第14章工程災害及抗災1工程災害2工程結構抗災與加固3本章小結地震災害地質災害風災害其他災害多災害作用地震災害的防治地質災害的防治風災害的防治城市防災減災本章重、難點課程思政土木大工程觀運用大工程觀的視角學習土木工程的定義及基本概念，了解土木工程涵蓋的內容及土木工程要解決的問題，培養(yǎng)良好的防災減災意識、提高專業(yè)素養(yǎng)、增強使命感。作為未來建筑結構領域的后備力量，新時代土木類專業(yè)在校大學生面對的是具有科學性、社會性、復雜性、實踐性和創(chuàng)新性特征的現代工程。以唯物辯證法分析現代工程出現的問題，將專業(yè)技術與現代工程聯系起來，沿著實踐—理論—再實踐的路線關注和思考自然災害問題，理清各類災害的產生原因及作用機理，為盡可能有效保護人民的生命財產安全做好思想觀念準備和專業(yè)知識技能儲備。重點：工程災害及工程災害的類型，各類工程災害對工程結構的影響及對應的防治措施，多災害作用的影響以及建立城市生命線工程的意義難點：各類災害對工程結構的影響及針對災害采取的各項措施1工程災害土木工程災害是指建造的工程結構不能抵抗自然環(huán)境突發(fā)荷載，或者由于設計及施工人員的知識水平有限及當前人類知識的局限性等人為因素，導致土木工程結構失效、破壞乃至倒塌，從而給人類的生存和社會發(fā)展造成損害的各種現象。土木工程災害土木工程災害人為災害自然災害自然界中的物質變化、運動地震災害地質災害風災害洪災設計、施工、管理、使用失誤技術事故行為過失戰(zhàn)爭恐怖襲擊結構失效破壞原因誘發(fā)因素1工程災害地震是由于板塊間相互碰撞擠壓，導致地殼釋放能量并產生地震波的一種自然災害現象。地震不僅造成地面破壞、建筑物倒塌以及人員傷亡，而且會引發(fā)瘟疫、海嘯、洪水和火災等次生災害。有歷史記錄的大地震給人類帶來極大的人員傷亡和經濟損失，嚴重阻礙社會的發(fā)展。東日本地震唐山地震地震災害汶川地震印度洋地震土耳其地震舊金山地震1工程災害震源：地震能量積聚和釋放的地方，是地震波的源頭地震的基本知識震中：震源在地表上的垂直投影震源深度：震中到震源的垂直距離震中距：地表某點至震中的水平距離震中區(qū)：又稱極震區(qū)，是指地震發(fā)生時震中及其附近地方所在區(qū)域震中區(qū)震源震源深度震中震中距（1）震源、震中與震源深度根據震源深度的不同，通常將地震分為三大類：深源地震震源深度大于300km淺源地震震源深度70-300km中源地震震源深度小于70km發(fā)震頻率高，破壞性強，對人類影響大地震震害釋放能量的主要來源淺源地震：1工程災害地震波震源振動直接產生在地球內部傳播的地震波縱波橫波地震的基本知識（2）地震波、震級與烈度地震震級：代表地震強弱的級別，是由震源處釋放能量的大小確定；震級越大，地震釋放的能量就越大周期長、振幅大傳播速度約為橫波的90%，地表附近傳播體波面波周期較短、振幅較小，傳播速度最快，固/液體傳播能量高于體波，地表和工程結構破壞的主要因素質點振動方向與波傳播方向一致，能使地面上下振動，破壞性較弱周期較長，振幅較大，傳播速度較慢，只能在固體中傳播質點振動方向與波的傳播方向垂直，能使地面發(fā)生水平搖晃，破壞性較強地震烈度：某地區(qū)各類建筑物遭受一次地震影響的強烈程度地震震級與烈度的區(qū)別：對于同一地震，只能有一個震級（確定的數值），而根據地震對各地的影響程度可以劃分出多個烈度區(qū)震級、震源深度、震中距、地質結構、建筑物影響地震烈度的因素：1工程災害地震的活動及地震分布中國地震活動頻度高、強度大、震源淺、分布廣，總體呈現“西部地震頻度高，東部地震影響大”的特點。