極端條件下的地質(zhì)災害發(fā)育特征(張永雙)

1、全國工程地質(zhì)大會報告,張 永 雙,,,極端條件下的地質(zhì)災害特征,國土資源部新構造與地質(zhì)災害重點實驗室中國地質(zhì)科學院地質(zhì)力學研究所二〇一〇年十一月十八日,一、前言 二、極端條件的涵義 三、極端條件下的地質(zhì)災害特征 四、地質(zhì)災害監(jiān)測預警和防治新理念 五、幾點認識和體會,匯報內(nèi)容,一、前 言,當前，我國地質(zhì)災害形勢嚴峻，今年的日子不好過，今年的地災不尋常。據(jù)統(tǒng)計，2010年1~10月份，我國發(fā)生地災30466起，其中造成人

2、員傷亡的379起，共造成2909人死亡或失蹤，成為新中國以來損失最嚴重的一年。中央領導關于地質(zhì)災害方面的批示達150余次，國務院還專門研究中小流域山洪地質(zhì)災害防治指導意見，且把地質(zhì)災害防治列入十二五規(guī)劃（尚屬首次）。如此嚴峻的形勢對我們提出了很高的要求，特別是極端條件下的地質(zhì)災害監(jiān)測預警研究值得關注。,2000—2010年全球十大自然災害列表,2000—2010年全球重大地質(zhì)災害簡表,合計：13次；死亡人數(shù)：58148人,據(jù)吳樹仁，20

3、10,2010年我國重大地質(zhì)災害事件一覽表,2010年1-10月，全國因地質(zhì)災害總死亡失蹤2909余人，單次死亡10人以上的地質(zhì)災害有16次（2270人）。,滑坡導致鐵路軌道明顯向外側移動（370mm 、141mm/d）,,鷹廈線K75+950~+990路堤坍塌,河岸坍塌（滑坡）造成管道變形，損失不輕,,,二、極端條件的涵義,1. “極端”的一般解釋,◆ 事物發(fā)展的端點狀態(tài)（terminus）；,◆ 達到極點的，表示程度極高（extr

4、eme）。,2. 地質(zhì)災害領域對“極端條件”的詮釋（1） 歷史上未出現(xiàn)過或至少超過50年一遇的條件，即超出人們想象能力或常人意識不到的條件（以前沒見過、也沒聽說過，美人谷的悲?。?1人被埋；災害少的地區(qū)突然出現(xiàn)大量災害，如海南今年1個月內(nèi)發(fā)生地災215起，是前4年總和的一倍）。（2） 強烈地震（≥7.0級地震）誘發(fā)地質(zhì)災害時，地震常被稱為極端條件。（3） 大范圍（普遍性）的區(qū)域性災害事件（如西南大范圍滑坡泥石流），全球氣候變暖也被

5、認為是極端條件。,（4） 傷亡數(shù)量的極端：死亡人數(shù)超過30人/次。 （5）災害本身特征的極端：高速遠程超過一定閥值（貴州關嶺滑坡、重慶武隆雞尾山滑坡等）。,（據(jù)殷躍平，2009）,總體上看，極端條件在地質(zhì)災害領域尚是一個寬泛、模糊的概念，也是相對的概念?？梢岳斫鉃椋合鄬τ谌藗兊恼J識而言，超出常規(guī)的災害誘發(fā)條件、災情、災害特點（今年出現(xiàn)新特點）等都可認為是極端條件。,極端條件——地震、天氣，災害鏈,三、極端條件下的地質(zhì)災害特征,（一）地

6、震條件下的地質(zhì)災害特征（二）極端天氣條件下的地質(zhì)災害特征（三）震后G213國道邊坡成災模式,（一）地震條件下的地質(zhì)災害特征,,汶川地震誘發(fā)大型滑坡分布與活動斷裂之間的關系,,汶川地震誘發(fā)大型滑坡分布與活動斷裂之間的關系,,地震斷裂滑坡平臺特征1-斷裂；2-砂巖；3-泥質(zhì)巖；4-滑坡堆積物；5-階地編號,陳家壩太洪村地震滑坡平臺的形成過程1-斷裂；2-絹云母片巖；3-滑坡堆積物；4-原地形線,σI ≥ σT + σG,地震滑坡-碎

