地质灾害讲义

目 录

第一章 概述 .......................................................................................................................... 1

第一节 地质灾害的内涵、属性与分类 ........................................................................... 1 第二节 我国地质灾害的发育状况与分布规律 ............................................................... 3 第二章 地震地质灾害 .............................................................................................................. 7

第一节 概述 ....................................................................................................................... 7 第二节 地震灾害 ............................................................................................................. 11 第三节 地震活动的监测与预报 ..................................................................................... 12 第四节 地震灾害损失预测 ............................................................................................. 14 第五节 减轻地震灾害的对策 ......................................................................................... 15 第三章 斜坡地质灾害 ............................................................................................................ 17

第一节 斜坡地质灾害的类型及其影响因素 ................................................................. 17 第二节 崩塌 ..................................................................................................................... 18 第三节 滑坡地质灾害 ..................................................................................................... 21 第四节 泥石流地质灾害 ................................................................................................. 27 第四章 矿山与地下工程地质灾害 ........................................................................................ 33

第一节 矿山与地下工程地质灾害的类型 ..................................................................... 33 第二节 矿区地面变形与荒漠化 ..................................................................................... 33 第三节 矿山与地下工程地压灾害 ................................................................................. 37 第四节 瓦斯爆炸与煤层自燃 ......................................................................................... 41 第五节 矿井突水 ............................................................................................................. 43 第五章 地面变形地质灾害 .................................................................................................. 47

第一节 概述 ..................................................................................................................... 47 第二节 地面沉降地质灾害 ............................................................................................. 48 第三节 地裂缝地质灾害 ................................................................................................. 52 第四节 岩溶地面塌陷 ..................................................................................................... 54 第六章 侵蚀与淤积地质灾害 .............................................................................................. 59

第一节 海岸带地质灾害 ................................................................................................. 59 第二节 河流侵蚀与淤积地质灾害 ................................................................................. 63 第七章 土地荒漠化地质灾害 .............................................................................................. 64

第一节 概述 ..................................................................................................................... 64 第二节 沙质荒漠化 ......................................................................................................... 65 第三节 水土流失 ............................................................................................................. 67 第四节 土壤盐渍化 ......................................................................................................... 69 第八章 特殊土地质灾害 ...................................................................................................... 72

第一节 湿陷性黄土 ......................................................................................................... 72 第二节 膨胀土 ................................................................................................................. 74 第三节 软土 ..................................................................................................................... 76 第四节 冻土 ..................................................................................................................... 77 第九章 地质环境与人体健康 .............................................................................................. 79

第一节 表生环境地球化学特征 ..................................................................................... 79 第二节 地球化学元素与人体健康 ................................................................................. 79

第一章 概述

地质灾害是指由于自然和人为诱发引起的地壳变形、位移及地表物质运动所产生的对人民生命和财产安全造成危害的地质现象。

有资料表明，由于全球气候异常变化，世界范围内的降水、降雨量日渐增多，地质灾害隐患也在不断增加；特别是随着人类活动的加剧和活动范围的不断扩大，工程建设造成的地质性破坏越来越多。我国疆域辽阔，国土面积广大，孕育地质灾害的自然地质环境条件复杂多变，自然变异强烈，不同地区人类工程活动的性质和强度也各不相同，因此所形成的地质灾害的类型、发育强度及危害大小也差异甚大，已成为世界上地质灾害多发的国家之一。我国的地质灾害种类多、分布广、影响大，据统计，我国地质灾害共有30种。

第一节 地质灾害的内涵、属性与分类

一、灾害的内涵

1、灾害的定义与类型：

（1）联合国减灾组织的定义：一次在时间和空间上较为集中的事故，事故发生期间当地的人类群体及其财产遭到严重的威胁并造成巨大损失，以至家庭结构和社会结构也受到不可忽视的影响。 灾变与灾害的区别：主要在于有无人员伤亡和财产损失。 （2类型：按成灾条件，灾害可分为自然灾害和人为灾害两大类。 2、灾害效应：

（1）原生效应：由事件本身造成的，如地震时由于地面运动造成的建筑物倒塌。滑坡掩埋房屋。矿井瓦斯爆炸造成的人员伤亡等。

（2）次生效应：由主要灾害事件诱发的灾害性过程造成的，它与主要灾害事件本身无直接关系，如地震时煤气管道破裂造成的火灾。

（3）后续效应：往往是长期的甚至是永久性的。

（4）直接损失：事件发生后立即产生的后果，如地震中由于建筑物倒塌而引起的人员伤亡及财产损失，大多少情况下可以用准确可靠的货币价值来衡量。

（5）间接损失：指在一场灾难中以第二顺序出现的后果，不易用货币价值来计算。

二、地质灾害及其内涵

地质灾害的概念：地质灾害是指由于自然和人为诱发引起的地壳变形、位移及地表物质运动所产生的对人民生命和财产安全造成危害的地质现象。

地质灾害的内涵：致灾的动力条件和灾害事件的后果

需要主要的几点：只有对人类生命财产和生存环境产生影响或破坏的地质事件才是地质灾害；地质灾害是由地质作用产生的，包括内动力地质作用和外动力地质作用。 *通过PowerPoint连接视频形象具体的展示当前人类面临的主要地质灾害问题

三、地质灾害的属性特征

地质灾害既是一种自然现象，又对人类社会的生产和生活造成严重的影响，因此它既具有自然属性，又具有社会经济属性。其属性特征主要有：

1、地质灾害的必然性与可防御性 2、地质灾害的随机性和周期性

1

3、地质灾害的突发性和渐进性 4、地质灾害的群体性和诱发性 5、地质灾害的成因多元性和原地复发性 6、地质灾害的区域性

7、地质灾害的破坏性与“建设性” 8、地质灾害影响的复杂性和严重性 9、人为地质灾害的日趋显著性 10、地质灾害防治的社会性和迫切性

四、地质灾害的分类与分级

（一）地质灾害的类型：

1、按致灾地质作用的性质和发生处所进行划分，常见地质灾害共有12类、48种（国土资源部地质环境管理司等，1998）

（1）地壳活动灾害，如地震、火山喷发、断层错动等； （2）斜坡岩土体运动灾害，如崩塌、滑坡、泥石流等；

（3）地面变形灾害，如地面塌陷、地面沉降、地面开裂(地裂缝)等；

（4）矿山与地下工程灾害，如煤层自燃、洞井塌方、冒顶、偏帮、鼓底、岩爆、高温、突水、瓦斯爆炸等；

（5）城市地质灾害，如建筑地基与基坑变形、垃圾堆积等； （6）河、湖、水库灾害，如塌岸、淤积、渗漏、浸没、溃决等；

（7）海岸带灾害，如海平面升降、海水入侵，海岸侵蚀、海港淤积、风暴潮等； （8）海洋地质灾害，如水下滑坡、潮流沙坝、浅层气害等；

（9）特殊岩土灾害，如黄土湿陷、膨胀土胀缩、冻土冻融、沙土液化、淤泥触变等； （10）土地退化灾害，如水土流失、土地沙漠化、盐碱化、潜育化、沼泽化等； （11）水土污染与地球化学异常灾害，如地下水质污染、农田土地污染、地方病等； （12）水源枯竭灾害，如河水漏失、泉水干涸、地下含水层疏干(地下水位超常下降)等。 2、根据自然地质灾害活动主体的物质状态，可以把地质灾害分为如下几种类型： （1）固体活动灾害：地震、滑坡、崩塌、地裂缝、构造断裂等； （2）液体活动灾害：泥石流、火山等； （3）气体活动灾害：地气灾害。

3、也有将地质灾害划分为10大类31种之观点： (1)地震：天然地震、诱发地震 (2)岩土位移：崩塌、滑坡、泥石流 (3)地面变形：地面塌陷、地面沉降、地裂缝

(4)土地退化：水土流失、沙漠化、盐碱（渍）化、冷浸田

(5)海洋（岸）动力灾害：海面上升、海水入侵、海岸侵蚀、港口淤积 (6)矿山与地下工程灾害：坑道突水、煤层自燃、瓦斯突出和爆炸、岩爆 (7)特殊岩土灾害：湿陷性黄土、膨胀土、淤泥质软土、冻土、红土 (8)水土环境异常：地方病

2

(9)地下水变异：地下水位升降、水质污染 (10)河湖（水库）灾害： 淤积、塌岸、渗漏 （二）地质灾害分级

地质灾害分级反映了地质灾害的规模、活动频次及其对人类与环境的危害程度。地质灾害的

分级方案有：灾变分级：对地质灾害活动强度、规模和频次的等级划分

灾度分级：反映了灾害事件发生后所造成的破坏和损失程度

风险分级：是在灾害活动概率分析基础上核算出来的期望损失的级别划分。

五、灾害地质学的发展历史

1、 古代社会对地质灾害的认识：古代社会的灾异观念；科学思想的萌芽。 2、灾害地质学的形成与发展：以我国为例，以1920年宁夏海原大地震为开始。

第二节 我国地质灾害的发育状况与分布规律

一、我国地质灾害发育状况

我国疆域辽阔，国土面积广大，地质条件和地理条件十分复杂：山地、高原和丘陵占国土面积的 70% 左右；气象条件在时间、空间上的差异很大；在地质构造上，多次遭受地壳强烈变动的影响，地质构造复杂，新构造活动频繁，孕育地质灾害的自然地质环境条件复杂多变，自然变异强烈，孕育地质灾害的自然地质环境条件复杂多变，自然变异强烈，不同地区人类工程活动的性质和强度也各不相同，因此所形成的地质灾害的类型、发育强度及危害大小也差异甚大，已成为世界上地质灾害多发的国家之一。

中国地处环太平洋构造带和喜玛拉雅构造带聚汇部位，太平洋板块的俯冲和印度板块向北对亚洲板块的碰撞使中国大陆承受着最主要的地球动力作用。在印度板块与亚洲板块的碰撞边界上产生了世界上最高的喜玛拉雅山脉，并使青藏高原受压隆起，东部因太平洋板块俯冲造成了华北、东北地壳向东拉张，形成华北和松辽沉降大平原。这两种活动构造带汇聚和西升东降的地势反差，不仅形成了中国大地构造和地形的基本轮廓，同时也是形成我国地质灾害种类繁多的根本原因。我国的地质灾害种类多、分布广、影响大。 1、 地震

地震是一种最严重的地质灾害。我国是世界上地震灾害最严重的国家之一。全国大部分省区都发生过6级以上的地震。1976年7月28日唐山7.8级地震夺走了 24 万多人的生命，把整个城市夷为平地。使上百万人口的工业重镇，顷刻间成为一片废墟，是20世纪全球破坏性最大的地震。 （1）分布发育概况

进入20世纪以来，在我国境内（包括台湾及临近海域）发生大于或等于8级的巨大地震共9次；发生大于或等于7级的地震约80次，其中1949～1990年发生了52次。

我国的构造地震分布非常广泛，除浙江、贵州两省外，其余各省都有6级以上地震发生。水库诱发地震自60年代以来，目前至少以在11个省的15座水库发生，其特点是与水库蓄水有明显关系。 地震在我国大陆地区具明显的西强东弱、西多东少的发育分布规律。如本世纪以来发生的9次大于或等于8级大地震，除2次8级发生于台湾临近海域外，其余均发生于西部省份。我国地震烈度Ⅶ度以上的地区主要分布于西部地区，东部地区除了台湾外，Ⅶ度以上地区的面积相时少得多。 地震在空间分布上表现了不均一性，往往呈带状分布。近100年发生的地震表明，地震基本上是围绕这26条活动断裂系发生的。我国地震活动的周期性和重复性呈现出成群分布，活跃高潮与低

3

潮相互交替的活动格局。东部一个周期长约300年左右，西部为100～200年左右，台湾为几十年。 （2）危害状况

地震灾害以突然、隐蔽为特点，一旦成灾，极易造成巨大的人员伤亡和重大的经济损失。1901～1980年间，我国地震共死亡61万人，其中死亡人数在千人以上的地震即达31次。1949年以来，地震就造成死亡27.4万人，伤残76.5万人，居群灾之首，同时地震还造成倒房600万间，直接经济损失数百亿元。我国的地震活动，不但频次高，强度大，而且城市受灾率高。据统计，全国Ⅶ度以上的高烈度区的面积达312万km2，全国70％百万以上人口的大城市位于烈度为Ⅶ度或高于Ⅶ度的高地震烈度区内，特别是一批重要的城市如北京、天津、西安、太原、兰州、呼和浩特、昆明、乌鲁木齐、银川、拉萨、汕头都位于基本烈度为Ⅷ度的高烈度地震区内。

地震不但可以直接摧毁城镇工程设施，给人民生命财产带来巨大损失，而且还可以引发滑坡、崩塌、火灾等其它灾害，加重了地震灾害的损失。 2、崩塌、滑坡和泥石流

我国山区面积占国土总面积的2/3，地表的起伏增加了重力作用，加上人类的不合理的经济活动的扩大，地表结构遭到严重破坏，使滑坡和泥石流成为一种分布较广的自然灾害。

滑坡又称塌方、地滑。指斜坡上的岩体或土体在重力作用下，沿一定的滑动面整体下滑的现象。它会破坏或掩埋坡上和坡下的农田、建筑物和道路，造成人员伤亡。我国西南地区是滑坡灾害最严重的地区。1965年云南禄劝滑坡死亡400多人；1986年东川铁路支线大梨树滑坡，使铁路停运90天，损失1000万元以上；1987年金沙江畔宁浪县长坪滑坡，使金沙江水颜色变黑、水质污染至渡口市，流程达300多km。

泥石流。是山区爆发的特殊洪流，是泥沙、石块等固体物质在水和重力的作用下，沿坡面或沟谷突然流动的现象。泥石流流动的全过程一般只有几小时，短的只有几分钟，破坏力极强。1981年四川甘洛泥石流造成300多人死亡。2010年8月7日22时许，甘南藏族自治州舟曲县突降强降雨，县城北面的罗家峪、三眼峪泥石流下泄，由北向南冲向县城，造成沿河房屋被冲毁，泥石流阻断白龙江、形成堰塞湖。据中国舟曲灾区指挥部消息，截至21日，舟曲“8·8”特大泥石流灾害中遇难1434人，失踪331人，累计门诊人数2062人。 （1）发育分布基本情况

