過本地區(qū)防救力量所能解決的大量人群傷亡和物質(zhì)財(cái)富毀損的現(xiàn)象。(1)災(zāi)害概況災(zāi)害的產(chǎn)生原因：——自然因素與人類關(guān)系最密切的生物鏈的破壞或遠(yuǎn)離平衡的發(fā)展，大氣和水圈在演化過程中所出現(xiàn)的大區(qū)域或局部遠(yuǎn)離平衡的運(yùn)動，巖石圈在運(yùn)動過程中出現(xiàn)大規(guī)模突然斷裂等。

——社會因素人類對森林、植被和草原的過度砍伐和破壞等造成土地荒漠，人類活動對地球表面環(huán)境的污染，物種滅絕，人口暴長等等。

自然災(zāi)害是人類依賴的自然界中所發(fā)生的異?，F(xiàn)象，自然災(zāi)害對人類社會所造成的危害往往是觸目驚心的。自然災(zāi)害及其衍生災(zāi)害都對人類的生產(chǎn)和生活造成了嚴(yán)重的影響和后果，主要包括以下幾個(gè)方面：——造成人口的大量死亡

——給社會經(jīng)濟(jì)造成破壞

——造成社會不穩(wěn)定

(2)自然災(zāi)害中國近60年遭受巨大災(zāi)害一覽表時(shí)間地點(diǎn)災(zāi)害種類基本情況1950年7月長江中下游、淮河流域洪水漢口長江水位高達(dá)29.73米，較歷史最高水位的1931年高出14.5米，淹沒農(nóng)田4755萬畝，1888萬人受災(zāi)，財(cái)產(chǎn)損失在100億元以上。1959-1961年全國范圍干旱干旱范圍廣時(shí)間長，早情重，北方冬麥區(qū)還遭受較重的干熱風(fēng)危害，人口非正常死亡增加，僅1960年統(tǒng)計(jì)，全國總?cè)丝趦魷p少1000萬人。1963年8月海河流域洪水暴雨面積大，淹沒104個(gè)縣市7294多萬畝耕地，水庫崩塌，橋梁被毀，京廣線中斷，2200余萬人受災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)60億元。1966年3月8日河北邢臺地震震源深度10公里，震中烈度為9度強(qiáng)，波及60多個(gè)縣，受災(zāi)面積達(dá)2.3萬平方公里，毀壞房屋500余萬間，8064人喪生，3.8萬余人受傷。僅邢臺地區(qū)不完全統(tǒng)計(jì)，損失就高達(dá)10億多元。1970年1月5日云南通海地震震源深度僅134米，引起嚴(yán)重滑坡、山崩等，受災(zāi)面積4500多平方公里，15621人死亡，338456間房屋倒塌，166338頭大牲畜死亡。1975年8月河南駐馬店洪水汝河、沙潁河、唐白河三大水系各干支流河水猛漲，漫溢決堤，板橋、石漫灘水庫垮壩失事，造成特大洪水，直接經(jīng)濟(jì)損失100億元。1976年7月28日河北唐山地震震源深度12公里，震中烈度達(dá)11度，造成24.2萬人死亡，16.4萬人受重傷，僅唐山地區(qū)總的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)54億元。1985年8月遼河流域洪水造成遼河流域中小河流決口4000多處，致使60多個(gè)市、縣，1200多萬人，6000多萬畝農(nóng)田和大批工礦企業(yè)遭受特大洪水襲擊，死230人，直接經(jīng)濟(jì)損失47億元，東北三省減產(chǎn)糧食100億斤。1998年7月下旬至9月中旬初長江流域洪水自1954年以來長江全流域性大洪水，受災(zāi)人數(shù)上億，近500萬所房屋倒塌，2000多萬公頃土地被淹，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1600多億元人民幣。2008年南方地區(qū)雪災(zāi)全國19個(gè)省級行政區(qū)均受影響，死亡129人，失蹤4人，緊急轉(zhuǎn)移安置166萬人；農(nóng)作物受災(zāi)面積1.78億畝，倒塌房屋48.5萬間，損壞房屋168.6萬間；因?yàn)?zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失1516.5億元。2008年5月12日四川汶川地震震源深度10-20公里，震中烈度達(dá)11度，造成69225人死亡，374640人受傷，17939人失蹤，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)8451億元人民幣。由于人們不當(dāng)?shù)闹R或缺乏知識、不當(dāng)?shù)倪x址、不當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)、不當(dāng)?shù)氖┕?、不?dāng)?shù)氖褂煤筒划?dāng)?shù)木S護(hù)，導(dǎo)致所建造的土木工程不能抵御突發(fā)的載荷，導(dǎo)致土木工程的失效和破壞，乃至倒塌而造成了災(zāi)害，給人類帶來了損失。(3)土木工程災(zāi)害地震引起的鐵軌變形土木工程災(zāi)害有兩大基本特點(diǎn)——土木工程是造成災(zāi)害的主要載體

