1、膨胀土建筑破坏有什么特征
膨胀土能随着吸收雨水而体积膨胀、且随着气候干旱而剧烈收缩,体积不断的很不均匀的变化,若误用作为地基,会导致房屋基础极不稳定,墙体开裂严重。是极其不良的地基土层。当地基下有此土层时,必须去除置换以人工地基或采用深基础(桩)等有效措施。
2、膨胀土地基上建筑物的破坏特征——以茂名地区为例
膨胀土是一种地质灾害土种,在一定的气候条件下,会产生胀缩变形和地裂缝,也是一种常见的特殊的地基土。膨胀土往往使位于其上的建筑物出现开裂破坏,它与黄土的湿陷和软土的沉降所呈现的开裂破坏是不同的,具有自己的特征。因此,通过这些特征的认识,可以用来判别膨胀土的分布和性质,以下就其建筑物开裂破坏的特征,作一些报道。
一、建筑物开裂破坏的形态
1)竖向裂缝,一般出现墙的中部,上宽下窄,见照片1。
2)斜裂缝,这类的裂缝最多,常见于墙角和山墙,前、后墙和内隔墙也有,见照片2,3。
3)倒八字形裂缝,角端裂缝的发展就形成了倒八字形,见照片4,5。
4)独立砖柱的水平断裂,在外走廊的砖柱经常发现,见照片6。
5)地裂缝,当地裂缝通过建筑物时,就产生斜向和竖向的裂缝,见照片7。
二、建筑物开裂破坏的变化
膨胀土地基的胀缩变形主要受气候变化的影响,气候有季节的周期,也有若干年的周期,裂缝是随着气候周期的变化而变化的,干时张开,雨时闭合,这是最容易识别的特点。建筑的裂缝一般在建成3~6年后才出现,这是由于随气候反复变形的量,需要一个过程,也就是水分转移和聚集使其膨胀需要一个过程。
三、建筑物开裂破坏的成群性
膨胀土地基上建筑物的破坏主要受气候的影响,气候带的变化是大范围的,在一个县域或市域是基本上相同的,因此,只要有一定范围的膨胀土分布,建筑物开裂破坏的成群性是必然的。如茂名地区,不仅一个村庄的建筑物裂缝成群出现,而且有成群建筑物裂缝的村庄也成群出现,在200km2范围内,有45个村庄的建筑物出现成群的裂缝。
四、结语
判别某种土是否为膨胀土,是防治膨胀土地质灾害的前提,虽然国际上至今还没有判别膨胀土的公认标准,但普遍认为,有许多建筑物是由于膨胀土的胀缩而开裂破坏的,世界上确有许多地区存在着膨胀土,因此,报道和总结因膨胀土而使建筑物开裂破坏的特征,用这些特征来判别膨胀的分布和性质是有意义的。
照片1
照片2
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(本文原在第三十届世界地质大会展板区展示)
3、膨胀土的工程特性及处理方法有哪些
膨胀土的这种遇水膨胀、失水收缩开裂且反复变形的特殊工程性质,给工程带了较大的危害,准确地了解膨胀土的特性及变化的条件,就能够知道地基将会产生怎样的变形,从而采取相应的地基处理措施。膨胀土地基常用的处理方法有5个:(1)换土可采用非膨胀性材料或灰土,换土厚度可通过变形计算确定。平坦场地上I、II级膨胀土的地基处理,宜采用砂、碎石垫层,垫层厚度≥300 mm,垫层宽度应大于基底宽度,两侧宜采用与垫层相同的材料回填,并做好防水处理。换土法能够得到比其他处理方法更大的地基承载力,从根本上改变地基土的性质,工期也比较短。
(2)改良土质
在膨胀土中添加石灰、水泥等非膨胀材料或添加化学剂使膨胀土失去膨胀性的材料。在膨胀土中拌合一定量的石灰或水泥可降低或消除膨胀土的膨胀性;同时,有机和无机的化学剂也已经在膨胀土改良中得到应用,可以降低膨胀土的塑性指数和膨胀潜势。
(3)采用桩基
膨胀土层较厚时,应采用桩基,桩尖支承在非膨胀土层上,或支承在大气影响层以下的稳定层上。
(4)预湿膨胀
施工前使土加水变湿而膨胀,并在土中维持高含水率,则土将基本上保持体积不变,因而不会导致结构破坏。
(5)隔水法根据膨胀土的特性,土体的含水率的变化是膨胀土产生危害的根本条件,采用综合措施切断基底下外界渗水条件,就可以保证地基的稳定性。各种处理措施,有时单独采用,有时需综合采用。
4、膨胀土为什么需要确定大气影响深度
?
