土木工程与防灾减灾PPT课件.ppt
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- 土木工程 防灾 减灾 PPT 课件
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1、土木工程与防灾减灾世界卫生组织对灾害的定义世界卫生组织对灾害的定义 任何能引起设施破坏、经济严重受损、人员伤亡、健康任何能引起设施破坏、经济严重受损、人员伤亡、健康状况恶化的事件,如其规模已超出事件发生社区的承受能状况恶化的事件,如其规模已超出事件发生社区的承受能力而不得不向社区外部寻求专门援助时,应可称其为灾害。力而不得不向社区外部寻求专门援助时,应可称其为灾害。联合国国际减灾联合国国际减灾1010年委员会对灾害的定义年委员会对灾害的定义 灾害是指自然发生或人为产生的,对人类和人类社会具灾害是指自然发生或人为产生的,对人类和人类社会具有危害后果的事件与现象。灾害是一种超出受影响社区现有危害后
2、果的事件与现象。灾害是一种超出受影响社区现有资源承受能力的人类生态环境的破坏。有资源承受能力的人类生态环境的破坏。1.1 1.1 灾害的定义灾害的定义自然灾害自然灾害1.2 1.2 灾害的分类灾害的分类地质灾害:地震、火山爆发、地下毒气和海啸地质灾害:地震、火山爆发、地下毒气和海啸地貌灾害:山崩、滑坡、泥石流、沙漠化和水土流失地貌灾害:山崩、滑坡、泥石流、沙漠化和水土流失气象灾害:暴雨、洪涝、热带气旋、冰雹、雷电、龙气象灾害:暴雨、洪涝、热带气旋、冰雹、雷电、龙 卷风、干旱和低温冷害卷风、干旱和低温冷害生物灾害:病害、虫害和有害动物生物灾害:病害、虫害和有害动物天文灾害:天体撞击、太阳活动与宇
3、宙射线异常天文灾害:天体撞击、太阳活动与宇宙射线异常生态灾害:生态灾害: 自然资源衰竭、环境污染和人口过剩自然资源衰竭、环境污染和人口过剩工程经济灾害:工程经济灾害:工程塌方、爆炸、工厂火灾、森林火工程塌方、爆炸、工厂火灾、森林火 灾和有害物质失控灾和有害物质失控社会生活灾害:社会生活灾害:交通事故、火灾、战争、社会暴力与交通事故、火灾、战争、社会暴力与 动乱和恐怖袭击动乱和恐怖袭击人为灾害人为灾害(1)地震)地震v地震是指因地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起地震是指因地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地球表层的振动的地球表层的振动 。 v地震是一种自然现象,地球上每天都在发生地震,一地
4、震是一种自然现象,地球上每天都在发生地震,一年约有年约有500万次。其中约万次。其中约5万次人们可以感觉到;能造成万次人们可以感觉到;能造成破坏的约有破坏的约有1000次;次;7级以上的大地震平均一年有十几级以上的大地震平均一年有十几次。次。什么是地震?什么是地震?什么叫震源、震中、震中距?什么叫震源、震中、震中距?地球内部发生地震的地方叫地球内部发生地震的地方叫震源震源;震源在地面上的投影点称为震源在地面上的投影点称为震中震中;震中及其附近的地方称为震中及其附近的地方称为震中区震中区,也称,也称极震区极震区;从震中到地面上任何一点的距离称为从震中到地面上任何一点的距离称为震中距震中距。 表征
5、地震强弱的指标,是地震释放多少能量的尺度。表征地震强弱的指标,是地震释放多少能量的尺度。一次地震的震级只有一个,而同一次地震对不同地点的影一次地震的震级只有一个,而同一次地震对不同地点的影响是不一样的。影响烈度的因素有震级、震中距外、还与响是不一样的。影响烈度的因素有震级、震中距外、还与震源深度、地质构造和地基条件等因。一般而言,震级越震源深度、地质构造和地基条件等因。一般而言,震级越大,烈度就越大。同一次地震,震中距小烈度就高,反之大,烈度就越大。同一次地震,震中距小烈度就高,反之烈度就低。烈度就低。地震分类地震分类一一. .按地震成因分类按地震成因分类-天然地震包括构造地震、火山地震、陷落