——減輕這種災(zāi)害的主要手段和方法必須要依靠土木工程方法，其他方法都不能根本地解決土木工程災(zāi)害問題廣東九江大橋塌陷事故現(xiàn)場飛石砸斷徹底關(guān)大橋事故現(xiàn)場

12.1.2土木工程防災(zāi)減災(zāi)發(fā)展歷史與現(xiàn)狀由于各種自然災(zāi)害相互聯(lián)系而構(gòu)成自然災(zāi)害系統(tǒng)，影響到社會的方方面面，因此，減災(zāi)需要社會各部門、各地區(qū)、各學(xué)科、各階層協(xié)調(diào)行動，減災(zāi)的各項(xiàng)措施必須相互銜接、緊密配合，并形成一套系統(tǒng)工程。減災(zāi)系統(tǒng)工程是一個(gè)由多種減災(zāi)措施組成的有機(jī)整體，主要由監(jiān)測、預(yù)報(bào)、防災(zāi)、抗災(zāi)和重建等多個(gè)環(huán)節(jié)組成，每個(gè)環(huán)節(jié)又包括若干個(gè)相互聯(lián)系的子系統(tǒng)。防災(zāi)減災(zāi)通常采取兩大類措施：即災(zāi)前的措施和災(zāi)后的措施。災(zāi)前的措施就是“預(yù)防為主”；災(zāi)后的措施包括4R：Rescue——搶救生命；Relief——救濟(jì)，包括給受害者生活和醫(yī)療的必需品和必需的條件或貨幣；Resettlement——對災(zāi)民的重新安置；Re-coveringandReconstruction——恢復(fù)與重建。——早期土木工程的任務(wù)主要是解決人類“住與行”的基本問題

；——重大的災(zāi)害及其對土木工程設(shè)施的破壞，引起了人們對土木工程防災(zāi)減災(zāi)的逐漸關(guān)注與重視

；——地震發(fā)生的不確定性及工程質(zhì)量（設(shè)計(jì)和施工）對于抗震防災(zāi)的重要性

；——對發(fā)展中和發(fā)達(dá)國家的防災(zāi)減災(zāi)以及結(jié)合地域特點(diǎn)的防災(zāi)減災(zāi)提出了新的課題

。塔科馬懸索橋的垮塌土木工程災(zāi)害主要內(nèi)容

①土木工程規(guī)劃性防災(zāi)②工程性防災(zāi)③工程結(jié)構(gòu)抗災(zāi)

④工程技術(shù)減災(zāi)

⑤工程結(jié)構(gòu)在災(zāi)后的檢測與加固

前面4項(xiàng)內(nèi)容是災(zāi)害發(fā)生前進(jìn)行的工作，第5項(xiàng)內(nèi)容是災(zāi)害發(fā)生后進(jìn)行的工作，涉及災(zāi)害材料學(xué)、災(zāi)害檢測學(xué)、工程修復(fù)和加固等領(lǐng)域。12.2主要災(zāi)害與防災(zāi)減災(zāi)對策12.2.1地震災(zāi)害及其防災(zāi)減災(zāi)對策地震，又稱地動、地振動，是自然災(zāi)害中發(fā)生最多、影響最大的一種。從時(shí)間上看，地震有活躍期和平靜期交替出現(xiàn)的周期性現(xiàn)象。從空間上看，地震的分布呈一定的帶狀。(1)地震災(zāi)害基本概況中國地震帶分布示意