5、 地质灾害危险性构成及危险性指标
一、地质灾害危险性的基本含义
如前所述,地质灾害的危险性和灾害区易损性是决定地质灾害灾情的两方面基础条件。其中,地质灾害的危险性主要是地质灾害自然属性特征的体现。它的核心要素是地质灾害的活动程度。
从定性分析看,地质灾害的活动程度越高,危险性越大,灾害的损失越严重。从定量化评价的要求看,地质灾害的危险性需要通过具体的指标予以反映。
地质灾害危险性分为历史灾害危险性和潜在灾害危险性。历史灾害危险性是指已经发生的地质灾害的活动程度,潜在灾害危险性是指具有灾害形成条件,但尚未发生的地质灾害的可能的活动程度。二者的危险性标志不同。
二、历史地质灾害危险性及其指标
历史地质灾害危险性的标志是地质灾害的强度或规模、频次、分布密度等。这些要素决定了地质灾害的发生次数、危害范围、破坏强度,从而进一步影响地质灾害的破坏损失程度。历史地质灾害危险性要素,一般可通过实际调查统计获得。
不同种类的地质灾害,危险性要素指标不完全一致(表5-1)。
在本课题评估的几类地质灾害中,崩塌-滑坡、泥石流、岩溶塌陷、地裂缝、地面沉降、海水入侵灾害是伴随不同地质动力活动而不断发展的具有动态变化特征的灾害现象。所以,在灾害危险性评价中,除灾害体积、数量、幅度等指标外,还有灾害发生频次或发展速率指标。膨胀土灾害是一种客观存在不具动态特征的潜在灾害体。它与其它灾害有明显差异,只有在膨胀土发育区进行某些工程建筑时,才有可能发生灾害。所以,其危险性评价中不存在灾害活动的频次或速率指标。
在各种危险性指标中,危害强度所指示的是灾害活动所具有的破坏能力。灾害危害强度是灾害活动程度的集中反映。危害强度是一种综合性的特征指标,它不能像其它指标那样,用不同量纲的数字反映指标的高低,只能用等级进行相对量度。对于已经出现的地质灾害,它对于各种受灾体所造成的破坏损失情况(破坏损失数量和破坏损失程度)是对灾害危害强度最直接的显示。根据对不同类型地质灾害破坏效应的实际调查分析,将地质灾害危害强度分为强烈破坏(A级)、中等破坏(B级)、轻微破坏(C级)、基本无破坏(D级)4个等级。实践证明,不但不同种类、不同规模的地质灾害的危害强度不同,而且在同一灾害事件中,评价区内不同部位所遭受的危害强度也发生很大的变化。其一般规律是,从灾害活动中心(崩塌-滑坡体及前缘地带、泥石流沟谷及沟口附近、地裂缝中心地带、地面沉降中心区等)向边缘逐渐减弱,直至没有发生破坏的安全区。认识这种规律除了可以深化历史地质灾害灾情分析外,对于在地质灾害预测灾情评估中,划分灾害危险区,进而核定受灾体损毁率和经济损失具有十分重要的意义(表5-2)。
表5-1 历史地质灾害危险性构成及指标
表5-2 地质灾害危害强度分级特征表
注:表中受灾体损毁程度划分标准参见书易损性评价的有关内容。
三、地质灾害形成条件及潜在危险性指标
(一)地质灾害潜在危险性控制条件
地质灾害潜在危险性指未来时期将在什么地方可能发生什么类型的地质灾害,其灾害活动的强度、规模以及危害的范围、危害强度有多大。地质灾害潜在危险性受多种条件控制,具有很大的不确定性。
历史地质灾害活动对地质灾害潜在危险性具有一定影响。这种影响可能具有双向效应,有可能在地质灾害发生以后,能量得到释放,灾害的潜在危险性削弱或基本消失;也可能具有周期性活动特点,灾害发生后其活动并没有使不平衡状态得到根本解除,新的灾害又在孕育,在一定条件下将继续发生,甚至可能更加频繁、强烈,因而具有比较强烈的潜在危险性。
地质灾害活动条件的充分程度是控制地质灾害潜在危险性的最重要因素。从总体上说,地质条件、地形地貌条件、气候条件、水文条件、植被条件、人为活动条件是控制所有地质灾害活动的基本条件。但这些条件在不同类型地质灾害中的主次地位和具体要素不尽相同;对于有不同精度要求的点评估、面评估、区域评估,对各种条件和要素分析的详略程度也不一致。所以,其评价指标也各异。基于这些差别,对不同种类地质灾害的形成条件和不同类型地质灾害灾情评估对危险性评价的要求,进行深入论述是很有必要的。
(二)不同类型地质灾害形成条件
1.崩塌-滑坡形成条件
崩塌-滑坡是严重的斜坡变形现象,它的发生一方面取决于斜坡自身的基础条件,另一方面与斜坡受到的营力作用有关。因此将崩塌-滑坡形成条件分为基础条件和外界条件两类。
(1)基础条件 地貌是形成崩塌-滑坡的最基础条件。从区域地貌条件看,崩塌-滑坡形成于山地、高原地区,通常情况下,海拔高程越大,切割越剧烈,崩塌-滑坡越发育。从局部地形看,要有适宜的斜坡坡度、高度和形态,以及便于形成岩体崩落、滑动的临空面,这些对崩塌-滑坡形成具有最直接的作用。崩塌多发生在坡度大于55°、高度大于30m、坡面凹凸不平的陡峻斜坡上。滑坡多发生在15°以上的斜坡。崩塌-滑坡广泛发育在山区,以山间谷地、江河两岸最发育。
