河海大学2014级建筑与土木工程专硕《土木工程防灾减灾》课程思考题

河海大学建筑与土木工程专业硕士（2014级）

《土木工程防灾减灾》课程思考题

1、请简要论述爆炸灾害的主要表现形式及产生机制；

2、简要论述爆炸灾害的预防措施。

3、何谓地质灾害？

不良地质现象通常叫做地质灾害，是指自然地质作用和人类活动造成的恶化地质环境，降低了环境质量，直接或间接危害人类安全，并给社会和经济建设造成损失的地质事件。地质灾害是指，在自然或者人为因素的作用下形成的，对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质作用（现象）。如崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面沉降、地面塌陷、岩爆、坑道突水、突泥、突瓦斯、煤层自燃、黄土湿陷、岩土膨胀、砂土液化，土地冻融、水土流失、土地沙漠化及沼泽化、土壤盐碱化，以及地震、火山、地热害等。

4、治滑坡的原则是什么？具体措施有哪些？

防治原则：滑坡防治是一个系统工程。它包括预防滑坡发生和治理已经发生的滑坡两大领域。一般说来，“预防”是针对尚未严重变形与破坏的斜坡，或者是针对有可能发生滑坡的斜坡；“治理”是针对已经严重变形与破坏、有可能发生滑坡的斜坡，或者是针对已经发生滑坡的斜坡。也就是说，一方面要加强地质环境的保护和治理，预防滑坡的发生；一方面要加强前期勘察和研究，妥善治理已经发生的滑坡，使其不再发生。可见，预防与治理是不能截然分开的；“防”中有“治”，“治”中有“防”。

同时，滑坡防治应采取工程措施、生物措施以及宣传教育措施、经济措施、政策法规措施等多种措施综合防治，才能取得最佳防治效果。

因此，滑坡防治应坚持“以预防为主、防治结合、综合防治”的原则。

具体措施：根据滑坡防治原则，滑坡防治的一般工程措施主要有以下三个方面：

⑴、消除或削弱使斜坡稳定性降低的各种因素；⑵、降低滑坡体的下滑力和提高滑坡

体的抗滑力；⑶、保护附近建筑物的防御措施。

㈠、消除或削弱使斜坡稳定性降低的因素

这项措施是指在斜坡稳定性降低的地段，消除或削弱使斜坡稳定性降低的主导因素的措施。可分为以下两类：

1、针对改变斜坡形态的因素的措施

为了使斜坡不受地表水流冲刷，防止海、湖、水库波浪的冲蚀和磨蚀，可修筑导流堤（顺坝或丁坝）、水下防波堤，也可在斜坡坡脚砌石护坡，或采用预制混凝土沉排等。

2、针对使斜坡岩土体强度降低的因素的措施

⑴、防止风化

为了防止软弱岩石风化，可在人工边坡形成后，用灰浆或沥青护面，或者在坡面上砌筑一层浆砌片石，并在坡脚设置排水设施，排除坡体内的积水。对于膨胀性较强的粘土斜坡，可在斜坡上种植草皮，使坡面经常保持一定的湿度，防治土坡开裂，减少地表水下渗，避免土体性质恶化、强度降低而发生滑坡。

⑵、截引地表水流

截引地表水流，使之不能进入斜坡变形区或由坡面下渗，对于防止斜坡岩土体软化、消除渗透变形、降低孔隙水压力和动水压力，都是极其有效的。这类措施对于滑

坡区和可能产生滑坡的地区尤为重要。

为了拦截地表水流，在变形区5米范围以外修筑截水沟，将地表水和泉水及时引出坡体以外，使之没有停留和下渗的机会。必须注意，排水沟一定不能漏水，并要经常检修，否则将产生适得其反的效果。

为了减少地表水下渗并使其迅速汇入排水沟，应整平夯实地面，并用灰浆粘土填塞裂缝或修筑隔渗层，特别是要填塞好延伸到滑动面（带）的深裂缝。

⑶、排除地下水

斜坡体中埋藏有地下水并渗入变形区，常常是使斜坡丧失稳定性而发生滑坡的主导因素之一。经验表明，排除滑动带中的地下水（滑带水）、疏干坡体，并截断渗流补给，是防治深层滑坡的主要措施。

排除地下水的措施，应根据斜坡岩体结构特征和水文地质条件进行选择。通常是在坡体外围或坡体内修筑盲沟，或构筑支撑盲沟群，以截断或排除地下水流。对于深层滑坡，由于埋深大于10～15米，用其它排水工程排水困难时，可考虑采用水平排水坑道。当滑坡中有明显的含水层时，水平排水坑道设置在含水层与隔水层之间（在含水层中、隔水底板之上），效果较好。若在含水层中施工困难，也可把排水坑道设置在隔水层中，然后再用直立管状井把含水层中的水排入坑道中。

此外，水平钻孔（平孔）排水用于滑坡防治效果甚佳。此法成本低廉，并且施工时不会影响斜坡体的稳定性，大有取代水平排水坑道之势。平孔排水的布设形式有单层、多层、平行状或辐射状等。也可采用砂井与平孔联合排水方式。