地震分為天然地震和人工地震兩大類。天然地震主要是構(gòu)造地震，它是由于地下深處巖石破裂、錯動把長期積累起來的能量急劇釋放出來，以地震波的形式向四面八方傳播出去，到地面引起的房搖地動，構(gòu)造地震約占地震總數(shù)的90%以上。構(gòu)造地震產(chǎn)生原理2008年，四川汶川特大地震是新中國成立以來破壞性最強(qiáng)、波及范圍最廣、救災(zāi)難度最大的一次地震，震級達(dá)里氏8級，最大烈度達(dá)11度，余震3萬多次。引發(fā)的崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等次生災(zāi)害舉世罕見。汶川大地震也震斷了外界連接震中地區(qū)的所有公路、橋梁，致使災(zāi)區(qū)群眾和救災(zāi)隊(duì)伍、救災(zāi)機(jī)械、救災(zāi)物資被阻斷在了“生命線”兩邊。地震時(shí)造成房屋破壞的“元兇”是地震力，它是一種慣性力。結(jié)構(gòu)物破壞的影響因素——與地震本身有關(guān)，地震越大，震中距越小，震源深度越淺，破壞越重；——與結(jié)構(gòu)本身的質(zhì)量，包括其結(jié)構(gòu)是否合理，施工質(zhì)量是否到位等；——結(jié)構(gòu)物所在地的場地條件，包括場地土質(zhì)的堅(jiān)硬程度、覆蓋層的深度等等；——局部地形對震害的影響也很大。(2)地震災(zāi)害的土木工程對策對于地震災(zāi)害采用的土木工程對策主要從規(guī)劃設(shè)計(jì)和施工建造兩方面著手，選擇有利的抗震設(shè)計(jì)方法和原則，并對結(jié)構(gòu)物采取合理可行的減震措施以減輕地震力對結(jié)構(gòu)造成的影響。國內(nèi)外土木工程抗震原則——我國一般建設(shè)工程抗震設(shè)防要求采用三個(gè)水準(zhǔn)概率來設(shè)防“小震不壞、中震可修、大震不倒”

——地震抗震標(biāo)準(zhǔn)，針對不同地區(qū)的建筑物是不一樣的強(qiáng)制性的抗震標(biāo)準(zhǔn)——采用一些新的建筑理念和結(jié)構(gòu)形式來抵抗地震作用改變“以地球?yàn)橄喈?dāng)好的慣性參考系”的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念新的土木工程抗震設(shè)計(jì)——剛性結(jié)構(gòu)提高建筑物的抗震性能——使用橡膠、彈簧等彈性裝置提高建筑物的抗震性能——上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的分離式設(shè)計(jì)——滾動支撐式基礎(chǔ)提高建筑物抗震性能

12.2.2風(fēng)災(zāi)害及其防災(zāi)減災(zāi)對策形成風(fēng)的直接原因，是氣壓在水平方向分布的不均勻。地面風(fēng)不僅受氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力的支配，而且在很大程度上，風(fēng)還受大氣環(huán)流、地形、水域等不同因素的綜合影響。

(1)風(fēng)災(zāi)害基本概況典型的龍卷風(fēng)①熱帶氣旋熱帶氣旋是發(fā)生在熱帶或副熱帶洋面上的低壓渦旋，是一種強(qiáng)大而深厚的熱帶天氣系統(tǒng)。熱帶氣旋通常在赤道南北30緯度以內(nèi)的海面（如西北太平洋、北大西洋、印度洋）上形成。熱帶氣旋的最大特點(diǎn)是它的能量來自水蒸氣冷卻凝固時(shí)放出的潛熱。熱帶氣旋登陸后，或者當(dāng)熱帶氣旋移到溫度較低的洋面上，便會因?yàn)槭嘏睗竦目諝夤?yīng)能量，而減弱消散或轉(zhuǎn)化為溫帶氣旋。

名稱屬性超強(qiáng)臺風(fēng)（SuperTY）底層中心附近最大平均風(fēng)速≥51.0米/秒，也即16級或以上強(qiáng)臺風(fēng)（STY）底層中心附近最大平均風(fēng)速41.5-50.9米/秒，也即14-15級臺風(fēng)（TY）底層中心附近最大平均風(fēng)速32.7-41.4米/秒，也即12-13級強(qiáng)熱帶風(fēng)暴(STS)底層中心附近最大平均風(fēng)速24.5-32.6米/秒，也即風(fēng)力10-11級熱帶風(fēng)暴(TS)底層中心附近最大平均風(fēng)速17.2-24.4米/秒，也即風(fēng)力8-9級熱帶低壓(TD)底層中心附近最大平均風(fēng)速10.8-17.1米/秒，也即風(fēng)力為6-7級熱帶氣旋按中心附近地面最大風(fēng)速劃分等級熱帶氣旋災(zāi)害的危害——強(qiáng)風(fēng)