全国共发育有特大型崩塌51处、滑坡140处、泥石流149处；较大型崩塌2984处以上、滑坡2212处以上。泥石流2277处以上，中小规模的崩塌、滑坡、泥石流则多达数十万处。

从总体看，我国西部地区尤其是西南诸省区长期处于地壳上隆过程之中，地震活动频繁、地形切割剧烈、地质构造复杂、岩土体支离破碎，再加上西南地区降水量和强度较大、西北地区植被极不发育，因而崩滑流发育强烈，如云南、四川、贵州、陕西、甘肃、宁夏等省区；其它地区新构造运动一般相对较弱，其中华北、东北地区的降水量相对较小，中南、华东大部分地区植被发育较好，因此，这些地区的崩滑流发育强度一般不及西部地区。崩滑流灾害危害较大的省区有：四川、云南、陕西、宁夏、甘肃、贵州、湖北、辽宁、北京、河北、江西和福建等。

在地域上，可基本上划分为15个多发区，它们是：（1）横断山区、（2）黄土高原地区、（3）川北陕南地区、（4）川西北龙门山地区、（5）金沙江中下游地区、（6）川滇交界地区、（7）汉江安康~白河地区、（8）川东大巴山地区、（9）三峡地区ⅲ（10）黔西六盘水地区、（11）湘西地区、（12）赣西北地区、（13）赣东北上饶地区、（14）北京北郊怀柔－密云地区、（15）辽东岫岩－凤城地区。

4

（2）主要危害

全国有350多个县的上万个村庄、100余座大型工厂、55座大型矿山、3000多km铁路线受崩塌、滑坡、泥石流的严重危害。二十世纪80 年代以来，地球新一轮活动加剧，同时人们的生产活动破坏了地质环境，加剧了灾害的发生。乱采滥挖矿产、超采地下水、盲目修路筑渠、毁林开荒等人类违背自然规律的经济活动，为地质灾害的发生创造了条件，据统计，我国由此引起的地质灾害占全部地质灾害的半数以上。

在我国的一些山区铁路、公路干线经常受到滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等地质灾害的侵袭。1981 年，宝成铁路因地质灾害中断交通达两个月之久，修复花费 3 亿多元。在三峡库区，随着经济活动的加快，人为诱发崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害现象越来越多。长江干支流两岸已查出崩塌、滑坡 428 个，其中分布高程在 180 米上下的约 300 个，预测在库水作用下多数稳定性下降或处于不稳定状态；有泥石流痕迹的沟谷 280 条，近期有活动且有危害的 33 条。自 1982 年鸡扒子滑坡以来，长江干支流两岸约 30 处已发生崩塌、滑坡或泥石流。

近十年来，全国由于崩滑流造成的人员死亡已近万人，平均每年达928.15人。1998年大洪水期间，全国发生了崩塌、滑坡、泥石流等不同规模的突发性地质灾害 18 万处，其中规模较大的有 447 处，造成 1 万多人受伤、1157 人死亡、50 多万间房屋被毁坏，经济损失达 270 亿元。目前，全国有 400 多个市、县、区、镇受到崩滑流的严重侵害， 其中频受滑坡、崩塌侵扰的市、镇60余座，频受泥石流侵拢的市、镇50余座。较为严重的有重庆、攀枝花、兰州、东川、安宁河谷等。宝兰线都受到了崩滑流的严重危害。 3、地面塌陷

地面塌陷在我国可分为岩溶塌陷、采空塌陷及黄土湿陷3种：

我国除北京、天津、上海、河南、甘肃、宁夏、新疆以外的24个省、自治区、直辖市都发现了岩溶塌陷灾害，全国岩溶塌陷总数为2841处， 塌陷坑33192个， 塌陷面积332.28km2。其中较大比例分布与辽宁、河北、山东、江西、湖南、四川、贵州、云南、广东、广西等省区。 湖南恩口煤矿，由于过量开采，加之处理不当，造成陷坑 5800 个、毁田 9500 亩，毁坏水库 9 座。

黑龙江、山西、安徽、江苏、山东等省是采空塌陷的严重发育区，但几乎都发生在采矿区内。在全国20个省区内，共发生采空塌陷180处以上，塌坑超过1595个，塌陷面积大于1150km2.

黄土湿陷主要见于河南豫西、山西雁北、内蒙西部及西北地区陕、甘、宁、青等黄土分布省区，造成地面塌陷的主要因素是人为因素。塌陷面积仅河南省就达4.53km2。地面塌陷危害主要表现在突然毁坏城镇设施、工程建筑、农田，干扰破坏交通线路，造成人员伤亡。 4、地面沉降和地裂缝

我国水资源分布不均衡，地下水开采量集中，开采布局不合理，造成个别地区地下水水位下降，水质恶化甚至水源枯竭，出现地面沉降、海水入侵、地裂缝和地面塌陷等地质灾害和地质环境问题。目前全国共有上海、天津、江苏、浙江、陕西等16个省（区、市）的46个城市（地段）、县城出现了地面沉降问题，总沉降面积达4.87万km2，其中上海、西安、天津、宁波等大城市尤其严重；陕西、山西、河北、山东、广东、河南等17个省、区、市出现地裂缝400多处，1000多条，总长超过346.78km。

地面沉降主要分布区域：①长江下游三角洲平原地区；②河北平原；③环渤海地区；④东南沿海平原；⑤河谷平原和山间平地。从成因上看，绝大多数由地下水的超量开采所致，个别的有地壳

5

运动、石油开采引发的，但同时都伴随有地下水过量开采的因素。

从规模（面积）和程度来看，以天津、上海、苏锡常、沧州、西安、阜阳、太原等市最为严重（最大累积沉降均在1m以上）。

地面沉降的基本危害：①损失地面标高造成雨季地表积水，防泄洪能力下降；②造成建筑物地基破坏；③桥下净空变小影响泄洪和航运。地裂缝的主要危害是造成房屋开裂、破坏地面设施和农田漏水。 5、水土流失

全国水土流失面积已达182.37万km2，以黄土高原、华南山地丘陵水土流失最为严重。建国40年来，不少地区水土流失面积、侵蚀强度、危害程度逐年加剧，至2002年底，全国新增水土流失面积已超过32.37万km2，水土流失面积已达 367 万平方公里，全国每年的泥砂流失量超过48.47亿t，其中陕西年流失量达10亿t。水土流失每年造成的经济损失是相当惊人的，估计全国损失总计达96亿元。水土流失造成土层变薄，土地肥力下降，耕地减少，湖泊、水库淤积，河道堵塞，给河流中下游地区带来巨大威胁。 6、土地沙漠化

我国的沙漠和沙漠化土地主要分布在西部及西北部的新疆、甘肃、青海、宁夏、陕西、内蒙古、山西、河北、辽宁、吉林、黑龙江等12个省区。我国现有荒漠化面积已达共153.3万km2（另有统计资料为 262 万km2），其中，严重沙漠化土地33.4万km2，风沙化土地3.7万km2，沙漠戈壁116.2万km2，占国土总面积的15.9％。从50年代到70年代，以年均1560km2的速度扩大， 1980年代以来，土地沙漠化扩大的趋势明显加快，每年以超过 2000 km2的速度扩展。 7、土地盐渍化

全国已有16个省区分布有盐渍土81.8km2（现代盐渍土约36.93km2，残余盐渍土约44.87万km2），潜在盐渍土约17.33万km2。 8、其它地质灾害

（1）水土环境异常（地方病）

主要病种是地方性甲状腺肿（地甲病，重病者的后代患有较严重的克汀病），地方性氟中毒（氟斑牙、重病者为氟骨症，统称地氟病）、地方性心脏病（克山病）、大骨节病。地方性砷中毒、地方性癌症等，其中以地甲病和氟斑牙的患病人数为最多，克山病的死亡率最高（急症者达50％以上），氟骨症（致人瘫痪）和克汀病（致人呆傻、矮小或盲聋哑）危害最大。 （2）海水入侵 总入侵面积223.45km2。 （3）地下水水质变异（污染）和水位上升 （4）坑道突水、瓦斯爆炸和煤层自燃

全国目前至少有14个省（区）出现过坑道（主要是煤矿）突水事故，近十余年来共发生较为严重的突水事故262起，死139人，直接经济损失很大，仅山东省由此造成的直接经济损失就达每年1.5～2亿元。

（5）河湖水库淤积与河海塌岸 （6）冷浸田 （7）特殊土类灾害

此类灾害除黄土湿陷外，还主要有：胀缩土和红粘土的湿胀干缩、冻土的冻胀融陷和砂土液化等。

6

（8）水库渗漏 在山西、河南、贵州、广西、北京、青海等省市共有889座水库存在渗漏问题，造成水库蓄水能力降低甚至丧失（如北京十三陵水库），经济效益降低或全无。

二、我国地质灾害的空间分布规律

1、平原、丘陵地面沉降与塌陷为主地质灾害大区 2、山地斜坡变形破坏为主地质灾害大区

3、内陆高原、盆地干旱、半干旱风沙为主的地质灾害大区 4、青藏高原及大、小兴安岭北段地区冻融为主地质灾害大区

本章思考题：

采用书籍阅读和网络查询的方式，进一步了解目前人类所面临的主要地质灾害发生和发展机理及其预防措施， 认识地质灾害在社会发展中的重要危害性。

第二章 地震地质灾害

第一节 概述

一、基本概念

1、地震的定义：地震是一种常见的地质现象，一般是指岩石圈物质在地球内动力作用下产生构造活动而发生弹性应变，当应变能量超过岩体强度极限时，就会发生破裂或沿原有的破裂面发生错动滑移，应变能以弹性波的形式突然释放并使地壳振动从而发生地震。还有其它原因如火山、人工等诱发的地震。

2、地震的要素

震源：地球内部直接发生断裂的地方（结合ppt中的彩色图示意讲授） 震中：震源在地表的投影（汶川映秀镇） 震中距：震中到观测点的距离

震源深度：震源到震中的距离，地震可按照震源深度分为浅源地震（震源深度小于70公里）、中源地震（震源深度为70—300公里）和深源地震（震源深度大于300公里）。浅源地震大多发生在地表以下30公里深度以上的范围内，而深源地震最深的可以到650公里左右。其中，浅源地震的发震频率高，占地震总数的75％以上，所释放的地震能占总释放能量的85％，是地震灾害的主要制造者，对人类影响最大。汶川大地震属浅源地震，震源深度为10-20公里，破坏力巨大；唐山大地震震源深度为12公里，也是浅源地震。

震级：表示地震能量大小的等级。已知的最大震级为里氏8.9级。按照震级的大小进—步划分为5个级别：① 超微震：震级小于1的地震。该级别地震人们不能感觉，只有用仪器才能测出。② 微震：震级大于1、小于3的地震。该级别地震人们也不能感觉，也只有用仪器才能测出。③ 小震：又称弱震，震级大于3、小于5的地震。该级别地震人们可以感觉，故有时也称有感地震，但一般不会造成破坏。④ 中震：也称强震，震级大于5、小于7的地震。该级别地震可造成不同程度的破坏。⑤ 大地震：震级7级和7级以上的地震，该级地震可造成十分严重的破坏。汶川大地震是里氏8.0级，唐山大地震是里氏7.8级。

3、地震序列

一个地区相继发生的一系列地震。

7

主震型：前震和余震有但不突出，如海城地震 多震型：主震不突出，如邢台地震 单发型：前震和余震很少，如唐山地震 4、地震地质作用

地壳内部聚积能量和释放的过程，分为如下四个阶段：孕震；临震；发震；余震

二、地震的成因与类型

1、地震成因的三种学说

弹性回跳理论（断层说）：美国地震学家在1906年旧金山大地震时结合圣安德列斯断层的活动情况而于1910年提出的。这是最为人们广泛接受的地震成因的解释。这一理论基于岩石的弹性变形机制。汶川大地震类型为逆冲、右旋、挤压型断层地震；唐山大地震是张拉性的。

岩浆冲击说：1931年日本学者提出的。该学说认为，地壳深部岩浆的物理化学变化产生化学能、热能和动能，使岩浆具有向外扩张而冲入地壳岩体软弱地段的趋势，岩浆以强大的力量挤压和冲击围岩，并使围岩遭受破坏而产生地震。

相变理论：1963年新西兰学者提出的。该学说认为，处于高温、高压条件下的深部物质能够从一种结晶状态突然转变为另外一种结晶状态，在此过程中伴随着密度的变化而引起物质体积的改变（扩张或缩小），从而使围岩受到快速压缩或快速拉张而产生地震。

2、地震类型 (1) 构造地震

由于地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来，以地震波的形式向四面八方传播出去，到地面引起的房摇地动称为构造地震。这类地震发生的次数最多，破坏力也最大，约占全世界地震的90%以上。

(2) 火山地震

由于火山作用，如岩浆活动、气体爆炸等引起的地震称为火山地震。只有在火山活动区才可能发生火山地震，这类地震只占全世界地震的7%左右。

(3) 塌陷地震

由于地下岩洞或矿井顶部塌陷而引起的地震称为塌陷地震。这类地震的规模比较小，次数也很少，即使有，也往往发生在溶洞密布的石灰岩地区或大规模地下开采的矿区。

(4) 诱发地震

由于水库蓄水、油田注水等活动而引发的地震称为诱发地震。这类地震仅仅在某些特定的水库库区或油田地区发生。

(5) 人工地震

地下核爆炸、炸药爆破等人为引起的地面振动称为人工地震。人工地震是由人为活动引起的地震。如工业爆破、地下核爆炸造成的振动；在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压力，有时也会诱发地震。