6、地震天然地震包括构造地震、火山地震、陷落地震1.1.构造地震构造地震 破坏性地震主要属于破坏性地震主要属于构造地震构造地震。据统计,。据统计,构造地震构造地震约约占世界地震总数的占世界地震总数的90%以上。以上。92%的地震发生在的地震发生在地壳中,地壳中,其余的发其余的发生在地幔上部生在地幔上部地震地震天然地震天然地震人工地震人工地震2.2.火山地震火山地震 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,这类地震只占全世界地震的为火山地震,这类地震只占全世界地震的7%左右。左右。1914年日本樱岛火山爆发,产生的震动相当于一个年日
7、本樱岛火山爆发,产生的震动相当于一个6.7级级地震。地震。3.3.陷落地震陷落地震由于地下溶洞或矿井顶部塌陷而引起的地震称由于地下溶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,次数也很少为塌陷地震。这类地震的规模比较小,次数也很少。人工地震人工地震 因人为因素直接造成的地震是人工地震。因人为因素直接造成的地震是人工地震。 如工业爆破、地下核爆炸造成的振动;在深井中如工业爆破、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,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。有时也会诱发地震。1962年年3月月19日在广东河源新丰江水库
8、坝区发生日在广东河源新丰江水库坝区发生了迄今我国最大的水库诱发地震,震级为了迄今我国最大的水库诱发地震,震级为6.1级。级。-天然地震包括构造地震、火山地震、陷落地震天然地震包括构造地震、火山地震、陷落地震地震地震天然地震天然地震人工地震人工地震二二. .按震源深浅分类按震源深浅分类浅源地震浅源地震震源深度小于震源深度小于60千米的称为浅源地震。千米的称为浅源地震。 全世界全世界85%以上的地震都是浅源地震。以上的地震都是浅源地震。中源地震中源地震震源深度在震源深度在60至至300千米的称为中源地震。千米的称为中源地震。深源地震深源地震震源深度在震源深度在300千米以上的称为深源地震。千米以上
9、的称为深源地震。 浅源地震波及范围小,但破坏力大;深源地震波及范浅源地震波及范围小,但破坏力大;深源地震波及范围大,但破坏力小。围大,但破坏力小。2002年年6月月29日晨日晨1:20发生于吉林的发生于吉林的7.2级地震,震源深级地震,震源深度为度为540km,无破坏。,无破坏。目前有记录的最深震源达目前有记录的最深震源达720公里。公里。地震分类地震分类 1960年年2月月29日发生于摩洛哥艾加迪尔城的日发生于摩洛哥艾加迪尔城的5.8级地震,深级地震,深度为度为3km。震中破坏极为严重,但破坏仅局限在震中。震中破坏极为严重,但破坏仅局限在震中8km内。内。512汶川地震概况512汶川地震概况
10、512汶川地震概况512汶川地震概况 汶川地震成因示意图汶川地震成因示意图512汶川地震概况512汶川地震概况 地震前后的民居地震前后的民居512汶川地震概况 地震前后的北川中学地震前后的北川中学512汶川地震概况此次特大地震由长约此次特大地震由长约500公里、宽约公里、宽约200公里的巨大断层公里的巨大断层出现最大出现最大20米的位移而引发,从岩手县近海到茨城县近海米的位移而引发,从岩手县近海到茨城县近海的大范围板块交界处整体发生了大位移。的大范围板块交界处整体发生了大位移。美国地质勘探局地质学家布莱恩美国地质勘探局地质学家布莱恩阿特沃特表示,阿特沃特表示,此次日此次日本强震释放出的能量接近
