0 引言
我國(guó)是一個(gè)多山的國(guó)家, 山地、丘陵和比較崎嶇的高原占全國(guó)總面積的2/3,加之我國(guó)處在特殊的地質(zhì)構(gòu)造帶上,我國(guó)也成為世界上地質(zhì)災(zāi)害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一。由于地震難以預(yù)測(cè),來(lái)得突然,往往會(huì)在極短的時(shí)間造成巨大的人員和經(jīng)濟(jì)損失。總結(jié)近百年來(lái)國(guó)內(nèi)外地震災(zāi)害教訓(xùn),一個(gè)不容忽視的問(wèn)題是,強(qiáng)烈地震不僅使建(構(gòu))筑物破壞倒塌,造成大量的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失,還常常引發(fā)火災(zāi)、水災(zāi)(海嘯、水庫(kù)垮壩等)、傳染性疾病(如瘟疫)、毒氣泄漏與擴(kuò)散(含放射性物質(zhì))、爆炸、滑坡、泥石流、停產(chǎn)、生命線(xiàn)工程被破壞(通訊、交通、供水、供電等)、社會(huì)動(dòng)亂等一系列次生災(zāi)害,有時(shí)地震次生災(zāi)害的損失甚至超過(guò)了地震直接災(zāi)害。
地震所造成的次生地質(zhì)災(zāi)害具有類(lèi)型多、分布廣、成災(zāi)強(qiáng)度高、延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)及反復(fù)性大等特點(diǎn),在我國(guó)西部地區(qū),由于地形起伏而導(dǎo)致的地震滑坡災(zāi)害也往往更加嚴(yán)重。震后次生地質(zhì)災(zāi)害給災(zāi)區(qū)人民群眾生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)巨大威脅,如2008年“5·12”汶川地震新誘發(fā)次生山地災(zāi)害點(diǎn)達(dá)5094處(其中滑坡1701處,崩塌1866處,泥石流304處,不穩(wěn)定斜坡1093處,地面塌陷21處,地裂縫123處),而未探明的潛在山地災(zāi)害數(shù)量不可估量。這些次生災(zāi)害不僅加重了災(zāi)情,而且加大了抗震救災(zāi)、應(yīng)急救援和恢復(fù)重建的難度,因此地震誘發(fā)次生山地災(zāi)害應(yīng)引起高度重視。
1 震后工程主要次生災(zāi)害特點(diǎn)
地震次生災(zāi)害指在地震中由于地震作用導(dǎo)致的地質(zhì)、地貌動(dòng)力過(guò)程及其災(zāi)害效應(yīng), 包括地震中直接導(dǎo)致的次生災(zāi)害和地震以后相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi)發(fā)生的次生災(zāi)害, 主要有巖崩、崩塌、滑坡、地面形變(隆起、錯(cuò)動(dòng)、旋扭、地裂縫、沉陷等)、噴沙冒水、砂土液化、泥石流(含水石流)、堰塞湖、洪水等。
1.1 產(chǎn)生原因及特點(diǎn)
(1)地震崩塌是陡坡上大塊的多裂隙巖體在地震力和重力作用下突然崩落的物理地質(zhì)現(xiàn)象。地震滑坡是斜坡上不穩(wěn)定的土體或巖體在地震力和重力作用下沿一定的滑動(dòng)面或滑動(dòng)帶整體向下滑動(dòng)的物理地質(zhì)現(xiàn)象。地震引發(fā)滑坡和崩塌的原因不外兩個(gè)方面,一是地震巨大的沖擊力增加了剪切應(yīng)力,再是地震裂隙改變了地下水的徑流,造成了抗剪強(qiáng)度的降低,因而形成了巖體的崩落和山體的滑動(dòng)。地震泥石流是山地在地震時(shí)爆發(fā)的飽含大量泥沙、石塊的洪流,其形成條件是(地形陡峻,地震破壞山體造成豐富的松散物質(zhì),地震改變地下水徑流、破壞水利工程或引起冰、雪甘崩塌提供充足的水源)。