三、地震效应

在地震影响范围内，地壳表层出现的各种震害及破坏现象称为地震效应。对于工程建筑物来说，地震效应大致可分为场地破坏效应和强烈振动效应两个方面，它主要与场地工程地质条件和地震烈度两个因素有关。

8

1、烈度

地震对地面影响和破坏的程度。通常，震级越高，震源越浅，地震的烈度越强。我们把这个烈度分成12度，11度就叫毁灭性地震，12度就是歼灭性地震。汶川地震震中地区的破坏力度为11度，唐山地震也是11度，都造成大量的房倒屋塌、地质滑坡和地面裂缝等灾害，但破坏程度不同，汶川的比唐山的要大，主要是场地工程地质条件不同。 2、场地破坏效应 （1）地面破裂效应

地震导致地表岩土体直接出现断裂或地裂，跨越断裂或断裂附近的建筑物及道路、各种管线会因此而发生严重破坏。 （2）斜坡破坏效应

因地震而引发的崩塌、滑坡、溜滑等斜坡岩土体失稳。 （3）地基变形破坏效应

地震使地基产生变形破坏（地基强烈沉降与不均匀沉降、水平滑移），尤其是砂土液化导致地基承载力下降以至丧失，由此造成建筑物的破坏。 3、强烈地振破坏效应

地振动破坏效应是反映地震波直接对建筑物破坏的现象，包括建筑物的水平滑动、晃动及共振等造成的破坏，这是地震效应中的主要震害，约95％的人员伤亡和建筑物破坏是由强烈地振直接造成的。

(1) 地震力对建筑物的作用

地震力是由于地震波直接产生的惯性力。 (2) 地震周期对建筑物的影响

建筑物地基受到地震波的冲击而振动，同时引起建筑物的振动。地基土石和建筑物具有各自的振动周期，当两者的振动周期相等或相近时便引起共振，这对建筑物的破坏最大。

四、地震的空间分布

1、全球主要地震带

根据统计表明，世界上76%的地震带总能量释放在环太平洋地震带上。其具体位置是：沿北美洲太平洋东岸的阿拉斯加向南经过加拿大西部、美国的加利福尼亚和墨西哥西部地区，到达南美洲的哥伦比亚、秘鲁和智利，然后从智利转向西穿过太平洋抵达大洋洲东边界附近，在新西兰东部海域折向北，再沿斐济、印度尼西亚、菲律宾、中国的台湾岛、硫球群岛、日本列岛、阿留申群岛，回到阿拉斯加，环绕太平洋一周。

欧亚地震带也称地中海--喜马拉雅地震带，是地球上第二个集中发生地震的地方。在这个带上释放的地震能量占全球总能量的22%。其具体位置是：从印度尼西亚开始，经缅甸和中国的云南、贵州、四川、青海、喜马拉雅地区以及印度、巴基斯坦、尼泊尔、阿富汗、伊朗、土尔其，到地中海北岸，一直延伸到大西洋的亚速尔群岛。

海岭地震带：是从西伯利亚北岸靠近勒那河口开始，穿过北极经斯匹次卑根群岛和冰岛，再经过大西洋中部海岭到印度洋的一些狭长的海岭地带或海底隆起地带，并有一分支穿入红海和著名的东非裂谷区。

2、我国地震的时空分布

9

（1）华北地震区

包括河北、河南、山东、内蒙古、山西、陕西、宁夏、江苏、安徽等省的全部或部分地区。7-7.9级地震曾发生过18次。其包括四个地震带：①郯城-营口地震带。是我国东部大陆区一条强烈地震活动带。1668年山东郯城8.5级地震、就发生在这个地震带上。据记载，7-7.9级地震6次；8级以上地震1次。②华北平原地震带。是对京、津、唐地区威胁最大的地震带。1976年唐山7.8级地震就发生在这个带上。据统计，7-7.9级地震5次；8级以上地震1次。③汾渭地震带。是我国东部又一个强烈地震活动带。1998年1月张北6.2级地震也在这个带的附近。有记载7-7.9级地震7次；8级以上地震2次。④银川-河套地震带。1739年宁夏银川8.0级地震就发生在这个带上。有记载7-7.9级地震9次，8级地震1次。

（2）西南地震区。本地震区是我国最大的一个地震区，也是地震活动最强烈、大地震频繁发生的地区。据统计，这里8级以上地震发生过9次，7-7.9级地震发生过78次，均居全国之首。汶川地震就发生在这个地震区内。

（3）新疆地震区。这里不断发生强烈破坏性地震也是众所周知的。由于新疆地震区总的来说，人烟稀少、经济欠发达。尽管强烈地震较多，也较频繁，但多数地震发生在山区，造成的人员和财产损失与我国东部几条地震带相比，要小许多。

（4）华南地震区的东南沿海地震带。这里历史上曾发生过1604年福建泉州8.0级地震和 1605年广东琼山7.5级地震。但从那时起到现在的400多年间，无显著破坏性地震发生。

（5）台湾地震区。是我国曾发生过8级地震的地震区，是地震多发区。

中国地震带分布图

10

第二节 地震灾害

地震是一种突发性的地质灾害，强烈地震灾害可以把整个城市毁于一旦。

一、地震效应

在地震影响范围内，地壳表层出现的各种震害及破坏现象称为地震效应。对于工程建筑物来说，地震效应大致可分为场地破坏效应和强烈震动效应两个方面，它与场地工程地质条件、震级大小和震中距等因素有关。 （一）场地破坏效应 1、地面破裂效应 2、斜坡破坏效应 3、地基变形破坏效应 （二）强烈地震破坏效应 1、地震力对建筑物的作用 2、地震周期对建筑物的影响

二、地震灾害的特点与破坏形式

（一）地震灾害的特点（4个主要特点） （二）地震灾害的破坏形式 1、地面运动 2、断裂与地面破裂 3、余震 4、火灾 5、斜坡变形破坏 6、砂土液化 7、地面标高改变 8、海啸 9、洪水

*地震灾害的破坏形式是地震灾害的重点，结合视频需要学生掌握。

三、灾害性地震实例

1、四川汶川8.0级地震（视频）

2008.5.12下午2点28分，四川省汶川县发生8.0级强烈地震，震源较浅，但是在山区，不易营救。据民政部报告，截至21日12时，四川汶川地震已造成69197人遇难，374176人受伤，失踪18222人。紧急转移安置1514．684万人，累计受灾人数1485462万人。

中国地质调查局2008.5.18初步监测和评价认定，汶川地震是印度板块向亚洲板块俯冲，造成青藏高原快速隆升导致的，震源深度为10千米—20千米，持续时间较长，因此破坏性巨大。

记者18日从国土资源部获悉，15日以来，中国地质调查局召开汶川地震及其诱发的次生地质灾害情况分析会，中国国土资源航空物探遥感中心、中国地质环境监测院、中国地质科学院，中国地质科学院地质所、地质力学所等单位专家根据调查监测和评价研究结果，对灾情进行“会诊”初步形成三个结论。一是印度板块向亚洲板块俯冲，造成青藏高原快速隆升。高原物质向东缓慢流动，在高原东缘沿龙门山构造带向东挤压，遇到四川盆地之下刚性地块的顽强阻挡，造成构造应力能量

11

的长期积累，最终在龙门山北川——映秀地区突然释放。二是逆冲、右旋、挤压型断层地震。发震构造是龙门山构造带中央断裂带，在挤压应力作用下，由南西向北东逆冲运动；这次地震属于单向破裂地震，由南西向北东迁移，致使余震向北东方向扩张；挤压型逆冲断层地震在主震之后，应力传播和释放过程比较缓慢，可能导致余震强度较大，持续时间较长。三是浅源地震。汶川地震不属于深板块边界的效应，发生在地壳脆——韧性转换带，震源深度为10千米——20千米，因此破坏性巨大。

2、河北唐山7.8级地震

1976.7.28凌晨3点42分，河北省唐山市发生7.8级强烈地震，强烈地震使唐山市这座人口稠密、经济发达的工业城市遭到毁灭性的破坏，人民生命财产和经济建设遭到严重损失，地震造成24.2万余人死亡，16.4万多人受伤，波及14个省市，直接经济损失达100亿元以上。 3、哥伦比亚地震

1999.1.25，在美国哥伦比亚中部的咖啡盛产地亚美尼亚城发生6.0级地震，影响到其周围的20多个乡镇，地震结果造成2000多人死亡，4000多人受伤。 4、日本关东大地震

1923.9.1，在日本横滨发生8.2级强烈地震，死亡142800人，下落不明43476人，受伤203733人。房屋毁坏128266间，严重受损126233间，烧毁447128间，地震中木造房屋损坏率高。地震后引发大火，东京烧失面积约38.3平方公里，85％的房屋毁于一旦，横滨烧失面积约9.5平方公里，96％的房屋被夷为平地。地震又引发海啸，最大浪高超过12米，海啸卷走、冲毁的房屋也达到了868所 ，财产损失300亿美元 。

关东大地震是现代城市化进程中发生的的灾难事件。所以它的教训对城市化建设，特别是大都市发展中综合防灾规划具有指导作用。地震灾害，尤其是大震灾害，是一种综合性灾害。除了引起房倒屋塌，人员伤亡外，还可能引发火灾、水灾、瘟疫、生命线工程破坏、城市功能瘫痪、人为恐慌以至社会动乱等等。而且这种灾害往往具有多发性、多样性、同时性和诱发性、制定城市地震灾害对策，必须考虑震前预防、震时紧急处置、震后救治和震后恢复重建等方面。

第三节 地震活动的监测与预报

地震灾害是人类面临的最可怕的地质灾害之一。地震预报是地震学研究的重要课题之一。20世纪初，世界科学家们就提出了依据地壳形变观测进行地震预报的观点，60年代以来，在政府的大力支持下，许多国家都陆续建立了地震预报研究的专门机构和地震预报实验室。虽然地震预报研究取得了一定的进展，但由于人类对地震孕育、前兆异常机理等内在机制的认识还不够深入，地震预报的各种方法都还处于理论探讨阶段。

一、地震监测

地震监测是地震预报的基础，通过布设测震站点、前兆观测网络及信息传输系统提供基本的地震信息，从而进行地震预报甚至直接传入应急的防灾减灾的指挥决策系统。目前，全球许多活动断层都处于严密的监测控制之下。

12

活动断裂带地震活动监测方法综合示意图

目前，我国已在全国主要的地震活动区建立了地震监测系统，建成了北京、上海、成都、昆明、兰州和广州等6个地震数据电信传输台网的12个区域遥测地震台网以及9个数字化地震台站。

二、地震预报

在地球上的各种自然灾害中，地震是危害最严重的一种地质灾害。它不像崩塌、滑坡、洪涝、地面变形等地质灾害那样直观有形，能够提早发现及时预防。人类的射线还无法穿透厚实的岩层直接观测地球内部发生的变化，因此地震预报，尤其是短期临震预报始终是困扰世界各国地震学家的一道世界性难题。 （一）预报的主要内容

? 地震参数预报； ? 地震灾害预测 ? 地震灾害损失预测 （二）预报方法

地震长期预报是根据构造运动旋回和地震活动周期进行的。在特定区域内未来几年或几十年内地震的预测已经取得了比较满意的成功。地震学家知道什么地方危险性最大，他们能够计算出给定时间段内特定区域发生大地震的概率。地震的中短期预报和临震预报还远没有取得成功。其部分原因是地震机制和过程深埋地下，不便于人们进行研究和监测，此外，地震的短临期预报主要基于先兆现象的观察，而先兆现象并不是在所有的地震发生之前都会出现的： 1、常见地震异常现象总结 “水” 方面异常：

无雨水变浑，变色变味又难闻； 喷气又发响，既翻水花又冒泡； 天旱井水冒，反常升降有门道。 “动物” 方面异常：

震前动物有前兆，发现异常要报告。

13

牛马骡羊不进圈，猪不吃食狗乱咬。 鸭不下水岸上闹，鸡飞上树高声叫。 冰天雪地蛇出洞，老鼠痴呆搬家逃。 兔子竖耳蹦又撞，鱼儿惊慌水面跳。 蜜蜂群迁闹哄哄，鸽子惊飞不回巢。 综合分析辨真假，群测群防很重要。 “地光”方面异常：

大地震发生前，在震中或附近地区常常出现形态各异的地光，以白、红、黄、蓝色较为常见。 “地声” 方面异常：

在地光发生后，有时会有地声。多数像打雷，有时像狂风、炮鸣、狮吼等。

2、主要地震预报方法 （1）大地形变测量异常分析 （2）定点形变测量 （3）水文地球化学方法 （4）地下水动态微观异常 （5）地电阻率法 （6）地磁短周期变化 （7）地震综合预报方法

（三）地震预报的发展方向及研究途径

20世纪60年代以来，世界各国的地震预报研究积累了许多宝贵的经验，同时也发现了很多重要的科学问题，其中主要是地震前兆现象的复杂性和前兆异常与地震关系的不确定性。地震前兆现象的复杂性表现为不同地区、不同类型地震前兆异常的差异性；前兆异常空间分布上的不均匀性以及长、中、短、临异常的多样性等。前兆异常与地震关系的不确定性尤为突出，迄今为止，还没有发现任何一种前兆在所有中强以上地震前都出现过，也没有发现一种前兆异常后都有地震。这些复杂现象的存在使地震预报的难度大大增加，地震预报的准确率很低。

研究上述问题的科学途径主要有两个方面：一是实际震例的分析研究；二是试验和理论研究。

第四节 地震灾害损失预测

地震灾害损失预测是指在建筑物及其他人工设施和人口状态及分布的详细调查基础上，通过地震危险性评价、建筑物和生命线工程等易损性分析，预测未来地震灾害造成的经济损失和人员伤亡。地震造成的人员死亡的直接原因，主要是各类建筑物的倒塌，特别是不结实的砖石（土砖、碎砖）建筑和没加固的烧制砖砌建筑。地震中死亡人数的75%是由于各类建筑物倒塌造成的，其中以砖石建筑物倒塌为主。