㈡、直接降低滑动力和提高抗滑力

这类措施主要针对有明显蠕动因而即将失稳滑动的坡体，以求迅速改善斜坡稳定条件，提高其稳定性。

1、清除或削坡减荷与压脚

斜坡上的危岩或局部不稳定块体，一般可清除。若清除困难或不可能时，可支撑加固以防止其坠落，以免影响坡体稳定和建筑物安全。

减荷的主要目的是使变形体的高度降低或坡度减小。最好在经过力学计算得出变形体高度以后，再根据坡高及滑动面的具体条件进行分析，确定有效的减荷和堆渣方案。坡上部削坡挖方部分，堆填于坡下部填方压脚。填方部分要有良好的地下排水设施。

2、支挡、锚固、固结灌浆等

此类措施主要针对不稳定岩土体或滑坡体进行支挡、锚固，或者通过固结灌浆等来改善岩土体的性质以提高坡体的强度和稳定性。

⑴、支挡

支挡建筑物主要有挡土墙和抗滑桩。

挡土墙用于缺少必要的空地以伸展刷方斜坡或者滑动面平缓而滑动推力较小的情况。高档土墙必须限定在无其它适宜办法时才能采用。要把挡土墙基础设置在滑动面以下的稳固岩土层中，并预留沉降缝、收缩缝和排水孔。最好在旱季施工，分段挑槽开挖，由两侧向中央施工，以免扰动坡体。小型滑坡及临时工程，可用框架式混凝土挡墙。

近年来，抗滑桩得到了普遍采用，已成为主要的抗滑措施。它具有施工方便、工期不受限制、省工省料、对滑坡体（滑动体）扰动小等优点。抗滑桩通常采用截面为方形或圆形的钢筋（轨）混凝土桩或钢管钻孔桩。在平面上，可按梅花形或方格形布置，间距一般为3～5米，深入滑动面（带）以下稳固岩土体中。此外，还有大型方桩，宽度大于2米，深度达20米。

⑵、锚固

锚固主要用于岩质斜坡的抗滑治理。常用金属锚杆、钢缆或预应力金属锚杆，以增大软弱面（带）上的法向压力，相应增大其上的抗滑力，提高坡体的稳定性。

⑶、固结灌浆

对于裂隙岩体，可采用硅酸盐水泥或有机化合材料进行固结灌浆，以提高坡体和结构面的强度，增大抗滑力。灌浆孔需钻至滑动面以下3～5米，并且应避免将地下水封存于滑坡体内。对于土质斜坡，可采用电化学加固法和冻结法，后者用于临时性斜坡。也可以采用焙烧法，在坡脚形成一个经焙烧加热而变得坚硬的似砖土体，起到挡墙的作用。

5、崩塌的特征及其与滑坡的区别？

特征：1）速度快（一般为5—200m/s）；

2）规模差异大（小于1m3—108m3）。

3)崩塌下落后，崩塌体各部分相对位置完全打乱，大小混杂，形成较大石块翻滚较远的倒石堆

与滑坡的区别：

●崩塌面的坡度一般大于45度（也有50度），而滑坡面的坡度则小

于45度（也有50度）。

●崩塌面与滑坡面的运动形式不同。崩塌属于倾倒、坠落、具有突发

性，崩塌物运动速度快，崩塌后重心降低很多，垂直位移量远大于水平位移量；而滑坡则属于剪切滑动，运动速度比崩塌慢，一般水平位移量大于垂直位移量。

●崩塌物完全脱离母体，堆积在山坡脚，一般结构层次零乱；而滑坡

堆积物一般还能保持滑坡前的岩层上下层关系，外形的整体性较好，多数总有一部分滑体残留在滑床上。

●崩塌堆积物表面一般不见裂缝存在；而滑坡体表面，尤其是新发生

的滑坡，其表面有很多具有一定规律性的纵横裂缝。

6、泥石流的形成条件及诱发因素？

形成条件：（1）地形地貌条件：在地形上具备山高沟深，地形陡峻，沟床纵度降大，流城形状便于水流汇集。在地貌上，泥石流的地貌一般可分为形成区、流通区和堆积区三部分。上游形成区的地形多为三面环山，一面出口为瓢状或漏斗状，地形比较开阔、周围山高坡陡、山体破碎、植被生长不良，这样的地形有利于峡谷水和碎屑物质的集中；中游流通区的地形多为狭窄陡深的，谷床纵坡降大，使泥石流能迅猛直泻；下游堆积区的地形为开阔平坦的山前平原或河谷阶地，使堆积物有堆积场所。

（2）松散物质来源条件：泥石流常发生于地质构造复杂、断裂褶皱发育，新构造活动强烈，地震烈度较高的地区。地表岩石破碎，崩塌、错落、滑坡等不良地质现象发育，为泥石流的形成提供了丰富的固体物质来源；另外，岩层结构松散、软弱、易于风化、节理发育或软硬相间成层的地区，因易受破坏，也能为泥石流提供丰富的碎屑物来源；一些人类工程活动，如滥伐森林、开山采矿、采石弃渣水等均会造成，往往也为泥石流提供大量的物质来源。

