6工程災(zāi)害與防治

土木工程概概論第六大講工程災(zāi)害與與防治、工工程加固在人類歷史史中，伴隨隨人類社會會的，不僅僅僅只有人人類文明、、科學(xué)技術(shù)術(shù)的進(jìn)步，，還有各種種各樣的災(zāi)災(zāi)難，它們們?yōu)槿祟悮v歷史留下的的是一頁頁頁觸目驚心心的篇章。。在剛剛過過去的一個個世紀(jì)里，，自然的或或人為的災(zāi)災(zāi)害給全球球人類造成成了不可估估量的損失失。聯(lián)合國國公布了二二十世紀(jì)全全球十項最最具危害性性的戰(zhàn)爭外外災(zāi)難。它它們分別是是“地震災(zāi)害害”、“風(fēng)風(fēng)災(zāi)”、““水災(zāi)”、、“火災(zāi)””、“火山山噴發(fā)”、、“海洋災(zāi)災(zāi)難”、““生物災(zāi)難難”、“地地質(zhì)災(zāi)難””、“交通通災(zāi)難”、、“環(huán)境污污染”。第一節(jié)工程災(zāi)害與與防治最常發(fā)生的的工程災(zāi)害害有：地震風(fēng)災(zāi)火災(zāi)地質(zhì)災(zāi)害1.1地震災(zāi)災(zāi)害之歷史上大地地震1556年(明朝嘉靖靖三十四年)陜西關(guān)中大大地震，遭受這次地地震破壞共計計101個縣縣,分布在陜陜西、山西、、河南、甘肅肅、寧夏等省省區(qū),面積約約28萬平方方公里，人口口傷亡有名者者八十三萬有有奇。1906年美美國舊金山大大地震:地震規(guī)模約約8.1，早早期的報告中中死亡人數(shù)約約700人，，但是最近的的報告估計約約3到4倍之之多。此次地地震出現(xiàn)了大大斷層斷層長長度超過400公里，斷斷層兩側(cè)上下下落差約為0.6公尺，，最大水平相相對位移達(dá)7公尺之多。。1923年日日本關(guān)東大地地震：規(guī)模為8.2。地震發(fā)發(fā)生剛好在中中午，房屋多多為木造，且且自來水管破破裂，以致引引起極嚴(yán)重的的火災(zāi)，在相相模灣沿岸還還有海嘯侵襲襲，海嘯高度度達(dá)11公尺尺，災(zāi)情相當(dāng)當(dāng)嚴(yán)重。關(guān)東東地區(qū)南部的的地盤隆起1至2公尺。。東京地區(qū)有有68,000人死亡，，大部分死于于火災(zāi)；橫濱濱地區(qū)死亡人人數(shù)約33,000人；；房屋受震倒倒毀約25,000棟，，燒掉約45,000棟棟。1960年智智利大地震:規(guī)模約9.5，為本世紀(jì)紀(jì)最大的地震震。此次地震震所引起的海海嘯，曾侵襲襲日本東北地地方太平洋岸岸，其海嘯高高度高達(dá)6公公尺，造成一一千多人死傷傷或失蹤。1976年中中國唐山大地地震:規(guī)模7.8，，官方估計約約250,000人死亡亡，在北京約約有100人人死于泥墻及及磚房的倒塌塌。超過500,000人受傷。由由于唐山是工工業(yè)大城，所所以災(zāi)后對中中國經(jīng)濟(jì)的影影響甚劇。1995年日日本阪神大地地震:發(fā)生在1995年1月17日，當(dāng)?shù)氐貢r間上午5時46分，，規(guī)模為7.2。這次地地震還引起火火災(zāi)以及土壤壤液化、地盤盤下陷等。共共計有5502人死亡，，約41500人受傷，，住家房屋全全毀將近10萬棟，半毀毀約107,0002棟棟，由于火災(zāi)災(zāi)而燒毀的房房屋數(shù)目為7608棟，，災(zāi)情相當(dāng)嚴(yán)嚴(yán)重。2008年中中國汶川大地地震:發(fā)生在2008年5月12日，當(dāng)?shù)氐貢r間下午2時28分，，規(guī)模為8.0。