地震灾害损失预测系指全国或某一地区在地震危险性分析、地震区划或小区划、工程建筑易损分析的基础上，对未来某一时程因地震可能造成的人员伤亡和建（构）筑物、工程设施破坏等经济损失及其分布的估计。

预测未来一个地区的地震灾害损失需要了解分析地震时地面振动的强度及地面上的建筑物等

设施抗御地面振动的能力这两个因素。在地震工程研究中，分别称之为地震危险性分析和地震易损性分析。

14

一、 地震灾害损失预测的内容

地震灾害损失泛指由于地震引起地面振动并诱发次生灾害而导致建筑物和其它设施破坏，造成的经济损失和人员伤亡。地震灾害损失预测研究的内容包括在受灾情况下受损建筑物和设施等的修复费用，通讯、交通和生命线系统以及救灾应急设施受破坏后的功能损害，受灾区承受的长期经济冲击，无家可归者的安置和人员伤亡等。

二、 地震灾害损失预测方法

预测未来一个地区的地震灾害损失需要了解分析地震时地面振动的强度及地面上的建筑物等设施抗御地面振动的能力这两个因素。在地震工程研究中，分别称之为地震危险性分析和地震易损性分析。

影响地震灾害损失程度的两个主要因素是潜在的地震危险性和人工建筑物的易损性。地震危险性分析属于地质学和地震学的范畴，易损性分析则是研究地震对建筑物及其他人工设施的损害。

三、 地震灾害损失的等级划分

地震灾害损失等级划分以死亡人口数和经济损失值的实况来表示，即以地震灾度来衡量地震灾害损失的程度。

目前我国的地震灾度共分为5个等级：A度（巨灾）、B度（大灾）、 C度（中灾）、 D度（小灾）、 E度（微灾）。

中国地震灾害灾度等级划分表

第五节 减轻地震灾害的对策

在减轻地震灾害的工作中，推进地震科学的预测水平、强化政府的防灾功能以及提高民族的防灾意识是三项最基本的途径。从这个意义上来说，减灾工作是科学预测、政府决策和社会民众行动的有机结合。地震灾害主要是由于工程结构物的地震破坏。因此，加强工程结构抗震设防，提高现有工程结构的抗震能力的工程性措施是减灾的重要手段。建立健全法律、编制防震减灾规划、制订地震应急预案等属于重要的非工程性减灾措施。

一、国际减轻地震灾害的对策

（一） 加强地震灾害基础性研究工作 1、收集整理出版地震史料 2、注重地震灾害的监测预报 3、开展地震危险性评估 4、加强地震工程学研究

（二）建立和完善地震灾害防抗体制 （三）提高地震防灾能力和防灾水平

防灾能力是指通过规划和对策的实施确保国家和人民生命财产安全的能力。 （四）颁布实施防御震害的法律

地震灾害和地震预报带有很强的社会性。因此，许多国家根据本国的地震灾害、地震预报水平和国情制定了相关的法律和条例。

15

不同建筑物结构的抗震性能图

注：1 只有垂直钢筋拉杆的水泥柱发生位移破裂；使用螺旋形钢筋的水泥柱抗震性能好；

2 刚性的悬臂式大桥发生破坏；悬索式的大桥抗震性能好；

3 管道的非韧性接头使管线在地震时易断裂；可伸缩性接头因其韧性好而不易断裂。

二、 中国减轻地震灾害的对策

我国的地震活动分布广、频度高、震源浅，是一个多灾难性地震的国家。我国有32.5％土地位于地震基本烈度为7度和7度以上的地区。100万以上人口的大城市有70％位于这一区域。所以，减轻地震灾害，制定合理科学的地震对策是十分必要的。

（一）监测预报 （二）抗灾 （三）预防 （四）救助 （五）灾后重建

灾后重建包括社会生活和生产的恢复。

三、减轻地震灾害对策的发展趋势

（一）世界各国减轻地震灾害对策的特点 1、以防为主，各有侧重 2、全面预防，重点突出 3、多学科综合研究

4、应用新技术新理论探索地震灾害 5、充分发挥政府的决策指挥作用 （二）地震灾害防御对策发展趋势

国际上地震灾害防抗对策工作在最近几年有了很大的发展，尤其是国际减灾十年活动在世界范围开展以来，各国政府、科学技术界都在开展灾害防御的基础研究和应用研究工作，未来地震灾害防御对策的发展趋势主要表现为以下几个方面。

1、防、抗、救一体化

16

2、防灾对策系统化 3、防、抗、救对策最佳化 4、抗震减灾法规化

5、地震灾害研究与防震减灾的国际化 6、建立防震减灾应急决策信息系统。

本章思考题：

对于全球及我国地震地质灾害分布规律及机理进行讨论，了解我国地震方面的法规。

第三章 斜坡地质灾害

第一节 斜坡地质灾害的类型及其影响因素

一、斜坡地质灾害的类型

几乎所有岩土体的自然位移过程都发生在斜坡上。斜坡地质灾害的种类很多，分类方法也有多种。Barbara W等人根据物质运动速度和水所起的作用大小把斜坡地质灾害分为两种基本类型：

（一）斜坡物质的快速失稳，结果导致相对整体的土体或岩块向坡下运动，运动的形式有滑塌、塌落和滑移。

（二）岩土与水的混合物向坡下的流动（下图）

极快岩崩黄土滑坡沉降松散物崩塌碎石流泥石流泥流运动速度递增快顺坡滑动旋转滑动/滑塌土溜极慢慢蠕动干湿水分增加饱和 按运动速度大小及岩土体含水量不同的斜坡地质灾害类型

二、斜坡地质灾害的影响因素

崩塌、滑坡、泥石流（简称崩滑流）等斜坡地质灾害是地质、地理环境和人文社会环境综合作用的产物。影响斜坡地质灾害的因素相当复杂，总体上可分为地质因素及非地质因素两大类。前者是指崩滑流灾害发生的物质基础，后者则是发生崩滑流灾害外动力因素或触发条件。重力是斜坡地质灾害的内在动力，地形地貌、地质构造、地层岩性、岩土体结构特征、新构造活动及地下水等条件是影响斜坡失稳的主要自然因素，而大气降水及爆破、人工开挖和地下开采等人类工程活动对斜

17

坡的变形破坏起着重要的诱发作用。 （一）地形地貌

（二）地质构造与新构造活动 （三）地层岩性与岩体结构特性 （四）地下水 （五）暴雨和连续降雨 （六）人类活动

三、我国崩塌、滑坡、泥石流的发育规律

我国是世界上崩塌、滑坡、泥石流灾害最为严重的国家之一。崩滑流等斜坡地质灾害的分布主要受地形地貌、地质构造、新构造活动、地层岩性及气候、人为活动等因素的制约，这些影响因素的空间分布特征控制了我国崩滑流地质灾害的区域分布规律。无论是灾害点分布密度还是发生频度，我国大陆崩滑流分布的总体规律是：中部地区最发育，西部地区较发育，东部地区较弱（下图）。

特大型103较大型灾害点数10310210黑吉辽京津冀晋蒙陕甘宁青新云贵川藏豫鄂湘粤桂琼鲁苏浙赣皖闽沪台东北华北西北西南中南华东 中国特大、较大型崩滑流分布直方图

（一）中部强烈发育区 （二）西部中等发育区 （三）东部弱发育区

第二节 崩塌

指陡倾斜坡上的岩土体在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动、堆积在坡脚（或沟谷）的地质现象。根据运动型式，崩塌包括倾倒、坠落、垮塌等类型。根据岩土体成分，可划分为岩崩和土崩两大类。崩塌的运动速度极快，常造成严重的人员伤亡。崩塌的规模大到数亿方(山崩)，小到数十立方厘米(落石)，崩落距离可达数千米。

一、崩塌的特点和识别

1、崩塌的特点

崩塌的主要特征为：下落速度快、发生突然；崩塌体脱离母岩而运动；下落过程中崩塌体自身的整体性遭到破坏；崩塌物的垂直位移大于水平位移。

崩塌运动的形式主要有两种：一种是脱离母岩的岩块或土体以自由落体的方式而坠落，另一种是脱离母岩的岩体顺坡滚动而崩落。

18

崩塌示意图

2、崩塌的识别

（1）山体的破大于45度，相对高差大，特别是那些山体中的孤立山嘴和凹形陡坡都是利于崩塌的地形；

（2）山体岩层中裂隙发育，尤其是那些利于与母岩分离的垂直和平行山坡走向的高倾角裂缝、顺坡裂隙、软弱带、山体上部张性或张剪性裂缝、切割坡体的裂缝等发育，这些都是使山体崩塌的地质构造条件；

（3）山体边坡存在临空空间，或是有崩塌活动堆积物的危险，也就是说，曾经发生过崩塌的地方仍存在再次发生崩塌的可能。

二、崩塌的形成条件

崩塌是在特定自然条件下形成的。地形地貌、地层岩性和地质构造是崩塌的物质基础；降雨、地下水作用、振动力、风化作用以及人类活动对崩塌的形成和发展起着重要作用。 （一）地形地貌

地形地貌主要表现在斜坡坡度上。从区域地貌条件看，崩塌形成于山地、高原地区；从局部地形看，崩塌多发生在高陡斜坡处，如峡谷陡坡、冲沟岸坡、深切河谷的凹岸等地带。 （二）地层岩性与岩体结构 1、地层岩性

岩性对岩质边坡的崩塌具有明显的控制作用。一般来讲，块状、厚层状的坚硬脆性岩石常形成较陡峻的边坡，若构造节理和卸荷裂隙发育且存在临空面，则极易形成崩塌。 2、岩体结构

倾向临空面的软弱结构面的发育程度、延伸长度以及该结构面的抗拉强度是控制边坡产生崩塌的重要因素。 （三）地质构造

1、断裂构造对崩塌的控制作用 2、褶皱构造对崩塌的控制作用

19

（四）地下水对崩塌的影响

边坡岩体中的地下水大多数在雨季可以直接得到大气降水的补给，在这种情况下，地下水和雨水的联合作用，使边坡上的潜在崩塌体更易于失稳。 （五）地振动对崩塌的影响

地震、人工爆破和列车行进时产生的振动可能诱发崩塌。 （六）人类活动的影响

修建铁路或公路、采石、露天开矿等人类大型工程开挖常使自然边坡的坡度变陡，从而诱发崩塌。

三、崩塌的力学机制

崩塌是岩体长期蠕变和不稳定因素不断积累的结果。按崩塌发生时受力状况不同，可将其形成力学机制分为倾倒崩塌、滑移崩塌、鼓胀崩塌、拉裂崩塌和错断崩塌五种。

四、崩塌分类

根据边坡失稳破坏的具体部位，可将崩塌分为坡体崩塌、边坡崩塌和坡面崩塌三种。

五、崩塌的危害

崩塌常使斜坡下的农田、厂房、水利水电设施及其它建筑物受到损害，有时还造成人员伤亡。 实例分析

重庆市北温泉斜坡岩土体地质结构剖面图

六、崩塌的防治

1、防治原则：一般多采用以防为主的原则。

在选线时，应注意根据斜坡的具体条件，对有可能发生大、中型崩塌的地段，有条件避绕时，宜优先选择避绕方案，只有小型崩塌，才能防止其不发生。 2、防治对策

（1）严格控制人为不合理活动对崩塌的诱发作用

20

严禁在山体坡脚和江河、湖泊上滥挖滥采、破坏植被等可能引起崩塌的工程活动。近年来，超量开采江沙，不仅破坏了河床结构，造成险沟险滩。

（2）在崩塌发生时，现场人员应发出危险性警报。当可能崩塌的山体上部的张性或张剪性裂缝不断扩大加宽、其速度突增、并有小型坠落现象时，表明崩塌已处于临界状态，特别是雨季，崩塌就会一触即发。

（3）当遭遇山体崩塌时应保持冷静，采取因时因地的瞬间防护和躲避措施。在逃离、躲避时应向两侧逃跑，来不及逃跑时，应就地躺在附近的地沟或陡坎下。 3、防治工程措施

（1）爆破或打楔。将陡崖削缓，并消除易坠的岩石。

（2）堵塞裂隙或向裂隙内灌浆。有时为使单独岩坡稳定，可采用铁链锁拌或铁夹，以提高有崩塌危险的稳定性。

（3）调整地表水流。在崩塌地区上方修截水沟，以阻止水流流入裂缝。 （4）为了防止风化将山坡和斜坡铺砌起来，或在坡面上喷浆。 （5）筑明峒或御塌棚。

（6）筑护墙及围护棚（木的、石的、铁丝网）以阻挡坠落石块，并及时清除围护建筑物中的堆积物。 （7）在软弱岩石出露处修筑挡土墙，以支持上部岩石的质量。

第三节 滑坡地质灾害

滑坡的别名叫做地滑，我国一些地方形象地把滑坡称为“走山”。 是指斜坡上的土体或岩体受河流冲刷、地下水活动、自然风化、地震及人工切坡等因素的影响，在重力的作用下沿着一定的软弱面或软弱带，整体地或分散地顺坡向下滑动的现象。规模大的滑坡一般是缓慢的、长期的往下滑动，有些滑坡滑动速度也很快，其过程分为蠕动变形和滑动破坏阶段，但也有一些滑坡表现为急剧的滑动，下滑速度从每秒几米到几十米不等。滑坡多发生在山地的山坡、丘陵地区的斜坡、岸边、路堤或基坑等地带。滑坡对工程建设的危害很大，轻则影响施工，重则破坏建筑；由于滑坡，常使交通中断，影响公路的正常运输；大规模的滑坡，可以堵塞河道，摧毁公路，破坏厂矿，掩埋村庄，对山区建设和交通设施危害很大。