11、于美国全国一个月的能源消耗量本强震释放出的能量接近于美国全国一个月的能源消耗量以以2010年美国每天消耗年美国每天消耗1900万桶石油的标准计算,万桶石油的标准计算,近似一次性燃烧近似一次性燃烧5.7亿桶石油。亿桶石油。另有美国科学家称其另有美国科学家称其相当于相当于1.1万颗广岛原子弹的能量总万颗广岛原子弹的能量总和和。3.11日本大地震概况唐山大地震唐山大地震 1976年年7月月28日日3时时42分分54秒,在河北省唐山、丰南一带,秒,在河北省唐山、丰南一带,发生了发生了7.8级强烈地震,震中区烈度级强烈地震,震中区烈度11度。地震波及天津市度。地震波及天津市和北京市。这次地震发生在工矿企
12、业集中、人口稠密的城和北京市。这次地震发生在工矿企业集中、人口稠密的城市,极震区内工矿设施大部分毁坏,主要表现为厂房屋顶市,极震区内工矿设施大部分毁坏,主要表现为厂房屋顶塌落,围护墙多数倒塌,高层建筑和一般民房几乎全部坍塌落,围护墙多数倒塌,高层建筑和一般民房几乎全部坍塌。震区内普遍发生铁路路基下沉,铁轨弯曲变形;公路塌。震区内普遍发生铁路路基下沉,铁轨弯曲变形;公路路面开裂;桥墩错动、倾倒,梁体移动及坠落等。但是地路面开裂;桥墩错动、倾倒,梁体移动及坠落等。但是地下矿井的破坏比地面建筑轻得多。下矿井的破坏比地面建筑轻得多。 150万人口中死亡万人口中死亡24万,伤万,伤16万;直接经济损失万
13、;直接经济损失100亿元,亿元,震后重建费用震后重建费用100亿元。亿元。 唐山市文化路青年宫,为砖混结构的二层楼房,唐山市文化路青年宫,为砖混结构的二层楼房,7.8级地震级地震时倒塌一层,时倒塌一层,7.1级地震时除四根门柱外,全部坍塌。级地震时除四根门柱外,全部坍塌。损坏的楼群损坏的楼群 开滦煤矿医院,为砖混结构的五层楼房(局部七层),仅开滦煤矿医院,为砖混结构的五层楼房(局部七层),仅西部转角残存西部转角残存。 唐山市开滦煤矿救护楼,为砖混结构人字木屋架的三层楼唐山市开滦煤矿救护楼,为砖混结构人字木屋架的三层楼房,墙倒顶塌。房,墙倒顶塌。唐山市河北省煤矿设计院,砖混结构的楼房局部倒塌。唐
14、山市河北省煤矿设计院,砖混结构的楼房局部倒塌。 唐山市河北省矿业学院图书馆,三层高的阅览室,系装配唐山市河北省矿业学院图书馆,三层高的阅览室,系装配式纯框架结构,西头倒毁,东头框架幸存。(此处为唐山地震式纯框架结构,西头倒毁,东头框架幸存。(此处为唐山地震重点保护遗迹之一。)重点保护遗迹之一。)唐山市胜利桥为钢筋混凝土结唐山市胜利桥为钢筋混凝土结构,墩断桥塌(构,墩断桥塌(11度区)度区)。 京榆公路滦河大桥,全长京榆公路滦河大桥,全长600余米,宽余米,宽8米,桥墩由方米,桥墩由方石砌成,上部为钢筋混凝土石砌成,上部为钢筋混凝土支梁。地震时虽有破坏,但支梁。地震时虽有破坏,但仍能通车;之后的
15、仍能通车;之后的7.1级余级余震使桥墩断裂,桥面塌落。震使桥墩断裂,桥面塌落。 由地震的原生现象如地震断层错动,以及地震由地震的原生现象如地震断层错动,以及地震波引起的强烈地面振动所造成的灾害。主要有:波引起的强烈地面振动所造成的灾害。主要有:1、地表破坏。 如地面裂缝、错动、塌陷、喷水冒砂等;一、直接灾害:一、直接灾害:2、建筑物与构筑物的破坏、建筑物与构筑物的破坏 如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等;如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等;2、建筑物与构筑物的破坏、建筑物与构筑物的破坏 如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等;如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等;2、