華北地區(qū)，主要在太行山兩側、汾渭河谷、陰山-燕山一帶、山東中部和渤海灣中國地震主要分布在五個區(qū)域臺灣省及其附近海域西南地區(qū)，主要是西藏、四川西部和云南中西部西北地區(qū)，主要在甘肅河西走廊、青海、寧夏、天山南北麓東南沿海的廣東、福建等地1工程災害地震災害的特點(1).瞬時突發(fā)性地震發(fā)生十分突然，作用時間很短，短則十幾秒鐘，最多幾分鐘，往往讓人措不及防，使人們從思想到物質上都沒有做好充分的準備。在短暫的時間內，會造成建筑物倒塌，橋梁斷裂，生命線工程中斷，人員傷亡，無法在短時間內組織有效的抗震救災行動。(2).瞬時突發(fā)性破壞性大，成災廣泛，影響范圍廣。不僅會造成震中區(qū)大面積的建筑物倒塌以及大量人員傷亡，而且會波及其他省市區(qū)域，極易引起群眾恐慌。(3).連鎖性強地震發(fā)生后還會引起火災、水災、海嘯、山體滑坡等次生災害。同時還會造成諸如供電系統(tǒng)破壞，交通中斷，通訊系統(tǒng)、網絡系統(tǒng)癱瘓，供水、煤氣、輸油管道破裂等一系列連鎖反應，造成更加嚴重的災害和損失。1工程災害地震災害的危害地震災害的危害工程結構破壞地表破壞次生災害地裂縫，地面塌陷、下沉，噴水、冒砂，河岸、陸坡滑坡等地基失效，建筑下沉、傾斜墻體開裂，基礎設施受損火災，瘟疫，海嘯，泥石流生命線工程中斷，放射性物質泄漏1工程災害地質災害中國的主要地質災害：滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降和地面沉陷地質災害是指由于自然作用或人為活動作用，對人類生命財產安全造成損失、對生態(tài)環(huán)境造成破壞的地質作用或地質現象，如滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、地面塌陷、地裂縫、沙土液化、巖土膨脹、凍融、沙漠化、沼澤化、土地鹽堿化以及火山爆發(fā)等地質災害的產生，既受制于自然環(huán)境，又與人類活動有關，往往是自然環(huán)境與人類活動共同作用的結果。東部平原地面沉降、地裂縫災害顯著西南省區(qū)降雨多而集中，滑坡、崩塌、泥石流災害頻發(fā)華北、東北、西北諸省，土地荒漠化嚴重我國地質災害的空間分布呈現東西分區(qū)、南北分帶的特征：沿海諸省則受到海水入侵、海岸侵蝕的影響1工程災害地質災害滑坡斜坡上的巖體和土體，在重力的作用下，沿滑動面整體下滑的現象（某一滑移面上剪應力超過了該面的抗剪強度）常見的地質災害崩塌高陡斜坡上的巖體、土體在重力作用下，突然地、急劇地脫離母體，并向下傾倒、翻滾、跳動、墜落的過程成因和形成條件泥石流帶有大量泥沙、石塊等固體物質的特殊洪流，具有流速快，破壞力強，面積、體積和流量都較大，預見性小的特點結構松散，抗剪強度和抗風化能力較低的巖、土坡度大于10度，小于45度，下陡中緩上陡、上部成環(huán)狀的坡形各種節(jié)理、裂隙、層面、斷層發(fā)育的斜坡地表水對斜坡坡腳的不斷沖刷、浸泡人類工程活動，如開挖坡腳、坡體上部堆載、爆破、礦山開采等質地堅硬的各類巖漿巖、砂礫巖以及碳酸鹽巖節(jié)理、裂縫面、巖層界面、斷層等坡度大于45%的高陡斜坡、山嘴或凹形陡坡地震，火山爆發(fā)，冰雪融化，地表水沖刷，人類活動山高溝深，地形陡峻，溝床縱度大的狹窄溝谷地區(qū)地表巖石破碎、軟弱、易于風化的松散地質構造暴雨或長時間連續(xù)降雨、高山冰雪融化或大面積水堤潰決等因素1工程災害風災害風災是指由熱帶氣旋、季風和龍卷風過境造成的災害。其中，熱帶氣旋是指發(fā)生在熱帶海洋上的大氣旋渦。