一、滑坡的特点

1、 发生变形破坏的岩土体以水平位移为主 2、 滑动体始终沿着一个或几个软弱面滑动

3、 滑动过程可以在瞬间完成，也可能持续几年或更长时间。

二、滑坡的几何要素

滑坡在平面上的边界和形态特征与滑坡的规模、类型及所处的发育阶段有关。一个发育完全的滑坡，一般包括：1，滑坡体，指滑坡发生后与母体脱离开的滑动部分；2，滑动带，滑动时形成的碾压破碎带；3，滑动面，滑坡体沿着下滑的表面，滑动面可以是受剪应力最大的贯通性剪切破坏面或带，也可以是岩体中已有的软弱结构面。；4，滑坡床，滑体以下固定不动的岩土体，它基本上未变形，保持了原有的岩体结构；5，滑坡壁，滑体后部和母体脱离开的分界面，暴露在外面的部分，平面上多呈圈椅状；6，滑坡台阶，由于各段滑体运动速度的差异而在滑体上部形成的滑坡错台；7，滑坡舌，又称滑坡前缘或滑坡头，在滑坡前部，形如舌状伸入沟谷或河流，甚至越过河对岸；8，滑坡周界，指滑坡体与其周围不动体在平面上的分界线，它决定了滑坡的范围；9，封闭洼地，滑体与

21

滑坡壁之间拉开成沟槽，相邻滑体形成反坡地形，形成四周高中间低的封闭洼地；10，主滑线，又称滑坡轴，滑坡在滑动时运动速度最快的纵向线，它代表滑体的运动方向；11，滑坡裂隙，分为四类：1，分布在滑坡体上部的拉张裂隙；2，分布在滑体中部两侧的剪切裂隙；3，分布在滑坡体中下部的扇状裂隙；4，分布在滑坡体下部的鼓张裂隙。由此可见，一个滑坡完整的应该包括以上11个部分组成。当然，在实际的滑坡现象中，有时候我们很难分清楚各个部分明显的边界。

1093152181112514101641373 (a) 平面 (b) 剖面

1.滑坡体;2.滑坡周界;3.滑坡壁;4.滑坡台阶;5.滑动面(带);6.滑床;7.滑坡舌;8.主滑线;9.拉张裂缝;10.主裂缝;11.剪切裂缝;12.羽状裂缝;13.鼓胀裂缝;14.扇形张裂缝;15.封闭洼地(滑坡湖)

滑坡外貌及其几何要素示意图

cbea滑动面d a:后缘环状拉裂缝;b:滑坡断壁;c:横向裂缝及滑坡台阶;d:滑坡舌及隆张裂缝;e:滑坡侧壁及羽状裂缝

滑坡地貌及滑坡几何要素侧视图

22

三、滑坡的形成条件

（一）内在因素

（1）地层岩性及结构

斜坡的地层岩性，是发生滑坡的物质基础。有的斜坡体为土体，有的则为岩体，斜坡体物质组成的差异及结构特点影响其抗剪切破坏的能力。

（2）地质构造

地质构造环境对滑坡形成有多方面的影响，主要包括：断裂破碎带为滑坡提供了物质来源；各种地质构造结构面，如层面、断层面、节理面、片理面和地层的不整合面等是控制滑动面的空间位置和滑坡的周界的要素；地质构造是控制山体斜坡地下水分布和运动规律如含水层的数目、地下水的补给和排泄等的基本条件；斜坡的内部岩土结构（不同岩土层的相互组合情况）、断层、裂隙的特征及其与斜坡方位的相互关系等是制约滑坡规模和难易程度的重要因素。岩层层面的倾向对滑坡的发育有重要影响，当岩层的倾向与斜坡坡面倾向斜—致情况下，最易发生滑坡，当二者倾向相反情况下，则决定于岩层裂隙的发育程度，一般不易发生大规模的滑坡。 （二）外在因素

（1）降雨、融雪和地下水位

降雨和融雪的渗透水作用是诱发滑坡的最主要外因。渗透水进入土体孔隙或岩体裂隙使土石软化，抗剪强度降低；渗透水补给地下水，使地下水位或地下水压增加，对岩土体产生浮托作用，提高静水压力，饱和结果也造成抗剪强度的降低。所以，降水和融雪一般对滑坡可起到诱发或促进作用。许多滑坡的实际观测资料表明降雨(融雪)、地下水位和土体滑动之间存在着密切关系，有时地下水位变化虽小，但也对滑坡的移动量产生很大的影响。有些滑坡如四川越西县阿底滑坡与降雨甚至密切到“大雨大滑，小雨小滑，无鱼不滑”的程度。贵州省统计资料，区内94%以上的崩塌、滑坡发生于雨季。

另一方面，地下水位变化形成的动水压力对滑坡也有重要影响。地表水体如河流、水库等不断冲刷和切割岸坡，使边岸增高变陡、揭露出内部软弱面。丰水期河水水位反补地下水或枯水期地下水位补给地表水时，都会引起地下水水位的急剧变化，导致水力坡度加大，斜坡内就会形成很大的动水压力，上述综合作用的结果是斜坡的稳定性降低并导致滑坡发生。比较典型的实例是水库的水位急剧升、降情况下都容易导致库岸失稳，其原因就在于此。

（2）人为的因素

人类工程、经济活动如，修建铁路、公路、桥梁和开矿时，会产生各种不利于斜坡稳定的工程效应：开挖斜坡、填土、堆积矿渣等，使斜坡内应力发生变化；边坡开挖使坡脚应力集中；由于斜坡不当堆载导致滑动力增大；开挖隧道，筑坝蓄水等也能够导致滑坡的发生。 （3）地震的影响

地震是诱发滑坡的重要因素之一。地震既可直接诱发滑坡，也可间接诱发滑坡。直接诱发滑坡又称同发型滑坡（滑坡与地震同时发生），诱发机理是地壳震动使斜坡土石结构破坏，然后在地震力的反复震动冲击之下，沿原有软弱面或新产生的软弱面产生滑动。间接诱发滑坡又称谓后发型滑坡，其诱发机理是地震产生的裂缝和断崖是降雨或融雪的入渗的重要通道，因此，地震后常因降雨、融雪而发生滑坡或山崩，这种情况比地震发生时所触发的滑坡或山崩还要多。

根据大量的统计资料，在雨季或暴雨、融雪时发生地震的诱发滑坡多为同发型，而干旱季节斜

23

坡稳定性较高，这一时节发生地震诱发的滑坡则以后发型为主，同发型滑坡较少。1976年6月29日云南龙陵地震时，同发型滑坡很少，震后雨季时发生的后发型滑坡，占与地震有关的滑坡总数的95％以上。

四、滑坡的分类

目前关于滑坡的分类有多种方案，主要包括：根据滑体的物质组成分类；根据主滑面成因类型分类；根据滑体的厚度和体积分类；根据滑坡地形的发育过程和变化待征分类等（见下表）。

表 滑坡分类表 据物质组成 堆积层滑坡 黄土滑坡 粘土滑坡 岩层滑坡 据主滑面成因 堆积面滑坡 层面滑坡 构造面滑坡 同生面滑坡 据滑体厚度 浅层滑坡 （<6m） 中层滑坡 （6~20m） 厚层滑坡 （20~50m） 巨厚层滑坡 （>50m） 据滑体体积 小型滑坡 （<3×104m3） 中型滑坡 （3~50×104m3） 大型滑坡 （50~300×104m3） 超大型滑坡 （>300×104m3） 据滑坡发育阶段 幼年期滑坡 青年期滑坡 壮年期滑坡 老年期滑坡 五、滑坡滑动过程的三个阶段

（1）酝酿阶段或蠕动变形阶段。斜坡形成后，首先上部因卸荷作用出现松弛变形，形成坡后的拉张裂缝，尔后裂缝下侧的土体发生缓慢位移，位移量一般每月仅数厘米。这一阶段通常历时较长，有的数年、数十年甚至上百年，其过程中常伴随出现各种异常现象，如地下水动态异常、山坡坡脚土体出现挤压变形，及产生震感和响声等现象。此阶段滑动土体与母体（滑床）之间没有产生相对位移。

（2）突变阶段或剧烈滑动阶段。蠕动变形阶段岩土体只是局部剪切变形，并未形成连通的剪裂面。而当软弱岩层被完全剪断，滑动面或滑动带形成之后，位移速度加快，一般每小时数米至数百米，有时可达数千米，在少数情况下甚至发生急剧快速的滑动。在突变之际常见泉水变浊，坡脚局部坍塌或掉落土块。此阶段滑动土体与母体（滑床）之间产生相对位移。

（3）残余变形或渐趋稳定阶段。失稳坡体发生滑移突变之后，位移速度减慢，各块间变形逐步停止，剪切滑动面（带）在压密下排水而固结，地表无裂缝、沉陷发生，最后完全稳定下来。此阶段滑动土体与母体（滑床）之间产生相对位移，但与剧烈滑动阶段相比则小得多。

六、滑坡的危害

1、对城镇的危害 2、对交通运输的危害 3、对工厂、矿山的危害 4、对农田的危害 5、对水利水电工程的危害 6、产生次生灾害

24

七、我国典型的滑坡实例

我国典型滑坡实例统计表 滑坡名称 铁西滑坡 发生地点 发生时间 灾害情况 滑坡体积200万m3,中断交通40天，治理费2300万元 洒勒山滑坡 甘肃省东乡县 1983年3月7日 鸡抓子滑坡 四川省云阳县 1982年7月18日 新滩滑坡 湖北省秭归县 1985年6月12日 韩城电厂滑坡 陕西省韩城市 1985年3月 天水锻压机床厂滑坡 头寨沟滑坡 云南省昭通县 甘肃省天水市 1990年8月21日 1992年 滑坡体积5000 m3，摧毁4个村庄，227个人死亡 滑坡体积1300万m3，100万M3滑入长江，造成急流险滩，治理费8500万元 滑坡体积3000万m3，摧毁新滩镇，侵占长江航道1/3，因提前预报无伤亡 滑坡体积500万m3，破坏厂房设施，一二期治理费5000余万元 滑坡体积60万m3，摧坏6个车间，7人死亡，损失2000多万元 滑坡体积400万m3，变成碎屑流冲出4KM,摧怀1个村庄 K190滑坡 宝成线K190 1992年5月 黄茨滑坡 甘肃省永靖县 1995年1月30日 岩口滑坡 贵州省印江县 1996年9月18日 八渡车站滑坡 南昆线八渡 1997年7月 (1) 甘肃省东乡县洒勒山滑坡

1983年3月7日下午5时40分，甘肃省东乡族自治县原果园公社宗罗家大队洒勒村旁发生大型滑坡，其规模之大，滑动之迅猛，造成损失之惨重，均为国内所罕见。在大约一、两分钟时间内，形成了南北最长1600m、东西最宽1700m、覆盖面积约1．4km2、土石方总量约5×107m3的滑坡体。根据附近地震台站的观测，该滑坡引起了相当于1．4级地震所产生的地面震动。洒勒山滑坡使两座小型水库(库容分别为4.8×105m3和9.7×105m3)部分被淤埋、阻塞；毁坏耕地2500亩、灌溉设施四处、公路及高压电线1.2km长；群众财产损失40万元，洒勒等四个村庄共84户人家523口人，掩埋致死237人，重伤27人。

(2) 四川云阳县鸡扒子滑坡

1982年7月18日．位于四川省（今重庆市）云阳县城之东的原宝塔公社蔬菜大队和店子大队发生了大滑坡——鸡扒子滑坡。滑坡系由暴雨激发、老滑坡体(宝塔滑坡)部分复活所产生，属于岩石顺层滑坡。滑坡体面积约0.5 km2，总土石方量约1.5×107m3，其中滑坡前缘约2.3×106m3土石脱离滑床推入长江，最大滑距约120m，由长江北岸直抵长江南岸。根据云阳县政府的统计，鸡扒子滑坡虽未

25

成昆线铁西车站 1980年 滑坡体积30万m3 ，中断运输35天，砸坏明洞，改线花费8500万元 滑坡体积600万m3 ，摧毁71户民房，因提前预报无伤亡 滑坡体积260万m3 ，堵断印江淹没上游一村镇，威胁下游印江县城安全 滑坡体积500万m3 ，威胁车站安全，治理费9000万元 造成人员伤亡，但毁坏房屋1730间，工农业损失共600万元。更为严重的是，由于大量土石坠入长江，在鸡扒子滩形成三道埂坝，江床被淤高30余m，使此段长江过水断面减小，流速剧增，流态复杂，严重阻碍了船只的航行，给长江航运带来极大的困难，在国际上也产生了一定影响。

(3) 成昆铁路铁西站滑坡

1980年7月3日下午3时30分，在四川凉山彝族自治州越西县境内。铁西车站南侧牛日河西岸山坡发生了大型岩体的顺层滑坡。当天天空晴朗，人们亲眼目睹了滑坡体从40~50m高的采石场边披下部(高出铁路路基面10m左右)推挤出来，滑落在采石场平台和路面上。这一滑坡体长445m，宽260m，厚度约50~60m，顺着岩层面下滑，在水平方向上滑移80~100 m，后缘滑壁高70m，后缘与前缘相对南差约240 m，滑坡体厚约14m，总体积22×105m3，有5~6×104m3碎石堆积于铁路路基面上，越过路基达25~30m远，掩埋铁路长160m，铁西隧道进口被堵塞，瓦底沟拱涵被埋，洞口看守房和扳道房被毁坏。铁西站滑坡中断铁路行车40多天，是我国铁路史上罕见的重大事故。

(4) 湖南柘溪水库库岸滑坡

该滑坡为顺层滑坡，1961年3月6日发生于湖南省资水流域柘溪水库上游1.5km的唐岩光库岸（右岸）。该处水库岸坡倾向资水河床且具同向坡结构，即岩层倾向与坡面倾向相同，发生滑坡的砂质板岩中节理、裂隙发育，并且有断层分布，层间错动明显。唐岩光滑坡发生于蓄水初期，工程尚未完工，滑坡体体积达1.65×106m3, 以25m／s的速度冲入50多m深的水库中，产生的高达21m的巨浪溢过坝顶冲向下游，造成四十余人死亡和重大财产损失。