岩土体是崩塌-滑坡的物质基础。它的性质和结构对崩塌-滑坡活动具有决定性作用。一般情况下,性质坚硬、结构完整、抗剪强度大、抗风化能力强的岩石,斜坡整体性好,不容易发生崩塌-滑坡。相反,岩性松软、结构不完整,特别是裂隙发育、斜坡岩土体中存在软弱夹层时,容易失稳变形,发生崩塌-滑坡。
地质构造是崩塌-滑坡活动的重要影响因素。断裂构造不但使斜坡岩土体发育大量裂隙,甚至使斜坡变得支离破碎,而且促进了斜坡岩土体的风化作用和地下水活动,降低了斜坡的稳定性,加大了崩塌-滑坡活动的可能。
(2)外界条件 外界条件是导致崩塌-滑坡活动的诱发因素。主要由于暴雨、洪水、融雪、水库渗漏溃决,以及人工灌溉或排水等原因,使大量地表水或地下水进入斜坡,岩石抗剪强度急剧下降,从而诱发崩塌-滑坡。地震、人为爆破、工程开挖、填弃碴土等原因改变斜坡应力状态,也会引起斜坡失稳,而诱发崩塌-滑坡。
2.泥石流形成条件
泥石流是突发性很强的山地地质灾害。它同崩塌-滑坡一样,也是在一定的基础背景下,由某些突发性的因素激发而形成的。
(1)基础条件 泥石流是含有大量泥砂、石块的特殊洪流。急促的水流和充分的松散固体物质是泥石流形成的物质基础。急促水流主要来自暴雨,其次来自冰川积雪融水、河湖水库溃决等。因此,气候条件是影响泥石流发生的重要因素。在降水充沛,暴雨多发地区泥石流最发育。松散固体物质除一部分来自矿山废碴和工程弃土外,主要来源是各种成因的堆积物——断裂破碎物以及岩土风化后形成的残积物、坡积物、崩塌体、滑坡体,洪积碎屑物、冲积碎屑物等。这些碎屑物的形成又与地质条件有一定关系。在断裂构造发育,现今构造运动强烈的地区,由于山坡稳定性差、岩体结构不完整、风化作用强烈、岩石破碎、崩塌-滑坡发育、松散碎屑物质来源充分,因而最容易发生泥石流。
地形地貌条件是形成泥石流的又一个重要基础条件。从区域地貌条件看,在海拔高程较大,切割剧烈的山地高原地区,泥石流最发育。从局部地形条件看,泥石流一般要具有比较充分的汇纳水流和碎屑物的形成区、足够坡度的流通区、比较宽敞的堆积区。因此流域面积越大,地形坡度较大,越有利于泥石流的形成。
此外,植被条件对泥石流形成也有比较重要的作用。实践表明,在天然植被稀少,或由于人类过度放牧、垦殖以至滥砍乱伐等原因使植被严重破坏后,不仅造成严重的水土流失,也为泥石流活动提供比较充分的物质条件,促进泥石流的发生发展。
(2)激发条件 泥石流最常见的激发条件是暴雨。在具有充分松散固体物质条件和适宜的地形条件下,只要出现暴雨,就会激发泥石流;暴雨强度越大,泥石流活动规模也越大。除暴雨外,冰川积雪的迅速消融,河堤、水库、冰湖溃决等暴发的急促洪流也会引起泥石流活动。
3.岩溶塌陷的形成条件
同其它地质灾害一样,岩溶塌陷也是多种因素综合作用的结果。其形成条件也归纳为基础条件和诱发因素。
(1)基础条件
①可溶岩及岩溶发育程度 岩溶洞隙发育的可溶岩是岩溶塌陷的最根本的基础条件。我国发生塌陷活动的可溶岩除部分地区的晚中生界、第三系、第四系富含膏盐芒硝或钙质的砂泥岩、灰质砾岩及盐岩外,主要是古生界、中生界的石灰岩、白云岩、白云质灰岩等碳酸盐岩。碳酸盐岩的岩溶类型分为裸露型、覆盖型和埋藏型3种。裸露型岩溶的碳酸盐岩基本上直接出露地表,没有或者很少被第四系松散沉积物覆盖。覆盖型岩溶的碳酸盐岩大部分被第四系松散沉积物覆盖。覆盖率一般在7%以上,仅局部出露地表。其覆盖层厚度一般小于30m,最厚不超过100m。埋藏型岩溶的碳酸盐岩被很厚的第四系松散沉积物或其它非可溶岩覆盖,埋藏深度数十米以上。大量实践表明,岩溶塌陷主要发生在覆盖型岩溶和裸露型岩溶分布区,部分分布在埋藏型岩溶分布区。
除可溶岩岩性和岩溶类型外,碳酸盐岩的岩溶发育程度和岩溶洞穴的开启程度是决定岩溶塌陷的直接因素。从岩溶塌陷形成机理看,可溶岩洞隙一方面造成岩体结构的不完整,形成局部不稳定地带;另一方面为容纳溶蚀陷落物质和地下水的强烈活动提供了充分条件。因此,一般情况下,可溶岩的岩溶越发育,岩溶洞隙的开启性越好,岩溶塌陷越严重。
根据碳酸盐岩岩溶发育程度和有关特征,将岩溶发育程度分为强、中、弱三个等级(表5-3)。
可溶岩岩溶发育程度主要受地质构造、水文地质条件和气候条件影响。一般情况下,断裂构造发育、新构造运动强烈、地下水循环交替强烈、雨量充沛的碳酸盐岩分布区,岩石结构比较破碎,节理、裂隙发育,地下水溶蚀、潜蚀作用强烈,最容易形成岩溶塌陷。