（3）水源条件：水既是泥石流的重要组成部分，又是泥石流的激发条件和搬运介质(动力来源)，泥石流的水源，有暴雨、冰雪融水和水库溃决水体等形式。我国泥石流的水源主要是暴雨、长时间的连续降雨等。

诱发因素：由于工农业生产的发展，人类对自然资源的开发程度和规模也在不断发展。当人类经济活动违反自然规律时，必然引起大自然的报复，有些泥石流的发生，就是由于人类不合理的开发而造成的。工业化以来，因为人为因素诱发的泥石流数量正在不断增加。

自然原因：岩石的风化是自然状态下既有的，在这个风化过程中，既有氧气、二氧化碳等物质对岩石的分解，也有因为降水中吸收了空气中的酸性物质而产生的对岩石的分解，也有地表植被分泌的物质对土壤下的岩石层的分解，还有就是霜冻对土壤形成的冻结和溶解造成的土壤的松动。这些原因都能造成土壤层的增厚和土壤层的松动。

不合理开挖：修建铁路、公路、水渠以及其它工程建筑的不合理开挖。有些泥石流就是在修建公路、水渠、铁路以及其它建筑活动，破坏了山坡表面而形成的。如云南省东川至昆明公路的老干沟，因修公路及水渠，使山体破坏，加之1966年犀牛山地震又形成崩塌、滑坡，致使泥石流更加严重。又如香港多年来修建了许多大型工程和地面建筑，几乎每个工程都要劈山填海或填方，才能获得合适的建筑场地。1972年一次暴雨，使正在施工的挖掘工程现场120人死于滑坡造成的泥石流。

人为改变河道路径可能引发泥石流

天然河道是在一定历史时期内，经由内外地质动力综合作用的结果，或弯或直因循的是自然规律。未经专业人员科学合理地论证，都不宜大兴工程，人为改变河道的自然状态。山水相依才是适合人居的自然环境，自然山水功能用人造山水功能无法替代，优美的自然环境可遇不可“造”。由于山区可供建设用地资源非常宝贵，因此，常常在山洪泥石流的行洪区或堆积区，人为地缩小河道宽度，或改变流通方向，致使泥石流地质灾害发生。

7、什么是结构连续性倒塌？它的危害是什么？试举例说明

连续性倒塌，是指结构在正常使用条件下由于突发事件引起局部破坏并沿构件传递，最终导致整个建筑物倒塌或者造成与初始破坏不成比例的倒塌。

8、防止结构连续性倒塌的设计方法有哪些？

9、减振控制目前常用的方法有哪些？从加速度反应谱角度谈谈基础隔震的基

本原理？

10、一单质点结构体系，结构质量为m=1500吨，刚度k=1500kN/cm，阻尼比

z=0.05，设防烈度为7度，水平地震影响系数 max为0.12g，场地特征周期Tg=0.5s。

（1）求结构多遇地震下的加速度反应和位移反应；

（2）如果采用减震控制技术，想要把加速度降低为原来的3/4以下，需把阻尼比增加到多少？

11、请简要分析道路工程灾害破坏有哪几种类型？

道路工程灾害破坏包括山体滑坡、崩塌、路基沉陷、泥石流、公路水毁等几种类型。

12、公路“桥头跳车”是由什么原因引起的？有哪些防治措施并分析其各自的

优缺点？

公路“桥头跳车”是由于路与桥连接处路基的不均匀沉降引起的。主要的防治措施有：1）对软土地基等进行真空预压、换土法、高压喷射注浆法等地基处理，减小路基的工后沉降；2）优先选择轻质高强的路基填料；3）设置桥头搭板等。对于已经施工完成的路段，可以采用可调节液压装置处理道路桥头跳车技术、轻质混合土路基处理技术等对原有路基进行处理，以缓解“桥头跳车”现象的发生。可调节液压装置处理道路桥头跳车技术准确性高，可降或升，结构简单，易于生产，操作方便，成本低。

13、简述地震液化的机理，举例说明抗液化工程措施。

在地震作用下，饱和砂土因震动导致孔隙水应力迅速增加，根据有效应力原理，σ=σ’+μ，当孔隙水应力μ增加至μ=σ，则有效应力σ’=0，此时松散的饱和砂土将完全丧失抗剪能力，犹如水一般呈流动状态，因此称为液化。

（1）浅基础或基础面积、埋深不大，可以采用换填，用性状更好的颗粒更粗的土置换“松散的少粘性土”。

（2）压密可液化土层，方法很多，经常采用的有：

(a) 强夯法：压密，城市附近不允许，噪音和地震动太大，适合于郊区，处理深度也

不超过8米。当然也取决于土的类别。

(b) 碎石桩：置换+挤密，处理深度大，采用螺旋钻就可以。

(c) 震动夯：边震动边捣密，处理深度很大，世界记录是56米，广泛用于工民建和水

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(d)化学处理：根据土与水中离子生成稳定的化合物，使土变密实

14、5.12汶川大地震给我国造成了严重的震害，请简述主要土木工震害的形式。

通过震害，谈谈你对我国抗震工作的个人体会。