汶川大地震圖圖片之廢墟下被困人人員汶川大地震圖圖片之被壓車輛汶川大地震圖圖片之被毀房屋汶川大地震圖圖片之山體滑坡引起起唐家山堰塞塞湖1.2地震災(zāi)災(zāi)害之地震原因地球內(nèi)部由表表及里可分為為地殼、地幔幔、地核三個個圈層。據(jù)統(tǒng)統(tǒng)計約有92%的地震發(fā)發(fā)生在地殼中中，其余的的發(fā)生在地幔幔上部。由于于引起地殼震震動的原因不不同，可以把把地震分為構(gòu)造地震、火山地震和陷落地震。構(gòu)造地震是由由于巖層斷裂裂，發(fā)生變位位錯動，在地地質(zhì)構(gòu)造上發(fā)發(fā)生巨大變化化而產(chǎn)生的地地震，所以叫叫做構(gòu)造地震震，也叫斷裂裂地震。目前前世界上發(fā)生生的地震90%以上屬于于構(gòu)造地震。。構(gòu)造地震的的震源深度通通常多在60公里以內(nèi)。。1.3地震災(zāi)災(zāi)害之地震帶分布布環(huán)太平洋地震震帶：地中中海-印度尼尼西亞地震帶帶、洋脊地震震帶我國強(qiáng)震及地地震帶分布情情況1.4震級與與烈度震級：表征一次地震震震源釋施能能量的大小。。震級由距震中中100km處Wood-Anderson式式標(biāo)準(zhǔn)地震儀儀所記錄的最最大水平地動動位移A（μμs）計算出出。M=logA一個6級地震震釋放的能量量相當(dāng)于美國國投擲在日本本廣島的原子子彈所具有的的能量。震級級每相差1.0級，能量量相差大約32倍；每相相差2.0級級，能量相差差約1000倍。地震烈度(Intensity):是指地面及房房屋等建筑物物受地震破壞壞的程度。對對同一個地震震，不同的地地區(qū)，烈度大大小是不一樣樣的。距離震震源近，破壞壞就大，烈度度就高；距離離震源遠(yuǎn)，破破壞就小，烈烈度就低。中國地震烈度度表中國地震加速速度總圖在地質(zhì)條件和和距離相同的的情況下，震震級越大，烈烈度越大。震級M與震中中烈度I的關(guān)系M23456788以上I1~234~56~77~89~1011121.5地震災(zāi)災(zāi)害之地震防治（1）結(jié)構(gòu)措措施；2002年實實施的《建筑筑抗震設(shè)計規(guī)規(guī)范》，我國國城鎮(zhèn)建筑必必須做到“小小震不壞、中中震可修、大大震不倒”。。從結(jié)構(gòu)抗震震設(shè)計角度提提出的一個結(jié)結(jié)構(gòu)概念---“強(qiáng)柱柱弱梁，強(qiáng)剪剪弱彎”。(2)隔隔震；被隔振設(shè)備和和支承結(jié)構(gòu)之之間，設(shè)置如如鋼彈簧、橡橡膠制品、軟軟木或乳膠海海綿等減振器器或減振材料料，使干擾力力的頻率與隔隔振體系的自自振頻率之比比大于2,以以便得到66％以上的隔隔振效果。（3）設(shè)置粘粘滯阻尼器；；粘滯阻尼器能能有效地消耗耗地震輸入能能，減小結(jié)構(gòu)構(gòu)地震響應(yīng)。。2.1風(fēng)災(zāi)之災(zāi)害損失從19世紀(jì)末末期開始，世世界上共有11座懸索橋橋在風(fēng)致振動動下毀壞。第第一個有記載載的是1818年墜毀的的蘇格蘭的Oryburgh-Abbeg懸索索橋。1879年，英國國的Tay橋橋事故不僅僅造成橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)的破壞，，而且還使75人喪生。。1940年年秋，美國華華盛頓州剛建建成四個月的的一座跨度為為853m的的塔科馬（Tacoma）懸索橋在在18m/s的風(fēng)速下發(fā)發(fā)生了強(qiáng)烈的的振動。