16、建筑物与构筑物的破坏、建筑物与构筑物的破坏 如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等;如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等;2、建筑物与构筑物的破坏、建筑物与构筑物的破坏 如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等;如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等;3、山体等自然物的破坏。如山崩、滑坡等;、山体等自然物的破坏。如山崩、滑坡等;4、海啸。、海啸。 海底地震引起的巨大海浪冲上海岸,可造成沿海地区海底地震引起的巨大海浪冲上海岸,可造成沿海地区的破坏;的破坏; 直接灾害发生后,破坏了自然或社会原有的平衡、稳直接灾害发生后,破坏了自然或社会原有的平衡、稳定状态,从而引发出的灾害。有时,
17、次生灾害所造成的伤定状态,从而引发出的灾害。有时,次生灾害所造成的伤亡和损失比直接灾害还大。亡和损失比直接灾害还大。1、火灾、火灾 由震后火源失控引起;由震后火源失控引起; 19231923年日本关东地震,年日本关东地震,东京市内东京市内227227处起火,处起火,3333处未能扑灭造成火灾蔓,处未能扑灭造成火灾蔓,旧市区烧毁约旧市区烧毁约50%50%;横滨;横滨市烧毁市烧毁80%80%,死亡,死亡1010万。万。主要的次生灾害有:主要的次生灾害有:2、水灾。、水灾。 由水坝决口或山崩拥塞河道等引起;由水坝决口或山崩拥塞河道等引起;3、毒气泄漏。、毒气泄漏。 由建筑物或装置破坏等引起;由建筑物
18、或装置破坏等引起;4、瘟疫。、瘟疫。 由震后生存环境的严重破坏而引起由震后生存环境的严重破坏而引起. .(2 2)风灾)风灾风灾定义风灾定义 风灾又称热带气旋,过去一直沿用英国人蒲福风灾又称热带气旋,过去一直沿用英国人蒲福(Beaufort)于于1805年拟定的年拟定的“蒲福风力等级蒲福风力等级”,自,自012共分共分13个等个等级级(1946年扩为年扩为18个等级个等级),小于,小于7级的风不构成破坏。级的风不构成破坏。2006年年6月月2日,中国气象局与国家标准化管理委员会在日,中国气象局与国家标准化管理委员会在北京联合举行新闻发布会将热带气旋定义为:生成于热带北京联合举行新闻发布会将热带
19、气旋定义为:生成于热带或副热带洋面上,具有有组织的对流和确定气旋性环流的或副热带洋面上,具有有组织的对流和确定气旋性环流的非锋面性涡流的统称,包括热带低压、热带风暴、强热带非锋面性涡流的统称,包括热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风和超强台风,并给出热带气旋等级划风暴、台风、强台风和超强台风,并给出热带气旋等级划分表。分表。热带气旋等级划分热带气旋等级划分表表风灾等级风灾等级塔科马大桥风毁塔科马大桥风毁1940年,美国华盛顿州的塔科玛峡谷上花费年,美国华盛顿州的塔科玛峡谷上花费640万美元,万美元,建造了一座悬索桥(主跨度建造了一座悬索桥(主跨度853.4m、支撑梁高、支撑梁高2.42
20、m,且,且支撑梁为板式钢梁)。支撑梁为板式钢梁)。建成建成4 4个月后,于同年个月后,于同年1111月月7 7日碰到了一场风速为日碰到了一场风速为1919米米/ /秒的秒的风。虽风不算大,但桥却发生了剧烈的扭曲振动,且振幅风。虽风不算大,但桥却发生了剧烈的扭曲振动,且振幅越来越大(接近越来越大(接近9 9米),直到桥面倾斜到米),直到桥面倾斜到4545度左右,使吊杆度左右,使吊杆逐根拉断导致桥面钢梁折断而塌毁,坠落到峡谷之中。逐根拉断导致桥面钢梁折断而塌毁,坠落到峡谷之中。 1940年年11月月7日凌晨日凌晨7点点,顺峡谷刮来的风激起了大桥本身的谐振。在持续顺峡谷刮来的风激起了大桥本身的谐振。