7、屑流的分段特征,謝家店子滑坡啟動和快速運移過程模擬,1分鐘內(nèi)完成啟動-運移和堆積,臨災逃生？大部分不可能！,怎么辦？災害風險管理！加強選址工作.,根據(jù)塊體追蹤監(jiān)測，斷裂帶上盤滑體啟動速度達80m/s以上。,,,根據(jù)四川強震臺網(wǎng)獲取的汶川地震133組三分向加速度記錄（周榮軍等，2010），發(fā)震斷裂附近加速度具有明顯的方向性效應和上盤效應，即沿破裂傳播的NE方向加速度峰值衰減顯著慢于SW方向，斷層NW上盤地震動峰值衰減明顯慢于SE下盤，出現(xiàn)

8、系統(tǒng)性偏高現(xiàn)象。,這可以較好地解釋為何映秀以北大型滑坡規(guī)模大且多，以及斷裂附近放大效應不顯著，而取決于斷裂的活動方式（沖擊作用）。,（據(jù)黃潤秋，2009）,地震地質(zhì)災害的特征：1. 高速遠程及潰決型特點2. 前兆不甚明顯3. 強震區(qū)斷裂活動與大型滑坡關系明顯4. 災害的擴散性—危害范圍加大5. 災害鏈，災害類型多樣，群發(fā)、相互促發(fā)。6. 長期性，10年—20年。汶川地災恢復期大約需要20年的觀點（黃潤秋，2010）是合理

9、的，并非危言聳聽（震后地災的滯后性）。,,啟 示：1. 加強山區(qū)活動斷裂及其活動方式的調(diào)查2. 加強斜坡風化卸荷帶的調(diào)查和研究——風化卸荷帶影響著地震滑坡的規(guī)模、物源量和啟動機制。3. 在區(qū)域上，構造地貌演化與地質(zhì)災害的發(fā)生有密切的關系：構造隆升-剝蝕-風化卸荷-崩滑流，是必然規(guī)律。如何將這一規(guī)律用于地質(zhì)災害預測，值得進一步研究。,（二）極端天氣條件下的災害特征,1、甘肅舟曲泥石流2、 貴州關嶺滑坡3、臺灣小林村滑坡4、清平

10、鄉(xiāng)文家溝泥石流,1、舟曲泥石流 （2010 -8-8）,It’s one of the deadest debris flow in the world, 1765 fatalities, about 20,000 people homeless.,,光蓋山斷裂帶,局地降雨遠離城區(qū)，但危及城區(qū),降水：舟曲氣象站建站以來，日最大降水量 63.3mm。東山站測到：“8.8”泥石流災害時2h雨量93.3mm，其中1h雨強達到77.6mm 。

11、地震活動：歷史地震頻發(fā)，186BC武都7級地震，1879年武都8級地震，2008.5.12汶川地震。,三眼峪泥石流災害降雨量表,縣城及附近東山站累積降雨量,溝谷坡降平均30%，最大達60%以上。出山后坡降為11%。短徑流，高洪峰。,2、貴州關嶺滑坡（2010-6-28）,,流通區(qū)：上寬下窄,,大寨組16戶被埋，剩余28戶,,,,大寨組16戶居民房屋被推移覆蓋掩埋。,小林村滑坡在同一地區(qū)導致復合型災害：淹水淺層崩塌土石流深層滑崩

12、堰塞湖形成堰塞湖潰決,3、臺灣小林村滑坡（ 2009.8.8 ）,累積雨量： 2,076 mm 崩塌面積： 350 公頃 崩塌土方量： 950 萬m3 死亡或失蹤： 457 人,據(jù)臺灣吳輝龍博士,莫拉克臺風后,莫拉克臺風前,,,,,,Chishan River,底圖資料取自：Google earth,,,,,,,,,Chishan River,,,Why?,2009/8,2008/11,8月12日下午18時至13日凌晨4

13、時，四川綿市清平鄉(xiāng)出現(xiàn)局地大暴雨, 降雨過程總雨量達到227mm，引發(fā)泥石流，造成14人遇難/失蹤，33人受傷。泥石流大范圍損毀和掩埋了清平鄉(xiāng)場鎮(zhèn)，造成379戶房屋受損，直接經(jīng)濟損失達6億元?,成 功 預 警,4、清平文家溝泥石流（2010-8-13）,文家溝,被填平的綿遠河,,被填平的綿遠河,,被掩埋的3層樓房,,,清平鄉(xiāng)場鎮(zhèn),幸福大橋,老大橋,8.13特大泥石流后的清平鄉(xiāng)場鎮(zhèn)（據(jù)互聯(lián)網(wǎng)）,清平鄉(xiāng)8.13特大泥石流淤埋清平鄉(xiāng)場鎮(zhèn)（