——暴雨——風(fēng)暴潮②龍卷風(fēng)龍卷風(fēng)是一種強(qiáng)烈的、小范圍的空氣渦旋，是在極不穩(wěn)定天氣下由空氣強(qiáng)烈對流運(yùn)動而產(chǎn)生的，由雷暴云底伸展至地面的漏斗狀云(龍卷)產(chǎn)生的強(qiáng)烈的旋風(fēng)，其風(fēng)力可達(dá)12級以上，風(fēng)速最大可達(dá)每秒100米以上，一般伴有雷雨，有時(shí)也伴有冰雹。龍卷風(fēng)的襲擊突然而猛烈，對建筑的破壞也相當(dāng)嚴(yán)重，經(jīng)常是毀滅性的。龍卷風(fēng)難以準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，但可根據(jù)天氣條件判斷在某一地區(qū)產(chǎn)生龍卷的可能性，并通過雷達(dá)監(jiān)測及時(shí)發(fā)出警報(bào)。

龍卷風(fēng)破壞力的組成——風(fēng)壓極大，可將沿途的建筑物摧毀——建筑物與龍卷之間的巨大的氣壓梯度力，足以使建筑物由內(nèi)向外爆炸

——上升氣流極強(qiáng)，能將上萬噸的整節(jié)大車廂卷入空中，將上千噸的輪船由海面拋到岸上③寒潮風(fēng)暴來自極地或寒帶向中緯度或低緯度侵略的強(qiáng)烈冷空氣，所經(jīng)之地短期內(nèi)造成大范圍急劇降溫和大風(fēng)、雨雪的天氣過程。寒潮一般多發(fā)生在秋末、冬季、初春時(shí)節(jié)。不同國家和地區(qū)使用的降溫及所達(dá)到的最低溫度標(biāo)準(zhǔn)不盡一樣。

寒潮和強(qiáng)冷空氣帶來的雨雪、冰凍天氣對交通運(yùn)輸危害不小。2008年中國南方雪災(zāi)造成多處鐵路、公路、民航交通中斷。由于正逢春運(yùn)期間，大量旅客滯留站場港埠。另外，電力受損、煤炭運(yùn)輸受阻，不少地區(qū)用電中斷，電信、通訊、供水、取暖均受到不同程度影響，某些重災(zāi)區(qū)甚至面臨斷糧危險(xiǎn)。而融雪流入海中，對海洋生態(tài)亦造成浩劫，臺灣海峽即傳出大量魚群暴斃事件。④季風(fēng)季風(fēng)是一個(gè)古老的氣候?qū)W概念，通常指近地面層冬、夏盛行風(fēng)向接近相反且氣候特征迥異的現(xiàn)象。季風(fēng)活動范圍很廣，它影響著地球上1／4的面積和1／2人口的生活。西太平洋、南亞、東亞、非洲和澳大利亞北部，都是季風(fēng)活動明顯的地區(qū)，尤以印度季風(fēng)和東亞季風(fēng)最為顯著。中美洲的太平洋沿岸也有小范圍季風(fēng)區(qū)，而歐洲和北美洲則沒有明顯的季風(fēng)區(qū)，只出現(xiàn)一些季風(fēng)的趨勢和季風(fēng)現(xiàn)象。

風(fēng)作用于結(jié)構(gòu)物的振動形式——抖振：順風(fēng)向陣風(fēng)脈動引起的結(jié)構(gòu)共振——渦激振動：由交替出現(xiàn)的漩渦脫落引起的與風(fēng)向垂直的振動——馳振與顫振：橫風(fēng)向彎曲振動稱為馳振，顫振為扭轉(zhuǎn)方向的振動；而彎曲與扭轉(zhuǎn)的二維振動則稱為彎扭顫振。馳振和顫振具有自激振動的特點(diǎn)(2)風(fēng)災(zāi)害的土木工程對策風(fēng)速通常隨離地面高度增大而增加。增加程度主要與地面粗糙度和溫度梯度有關(guān)風(fēng)作用于結(jié)構(gòu)物的特點(diǎn)——風(fēng)對建筑物的作用力包含靜力部分和動力部分，且隨時(shí)間和空間的不同而變化——建筑物的外形、幾何尺寸及其周圍的風(fēng)場環(huán)境對風(fēng)荷載的大小和分布影響很大

——與地震荷載相比，風(fēng)荷載作用的持續(xù)時(shí)間較長，出現(xiàn)的頻次也較高在風(fēng)力作用下，結(jié)構(gòu)物表面風(fēng)壓分布的測定，目前多在模擬大氣邊界層風(fēng)場的風(fēng)洞中對模型進(jìn)行動態(tài)測量試驗(yàn)獲得