聯合國氣象組織按照熱帶氣旋中心附近的平均風力，將其分為熱帶低壓、熱帶風暴、強熱帶風暴、臺風或颶風四個分類標準。風災的危害(1).對房屋的破壞在風的作用下，結構與風發(fā)生共振，導致結構發(fā)生毀滅性破壞結構在風荷載作用下發(fā)生一定程度變形，導致外飾結構脫落、破壞風作用下，高層建筑可能會發(fā)生較大的晃動和位移，導致使用者的不適(2).對生命線工程的破壞供電線路的電桿以及公交車站路牌等生命線基礎設施容易被刮倒，造成交通擁堵，影響道路運輸(3).對自然環(huán)境以及工農業(yè)生產的影響風災的引起暴雨或持續(xù)性強降雨，造成洪災和海嘯，危及海防工程和水利工程等基礎設施，淹沒農田和房屋，造成農作物全年顆粒無收1工程災害其他災害（人為災害）時間：2009年6月27日清晨人為災害是指由于設計或管理失誤、漠視工程安全生產，導致建筑物在建造或使用過程中出現的安全事故案例二事故概況：上海閔行區(qū)一棟在建的13層住宅樓整體傾倒，造成1名工人死亡事故主要原因：樓北在短期內堆土高達10米，南側正在開挖4.6米深的地下車庫基坑，兩側壓力差導使土體產生水平位移，過大的水平力超過了樁基的抗側能力，導致房屋傾倒案例一時間：2007年8月13日事故概況：湖南省鳳凰縣在建的沱江大橋發(fā)生整體垮塌事故，22人受傷，64人遇難事故主要原因：施工工期過緊，施工方私自變更了主拱圈砌筑程序施工中發(fā)現地質情況與原勘察資料對比變動較大，但沒有進行補充勘探主拱圈施工質量差，砌筑材料規(guī)格不符合規(guī)范要求工程管理混亂，忽視施工質量管理1工程災害多災害作用受自然地理環(huán)境和人為因素的影響，我國不同區(qū)域內均分布著多種災害類型，且災害分布范圍和危險性存在差異：西南地區(qū)位于多條地震帶上，且地形、地質條件復雜多變，是地震、滑坡、泥石流多種災害組合頻發(fā)的區(qū)域西北地區(qū)地形條件復雜，且位于高緯度地區(qū)，地震、雪災、崩塌等災害同時發(fā)生的可能性較大華東地區(qū)臺風、暴雨與洪水分布廣泛，而且東南沿海一帶地質運動較為活躍、地震頻發(fā)，危險性較高東日本地震汶川地震臺風“莫蘭蒂”和“利馬奇”颶風“卡特里娜”颶風“卡特里娜”帶來的強風、風暴潮、巨浪、漂流物撞擊、沖刷等災害及其組合造成了上百座橋梁破壞倒塌東日本大地震引起的強震、海嘯、漂流物撞擊、火災等災害及其組合，造成了重大人員傷亡，引起的海嘯，造成福島核泄漏事故此次地震造成了四川省城鎮(zhèn)居民住房倒塌1933萬平方米、農村居民房屋倒塌635.06萬間，直接經濟損失8451.4億元均引起了強風、暴雨、洪澇、滑坡、泥石流等災害及其作用，造成重大人員傷亡，房屋倒塌無數，淹沒農田數萬畝2工程結構抗災與加固地震災害的防治結合50多年的地震防治工作，我國確定了“以預防為主、防御與救助相結合”的防震減災工作方針，明確了地震監(jiān)測預報、震災預防、地震應急救災和震災后的重建4個環(huán)節(jié)的綜合防震思路。地震監(jiān)測和預報地震監(jiān)測中心使用設備和計算技術，收集、分析和解釋地震數據并根據數據和模型進行地震預報地震預警系統(tǒng)通過警報、手機應用程序等方式將預警信號發(fā)送給公眾建立地震臺網絡，測量記錄地震波的傳播情況，實時監(jiān)測地震活動，并將數據傳到監(jiān)測中心震災預防滿足建筑抗震設計規(guī)范的“三水準”抗震設防目標，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”抗震設計隔震：疊層橡膠隔震支座、滑動隔震支座、黏滯阻尼器、黏彈性阻