(5) 湖北姊归县新滩滑坡

新滩滑坡位于湖北省姊归县长江北岸新滩镇至广家崖一线的斜坡上，经过历年渐进变形之后，于1985年6月12日凌晨自上而下发生，滑坡体约3×107m3，将新滩镇全部摧毁，其中约有2×106m3土石滑人长江，激起的涌浪最高达54m，波及范围上至香溪镇与姊归县城，下至九溪湾与三斗坪等地，冲毁击沉机帆船13艘， 木船64只，船上人员死亡9人，南岸一座水泥仓库被冲毁。在滑坡区内，有居民48l户1371人，由于预报及时，撤离措施果断，滑坡未直接造成人员伤亡。

广家崖1200经常崩塌16001000新老崩塌堆积区800海拔高度/m姜家坡滑 毛家院 坡 新滩镇 柳林 体6004002000400长江800120016001200水平距离/m 新滩滑坡纵剖面示意图

26

八、滑坡工程防治

1、基本原则：因地制宜，综合治理，力求根治，不留后患 2、防治工程措施

一般来说，治理滑坡的方法主要有：“砍头”、“压脚”和“捆腰”滑坡的防治措施可归纳为“拦”、“排”、“稳”和“固”四个字。

（1）“拦”即拦挡、拦截，如挡土墙等工程 （2）“排”即排水

（3）“稳”即稳坡，包括降低斜坡坡度、后部削方减重及滑坡前缘回填压脚等 （4）“固”即加固

九、滑坡危害预测预报研究现状与趋势

滑坡危害的预测研究大多是建立在运动特征研究的基础上的，首先圈定滑坡可能的危害范围，然后根据直观经验对可能受灾范围内的灾害损失和社会经济影响做出评估。

滑坡灾害潜在危险的预测是一项很复杂的系统工程，许多因素是动态变化的。目前较为流行的流行的方法是通过成灾动力条件分析，建立专家综合评判模型，采用类比推断的方法，确定成灾预测评判模式。

大多数定量预测模型都依赖于对滑坡的绝对位移量进行系统的连续监测，但无论国内还是国外，实际上当前只对极少数重大滑坡实施了监测，以致很多滑坡都是在没有任何监控的条件下“突然”发生。

第四节 泥石流地质灾害

一、概述

（一）定义及特征

泥石流（mud-rock flows ）是产生在沟谷中或斜坡面上的一种饱含大量泥沙、石块和巨砾的特殊的山洪，是高浓度的固体和液体的混合颗粒流，其运动过程介于山崩、滑坡和洪水之间，是各种自然因素(地质、地貌、水文、气象等)和人为因素综合作用的结果。

泥石流是介于水流和土石体滑动之间的运动现象。泥砂含量很少的泥石流，与一般的洪水无明显区别；而泥砂含量很多的泥石流，又与土石滑体没有截然的界限。当固体物质含量低，粘度小时，流体显现不规则的紊流状态；当固体物质含量高，粘性大时，流体近似塑性体，流动呈规则的层流状态，流动有阵性。泥石流流体很不稳定，流体性质不仅随固体物质性质、补给量与水体补给量的增减而变化，而且在运动过程中，也随着时间地点的改变而改变。

泥石流是在松散固休物质来源丰富和地形条件有利的前提下，通过暴雨、融雪、冰川、水体

溃决等因素的激发而产生的。爆发时，浑浊的泥石流体沿着陡峻的沟谷，前推后拥地奔腾咆哮而下，冲出沟谷进入开阔地势后，其动力减弱，泥石流慢慢地沉积下来。由于泥石流爆发突然，运动快，能量大，来势凶猛，对山区农业、各类工程设施的破坏性非常强。 （二）我国泥石流的地理分布特征

中国泥石流具有分布广泛、类型多样、活动频繁、危害严重等特点。泥石流几乎广布于各种气候带和各种高度带的山区（图3-1），而其分布密集地带，是从青藏高原西端的帕米尔向东延伸，经喜马拉雅山带，穿越波密—察隅山地向东南呈弧形扩展，经滇西、川西的横断山区，折向东北，沿乌蒙山北转大凉山、邛崃山，过奏岭东折，经黄土高原南缘及太行山，直达长白山山地。这一地带在地势上，是中国台阶地形转折最明显的部位，地面起伏大；在气候上，是湿热的西南季风和东南

27

季风向北、西方向推进遇地形骤然抬流升而易成暴雨的地带；在地质上，是巨大的构造带，新构造差异运动幅度大、现代地震剧烈、山体破碎、松散固体物质富集地带。由于上述三方面的因素，导致泥石流沟成群出现，并常见多沟同时齐发泥石流的情景。此带以东的华东、中南和台湾山地，以西的西北内陆干旱、半干旱山地，泥石流沟呈点状散布稀疏零星。根据泥石流形成的自然环境、泥石流类型与活动特点的差异，可将中国泥石流划为6个分布区。

（1）青藏高原边缘山区。青藏高原南部和东南部边缘山区的泥石流，其形成发展与冰川作用过程密切，是中国冰川类泥石流最发育地区。不论天气晴、阴、雨，冰川泥石流均有发生，且频繁猛烈而规模巨大。

（2）横断山区和川滇山区。本区地处青藏高原东南缘，一系列庞大山体和峡谷深沟紧相并列，南北展布，西南季风和东南季风得以长驱直入，且进退快速，气候干湿季分明，形成泥石流的物质、地形和水源条件俱备，加之人类生产活动扩展迅速，致使本区成为中国降雨类泥石流最发育地区。此外，本区尚有现代冰川分布的高山边缘地带，发育有少量冰川类泥石流。

（3）西北山区。本区包括祁连山、天山和昆仑山山地，地处内陆干旱和半干旱区，水源条件不及前述山区充足，泥石流主要靠夏季冰雪融水和山前区局地暴雨激发而成，固体物质来自古代和现代冰碛物、残积—坡积物或冰缘堆积物。由于本区冰川属大陆性冰川，冰川的积累—消融强度、侵蚀—堆积作用均不如海洋性冰川，因而大大抑制了泥石流的活动，故本区泥石流分布零星，暴发频率低，十几年至几十年才发生一次。

（4）黄土高原山区。中国黄土高原山区，地表为黄土覆盖物，质地疏松，植被稀少，沟壑纵横，谷坡破碎，常出现坍塌滑坡，经暴雨激发而成浓稠的泥流。泥流运动时，向两侧扩散能力较弱，停积时表面平整，其上漂浮有泥球。黄河上游湟水河畔的湟源、西宁、乐都等地，兰州附近的黄河两岸，渭河两岸的天水、社棠、伯阳等地及陕北、陇东、晋西等水土流失严重的山区，都曾发生灾害的泥（石）流。

（5）华北和东北山区。包括秦岭东段的华山地区，河北太行山区，北京西山地区，辽西、辽南和吉南山地。由于上述山地紧临华北平原和辽河平原。地势高拔，受东南季风的影响，有丰沛的地形雨，常发生凶猛的泥石流。其中有些山地因受岩性条件影响，粉砂粘土等细粒物质含量少。多形成非粘性的水石质的泥石流，称水石流。由于松散固体物质积累过程缓慢，每年暴雨中心移动性大，故这些山区泥石流活动频率较低，一般是几年至十几年暴发一次。

（6）中国东南部山区。秦岭、大别山以南，云贵高原以东的中国南方山地，降水丰沛，暴雨或台风雨来势猛烈，引起泥石流泛滥成灾，特别是江西、广东、福建、台湾和海南岛一带山地，历史上均曾发生灾害性泥石流。近年来，由于东部山区人类生产活动的加剧，泥石流灾害有加重之势。

二、泥石流的形成条件

泥石流灾害在世界各国都是主要灾害。世界上泥石流最活跃的地区是北回归线至北纬50度之间的地区(如阿尔卑斯山—喜马拉雅山系，环太平洋山系，欧亚大陆内部的一些山系等)。我国是多山之国，山地面积占全国国土总面积的三分之二。由于受断裂和褶皱的影响，山体失稳，岩体破碎，地形陡峻，再加上季风气候和丰富的水源条件，我国成为世界上泥石流分布十分广泛、危害相当严重的国家之一。

泥石流的形成受多种自然因素的影响。丰富的松散固体物来源、有利的地形地貌条件、充足的水源和适当的激发因素是形成泥石流的三个基本条件。人为活动有时对泥石流的发生和发展也有着

28

不可忽视的影响。 （一）松散的固体物质来源

泥石流之所以不同于其它水流，就在于它含有大量固体物质。因此，储存松散固体物的场地就成为泥石流的发源地。固体物的成分、多少和补给方式，决定了泥石流的类型、性质和规模。 （二）有利的地形地貌条件

形成泥石流的地形特征是陡峻和高差大，我国大多数泥石流都发生于高原边缘具有这种特征的陡峻坡面和深切的沟谷内。

（三）充足的水源和适当的激发因素

水是激发泥石流的必要条件，又是泥石流的组成部分和搬运介质。泥石流的水源有暴雨、冰雪融水、地表水体溃决等不同的形式，我国泥石流的水源主要是暴雨。 （四）人为因素的影响

人类活动的不良影响主要是破坏了自然的平衡条件，增加松散固体物质的补给量和水量。山区公路和铁路的建设，日益频繁的生产活动，有时会破坏山体的稳定性，增加泥石流的固体物质来源，促使泥石流的发生和发展。

三、泥石流的分类

（一）按成因分类

（1）冰川型泥石流

是指分布于高山冰川积雪区域的泥石流。其形成、发展与冰川发育过程密切相关，是伴随冰川的前进与后退、冰雪的积累与消融，以及与此相伴生的冰崩、雪崩、冰碛湖溃决等动力作用下所产生的。根据形成原因又可细分为冰雪消融型、冰雪消融与降雨混合型、冰崩—雪崩型及冰碛湖溃决型等亚类。

（2）降雨型泥石流

是指在非冰川地区，水源主要来源于降雨，以不同的松散堆积物为固体物质补给源的泥石流。根据降雨方式的不同，降雨型泥石流可细分为暴雨型、台风雨型和降雨型三个亚类。

（3）共生型泥名流

这是一种特殊的成因类型。根据共生作用的方式，可分为滑坡型泥石流、山崩型泥石流、地表水体溃决型泥石流、地震型泥石流和火山型泥石流等亚类。 （二）泥石流内流域的沟谷形态分类

（1）沟谷型泥石流

是发育比较完善的泥石流沟，流域轮廓清晰，多呈瓢形、长条形或树枝形，流域面积一般5~50km2，能够明显地区分出泥石流的形成区、流通区和堆积区。形成区常沿断裂带和岩层软弱面发育，以大型沟谷支流、卡口较多，呈束放相间河段，其内崩、坍塌物堆积较多，或集中或分散；堆积区为扇形或带形，堆积物磨圆度稍好，棱角不明显。

（2）山坡型泥石流

是指发育于斜坡面上的小型泥石流沟谷。它们的流域面积一般不超过2 km2，流域轮廓呈哑铃形(即上、下两端大，中间段短小)，沟坡与山坡基本一致，沟浅、坡短，流通区不长，甚至没有明显的流通区，形成区和堆积区往往直接相贯通。堆积物棱角明显，粗大颗粒多搬运在锥体下部。 （三）泥石流的物质组成分类

29

（1）泥石流

是由浆体和石块共同组成的特殊流体，它的固体成分从粘径小于0.005mm的粘土颗粒到数m乃至10~20m的大漂砾，其级配范围之大是其它类型的夹沙水流所无法比拟的。此类泥石流在我国山区的分布范围比较广泛，危害也十分严重。

（2） 泥流

是指发育在我国黄土高原地区，以细粒泥沙为主要固体成分的泥质流。泥流中粘粒含量大于石质山区的泥石流，粘粒重量比可达15％以上。泥流含有少量碎石、岩屑，粘度大，呈稠泥状，结构比泥石流更为明显。我国黄河中游地区干流和支流中的泥沙，大多来自这些泥流沟。

（3） 水石流

是指发育于大理岩、白云岩、石灰岩、砾岩或部分花岗岩山区，由水和粗砂、砾石、大漂砾组成的特殊流体，其粘粒含量小于泥石流和泥流。水石流的性质和形成类似于山洪。 （四）泥石流流体性质分类

（1）粘性泥石流

指呈层流状态，固体和液体物质作整体运动，无垂直交换的高容重(1.6~2.3t/m3)浓稠浆体。托浮力大，能使比重大于浆体的巨大石块或漂砾呈悬移状(在特殊情况下，人体也可被托浮悬移。1939年7月四川汉源流沙河泥石流，将一人托浮悬运移了1.3km)，有时滚动，流体阵性明显，有堵塞、断流和浪头现象；流体直进性强，转向性弱，遇弯道爬高性强，沿涂渗漏不明显，沉积后呈舌状堆积。剖面中一次沉积物的层次不明显，但各层之间层次分明，沉积物分选性差，渗水性弱，洪水后不易干涸。

（2）稀性泥石流

流动过程呈紊流状，固、液两相运动速度不同，有垂直交换，泥浆体中石块有翻滚或跃移前进的特点，其容重1.2~1.8t／m3，浆体浑浊，运移过程阵性不明显，与含沙水流性质相近，有股流和散流现象。水与桨体沿途易渗漏、流失。沉积后呈垄岗状或扇状，洪水后短时间即干固通行，沉积物呈松散状，有分选性。 （五）泥石流发育阶段分类

（1）发展期泥石流

山坡以凸形坡为主，形成区分散并见逐步扩大，流通区较短，扇面新鲜，淤积作用逐渐加快。山坡块体运动明显发展，多见新生沟谷，有少量崩塌、滑坡等。塌方面积率约为1~10％。发展期泥石流一般有较大的破坏力。