②覆盖层厚度、结构、性质 岩溶塌陷除发生在裸露型岩溶分布区外,还广泛发生在覆盖型岩溶分布区。这种塌陷不仅仅是覆盖在第四系松散堆积物下面的可溶岩洞穴的陷落,有相当数量的塌陷是由于溶洞和上覆土层中土洞陷落所造成的。除此而外,覆盖层情况还影响了地下水活动,对岩溶塌陷也产生一定的影响。因此覆盖层是影响岩溶塌陷的重要因素。
表5-3 碳酸盐岩岩溶发育程度分级标志
据康彦仁等,1990。*指地表下100m或基岩面下50m以内孔段统计数;对于孔深100m以上全孔岩溶率,指标减半。
覆盖层厚度对岩溶塌陷形成具有决定性作用。据大量调查统计结果,覆盖层厚度小于10m塌陷发生的机会最多;10~30m可发生少量塌陷;30m以上可发生零星塌陷。
覆盖层岩性结构对岩溶塌陷也具有一定作用。一般情况下,覆盖层为比较均一的砂性土最容易产生塌陷;夹砂砾石的层状非均质土、均一的粘性土或者覆盖层底部发育有稳定层状粘性土的非均质土,发育塌陷的机会较少。此外,当覆盖层中有土洞时,容易发生塌陷;土洞越发育,塌陷越严重。
③地下水活动 岩溶发育地区,一般地下水活动都比较强烈。强烈的地下水活动,不但促进了可溶岩洞隙的发展,而且是形成岩溶塌陷的重要动力因素。它的作用方式包括:溶蚀作用;改变岩土体物理性质和力学性质,导致土的含水量上升,容重增加,使粘性土塑性状态发生坚硬状态→可塑状态→流塑状态的变化;浮托作用;侵蚀及潜蚀作用;搬运作用等。因此,岩溶塌陷多发育在地下水活动强烈地带,且多发生于地下水动力条件剧烈变化的时候。
(2)动力条件
①水动力条件的急剧变化,使岩土体平衡状态遭到严重破坏,诱发岩溶塌陷。引起水动力条件急剧变化的原因主要有降雨、水库蓄水、井下充水、灌溉渗漏以及严重干旱、井下排水、高强度抽水等。
②天然地震和人为振动。
③附加荷载。
④废液导致的酸碱液溶蚀活动。
4.地裂缝形成条件
如前所述,地裂缝分为构造地裂缝和非构造地裂缝两类,它们具有不同的形成条件。
构造地裂缝主要是伴随地壳构造运动产生的地裂缝。地壳构造运动的方式是极其复杂的,它除了引起突发性地震活动,并形成地震地裂缝外,在更多情况下是在广大地区发生缓慢的构造应力积累作用。伴随这种作用,常常发生构造蠕变活动,因此形成地裂缝。这种地裂缝分布广、规模大,危害最严重。非构造地裂缝的形成原因多样,主要包括:崩塌、滑坡、塌陷引起的地裂缝;黄土湿陷、膨胀土胀缩、松散土渗蚀引起的地裂缝;干旱、冻融引起的地裂缝等。实践表明,许多地裂缝并不是单一成因的地裂缝,而是以一种原因为主,同时又受其它条件影响的综合成因的地裂缝。因此,在分析地裂缝形成条件时,还要具体现象具体分析。就总体情况看,控制地裂缝活动的首要条件是现今构造活动程度,其次是崩塌、滑坡、塌陷等灾害动力活动程度以及水动力活动条件等。
5.地面沉降形成条件
如前所述,地面沉降可由多方面活动引起,主要包括地壳沉降活动、松散沉积物的自然固结压实、人类开采地下水或油气资源引起的土层压缩沉降。从灾害研究角度所说的地面沉降是指人类活动引起的沉降,或者是以人类活动为主,以自然动力为辅助作用引起的沉降活动。基于这种概念,地面沉降的形成条件也主要由两方面构成。一是地面沉降的基础条件。主要是具有一定厚度压缩性较高的松散沉积物。这类沉积物主要发育在沿海平原、内陆盆地及河谷平原地区。这些地区一般都是地壳沉降地区,所以这些地区的地面沉降活动不仅与人类活动密切相关,而且持续的地壳沉降也起到了“雪上加霜”的作用。影响地面沉降的人为动力条件主要是长时期超强度开采地下水,使含水层和临近非含水层中的孔隙水压力减小,土的有效应力增大,发生压缩沉降。
6.海水入侵形成条件
通常情况下,滨海地带地下水水位自陆地向海洋方向倾斜,陆地地下水向海洋补给排泄,二者维持相对稳定的平衡状态。在这种条件下,滨海地带相对密度较小的地下淡水浮托在相对密度较大的海水或咸水之上,二者间形成宽度不等的过渡带或临界面。在咸淡水平衡状态下,这个过渡带或临界面基本稳定。然而,这种平衡状态一旦被破坏,咸淡水临界面就要移动,以建立新的平衡。如果地下淡水蹬压力降低,临界面就要向陆地方向移动,于是就发生了海水入侵。
导致滨海地带咸淡水平衡状态破坏的外因,除气候干旱,地下水天然补给来源减少等自然原因外,主要是人为活动对天然水资源的破坏作用。近年来,我国沿海地区,水资源供需矛盾愈来愈尖锐,许多地区长期超量开采地下水,在滨海地带形成了低于海平面的地下水位负值区。因此,使海水沿含水层侵入淡水区,发生海水入侵。此外,河北、山东一些沿海地区,在发展人工养殖、扩建盐田等经济活动中,常将海水用明渠提引到距离海边5~15km的地方,因此扩大了咸水的分布范围。解放以后,在大小河流上游修建了大量水库、塘坝、使河流入海水量普遍减少;加上经常在河口地区大量挖砂,使河床标高降低,因此造成潮水上溯,使河流两侧发生海水入侵。