21、在持续3 3个小个小时的大波动中,整座大桥上下起伏达时的大波动中,整座大桥上下起伏达1 1米多。米多。1010点时振动变得更加强烈,幅度之点时振动变得更加强烈,幅度之大令人难以置信。数千吨重的钢铁大桥像一条缎带一样以大令人难以置信。数千吨重的钢铁大桥像一条缎带一样以8.58.5米的振幅左右来回米的振幅左右来回起伏飘荡。桥面振动形成了高达数米的长长波浪,在沉重的结构上缓慢爬行,随起伏飘荡。桥面振动形成了高达数米的长长波浪,在沉重的结构上缓慢爬行,随着震耳欲聋的巨响,一头栽进了海峡着震耳欲聋的巨响,一头栽进了海峡 。桥梁倒塌原因桥梁倒塌原因使用浅支撑梁使用浅支撑梁的决定最终在不久的将来被证明是造成
22、桥梁的决定最终在不久的将来被证明是造成桥梁坍塌的重要原因。坍塌的重要原因。8 8英尺(英尺(2.422.42米)的支撑梁并不足以使米)的支撑梁并不足以使路基拥有足够的刚度,从而使大桥经不住风的侵袭路基拥有足够的刚度,从而使大桥经不住风的侵袭。从一。从一开始,大桥的振动就使之声名狼藉,轻度至中度的风就可开始,大桥的振动就使之声名狼藉,轻度至中度的风就可以导致大桥来回摇摆,中心的摆动可达每以导致大桥来回摇摆,中心的摆动可达每4 4到到5 5秒几英尺。秒几英尺。因此大桥被当地居民起绰号叫因此大桥被当地居民起绰号叫“舞动的格蒂舞动的格蒂”。司机在桥。司机在桥上行驶可以明显感觉到桥的摆动,振动吸引许多人
23、驱车前上行驶可以明显感觉到桥的摆动,振动吸引许多人驱车前往,享受这奇妙的感觉。往,享受这奇妙的感觉。塔科马海峡吊桥倒塌后第二天,华盛顿州州长宣布按同样塔科马海峡吊桥倒塌后第二天,华盛顿州州长宣布按同样设计重建一座桥。冯设计重建一座桥。冯卡门觉得此事不妥,便找来塔科马卡门觉得此事不妥,便找来塔科马海峡大桥模型带回家中,放在书桌上,开动电扇吹风,模海峡大桥模型带回家中,放在书桌上,开动电扇吹风,模型开始振动起来,当振动频率达到模型的固有频时,发生型开始振动起来,当振动频率达到模型的固有频时,发生共振,模型振动剧烈。果然不出所料,塔科马海峡吊桥倒共振,模型振动剧烈。果然不出所料,塔科马海峡吊桥倒塌事
24、件的元凶,正是由于共振引起的。其后冯塌事件的元凶,正是由于共振引起的。其后冯卡门令助卡门令助手在加州理工学院风洞内,进一步测试塔科马海峡吊桥模手在加州理工学院风洞内,进一步测试塔科马海峡吊桥模型,取得数据,然后发一份电报给华盛顿州州长:型,取得数据,然后发一份电报给华盛顿州州长:“如果如果按旧设计重建一座新桥,那座新桥会一模一样的倒塌按旧设计重建一座新桥,那座新桥会一模一样的倒塌”。州长设立一个塔科马海峡吊桥倒塌事件考察小组,冯州长设立一个塔科马海峡吊桥倒塌事件考察小组,冯卡卡门系成员之一。经一番争论,冯门系成员之一。经一番争论,冯卡门终于说服当时不懂卡门终于说服当时不懂空气动力学知识的桥梁设
25、计师,在建新桥之前,先将桥梁空气动力学知识的桥梁设计师,在建新桥之前,先将桥梁模型进行风洞测试。会议决定采用新的设计避免共振对桥模型进行风洞测试。会议决定采用新的设计避免共振对桥梁引起的祸害。梁引起的祸害。 新新桥桥重重建建新的塔科马大桥以开放的桁架和加固的支柱设计并重建,并且开设通新的塔科马大桥以开放的桁架和加固的支柱设计并重建,并且开设通风孔让风通过。它于风孔让风通过。它于1950年年10月月14日通车,全长日通车,全长5979英尺(英尺(1822米)米)比原先的桥长比原先的桥长40英尺(英尺(12米)。因为造成前桥坍塌的共振问题已米)。因为造成前桥坍塌的共振问题已经被新设计所解决,所以当
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