（2）旺盛期泥石流

山坡由凸形被转化为凹形坡，沟槽堆积和堵塞现象严重。形成区扩大，有时比较集中。流通区向上延伸，扇而新鲜，漫流现象严重。山坡块体运动严重，松散固体物质主要来自崩塌、滑坡和错落等，片蚀和侧蚀作用也很发育。塌方面积率在10％以上。旺盛期泥石流危害程度最大。

（3）哀退期泥石流

山坡为凹形坡，形成区减小，流通区向上延伸，沟槽逐渐下切，扇面陈旧，有植物生长，植被发育较好。山坡块体运动明显衰退，坍塌渐趋稳定，固体物质以沟槽搬运及侧蚀供给为主。塌方面积率在10％至1％之间。处于衰退期的泥石流仍有较大的破坏力。

（4）停歇期泥石流

30

全沟下切，沟槽稳定，形成区基本消失，泥石流逐渐演变为普通洪流。植被恢复良好。山坡块体运动基本消失，塌方面积率小于1%。停歇期泥石流破坏力很小。

四、泥石流的地貌特征

泥石流地貌一般可以划分为形成区、流通区和堆积区三部分 1. 形成区

包括汇水动力区和固体物质补给区。形成区的地形特征，是对泥石流进行评价的重要标志。形成区呈树冠状，有利于地表径流和固体物质的聚集；形成区呈羽毛状，则汇流时间长，形成区坡面多、山坡陡、沟壑密度大，则集流快，泥石流迅猛强烈，反之，则集流缓慢，泥石流较弱。固体物质补给区坡面呈凸形的，其冲蚀力大于凹形坡。固体物质补给区在扩大，标志着泥石流在发展；补给区在缩小，则表示泥石流趋向衰退。泥石流产生在固体补给区上游时，泥石流流量大；两区重叠时，泥石流流量小；水源在固体物质补给区下游时，泥石流甚至可能不会发生。固体物质补给区集中在下游或沟口，则易被上游水源一次搬出，泥石流冲出的力量强。 2. 流通区

泥石流沟谷的中下游，是泥石流搬运通过的区段——流通区。流通区纵坡的陡、缓、曲、直和长、短，对泥石流的强度有很大的影响。当纵坡陡而顺直时，泥石流流动通畅而势力强；相反，如果纵坡缓而弯曲，则泥石流容易受到堵塞而产生漫流、改道和淤积。一般的泥石流沟槽，多属于峡谷地形，比较顺直、稳定，沟槽坡度较大。有的流通区与形成区、堆积区互相穿插，形成宽窄相间的串珠状河段。山坡型泥石流的流通区通常很短，有时甚至不单独存在。 3. 堆积区

是泥石流固体物质（泥、砂、石）停积的场所，位于流域的下游或山口之外坡度比较平缓之处，呈扇形、锥形或带形。大小石块混杂堆积，地面垄岗起伏，坎坷不平。有些泥石流沟谷的中、下游、坡缓槽宽，呈葫芦形或喇叭形，也可成为堆积区。由于山前阶地比较宽阔，山前区泥石流的堆积扇往往发育完整。而山区泥石流的堆积区，受到主河流水切割，堆积扇体不能充分发育，常常不完整。山坡型泥石流的堆积体近似锥体，规模较小，当泥石流沟陡峻、能直接泻入主河，而主河搬运能力又很强时，泥石流堆积区就可能缺失。泥石流堆积扇的横断面常呈轴部隆起、两翼低洼的拱形，沟槽经常摆动，普遍漫流淤积。当泥石流发展旺盛时，扇顶的流速、淤积速度和厚度常大于扇缘，促使堆积区向流通区延伸扩展。当泥石流转为衰退期后，在堆积扇上下切成比较稳定的沟槽。受到新的地质构造运动的影响，有些早期堆积扇可以成为固体物质的源地或流通区，当然，也有新堆积扇掩覆于老堆积扇之上的情况发生。

五、泥石流的防治

（一）防治泥石流的原则

泥石流防治工作要采取全面规划、除害兴利、综合治理相结合的原则。要根据泥石流发生、发展及运动的规律，坚持沟坡兼治和以生物治理为主的办法，有计划、有步骤地开展整治工作，在整治过程中要不断地观察治理效果和所发商的变化，注意总结经验。 （二）防治泥石流的措施 1、工程措施

（1）跨越工程 跨越工程是指修建桥梁、涵洞从泥石流上方凌空跨越，让泥石流在其下方排泄。 （2）穿过工程 穿过工程是指修建隧道、明洞从泥石流下方穿过，泥石流在其上方排泄。这是

31

通过泥石流地区的又一种主要工程形式。

（3）防护工程 防护工程是指对泥石流地区的桥梁、隧道、路基，泥石流集中的山区变迁型河流的沿河线路或其他重要工程设施作一定的防护建筑物，用以抵御或消除泥石流对主体建筑物的冲刷、冲击、侧蚀和淤埋等危害。防护工程主要有护坡、挡墙、顺坝和丁坝等。

（4）排导工程 排导工程的作用是改善泥石流流势，增大桥梁等建筑物的泄洪能力，使泥石流按设计意图顺利排泄。泥石流排导工程包括导流堤、急流槽和束流堤三种类型。

（5）拦挡工程 拦档工程是用以控制组成泥石流的固体物质和雨洪径流，削弱泥石流的流量、下泄总量和能量，减少泥石流对下游工程冲刷、撞击和淤积等危害的工程设施。拦挡工程包括拦碴坝、储淤场、支挡工程、截洪工程四类。 2、防治泥石流的生物措施

生物措施包括恢复植被和合理耕牧。 3、泥石流的全流域综合治理

泥石流全流域综合治理的目的是按照泥石流的其本性质，采用多种工程措施与生物措施相结合，上、中、下游统一规划，山、水、林、田综分整治，以制止泥石流形成或控制泥石流危害。这是大规模、长时期、多方面协调一致的统一行动。

六、我国发生的比较著名的泥石流灾害实例

（一）云南省蒋家沟泥石流

1977年7月27日，蒋家沟就爆发过一次大型的泥石流。7月26日夜间开始，蒋家沟一带乌云密布，次日凌晨3时，狂风呼风大雨倾盆。天亮以后，大雨逐渐转为细雨。6时25分左右，雨还在下，沟里传出的火车轰鸣般的巨响震撼着山谷。这种怪声就是泥石流爆发出的响声。在巨响传出之前，往常流水不大的沟槽中，流量很快增大到3~4m3/s。片刻间，突然出现断流状态。又过了几分队，随着响声增大，泥石流便滚滚流出。 （二）西藏波密县古乡沟泥石流

1953年9月29日(藏历蛇年8月24日)，我国西南边陲西藏波密县念青唐古拉山南麓的古乡沟爆发了一次特大泥石流，从晚上九点多钟开始，泥石流持续到次日凌晨一点多钟才停止，其间前后共发生过四次，每次历时约一小时左右。 （三）四川雅安旱季爆发的泥石流

1979外11月2日深夜，四川雅安县园光山的陆王沟和干溪沟，由于大暴雨和冰雹的激发，爆发了百年不遇的大型泥石流。这次泥石爆发于深秋的旱季，不仅为雅安一带历史上同一时期所罕见，从全国范围看也是由此出现的特殊气候条件下的泥石流。这次泥石流历时仅30分钟，但来势凶猛，流速高达10m/s，将上游山区的大量土石搬出山外，造成了严重的灾害，直接受灾的两个乡镇的7个村、十七个村民小组， 中央和地方的工厂四座，冲毁、淤埋农田840市、毁坏房屋36间以及大量粮食、牲畜、农具、水利工程设施和输电线路，中断了川藏公路的交通，使青衣江和陇西河淤塞断流。

（四）四川利子依达沟泥石流

1981年7月9日凌晨l时30分，四川凉川彝族自治州甘洛县大渡河的支流利子依达构爆发了一次大型的灾害性泥石流。这次泥石流是由当地连续降暴雨激发产生的。泥石流的总持续时间约1小时，固体物质输移量达84万m3，其中坠人大渡河中有60万m3。

32

第四章 矿山与地下工程地质灾害

第一节 矿山与地下工程地质灾害的类型

矿山是人类工程活动对地质环境影响最为强烈的场所之一，人类在开发利用矿产资源的同时，也改变或破坏了矿区的自然地质环境。因大规模采矿活动而使矿区自然地质环境发生变异，产生影响人类正常生活和生产的灾害性地质作用或现象，称为矿山地质灾害。

采矿过程中能量交换和物质转移是影响矿山地质环境的主要原因，矿山地质灾害的种类、强度和时空分布特征取决于矿区的地质地理环境、矿床开采方式、选冶工艺等因素。具体的灾害类型见下表。 环境要素 作用形式 地下采空 地面及边坡开挖 爆破及震动 地下水位降低 废水排放 废渣、尾矿排放 主要地质灾害种类 采空区地面沉降 山体开裂 崩塌、滑坡、泥石流 水土流失与土地荒漠化 岩溶塌陷 采矿诱发地震 尾矿库溃坝 煤层自燃 水动力条件改变 井、泉枯竭 海水入侵 水质污染 粉尘 煤与瓦斯突出 突水、溃泥 岩爆 地下热害 坑道变形 露采边坡失稳 地表环境 水环境 地下水位降低 废水排放 废渣、尾矿排放 地下采空 地面及边坡开挖 爆破及震动 地下水位降低 采场环境

第二节 矿区地面变形与荒漠化

全球每年从地下开采的各种矿石（包括煤和石油等）约500×108t，再加上运到地面的各种矸石、废石，数量非常可观。大量的矿石和矸石从地下开采出来所形成的地下空间必然在地表造成普遍而严重的矿区地面变形灾害，表现为矿区内大面积的地面塌陷与大规模的地裂缝。矿区地面变形和露采剥离土及废石堆、尾矿堆的不合理排放造成了矿区荒漠化。

一、矿区地面塌陷与地裂缝

采用地下开采的矿山，由于采空区上覆岩土体冒落或变形而在地表发生大面积变形破坏并造成人员伤亡或财产损失的现象和过程，称为矿区地面变形地质灾害。如果地面变形呈现面状分布，则为地面塌陷，如果为线状分布，则为地裂缝。矿区地面塌陷造成大量农田损毁，地表建筑物遭受严重破坏。

（一）矿区地面塌陷与地裂缝的危害 1、破坏土地资源，影响农业生产

33

塌陷主要由地下开采造成的， 而我国的矿山开采中，以地下开采为主，约占矿山总面积的75％，煤的开采中地下开采占绝对优势，在煤矿中占92.5%，就是在全国所有矿山用地中也占67.3%，可见煤矿的地下开采是我国矿山开采占面积最大的类型。而我国是产煤大国，年产原煤约10亿吨，其中96％为地下开采。如淮北煤矿，平均每采万吨煤塌陷土地4.5－5.5亩，按目前的开采能力，每年约塌陷土地1万亩，到目前为止淮北煤矿塌陷土地累计为17.5万亩。塌陷区不仅改变了区域环境质量，而且使区内居民生活也无从安置。由此可见，塌陷区对土地资源的破坏在采矿中占有重要地位。 2、损坏地表建筑物

矿山塌陷灾害的范围广，塌陷具有突发性、累进性和不均匀性等特点，对于各种地面建筑物工程的危害非常大。在城镇建筑物、水坝、桥梁和铁路、公路之下通常是不允许开采固体矿产资料，否则就可能引起地表塌陷，造成各种建筑的破坏和城市基础设施的损坏，破坏了正常生产、生活和交通的安全。例如黑龙江省七台河市就是最典型的案例。 （二）矿区地面塌陷与地裂缝的成因

矿区地面塌陷和地裂缝的主要诱发因素是开采方式和矿体赋存条件。矿床地下开采，形成采空区，是造成地面塌陷和地裂缝形成的主要原因。采空区深度与面积、采掘面高度、地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质等自然条件决定了地面塌陷和地裂缝的规模与空间分布。

矿层开采后，采空区主要依靠洞壁和支撑柱维持围岩稳定。但由于在岩体内部形成一个空洞，使其天然应力平衡状态受到破坏，产生局部的周围应力集中（如下图）。

Z工作面推进方向由于支承压力在拐角处重叠而造成的尖峰压力Y前支承压力x1x采空区2xx1侧面岩层支承压力采空区内底层荷载的再分布x2Y

工作面周围支撑压力分布示意图

煤层开采后，煤层底板层面支承压力会在拐角处重叠造成尖峰压力，底板岩层在上部支承压力和下部水压力的联合作用下，此处煤层及底板岩层处于受压状态，称为超前压力压缩段，此段内整个结构岩体呈现以矿压水平分量传递、深度为全厚的整体上半部受水平挤压，下半部分受水平扩张的力，岩体呈整体上凹形状。煤体应力一直处于上升（增压）状态，底板岩体处于压缩状态。随着工作面向前推进，在切眼附近底板应力总是处于下降（卸压）状态，采空区内地层载荷的再分布，使底板岩体处于膨胀状态，此段称为卸压膨胀段。随着采空区范围的不断增大，冒落的岩体增多，会逐渐压实，重新回到平衡稳定状态，称为采后压缩稳定段。因此正常回采阶段底板岩体则分别处于采前增压（压缩）—卸压（膨胀）—恢复阶段，且随着工作面的推进重复出现。

当采空区面积面积较大、围岩强度不足以抵抗上覆岩土体重力时，顶板岩层内部形成的拉张应力超过岩层抗拉强度极限时产生向下的弯曲和移动，进而发生断裂、破碎并相继冒落，随着采掘工

34

作面的向前推进，受影响的岩层范围不断扩大，采空区顶板在矿山压力作用下不断发生变形、破裂、位移和冒落，自下而上出现冒落带、裂隙带和下沉带（如下图）

下沉带

裂隙带

冒落带

矿山塌陷灾害主要是由于采空区上覆岩土体发生变形、破裂和冒落而造成的。从平面上看，地表塌陷区比其下部的采空区范围大，中间塌陷区沉降速度及幅度最大，无明显地裂缝产生。如果煤层埋藏浅、厚度不大，冒裂带直达地表，则在采空区正上方形成下宽上窄的地裂缝。