(2)崩塌、滑坡和泥石流多發(fā)生在山間谷坡和河岸斜坡地區(qū),深風(fēng)化和易風(fēng)化巖體、裸露地和稀疏覆蓋地比較容易產(chǎn)生。
(3)據(jù)我國(guó)一些地區(qū)的地震和地震崩塌、滑坡和泥石流的統(tǒng)計(jì),地震的活動(dòng)周期和崩塌、滑坡和泥石流的活動(dòng)周期有較密切的相關(guān)性。地震的巨大沖擊力, 一方面誘發(fā)崩塌、滑坡和泥石流的發(fā)生,稱(chēng)之為同發(fā)型崩塌、滑坡、泥石流,另一方面,地震使斜坡產(chǎn)生新的破壞,為新的崩塌、滑坡和泥石流創(chuàng)造了條件繼地震后這些災(zāi)害陸續(xù)發(fā)生,稱(chēng)之為后發(fā)型崩塌、滑坡、泥石流。
(4)地震崩塌、滑坡和泥石流受地質(zhì)構(gòu)造和地震烈度的控制。一般斷層通過(guò)的地帶發(fā)生這類(lèi)災(zāi)害較多,大多數(shù)災(zāi)害分布在七度以上烈度區(qū)。
(5)地震崩塌、滑坡和泥石流還受降雨的影響。在雨季的地震,同發(fā)型災(zāi)害較多。在干旱季的地震,待降雨后發(fā)生災(zāi)害較多。
(6)地震崩塌、滑坡和泥石流災(zāi)害活動(dòng)面廣、量大、搬運(yùn)距離遠(yuǎn),并可多溝同時(shí)爆發(fā),造成災(zāi)害大,有時(shí)可造成諸如水災(zāi)等一些其他災(zāi)害。
(7)地震水災(zāi)的特點(diǎn):危險(xiǎn)主要來(lái)自地震滑坡、泥石流或水利工程設(shè)施的破壞。多發(fā)生在雨季,雨季發(fā)生的地震,極易產(chǎn)生滑坡、泥石流,地震水災(zāi)造成損失嚴(yán)重、水害分布廣,水災(zāi)的受災(zāi)區(qū)域?yàn)樯絽^(qū)的湖泊、水庫(kù)、河流的沿岸及其下游區(qū);水害的受災(zāi)區(qū)域主要為盆地、平原。
1.2 崩塌(巖崩、滾石)
地震期間,震動(dòng)荷載作用于工程不穩(wěn)定巖體及環(huán)境邊坡,使巖體在重力作用下,沿著結(jié)構(gòu)面發(fā)生變形位移,形成崩塌和巖崩。地震崩塌的類(lèi)型有:傾倒式崩塌、滑移式崩塌、錯(cuò)斷式崩塌和各種形式的落石(直落式、直落跳躍式、滑落式和滾落式等)。大量的崩積物堆積在崩塌壁前的河谷底部,為后期水石流的發(fā)生提供了物質(zhì)條件。
崩塌發(fā)生部位往往具有選擇性,即通常發(fā)生在對(duì)地震波有明顯放大效應(yīng)的部位:如河谷中上部坡型轉(zhuǎn)折部位,單薄山脊部位和多面臨空的孤立山體部位等。
1.3 滑坡
在一次強(qiáng)烈的地震活動(dòng)中,由于強(qiáng)烈的地震導(dǎo)致的次生滑坡災(zāi)害影響因素既有地震本身引起的慣性力和其它因素共同引起的抗剪能力降低,而且也與邊坡所處的區(qū)域地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)背景、坡體結(jié)構(gòu)類(lèi)型、地形地貌條件、水文地質(zhì)條件以及發(fā)震時(shí)的降雨、融雪等各種因素密切相關(guān),不同地區(qū)的地震其誘發(fā)的次生滑坡的災(zāi)害特點(diǎn)也不盡相同。
地震引起的滑坡在地區(qū)上的分布主要取決于兩方面的因素:一方面要比較高的烈度地震區(qū),這些區(qū)域一般都緊鄰強(qiáng)烈地震活動(dòng)帶;另一方面要具有適宜滑坡發(fā)生的地形地貌條件,即有不穩(wěn)定的山坡。大地震經(jīng)常引發(fā)大的滑坡災(zāi)害, 在相同條件下,地震震級(jí)越大,誘發(fā)滑坡和泥石流的面積也越大,有的是與地震同時(shí)發(fā)生, 有的是滯后一段時(shí)間發(fā)生, 地震還能使老滑坡復(fù)活。地震類(lèi)型中“群震型”的地震要比“主震余震型”的地震誘發(fā)的滑坡危險(xiǎn)性大,規(guī)模也大,原因是地震的強(qiáng)烈作用使斜坡巖土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞和變化,原有的結(jié)構(gòu)面(或?qū)用?張裂、松弛,加上地下水也有較大變化,特別是地下水位的突然升高或降低對(duì)斜坡穩(wěn)定很不利,極易引發(fā)滑坡。另外發(fā)生的數(shù)百數(shù)千次余震,在地震力的反復(fù)振動(dòng)沖擊下,斜坡巖土體就更容易發(fā)生變形,最終發(fā)展為滑坡。