导致海水入侵的内因是陆地地下淡水与海水之间存在良好的水力联系:一些滨海平原地区,第四系含水层导水能力强,与海水之间缺乏稳定的隔水层而互相连通;还有一些地区,发育有裂隙岩溶水,含水岩层的裂隙、孔洞与海域直接连通,当陆地地下水水位下降到海平面以下时,海水就通过含水层迅速向内陆入侵。
7.膨胀土灾害影响条件
膨胀土的主要危害是破坏房屋、铁路、公路等工程建筑地基,使之变形,进一步造成建筑物沉陷开裂。这种破坏对于轻型建筑物尤其严重,有时既使加固了基脚或打桩穿过了膨胀土层,但仍能使地基发生位移,因此导致桩基变形或错断。
膨胀土的破坏作用主要源于它的明显的而且是反复交替的胀缩变化。因此,膨胀土的发育情况和性质是决定膨胀土危害程度的基础条件。膨胀土的发育情况主要包括膨胀土的发育厚度和深度两项要素。厚度越大,而且埋藏较浅时,危害越严重。膨胀土的性质主要是由自由膨胀率等指标标示的胀缩能力。依此,可以将膨胀土分为强膨胀土、中等膨胀土、弱膨胀土3个等级(表5-4)。
表5-4 膨胀土胀缩性等级划分标准
据褚桂棠,1988。表中一类指分布在丘陵、盆地边缘的膨胀土;二类指分布在河流阶地的膨胀土;三类指分布在岩溶地区准平原谷地的膨胀土。
影响膨胀土危害程度的外部条件主要是降雨、干旱等气候变化和排水等人类活动,因此可以使膨胀土饱水或失水而发生胀缩变化,导致灾害效应。
(三)地质灾害潜在危险性指标
1.地质灾害潜在危险性指标的确定原则
上面分析表明,地质灾害的形成条件异常复杂,因而在分析地质灾害潜在危险性时,所涉及的内容非常广泛。在这种情况下,如果将所有标示地质灾害形成条件的要素都纳入潜在危险性分析之中,不但不可能,而且也是不必要的。为了使分析指标适应潜在危险性分析需要,应按下列原则确定分析指标。
(1)分主次原则 将那些对地质灾害潜在危险性具有重要作用或直接关系的要素指标纳入潜在危险性分析,舍去次要的、间接性要素指标。例如:影响滑坡潜在危险性的地质因素很多,但其中最直接、最重要的因素是岩体中的软弱结构面,其它因素都是次要的因素;在影响岩溶塌陷活动的诸多地质条件中,最重要的因素是可溶岩的岩溶发育程度,其次是断裂构造及现今构造活动程度,其它因素为次要因素。再如,植被条件对泥石流活动具有一定影响,可作为分析泥石流潜在危险性的指标,但对于其它地质灾害的影响不大,可不纳入评价指标;以降水为主要标志的气候条件对泥石流和崩塌、滑坡活动具有重要作用,是评价其潜在危险性的指标,但对地裂缝、膨胀土等影响不大,不纳入评价指标。分清主次关系,合理地确定评价指标,可以使潜在危险性分析更加科学,更加明了。
(2)分层次原则 潜在危险性分析的目的是评价地质灾害的发生概率、可能形成的规模和破坏范围,为破坏损失评价或风险评价提供基础。因此,灾害活动概率、规模、破坏范围是潜在危险性分析的终极目标,称为目标指标。但这些指标是在分析地质灾害活动条件充分程度的基础上才能获得,因而称这些对地质灾害活动具有直接影响的要素指标为分析指标。地质灾害活动条件又是在一定的自然环境和社会经济条件下出现的,所以将反映区域自然环境和社会经济条件的指标称为背景指标,它对于地质灾害活动具有区域性控制作用。于是地质灾害潜在危险性指标的层次系统为背景指标—分析指标—目标指标。
(3)共性与个性兼顾原则 地质灾害灾情评估涉及不同的灾种,而且又有点评估、面评估、区域评估等不同类型。它们既具有许多共同特点,又具有多方面差异。因此,在建立地质灾害潜在危险性评价指标时,既要充分反映它们的共性特征,又要表现出它们的个性差异。从不同种类地质灾害潜在危险性评价来说,它们都与地质条件、地形地貌条件、气候水文条件、人类活动等有关。但这些条件对不同地质灾害的作用程度以及具体要素不同,因此,既需要考虑评价指标的统一性,又要照顾各自的特色和差异。对于不同范围的潜在危险性评价来说,基本指标类型一致,但精度要求不同。例如:在点评估中,滑坡-泥石流灾害的地貌条件,采用地形坡度、沟谷长度、比降等指标,在面评估,特别是区域评估中,则采用海拔高程、地貌类型等宏观指标。
2.地质灾害潜在危险性指标
根据上述原则,将评价地质灾害潜在危险性指标分为背景指标、分析指标、目标指标和点评估指标、面评估指标、区域评估指标(表5-5)。在三种范围的灾情评估中,背景指标和目标指标基本一致,不同灾种稍有差异;分析指标不仅对不同范围的灾情评估有一定差异,而且对不同灾种也有显著不同(表5-6)。
表5-5 地质灾害潜在危险分析总体指标简表
表5-6 不同地质灾害潜在危险性分析指标简表
这些指标是进行危险性评价和整个灾情评估的基础依据,因此是地质灾害灾情评估调查和地质灾害勘查的重要内容。
6、影响土温、气温变化的因素有哪些?