采场全部采完阶段采动影响的地表变化关系

（三）矿区地面变形的防治对策 1、地面塌陷区的整治和利用

地面变形是地下开挖、尤其是地下采矿最易引发分地质灾害。地面变形的范围往往超出地下对应采空区的范围，对于地下采矿而造成的地面变形破坏，可通过回填、充填等措施进行整治。在许多矿山塌陷区，沉陷坑深部常年积水但水不深，而周围农田则是雨季洪涝，旱季泛碱。对于这些“水浅不能养鱼，地涝不宜耕种”的浅沉陷区，可采用“挖深垫浅”的方法整治。就是将较深的塌陷区再挖深，使其适合养鱼或从事其它淡水养殖；垫浅是指用挖出的泥土垫到浅的沉陷区，使其地势增高，造成成为水田或旱田。

对于某些特殊塌陷的水淹区，根据实际情况可以适当整治开发，直接用于农业灌溉或改建成水陆公园等。

实例：淮北矿务局从1985年开始采用“挖深垫浅”的方法进行复垦试验，不到五年即收回投资，而其社会和环境效应更加显著。 2、以废治害

矿区塌陷是矿山地下采空造成的，而采出的矸石、尾矿等无法利用部分却作为废弃物堆积在矿区

35

周围，既占用土地又污染环境。以煤矿为例，我国每年矸石排放量约为（1.5～2.0）×108t，而综合利用部分不到其总量的15％。

以废治害就是利用尾矿、矸石、粉煤灰填埋塌陷区，治理塌陷灾害。具体办法是：在用尾矿、矸石填埋前，先将塌陷区表土剥离另放，然后充填矸石、尾矿至目标标高以下0.5米处，再覆以表土到原标高，这样既可以使地形得以复原，保持原来的土质和肥力，还减少了因堆积矸石、尾矿而占用的土地，同时可以减少或消除塌陷区和废石堆对环境的污染。若经周密规划，则可变荒芜之地为风景宜人、工农业兴旺的良好用地。

应该注意，当地表塌陷区与地下水或地表水体相通时，要防止因为充填而造成水体的污染。 3、治理地裂缝，消除隐患

在一些涝老矿区，特别是已经闭坑的矿区，对已有的地裂缝进行治理是非常关键的。治理前首先应调查其几何特征、成因等，对于沉降盆地边缘的地裂缝，可采用灌注浆的方法治理；对于采空塌陷地裂缝，治理方法较多，如采用尾矿石回填、灌注浆等。 4、减轻塌陷灾害的预防措施

在矿山生产期间，可采用充填开采法和减灾开采法等技术性措施预防采空后塌陷。充填开采是缓冲采空塌陷灾害最为简便而实用的方法。按材料的不同，可分为水砂充填、粉煤灰充填和矸石充填等。其中水砂充填效果最好，但其成本过高，只适于特定地区采用。

目前，我国许多煤矿采用粉煤灰和矸石充填废旧坑道，取得了较好的经济效益和环境效益，这些矿山在开采后通过把矸石或粉煤灰充填于村庄、道路、高压输电线、河堤等建筑物之下的巷道和回采区内，大大减轻了塌陷灾害，避免了因塌陷或潜在威胁而造成的损失和治理费用。

减灾开采法是指从回采技术上预防或减轻采空塌陷的方法。具体措施有条带开采法、顺序开采法、协调开采法和离层高压注浆法等。

二、矿区荒漠化

（一）矿区荒漠化的特征和危害

矿产资源开发，除造成地面塌陷、地裂缝、边坡失稳破坏外，尾矿和矸石堆放及筛选冶炼过程中排放的矿山“三废”（废气、废水、废渣）还危害矿区周围的植被，导致植被枯萎、死亡；露天采矿剥离表土使矿区原有的地表生态系统遭受破坏，水土流失加剧，土地生产力下降，土地资源丧失，呈现地表荒芜，砂石或碎石裸露景观的土地退化过程称为工矿型土地荒漠化。

据美国世界观察研究所的调查资料，全球采矿和冶炼行业每年生产的废料超过了全世界城市垃圾的总和。中国是个矿业大国，特别是采煤业居世界首位，仅煤矿业一项，全国每年外排矸石、剥离物、粉煤灰等固体废弃物就达30×108t。中国的矿山企业每年产生固体废物133.8×108t，；重点金属矿山约有90％是露天开采，每年剥离岩土体约3×108t。因露天采矿、开挖和各类废渣、废石、尾矿堆置等，直接破坏与侵占的土地已达（1.4～2.0）×104km2，并以每年200 km2的速度增加。

工矿型荒漠化土地主要位于工矿开发区附近。这种工矿型荒漠化土地在分布特点上往往以工矿区为中心，荒漠化程度呈同心圆向外逐渐减弱，影响范围与矿山开发规模密切相关。 （二）矿区荒漠化的防治对策 1、增强环境意识，强化法规管理

中国的《环境保护法》、《矿产资源法》、《土地管理法》等法规都明确规定，在开采和利用矿产资源的同时，必须保护环境和自然资源，防止污染。环境保护部门和矿山管理部门必须按“三同时”（环

36

保设施必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产）原则严格把关，对矿山企业监督管理，使其完善各项环保设施。

2、加强环境规划和环境影响评价

在进行矿山设计时要对排土场、尾矿库等设施进行合理选址，尽量少占或不占耕地，充分利用荒地建设排土场和尾矿库，以减少耕地损失和环境破坏，同时要注意防止排土场泥石流灾害的发生。 3、露天矿山的复垦和利用

露天开采的剥离物可边回填到采空区内，这称为内排土开采法。也可以临时堆放在矿区边界以外地面，即外排土开采法。内排土开采的优点是可以边采边填，剥离物不占用土地。而外排法开采则需要占用大面积的土地堆放剥离物，开采完毕后才能回填采空区。从土地利用和环境保护角度看，应尽量创造条件，实现内排土开采法。

具有再造表土和植被的复垦土地 复垦作业 矸石堆 盖层 煤层 露天采煤内排法土地复垦作业示意图

4、废石堆及尾矿池复垦

目前，国内外普遍采用土壤层覆盖法进行废石堆复垦，复垦后的结构自下而上为坚硬或粗粒岩土→底土层→表土层。 5、矿山“三废”的综合利用

逐步实行尾矿、矸石及矿坑排水资源化，把矿坑排水纳入水资源管理系统。有条件的矿山可通过改变排水方式，改井下集中卧泵排水为地面井直接排水，把矿坑疏干排水与解决供水水源结合起来，这样既减少了污染，又解决了供水水源。

尾矿、煤矸石、粉煤灰等固体废弃物的治理和开发利用也是资源综合利用的重要内容，我国这方面的工作也有待加强。据调查，我国堆存煤矸石 38亿吨，综合利用率为 44％；堆存粉煤灰 8亿吨以上，综合利用率为 53％；金属矿山堆存的尾矿已超过 60亿吨，综合利用率仅有 8．3％左右。

第三节 矿山与地下工程地压灾害

地下岩体在受到开挖以前，原岩应力处于平衡状态。开掘巷道或进行回来工作时，破坏了原始的应力平衡状态，引起岩体内部的应力重新分布，直至形成新的平衡状态。这种由于矿山开采活动的影响，在巷峒周围岩体中形成的和作用在巷峒支护物上的力定义为可山压力，在相关学科中也称为二次应力或工程扰动力。在矿山压力作用下，会引起各种力学现象，如岩体的变形、破坏、塌落，支护物的变形、破坏、折损，以及在岩体中产生的动力现象。这些由于矿山压力作用使巷峒周围岩体和支护物产生的种种力学现象，统称为矿山压力显现。在大多数情况下，矿压显现会对采矿工程造成不同程度的危害。为使矿压显现不致影响采矿工作正常进行和保障安全生产，必须采取各种技术措施招矿山压力显现控制在一定范围内。对于有利于采矿生产的矿山压力显现，也应当合理地利用。所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法，均叫做矿山压力控制。

37

一、冒顶垮帮

（一）冒顶垮帮的特征及其影响因素

围岩岩体变形及破坏的形式和特点，除与岩体内的初始应力状态和峒室形状有关外，主要取决于围岩的岩性和结构（见下表）

表 围岩的变形破坏形式及其与围岩岩性和结构的关系 围岩岩性 脆性围岩

塑性围岩

岩体结构 块体状结构及厚层状结构

中薄层状结构 碎裂结构 层状结构

散体结构

变形及破坏形式 张裂塌落 劈裂剥落 剪切滑移 岩 爆 弯折内鼓 碎裂松动 塑性挤出 膨胀内鼓 塑性挤出 速流涌出 重力坍塌

产生机制

拉应力集中造成的张裂破坏 压应力集中造成的压致拉裂

压应力集中造成的剪切破裂及滑移拉裂

压应力高度集中造成的突然而猛烈的脆性破坏 卸荷回弹压应力集中造成的弯曲拉裂 压应力集中造成的剪切松动 压应力集中造成的塑性流动 水分重分布造成的吸水膨胀 压应力作用下的塑流 松散饱水岩体的悬浮塑流 重力作用下的坍塌

顶板冒落或侧壁垮帮的征兆主要有：顶板掉渣由小而大、由稀变密，裂隙数量增多、宽度加大，煤帮煤质在高压下变软，支架压坏、折断，瓦斯涌出量突然增多，淋水量增大等。 （二）采空区处理方法

1、充填法：及时用碎石、尾矿砂、水砂、混凝土等物质充填采空区，从而起到支撑顶板、减小其承受上覆岩土体的压力。

2、崩落法：指利用深孔爆破的方法将采空区围岩崩落，充填采空区。 3、支撑法：以矿柱或支架等支撑采空区，防止其发生危险变形的方法。

4、封闭法：这种方法常用来处理与主要矿体相距较远、围岩崩落后不会影响主矿体坑道和其它矿体开采的孤立小采空区。封闭这些小采空区的目的主要是防止围岩突然冒落时空气冲击波对人员和设备的危害。

二、岩爆

岩爆又称冲击地压，是指承受强大地压的脆性煤、矿体或岩体，在其极限平衡状态受到破坏时向自由空间突然释放能量的动力现象。 （一）岩爆的类型和特点 1、围岩表部岩石破裂引起的岩爆

在深埋隧道或其它类型地下峒室中发生的中小型岩爆多属于这种类型。 2、矿柱或围岩破坏引起的岩爆

在深埋较大的矿坑中，由于围岩应力大，常常使矿柱或围岩发生破坏而引发岩爆。 3、断层错动引起的岩爆

当开挖的峒室或坑道与潜在的活动断层以较小的角度相交时，由于开挖使作用于断层面上的正应力减小，降低了断层面上的摩擦阻力，常常引起断层突然活动而形成岩爆。这类岩爆一般发生在活动构造区的深矿井中，破坏性大，影响范围广。

38

（二）岩爆产生的条件与发生机制

从产生条件看，高储能体的存在及其应力接近于岩体极限强度是产生岩爆的内在条件，而某些因素的触发是产生的外因。

围岩内高储能体的形成的形成必须具备两个条件：岩体能够储聚较大的弹性应变能；二是在岩体内部应力高度集中。

对地下峒室造成破坏的岩爆主要有三种形式：岩体扩容；岩石突出；振动诱发冒落。 （三）岩爆的预测及防治 1、岩爆的监测预报

（1）钻屑法或岩芯饼化率法：对于强度很高的岩石，若钻孔岩芯取出后在地表发生饼化现象则表明地下存在较高的地应力，可根据一定厚度岩芯中岩饼数量的相对大小来进行判断。在钻进过程中还可以将钻孔中的爆裂声、摩擦声和卡钻现象等动力响应作为辅助判断信息。 （2）地震波法：

（3）声发射法：即Acoustic-Emission方法。此方法的建立基于岩石临近破坏前有声发射这一试验观测结果，它是对岩爆孕育过程最直接的监测预报方法。 （4）温度变化法 2、岩爆的防治

（1）设计阶段的防治对策

洞轴线的选择：通常选择洞轴线方向与最大主应力方向平行，以改善峒室结构的受力条件。然而，使峒室相对稳定的受力条件是围岩不产生拉应力、压应力均匀分布和切向压应力最小。在选择轴线方向时应多方面比较选择，以减少高地应力引发的不利因素。

洞室断面形状的选择：洞室断面形状一般有圆形、椭圆形、矩形和倒U形等。当断面的宽高比等于侧压系数时，可使围岩处于最佳受力状态，此时以选择椭圆形断面最好。但从降低工程开挖质量和成本的角度看，可综合考虑各种因素确定峒室断面的形状。 （2）施工阶段的防治对策

超前应力解除法：采区预切槽法、表面爆破诱发法和超前钻孔应力解除法等提前释放高地应力。 喷水或钻孔注水促进围岩软化：喷水既可降尘又可缓释围岩应力。原因是因为注水使裂纹尖端能量降低，裂纹扩张传播可可能性减小，裂纹周围的热能转为地震能的效率随之降低，从而减少剧烈爆裂的危险。

选择合适的开挖方式：岩爆是高压力集中的结果，因此，开挖时可采取分布开挖的方式，人为地给围岩岩体提供一定的变形空间，使其内部的高应力得以缓慢降低，从而达到预防岩爆的目的。

减少岩体暴露的时间和面积：

岩爆发生时的处理措施：一旦发生岩爆，应彻底停机、待避开。 （3）合理选择围岩的支护加固措施

喷混凝土或钢纤维喷混凝土加固；钢筋网喷混凝土加固；周边锚杆加固；格删钢架加固；超前支护等

三、煤与瓦斯突出

在煤矿地下开采过程中，从煤岩石壁向工作面瞬间突然喷出大量煤岩粉和瓦斯的现象，称为煤与瓦斯突出。而大量承压状态下的瓦斯从煤或围岩裂缝中高速喷出的现象称为瓦斯喷出。突出与喷

39

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/hr0g.html