1.4 泥石流
地震導(dǎo)致的大面積、數(shù)量眾多的山體滑坡、崩塌,直接為震后的泥石流提供了極為豐富的松散固體物質(zhì)來(lái)源。由于強(qiáng)震引發(fā)松散固體物質(zhì)的劇增、地表植被破壞引起徑匯流條件的變化、溝道性質(zhì)的變化及溝道內(nèi)形成的多級(jí)堵塞,使這些泥石流溝在今后較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)處于活躍期, 同時(shí)泥石流暴發(fā)規(guī)模和頻率顯著增加。資料統(tǒng)計(jì)震后泥石流次生災(zāi)害的活躍性、危害的延續(xù)時(shí)間都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他類(lèi)型的地質(zhì)災(zāi)害,極大的危害災(zāi)區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)安全, 特別是城鎮(zhèn)、村莊、道路、水利水電工程和農(nóng)田等。
震后泥石流成因具有以下特征:①直接轉(zhuǎn)化型:沒(méi)有溝道,僅有坡面的水流匯集,滑坡直接轉(zhuǎn)化成泥石流;②間接轉(zhuǎn)化型:有溝道,暴雨沖刷崩塌滑坡等松散體,通過(guò)溝道匯集形成泥石流,滑坡間接轉(zhuǎn)化成泥石流;③堵塞潰決型:有溝道,溝道有一處或多處被滑坡崩塌物嚴(yán)重堵塞,滑坡堵塞潰決后潰決洪水演化成泥石流。
1.5 堰塞湖
堰塞湖是指地震后引起的大規(guī)模山體滑坡, 河水沖擊泥土、山石而造成堆積,堵截河谷或河床后貯水而形成的湖泊。堰塞湖形成過(guò)程: ①原有的水系;②原有水系被堵塞物堵住;③河谷、河床被堵塞后, 流水聚集并且往四周漫溢;④儲(chǔ)水到一定程度便形成堰塞湖。
1.6 涌浪
地震滑坡、泥石流填入湖泊、水庫(kù)山區(qū)的湖泊,使水位上升、外流形成災(zāi)害。如地震波在水體傳遞過(guò)程中,水面會(huì)形成波浪,如果在海水中就發(fā)生海嘯,而在湖水中就形成涌浪。汶川地震時(shí)紫坪鋪庫(kù)水面形成地震涌浪,涌浪到達(dá)前,岸邊水位急劇下降,而后涌浪迅速到來(lái),浪高達(dá)2~3m,席卷庫(kù)岸,造成水邊垂釣人員重大傷亡。
1.7 洪水
地震滑坡、泥石流急劇傾入湖泊、水庫(kù), 使湖水、庫(kù)水溢出成災(zāi)。地震破壞堤壩造成決口成災(zāi),水庫(kù)水壩出現(xiàn)裂縫可能導(dǎo)致庫(kù)水泛濫。
1.8 砂土液化
砂土液化是一種破壞性非常強(qiáng)并具有一定區(qū)域性的地震災(zāi)害。在地震作用下,飽和非粘性土受到強(qiáng)烈震動(dòng),抗剪強(qiáng)度喪失,整個(gè)土體處于懸浮狀態(tài)。影響砂土液化最主要的因素有:土顆粒粒徑、砂土密實(shí)度、上覆蓋層土層厚度、土面震動(dòng)強(qiáng)度和地面震動(dòng)的持續(xù)時(shí)間及地下水的埋藏深度。
1.9 軟土震陷
軟土震陷是軟土在地震快速而頻繁的加荷作用下,土體的結(jié)構(gòu)受到擾動(dòng),導(dǎo)致軟土層塑性區(qū)的擴(kuò)大或強(qiáng)度的降低,從而使建筑物產(chǎn)生附加沉降。
1.10 地陷
地震作用下地下洞穴或采空區(qū)的塌陷;或者地震造成地下或者地表空洞,在降水或其它地表水的作用下形成地陷。
1.11 其它
地震破壞水利工程,形成水害;地震破壞礦井涌水;地震海嘯引起沿海水災(zāi)等。