從土木工程角度出發(fā)，進(jìn)行相應(yīng)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)：——力求選擇合理的建筑體形——對結(jié)構(gòu)的變形和振動進(jìn)行控制——考慮脈動風(fēng)荷載對結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的影響12.2.3火災(zāi)害及其防災(zāi)減災(zāi)對策火災(zāi)是指在時(shí)間和空間上失去控制的燃燒所造成的災(zāi)害。在各種災(zāi)害中，火災(zāi)是最經(jīng)常、最普遍地威脅公眾安全和社會發(fā)展的主要災(zāi)害之一。火災(zāi)一般具有以下三個(gè)特點(diǎn)：①成長性；②不安定性；③偶發(fā)性。(1)火災(zāi)害基本概況2009年上半年我國火災(zāi)原因起數(shù)統(tǒng)計(jì)分布情況火災(zāi)對建筑結(jié)構(gòu)物造成損害的破壞機(jī)理主要與結(jié)構(gòu)材料相關(guān)，可歸納為以下幾方面

——在升溫和降溫過程中，骨料和水泥石界面產(chǎn)生微裂縫而降低或喪失其粘結(jié)力，導(dǎo)致表面的混凝土龜裂，這是體積變化不均勻引起的損壞?！郎鼗蚪禍厮俣仍娇?，產(chǎn)生的溫度應(yīng)力越大，當(dāng)超過水泥石抗拉極限強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生裂縫，這是溫度應(yīng)力引起的破壞。——在著火與滅火過程中，鋼筋的體積變化先于也大于混凝土，降低或喪失了混凝土對鋼筋的粘結(jié)力，甚至將混凝土保護(hù)層表面脹裂，使混凝土表面受到不同程度的損傷?！獙τ阡摻Y(jié)構(gòu)來說，試驗(yàn)表明，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)火災(zāi)，溫度上升到350℃，屈服點(diǎn)將降低1/3，到500℃和600℃時(shí)，則相應(yīng)降低1/2和2/3，將導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)而坍塌。(2)火災(zāi)害的土木工程對策從土木工程角度出發(fā)，增強(qiáng)建筑物防火能力的措施

：——提高建筑構(gòu)件的耐火等級——采取特殊的防火、防煙分隔措施——設(shè)置機(jī)械防排煙設(shè)施——運(yùn)用新型的火災(zāi)探測系統(tǒng)

——采用有效的自動滅火裝置消防設(shè)計(jì)目前有兩種設(shè)計(jì)思想，國內(nèi)還處于傳統(tǒng)的“處方式設(shè)計(jì)方法”，即基于場所類型進(jìn)行設(shè)計(jì)考慮；另一種是“性能化設(shè)計(jì)方法”，它立足于危害分析及火災(zāi)假想，對于解決超越法規(guī)或現(xiàn)行法規(guī)無法解決的復(fù)雜建筑的消防設(shè)計(jì)具有很大意義。性能化消防設(shè)計(jì)運(yùn)用消防安全工程學(xué)的原理與方法，根據(jù)建筑物的具體情況，由設(shè)計(jì)者根據(jù)建筑的各個(gè)不同空間條件、功能條件及其它相關(guān)條件，自由選擇為達(dá)到消防安全目的而應(yīng)采取的各種防火措施，并將其有機(jī)地組合起來，構(gòu)成該建筑物的總體防火安全設(shè)計(jì)方案，然后用已開發(fā)出的工程學(xué)方法，對建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性和危害性進(jìn)行定量的預(yù)測和評估，從而得到最優(yōu)化的防火設(shè)計(jì)方案，為建筑結(jié)構(gòu)提供最合理的防火保護(hù)。性能化消防設(shè)計(jì)的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，第一是確認(rèn)危害，第二是明確設(shè)計(jì)目標(biāo)。

12.2.4地質(zhì)災(zāi)害及其防災(zāi)減災(zāi)對策地質(zhì)災(zāi)害，通常是指在自然或者人為因素的作用下形成的，對人類生命財(cái)產(chǎn)、環(huán)境造成破壞和損失的地質(zhì)作用（現(xiàn)象），如崩塌、地裂縫、坑道突水、突瓦斯、煤層自燃、黃土濕陷、砂土液化，土地凍融等。由降雨、融雪、地震等因素誘發(fā)的稱為自然地質(zhì)災(zāi)害；由工程開挖、堆載、爆破、棄土等引發(fā)的稱為人為地質(zhì)災(zāi)害。常見的地質(zhì)災(zāi)害主要指危害人民生命和財(cái)產(chǎn)安全的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等六種與地質(zhì)作用有關(guān)的災(zāi)害。(1)地質(zhì)災(zāi)害基本概況①崩塌崩塌也叫崩落、垮塌或塌方，是陡坡上的巖體在重力作用下突然脫離母體崩落、滾動、堆積在坡腳（或溝巖）的地質(zhì)現(xiàn)象。崩塌一般發(fā)生在暴雨及較長時(shí)間連續(xù)降雨過程中或稍后一段時(shí)間、強(qiáng)烈地震過程中、開挖坡腳過程中或稍后一段時(shí)間、水庫蓄水初期及河流洪峰期、強(qiáng)烈的機(jī)械振動及大爆破之后。