14、鏡頭向上游）,清平鄉(xiāng)8.13特大泥石流淤埋清平鄉(xiāng)場鎮(zhèn)（鏡頭向下游）,清平鄉(xiāng)8.13特大泥石流淤埋清平鄉(xiāng)場鎮(zhèn)對岸,（1）共同點：極端天氣條件誘發(fā)災害，除了外在因素外，都與地質(zhì)因素（斜坡結構、巖體結構、地形地貌等）有關。 （2）泥石流成為震后最重的災種：先滑后流、先潰再流，對泥石流溝應再做甄別。 （3）重視泥石流碎屑物的物質(zhì)組成（特別是粘粒含量），在一定程度上制約著啟動時機和致災后果。 （4）對地災的認識

15、有經(jīng)驗積累問題，見和沒見大不一樣。如高速遠程滑坡沒見過就很難想象，真正親眼見過的極少，見過就沒命了。因此進行全國性的現(xiàn)場經(jīng)驗交流很必要。,啟 示,（三）震后G213國道邊坡成災模式,1、緩傾蠕滑型坡積物滑坡（斜坡）與震前差異不大,2. 高位泥石流比較多見（類似紅椿溝泥石流）,3. 高位滑坡在坡肩殘留的堆積體對下方公路構成威脅,4. 邊坡中上部巖體結構損傷（震松巖體），易導致崩塌、滑坡——何時發(fā)生？存在滯后性（災害鏈），應加強結構松弛

16、帶及卸荷帶的調(diào)查和研究。,5. 斷裂帶經(jīng)過的斜坡及軟弱巖體斜坡，存在綜合隱患。如：斷裂從斜坡中部通過時，易出現(xiàn)推移式滑坡，而非牽引式。,降 雨,6. 震后填方路堤邊坡，易產(chǎn)生滑坡或坍岸,四、地質(zhì)災害監(jiān)測預警和防治新理念,,地質(zhì)災害應急監(jiān)測技術方法,1、簡易觀測技術方法2、簡易有線監(jiān)測預警器材3、無線遠程監(jiān)測預警系統(tǒng)4、地質(zhì)災害多參數(shù)監(jiān)測傳輸預警系統(tǒng),,埋樁法測量滑坡體后緣位移量,拉線式滑坡伸縮儀監(jiān)測原理圖,（1）崩塌滑坡多點無

17、線監(jiān)測預警系統(tǒng)（2）泥石流泥水位無線監(jiān)測預警系統(tǒng)（3）泥石流地聲無線監(jiān)測預警系統(tǒng)（4）超聲波泥位無線監(jiān)測預警系統(tǒng)（5）泥石流視頻監(jiān)視系統(tǒng),無線、遠程、可視的監(jiān)測預警系統(tǒng),崩塌滑坡多點無線監(jiān)測預警系統(tǒng),1-2公里,泥石流地聲自動監(jiān)測預警示意,,,受泥石流威脅,泥石流監(jiān)測預警方案,方案：雨量計+地聲報警儀+無線報警監(jiān)測項目：降雨強度、泥石流震動要求：預警觀測點設置在1~2km之外的必經(jīng)之地。,地質(zhì)災害光纖遠程視頻監(jiān)測

18、預警系統(tǒng),可遠程實時傳輸泥石流、滑坡的監(jiān)視圖像、監(jiān)測數(shù)據(jù)和預警信號，距離可達20－40公里。,泥石流視頻監(jiān)視報警系統(tǒng),無線，≤10公里,重大泥石流隱患遠程監(jiān)測預警,對可能暴發(fā)大規(guī)模泥石流溝谷，采用遠程監(jiān)測預警裝置，可以對局地降雨量、泥石流暴發(fā)的地聲、泥位、暴發(fā)影像進行全天候動態(tài)監(jiān)測，達到自動實時預警預報的目的。,五、幾點認識和體會,1. 地質(zhì)災害監(jiān)測預警和防治需要新的思路。群測群防體系發(fā)揮了重要作用，但是要完善和提升監(jiān)測預警方法和手段。

19、 2. 在極端降雨、地震等條件下，當滑坡具備碎屑流特征時，其安全避讓范圍應適當增加（如增加約1/3-1/2的距離，并且計算所采用的等效摩擦角應降低）。,等效摩擦角通常為30~40°,能量線,（Scheidegger A.E., 1973）,典型滑坡滑距、高差與等效摩擦角示意圖,（據(jù)殷躍平，2010）,（據(jù)殷躍平，2009）,據(jù)殷躍平（2010）,,3. 工程建設速度不宜過快，應科學有序推進。近期發(fā)生的一系列地質(zhì)災