尼器消能減震：調諧質量阻尼器（TMD）與調諧液體阻尼器（TLD）隔震與消能減震2工程結構抗災與加固地震災害的防治地震應急救災救援與搜救：迅速組織救援隊伍進入受災區(qū)域展開救援行動組織傷員救治工作：設立臨時醫(yī)療點，進行傷員緊急救治，同時提供藥物等支持應急物資供應：政府機構應緊急派遣運輸車、直升機等交通工具運載基本生活物資恢復通信網絡與信息發(fā)布：盡快恢復通信網絡，確保救援指揮部與救援隊伍之間的信息交流震災后重建評估和規(guī)劃：進行全面的災情評估和重建規(guī)劃，確定重建優(yōu)先級和需求，制定合理的重建方案和時間表建筑安全標準：采用更高標準的抗震設計，以確保新建筑物和基礎設施的抗震性能基礎設施、住房的重建或修復：修復受損的基礎設施和生命線工程，如道路、橋梁、供水系統(tǒng)、電力網絡和通信設施等2工程結構抗災與加固地質災害的防治（1）滑坡的防治降低邊坡坡度：山體開挖，降低邊坡的高度或角度，改善邊坡的穩(wěn)定性邊坡人工加固：修建護坡或擋土墻；修建抗滑樁支護工程；在土體打入錨桿或錨索（2）崩塌的防治加強排水：設置排水溝渠等設施對水進行截流和疏浚遮擋攔截：建造混凝土擋土墻、石頭填筑墻、鋼筋網、阻攔溝等對崩塌物進行阻止和攔截鑲補溝縫：用碎石、水泥砂漿等材料填充斜坡上的裂縫、接縫和空隙（3）泥石流的防治防護工程：護坡、擋墻、順壩和丁壩等排導工程：導流堤、排導溝等攔擋工程：欄渣壩、儲淤場、支擋工程、截洪工程等2工程結構抗災與加固風災害的防治風災害防治措施

氣象衛(wèi)星實時確定臺風位置、方向和速度，及時發(fā)布臺風預警信號加強臺風監(jiān)測與預報建立防臺風指揮決策系統(tǒng)，建立健全風災害防災減災機制

建設防臺風指揮系統(tǒng)種植防風林帶，增加植被覆蓋率植樹造林運用風災害數值模擬技術，為城市整體規(guī)劃提供依據編制風災影響規(guī)劃通過被動、主動以及混合控制方法減小或抑制結構的動力反應安裝控制裝置合理的平面形狀：采用圓形或橢圓形等設計建筑物布局改變建筑形態(tài)：采用上小下大的截錐狀體，局部開洞、設置陽臺合理的建筑形式工程防治非工程防治2工程結構抗災與加固城市防災減災城市生命線工程是指為保障城市正常運行和居民生活所必需的基礎設施系統(tǒng)，包括供水、供電、供氣、通信、交通運輸等關鍵設施。常見的城市生命線工程措施抗震設防備份與冗余應急響應和恢復能力災害風險評估技術監(jiān)測與預警系統(tǒng)采取抗震設防措施使用抗震建筑材料設計緊急應急通道建設備用發(fā)電站建設備用水源設置備用通信線路識別災害風險區(qū)域加固易受災設施改善抗洪排澇能力建立緊急調度中心培訓應急救援人員制定應急預案計劃建立技術監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測災害發(fā)生情況及時發(fā)出預警信息3本章小結對于自然災害，可以依據災害的作用機理和誘發(fā)因素，采用相對應的防治措施，力求做到具體情況、具體分析。同時，還可以采用多種防治方法相結合的措施，以綜合治理的形式降低自然災害給工程結構造成的損失。對于人為災害，要提高設計人員水平以及施工質量監(jiān)管，減少施工人員操作失誤，從源頭上降低人為災害的發(fā)生。土木工程災害可劃分自然災害和人為災害兩大類。自然災害指的是自然界中的物質變化、運動造成的損傷，包括地震災害、地質災害、風災、洪災等；人為災害是由于設計、施工、管理、使用失誤等人為過錯或某些喪失理性的失控行為給人類自身造成的損害，主要包括技術事故、行為過失、戰(zhàn)爭、恐怖襲擊等。建立健全