②滑坡滑坡上的巖石山體由于種種原因在重力作用下沿一定的軟弱面（或軟弱帶）整體地向下滑動的現(xiàn)象叫滑坡。當(dāng)斜坡巖、土被各種構(gòu)造面切割分離成不連續(xù)狀態(tài)時(shí)，才可能具備向下滑動的條件?；碌幕顒訌?qiáng)度主要與滑坡的規(guī)模、滑坡速度、滑坡距離及其蓄積的位能和產(chǎn)生的動能有關(guān)。誘發(fā)滑坡的各種外界因素有地震、降雨、凍融、海嘯、風(fēng)暴潮及人類活動等。

③泥石流泥石流是在山區(qū)溝谷中，因暴雨、冰雪融化等水源激發(fā)的、含有大量泥沙石塊的特殊洪流。泥石流的形成必須同時(shí)具備以下三個(gè)條件：陡峻的便于集水、集物的地形地貌；豐富的松散物質(zhì)；短時(shí)間內(nèi)有大量的水源。

④地面塌陷地面塌陷是指地表巖、土體在自然或人為因素作用下向下陷落，并在地面形成塌陷坑的自然現(xiàn)象。地面塌陷的形成原因復(fù)雜，種類很多。地面塌陷的監(jiān)測應(yīng)包括對地面、建筑物、水點(diǎn)（井孔、泉點(diǎn)、礦井突水點(diǎn)、水庫滲漏點(diǎn)等），地下洞穴分布及其發(fā)展?fàn)顩r和巖、土體特征的長期觀測及對塌陷前兆現(xiàn)象的監(jiān)測。

⑤地裂縫地裂縫是地表巖、土體在自然或人為因素作用下，產(chǎn)生開裂，并在地面形成一定長度和寬度的裂縫的一種地質(zhì)現(xiàn)象，當(dāng)這種現(xiàn)象發(fā)生在有人類活動的地區(qū)時(shí)，便可成為一種地質(zhì)災(zāi)害。地裂縫的形成原因復(fù)雜多樣。地殼活動、水的作用和部分人類活動是導(dǎo)致地面開裂的主要原因。

⑥地面沉降地面沉降又稱為地面下沉或地陷。它是在人類工程經(jīng)濟(jì)活動影響下，由于地下松散地層固結(jié)壓縮，導(dǎo)致地殼表面標(biāo)高降低的一種局部的下降運(yùn)動（或工程地質(zhì)現(xiàn)象）。

2003年，上海地鐵4號線采用冷凍法施工時(shí)，在制冷設(shè)備故障的情況下沒有及時(shí)采取對應(yīng)措施，為了趕進(jìn)度強(qiáng)行繼續(xù)施工，造成隧道施工現(xiàn)場滲水，大量流沙涌入，引起嚴(yán)重的地面沉降。