2013-10-11
1日照时长 2.海拔高度 3.下垫面 4.天气状况 5.云层厚度等。
7、膨胀土处理技术
膨胀土是一类结构性不稳定的高塑性粘土,也是典型的非饱和土,它在世界范围内分布极广,迄今发现存在膨胀土的国家达40多个。我国是膨胀土分布最广的国家之一,先后有20多个省、市和自治区发现有膨胀土,总面积在10×104 km2以上,成因以残积或坡积为主。
膨胀土的典型特征是具有裂隙性、膨胀性和超固结性,对气候变化特别敏感。它们对其强度都有强烈的衰减影响,使得膨胀土的工程性能极差,病害十分严重。
膨胀土的灾害防治处理,按工程对象划分,可划分成建筑物地基的变形、边坡稳定性、堤坝建筑和硐室稳定性问题。引起膨胀土灾害的内因主要为亲水性矿物和以SiO2、Al2O3、Fe2O3为主的化学成分、粘粒含量、孔隙比、含水量及其微结构和结构强度;外因是气候条件,如降雨及蒸发、作用压力、地形地貌及绿化、日照和室温。其中膨胀土的水分转移与含水量变化是诱发其危害的关键因素,对其地基处理主要控制其胀缩性。
膨胀土地基的处理,应从上部结构与地基基础两方面着手,设计中除着重抓住控制膨胀土胀缩性这一主要矛盾,选择合理的地基处理方法外,还需考虑上部结构的措施,加强构筑物的整体性与抗变形能力。基于上述考虑,膨胀土地基处理的基本原则如下:
1)在膨胀土地基设计及处理时,首先应考虑场地地形的复杂程度及其对工程的影响,根据地形地貌条件可将场地分为平坦场地与斜坡场地两种。针对前者,膨胀土地基按变形控制设计,并考虑气候条件;后者除按变形控制设计外,还需验算地基的稳定性,防止外部水分侵入与水平变形给边坡带来的严重危害,结合排水系统、坡面防护和设置支挡结构物综合防治。
2)按照建筑物对地基不均匀胀缩变形的适应能力和使用要求进行分类并区别对待,膨胀土地基处理应根据不同类型采取相应措施,使可能发生的变形量控制到容许变形值范围内。同一建筑物不宜跨越不同的地貌单元、土层和工程地质分区,力求规划简单,不要局部突出或拐弯过多。必要时,应设置沉降缝断开。
3)根据场地膨胀土的特性与胀缩等级、当地材料、工程类型与施工条件,并结合膨胀土埋深、厚度、大气影响、上部荷载等因素,回避或减缓膨胀土的不良特性、保持膨胀土工程特性的相对稳定性、改良膨胀土的本身性质以克服其湿热敏感性,以及改变基础形式与埋深,以提高地基的适应性,可选用有针对性的单一或综合方法处理膨胀土地基。
目前国内外有关膨胀土地基处理的方法较多,加固技术也在逐渐发展,下面介绍膨胀土地基的几种常用处理方法。
1.湿度控制法
湿度控制法是通过控制膨胀土含水量的变化,保持地基中的水分不受蒸发及降雨入渗的影响,从而抑制地基的胀缩变形。目前比较成功的保湿方法有:预浸水法、暗沟保湿法、帷幕保湿法和全封闭法。
(1)预浸水法
预浸水法是在施工前用人工方法增加土的含水量,使膨胀土层全部或部分膨胀,并维持高含水量,从而消除或减少膨胀变形量。
预浸水法只有在基底压力不大且能保持地基土现有含水量的少数建筑物施工时可以采用,如蓄水池、冷却塔等。其最常用的施工方法是在场地上挖一系列80cm深的明沟,设置几排调整含水量的竖井,沟底铺25cm厚的熟石灰,再填满石子,使沟内充水约1个月,直到周围的土都已湿润为止。
(2)暗沟保湿法
暗沟保湿法的原理与预浸水法相近,主要是利用膨胀土的胀缩性与含水量密切相关的原理,让膨胀土地基充分浸水至膨胀稳定含水量,并保证该含水量不发生变化,则地基既不会产生膨胀变形,也不会产生收缩变形,从而保证建筑物不因地基胀缩变形而引起破坏。保湿暗沟适用于有经常水源的3层以下房屋的处理,对无经常水源的房屋、强膨胀土地基和长期干旱地区不得采用。
暗沟保湿法的具体做法:施工前预先在基槽中浸水,使地基在整个过程中不产生胀缩变形,建筑施工结束后在地基两侧修建干砌砖石暗沟或接头不密封的水泥管保湿暗沟,土沟底用0.5%的坡度,干砌砖暗沟沟底用1∶3水泥砂浆抹平,沟外侧用砂填实,沟顶铺砂25cm,上部回填素土,应分层夯实,定期向暗沟内供水。由于暗沟中的水向地基土渗透,故建筑物使用过程中地基不产生膨胀变形。
(3)帷幕保湿法