1970年11月，孟加加拉國遭受強(qiáng)強(qiáng)風(fēng)暴及其帶帶來的風(fēng)暴潮潮和暴雨襲擊擊，竟然造成成30萬人喪喪生。風(fēng)暴潮潮的威力之大大，能把巨輪輪擱到半山腰腰上去?！爸袊睾Ｈ菀滓自馐茱L(fēng)暴潮潮影響的脆弱弱地帶，往往往又是經(jīng)濟(jì)發(fā)發(fā)達(dá)、人口稠稠密的地區(qū)。。全國70%以上的大城城市、55%的國民經(jīng)濟(jì)濟(jì)收入都分布布在東部和南南部沿海地區(qū)區(qū)。從1988年到2004年，，中國每年因因臺風(fēng)造成的的直接經(jīng)濟(jì)損損失高達(dá)233.5億元元，死亡人數(shù)數(shù)達(dá)440人人，農(nóng)作物受受災(zāi)面積達(dá)4323.8萬畝，倒塌塌房屋30.7萬間。2.2風(fēng)災(zāi)之風(fēng)荷載空氣在結(jié)構(gòu)物物附近的流動動2.2風(fēng)災(zāi)之風(fēng)荷載氣流繞過建筑筑物側(cè)面2.2風(fēng)災(zāi)之風(fēng)荷載風(fēng)壓分布的基基本特點：◆在正面風(fēng)力作作用下，迎風(fēng)風(fēng)面一般均有有正壓力，此此正壓力在迎迎風(fēng)面的中間間偏上最大，，兩邊及底下下最小;◆背風(fēng)面承受全全部負(fù)壓力（（吸力），一一般兩邊略大大，中間較小小，分布比較較均勻;◆當(dāng)風(fēng)平行于建建筑物側(cè)面時時，兩側(cè)一般般也同時受吸吸力作用。迎迎風(fēng)側(cè)較大，，背風(fēng)側(cè)小;2.3風(fēng)災(zāi)之風(fēng)災(zāi)防治（1）基本風(fēng)風(fēng)壓大的地區(qū)區(qū)應(yīng)控制建筑筑物高度;一般近地面處處的風(fēng)速較小小，愈向上風(fēng)風(fēng)速逐漸加大大。（2）建筑物物體型設(shè)計成成圓形與接近近圓形;圓形能有效地地避免了渦流流區(qū)出現(xiàn)，減減小負(fù)壓。（3）盡可能能采用坡屋面面，特別是四四坡屋面?？偟膩碚f坡屋屋面比普通人人字形屋面具具有更好的抗抗風(fēng)性能，這這是由于四坡坡屋面轉(zhuǎn)角處處的結(jié)構(gòu)形式式可有效地降降低峰值吸力力。上海環(huán)球金融融中心3.1火災(zāi)之災(zāi)害損失2003年11月3日，，湖南省衡陽陽市衡州大廈廈失火。2004年2月15日，，吉林市中百百商廈特大火火災(zāi)。2007年12月12日日，溫州市溫溫富大廈起火火。2001年9月11日9：40許紐紐約世貿(mào)大廈廈在大火中倒倒塌。3.2火災(zāi)之災(zāi)害防治提高鋼筋混凝凝土構(gòu)件耐火火極限的主要要措施有：（1）增加鋼鋼筋混凝土構(gòu)構(gòu)件的截面尺尺寸（30××30cm的的鋼筋混泥土土柱，耐火極極限3.00h；37××37cm的的鋼筋混泥土土柱，耐火極極限5.00h）；（2）增加鋼鋼筋混泥土構(gòu)構(gòu)件的鋼筋保保護(hù)層厚度（（簡支鋼筋混混泥土梁，非非預(yù)應(yīng)力鋼筋筋，當(dāng)保護(hù)層層厚度分別為為2.0、2.5、3.0cm時，，耐火極限分分別為1.75、2.00、2.30h；簡支支鋼筋混泥土土圓孔空心板板，非預(yù)應(yīng)力力鋼筋，當(dāng)保保護(hù)層厚度分分別為1.0、2、3.0cm時，，耐火極限分分別為0.9、1.25、1.5h），可采取取增加抹灰層層厚度；（3）預(yù)應(yīng)力力鋼筋混泥土土圓孔樓板下下面噴涂防火火涂料，預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼筋混泥泥土圓孔樓板板的耐火極限限較差，當(dāng)保保護(hù)層厚度1cm時，耐耐火極限0.4h；保護(hù)護(hù)層厚度3cm時，耐火火極限0.85h，若若在該預(yù)應(yīng)力力鋼筋混泥土土圓孔樓板下下噴涂0.5cm厚的106防火涂涂料，可提高高耐火極限到到1.8h。。