為保證結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性，盡量避免或減輕地質(zhì)災(zāi)害造成的危害和損失，需要在工程建設(shè)之初即進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估。地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估是對地質(zhì)災(zāi)害的活動程度進(jìn)行調(diào)查、監(jiān)測、分析、評估的工作，主要評估地質(zhì)災(zāi)害的破壞能力，其主要評估步驟包括：——闡明工程建設(shè)區(qū)和規(guī)劃區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件基本特征；——分析論證工程建設(shè)區(qū)和規(guī)劃區(qū)各種地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性，進(jìn)行現(xiàn)狀評估、預(yù)測評估和綜合評估；——提出防治地質(zhì)災(zāi)害措施與建議，并作出建設(shè)場地適宜性評價(jià)結(jié)論。(2)地質(zhì)災(zāi)害的土木工程對策地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估的內(nèi)容①工程建設(shè)可能誘發(fā)、加劇地質(zhì)災(zāi)害的可能性②工程建設(shè)本身可能遭受地質(zhì)災(zāi)害危害的危險(xiǎn)性③擬采取的防治措施確定要素危險(xiǎn)性分級地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度地質(zhì)災(zāi)害危害程度危險(xiǎn)性大強(qiáng)發(fā)育危害大危險(xiǎn)性中等中等發(fā)育危害中等危險(xiǎn)性小弱發(fā)育危害小地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分級地質(zhì)災(zāi)害防治措施①建立監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)，形成有效的預(yù)測和預(yù)報(bào)系統(tǒng)②因地制宜采取有效治理措施12.2.5爆炸災(zāi)害及其防災(zāi)減災(zāi)對策爆炸是物質(zhì)由一種狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)變成另一種狀態(tài)，并在瞬間放出大量能量，同時(shí)產(chǎn)生具有聲響的非常迅速的化學(xué)或物理變化過程，在變化過程里會迅速地放出巨大的熱量并生成大量的氣體，此時(shí)的氣體由于瞬間尚存在于有限的空間內(nèi)，故有極大的壓強(qiáng)，對爆炸點(diǎn)周圍的物體產(chǎn)生了強(qiáng)烈的壓力，當(dāng)高壓氣體迅速膨脹時(shí)形成爆炸。爆炸可分為三類：①物理爆炸

②化學(xué)爆炸③核爆炸(1)爆炸災(zāi)害基本概況爆炸通常伴隨發(fā)熱、發(fā)光、壓力上升、真空和電離等現(xiàn)象，具有很大的破壞作用。它與爆炸物的數(shù)量和性質(zhì)、爆炸時(shí)的條件以及爆炸位置等因素有關(guān)。主要破壞形式有以下幾種：

——直接的破壞作用——沖擊波的破壞作用

——造成火災(zāi)(2)爆炸災(zāi)害的土木工程對策抗爆設(shè)計(jì)的原則①應(yīng)當(dāng)能夠經(jīng)受實(shí)際規(guī)模的外部爆炸②如果結(jié)構(gòu)的損壞對于發(fā)生事故時(shí)和事故后的工廠安全操作并無不利影響，那么這種損壞是容許的

③即使爆炸超過了設(shè)計(jì)值（可能造成破壞），結(jié)構(gòu)會因?yàn)檫^度變形被“破壞”，而其承載能力無任何明顯損失，這就為防止突然的塌陷，提供適當(dāng)?shù)陌踩娶苁褂闷谙迌?nèi)只能承受一次較大爆炸的建筑物，稍作一些修理，它應(yīng)該能安全地承受爆炸后的一般設(shè)計(jì)荷載⑤選擇建筑物形狀和方位，以便盡量減少沖擊波荷載⑥保持建筑物外部“整齊”⑦注意建筑物內(nèi)部設(shè)計(jì)⑧采用好的設(shè)計(jì)與建造方法，防止發(fā)生連續(xù)倒塌

12.3受災(zāi)工程結(jié)構(gòu)的檢測與加固

12.3.1受災(zāi)工程結(jié)構(gòu)的檢測災(zāi)后對建筑物受損程度及時(shí)進(jìn)行檢查、鑒定，是提供搶險(xiǎn)、加固各種處理方案的重要依據(jù)。一般來說，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)項(xiàng)目的檢測。(1)混凝土結(jié)構(gòu)檢測——回彈法用回彈儀彈擊混凝土表面，由反射面的硬度決定回彈值。在混凝土表面存在石子、水泥石和水泥膠體，當(dāng)水泥標(biāo)號較高時(shí)，水泥石強(qiáng)度高，回彈值也高，混凝土強(qiáng)度也高。

——拉拔法

拉拔法是一種半破損檢測方法，它通過專門的工具錨入未硬化的混凝土中，或在已硬化的混凝土構(gòu)件上鉆孔埋入一膨脹螺栓，然后通過抗拉強(qiáng)度推算抗壓強(qiáng)度以評定其質(zhì)量?！暦?/p>

在正?；炷林袕椥阅Ａ颗c強(qiáng)度有穩(wěn)定的關(guān)系，超聲波通過發(fā)射、接收裝置測出波速，波速可以通過材料彈性模量進(jìn)而評定其強(qiáng)度。超聲法檢測混凝土強(qiáng)度需綜合考慮各種因素和條件，建立高擬合度的專門曲線，才能得到比較滿意的精度。——鉆進(jìn)法