帷幕保湿法是在建筑物两侧设置用不透水材料做成的帷幕,用来截断地基中水分向外转移或地基外的水分进入,保证地基中水分的相对稳定,防止地基土胀缩变形。帷幕形式有砂帷幕、填砂的塑料薄膜帷幕、填土的塑料薄膜帷幕、沥青油毡帷幕以及塑料薄膜灰土帷幕等。
帷幕埋深由建筑场地条件和当地大气影响急剧层深度来确定,根据地基土层水分变化情况,在房屋四周分别采取不同帷幕深度,以截断侧向土层水分的转移,帷幕配合1.5m宽散水进行地基处理,效果明显,尤其当膨胀土地基上部覆盖层为卵石、砂质土等透水层时,采用该法防止侧向渗水进入地基,效果良好。帷幕保湿法既可用于新建房屋,也可用于已损坏房屋的处理,前者通常情况下是在建房的同时建造帷幕。
建造帷幕时,帷幕深度应不小于基础的最小埋深;不透水材料可用油毡,但一般应选用较厚的聚乙烯薄膜,一般宜用两层,铺设时台阶部分不应少于10cm,并采用热合处理;隔水宜采用2∶8或3∶7灰土回填,在塑料薄膜失效时,灰土仍可起防水作用,散水宽度一般不小于1.5m,但必须覆盖帷幕,做法严格遵守规范规定。
(4)全封闭法
全封闭法一般在膨胀土路堤中应用,也称为包盖法或包边路堤,主要在膨胀土广泛分布的地区,出于经济上的考虑和受填料条件所限,不得不采用弱膨胀土和中膨胀土填筑路堤时,可直接用接近最佳含水量的中、弱膨胀土填筑路堤堤心部位,用普通粘土或改性土作为路堤两边边坡与基底及顶面的封层,从而形成包心填方,让膨胀土永久地封存在非膨胀土之中,避免膨胀土与外界大气直接接触,保持膨胀土湿度,使其失去胀缩性,从而成为良好的路基填料。在通常情况下,全封闭法仅适用于非浸水路堤。
为了能确保封闭效果,有效地限制堤内膨胀土湿度变化,封层应有相当的厚度。在用膨胀土填筑路基时,每一层铺设厚度宜控制在30cm以内,先用普通粘土填包边层,之后再填筑膨胀土夹心层,包边层和夹心层可同时碾压,压实后必须形成人字形路拱,并平整坡面。封顶层可用普通粘土填筑,厚度一般不应小于1.5m,表面用碾压机碾压平整。边坡包边宽度不小于2.0m,并按设计要求做好梯形路拱,每一段路堤按标准施工完毕后,人工刷好边坡,并拍打密实、平整,施工应选在非雨水季节。
2.土质改良法
土质改良法顾名思义就是在膨胀土中掺入其他材料,使其物理、力学特性得到改善,克服其不良的湿热敏感性,从而能满足工程的使用性能。目前对土质改良法子类归属尚不规范,不同部门、不同行业与工程手册等还没有统一。从膨胀土的土质改良法实质出发,按其加固机理不同而区比较合适。为此,将膨胀土的土质改良法划分为物理改良法、化学改良法与综合改良法。
(1)物理改良法
物理改良法是在膨胀土中添加其他非膨胀性固体材料,通过改变膨胀土原有的土颗粒组成及级配,从而减弱膨胀土的胀缩能力,达到改善其工程性质的目的。厂家的掺和料有风积土、砂砾石、粉煤灰与矿渣等。
物理改良法并没有改变膨胀土的本性,主要适用于弱膨胀土的改良。采用该法处理膨胀土,需掺和较高的添加材料,实际选用时,需慎重考虑。
(2)化学改良法
化学改良法是利用在膨胀土中加入某种其他物质,并添加材料使加入物质与膨胀土中的粘土颗粒发生某种化学反应或物质交换过程,以达到降低膨胀土膨胀潜势、增加强度和提高水稳定性的目的。该种处理方法的最大优点在于能从本质上改善膨胀土的不良工程性质,理论上可以根本消除膨胀土的胀缩性,是国内外膨胀土工程处理技术中的热点领域,应用广泛。
当前,应用化学加固膨胀土的添加材料种类较多,按形态既有固体添加剂、也有液体添加剂,按其化学成分划分还有无机添加剂和有机添加剂等。
(3)综合改良法
综合改良法是利用物理改良与化学改良加固机理,既改变膨胀土的物质组成结构,又改变其物理力学性质,集化学改良土水稳定性较好和较大的凝聚力及物理改良材料有较高内摩擦角和无胀缩性的优点,达到强化膨胀土的土质改良效果。由于该法充分利用了一些固体废弃物与价格低廉的材料,如粉煤灰、矿渣与砂砾石等,有利于环保,且改良质量良好,得到了工程界的普遍重视。当前在膨胀土工程建设中应用较多的有二灰土、石灰砂砾料与矿渣复合料等。