4.1地質(zhì)災(zāi)災(zāi)害之災(zāi)害損失地質(zhì)災(zāi)害主要要包括：滑坡坡、泥石流。。南昆鐵路八渡渡滑坡4.1地質(zhì)災(zāi)災(zāi)害之災(zāi)害損失１９８２年７７月１７日至至１８日，云云陽縣城東的的雞扒子發(fā)生生滑坡。１１９８５年６６月１２日凌凌晨，湖北秭秭歸縣新灘滑滑坡。２００１年５５月１日２００時３０分左左右，武隆縣縣縣城仙女路路西段發(fā)生山山體滑坡。2007年7月18日，，全國著名旅旅游景點渣滓滓洞被泥石流流沖得面目全全非。被泥石流沖得得面目全非的的渣滓洞監(jiān)獄獄2008年9月8日山西臨汾市襄汾汾縣陶寺鄉(xiāng)塔塔山礦區(qū)廢棄棄尾礦庫垮壩壩事故4.2地質(zhì)災(zāi)災(zāi)害之災(zāi)害防治滑坡防治措施施主要有：抗滑樁支擋、、削坡減載、、截水排水、、坡腳反壓抗滑樁施工4.2地質(zhì)災(zāi)災(zāi)害之災(zāi)害防治泥石流防治措措施主要有：：(1)跨越工工程。修建橋橋梁、涵洞，，從泥石流溝溝上方跨越通通過;（2）穿過工工程。修建隧隧道、渡槽，，從泥石流下下方通過;（3）防護(hù)工工程。修建護(hù)護(hù)坡、擋墻、、順壩、丁壩壩等;（4）排導(dǎo)工工程。修建導(dǎo)導(dǎo)堤、急流槽槽、束流堤等等。某丁壩照片第二節(jié)工程加固國內(nèi)外工程加加固現(xiàn)狀在發(fā)達(dá)國家或或地區(qū)，人們們常常對重要要建筑物進(jìn)行行抗震加固，，或?qū)蛄?、、簡倉等構(gòu)筑筑物及局部損損壞認(rèn)為拆除除又不合算的的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加加固。有人預(yù)預(yù)計美、英等等國的改造維維護(hù)業(yè)到2000年要超超過新建筑業(yè)業(yè)。在我國，舊房房改造、受災(zāi)災(zāi)房屋加固等等工程項目已已越來越多，，同時加固產(chǎn)產(chǎn)生的社會效效益和經(jīng)濟(jì)效效益也越來越越大，但實際際操作上只僅僅僅是在加固固時就事論事事，很少對工工程結(jié)構(gòu)加固固的效果作理理論上的細(xì)致致分析和試驗驗論證。1990年，我我國成立了全全國建筑物鑒鑒定和加固標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員員會，并開始始編制建筑物物鑒定和加固固規(guī)程。同濟(jì)濟(jì)大學(xué)也為建建筑改造加固固建立了專門門的研究學(xué)科科，從而對工工程結(jié)構(gòu)加固固是一種有力力的扶持和推推動。工程加固實例例：北京全國農(nóng)業(yè)業(yè)展覽館綜合合館，1976年唐山地地震，綜合館館遭到嚴(yán)重?fù)p損壞，抗震加加固措施:1.層面大、、小亭子都有有震害，將八八角亭的外柱柱和內(nèi)柱分布布組成開洞鋼鋼筋混凝土墻墻，使強(qiáng)度和和剛度都提高高。2.開裂墻體體用5cm厚厚鋼筋網(wǎng)水泥泥砂漿面層單單面加固，以以提高墻體抗抗剪強(qiáng)度。3.底層大廳廳的加固考慮慮減少磚墻的的震害，加固固時用28