在恒壓下用等速沖擊鉆鉆入混凝土表面，由鉆進(jìn)速度確定混凝土的內(nèi)在質(zhì)量?！@芯取樣法一種較好的強(qiáng)度測量方法，但取芯太小影響測量，取芯太大易加大損害?！獎恿Ψㄍㄟ^激振或脈沖動測出結(jié)構(gòu)的動力特性，由頻率可以確定彈性模量，進(jìn)而評定其強(qiáng)度。——現(xiàn)場結(jié)構(gòu)加載試驗(yàn)法

費(fèi)用較高的檢測方法，一般要加到超過設(shè)計(jì)荷載的5%~10%，但要小于極限荷載，否則易引起結(jié)構(gòu)損壞。——敲擊法回彈法和鉆芯法是基本的檢測方法，可以定量地測出混凝土的強(qiáng)度變化數(shù)值。由于這兩種方法的檢測點(diǎn)有限，而結(jié)構(gòu)各部位的火災(zāi)溫度相差很大，且沒有規(guī)律，所以當(dāng)測得數(shù)據(jù)后，在具體確定加固范圍、加固深度時(shí)，又往往采用敲擊法這一經(jīng)驗(yàn)法加以驗(yàn)證。由于檢測工具、操作方法等原因，檢測結(jié)果往往有較大差異，需要采用“綜合評定”和“對比評定”的方法來提高檢測效率和可靠性，如超聲回彈法等。(2)砌體結(jié)構(gòu)檢測——砌體直接取樣法主要包括切割法與取芯法，切割法切割的試件寵大，搬運(yùn)過程中擾動大，造成試驗(yàn)結(jié)果的離散性大，耗費(fèi)大量的人力、財(cái)力，只限于龐大砌體工程質(zhì)量事故處理及對其它方法的校準(zhǔn)。取芯法是對芯樣作抗壓和抗剪試驗(yàn)，對砌體擾動也很大，其試驗(yàn)結(jié)果不太一致?！恢苯訙y試法

主要包括扁頂法、原位軸壓法和原位剪切法。扁頂法是采用扁式液壓測力器裝入開挖的砌體灰縫中進(jìn)行砌體強(qiáng)度的原位檢測方法。原位軸壓法是對扁頂法的改進(jìn)，其原理與其一致，測定砌體的極限抗壓強(qiáng)度，推算其標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度。原位剪切法是在墻體上直接測試砌體通縫的抗剪強(qiáng)度。

——動測綜合法

動測綜合法是振動反演理論在工程上的應(yīng)用。在脈動、起振機(jī)共振、自由釋放或沖擊等激振方式的作用下，通過測量砌體結(jié)構(gòu)的頻率和振型等參數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)識別理論得到層間剛度，推算出各層砌體軸心抗壓強(qiáng)度。

——微觀結(jié)構(gòu)法

聲、波、射線等在材料中傳播時(shí)，會因材料的微觀結(jié)構(gòu)的判別而不同，由此可推斷出材料的強(qiáng)度。我國在砌體房屋檢測的方法有應(yīng)力波法和超聲波法。應(yīng)力波法測低強(qiáng)和高強(qiáng)砂漿砌體時(shí)，精度不高，超聲波法由于影響因素較多，測試結(jié)果不理想，有待進(jìn)一步提高。(3)鋼結(jié)構(gòu)檢測——表面硬度法

表面硬度法由布氏硬度儀測定，由硬度計(jì)端部的鋼珠受壓時(shí)在鋼材表面和硬度標(biāo)準(zhǔn)試樣上的凹痕直徑，測得鋼材的強(qiáng)度，換算得到鋼材的強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度。此法在檢測中，由于儀器簡單、使用方便、基本無損害而得到廣泛的應(yīng)用。

——超聲法檢測鋼材和焊縫缺陷

超聲法檢測鋼材，多采用脈沖反射法。超聲波脈沖發(fā)射進(jìn)入被測材料傳播，無缺陷時(shí)，不出現(xiàn)缺陷反射波，反之產(chǎn)生部分反射，由于鋼材密度比混凝土大得多，為了能檢測到較小的缺陷，要求選用較高的超聲頻率，此法比磁粉探傷、射線探傷更有利于現(xiàn)場檢測。

12.3.2受災(zāi)工程結(jié)構(gòu)的加固(1)加固的基本原則設(shè)計(jì)應(yīng)簡單易行、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理；注意被加固構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和施工方法，保證加固部分與原結(jié)構(gòu)共同工作并考慮加固對建筑物總體應(yīng)力變化的影響。

在確定加固方案時(shí)有兩種傾向值得注意：一是過于保守。任意加大