需要说明的是,在膨胀土的各种土质改良法中,均普遍存在着如何能达到添加剂均匀有效地改良膨胀土的施工问题,以及如何科学合理地确定质量控制指标与快速准确地进行掺入料计量问题。因此,除需继续研究各种改良新方法外,加强其施工工艺的研究也十分必要。
此外,还可采用换填法、压实控制法、桩基等方法进行膨胀土的处理,其设计和施工方法可参考相关规范。
8、逆温层的形成,影响,出现时间与气候条件有哪些
成因:1:辐射逆温 因地面强烈辐射而形成的逆温称为辐射逆温。在晴朗无风或微风的夜晚,地面因辐射冷却而降温,与地面接近的气层冷却降温最强烈,而上层的空气冷却降温缓慢,因此使低层大气产生逆温现象。辐射逆温一般日出后,逆温就逐渐消失了。 2:平流逆温 由于暖空气流到冷的地面上而形成的逆温称为平流逆温。当暖空气流到冷的地面上时,暖空气与冷地面之间不断进行热量交换。暖空气下层受冷地面影响最大,气温降低最强烈,上层降温缓慢,从而形成逆温。平流逆温的强度,主要决定于暖空气与冷地面之间的温差。温差愈大,逆温愈强。 3:湍流逆温 因低层空气的湍流混合作用而形成的逆温称为湍流逆温。当气层的气温直减率小于干绝热直减率时,经湍流混合后,气层的温度分布逐渐接近干绝热直减率。因湍流上升的空气按干绝热直减率降低温度。空气上升到混合层顶部时,它的温度比周围的气温低,混合的结果,使上层气温降低;空气下沉时,情况相反,致使下层气温升高。这样就在湍流减弱层,出现逆温。 4: 下沉逆温 因整层空气下沉而形成的逆温称为下沉逆温。当某气层产生下沉运动时,因气压逐渐增大,以及由于气层向水平方向扩散,使气层厚度减小。若气层下沉过程是绝热过程,且气层内各部分空气的相对位置不变。这时空气层顶部下沉的距离比底部下沉的距离大,致使其顶部绝热增温的幅度大于底部(图中H>H′)。因此,当气层下沉到某一高度时,气层顶部的气温高于底部,而形成逆温。下沉逆温多出现在高压控制的地区,其范围广,逆温层厚度大,逆温持续时间长。 5:锋面逆温 锋面是冷暖气团之间狭窄的过渡带,暖气团位于锋面之上,冷气团在下。在冷暖气团之间的过渡带上,便形成逆温。 在自然界,逆温的形成常常是几种原因共同作用的结果。无论逆温是怎样形成的,只要逆温出现,对天气均有一定影响。逆温层能阻碍空气的垂直运动;大量烟尘、水汽等聚集在逆温层下面,使能见度变坏,也易造成大气污染。 6:地形逆温 多发生在山谷或盆地。夜晚山坡上降温快,冷空气沿斜坡流入低谷和盆地,使原来的较暖的空气受挤抬升,出现的温度倒置现象。 什么叫“逆温”和“逆温层” 提起逆温,很多人对于它是比较陌生的。但是,由于逆温层而造成的天气异常变化,对人们生产、生活影响很大,甚至给人们的生命财产带来极大危害,许多人已经有所了解。 冬春时节的早晨或傍晚,在城市和市郊,常常见到烟雾上升到一定高度之后,就向水平方向漂浮起来,弥漫四方。如果无风又降温剧烈的情况下,整个视野很快就变得模糊起来,随着烟雾的袭来,天气阴沉,太阳无光,压得人透不过气来,同时也便会闻到煤烟味和其它难闻的气味。身体抵抗能力较差的人,便会出现胸闷、咳嗽、喉痛、呕吐、呼吸困难等症状。这是由于空气中形成了逆温和逆温层,使低层空气迅速污染而造成的。 什么叫逆温和逆温层呢?一般情况下,在低层大气中,通常气温是随高度的增加而降低的。但有时在某些层次可能出现相反的情况,气温随高度的增加而升高,这种现象称为逆温。出现逆温现象的大气层称为逆温层。 逆温层的形成原因主要有以下几种:一是地面辐射冷却;二是空气平流冷却;三是空气下沉增温;四是空气的乱流混合;五是锋面上形成的逆温。按形成的原因不同,将逆温层可分为辐射逆温层,平流逆温层,下沉逆温层,锋面逆温层和乱流逆温层。但不论哪一种逆温层,都对天气有一定的影响。 影响及防护:在逆温层中,较暖而轻的空气位于较冷而重的空气上面,形成一种极其稳定的空气层,就象一个锅盖一样,笼罩在近地层的上空,严重地阻碍着空气的对流运动,由于这种原因,近地层空气中的水汽、烟尘以及各种有害气体,上天无路,入地无门,只有飘浮在逆温层下面的空气层中,有利于云雾的形成,而降低了能见度,给交通运输带来麻烦,更严重的是,使空气中的污染物不能及时扩散开去,加重大气污染,给人们的生命财产带来危害。近代世界上所发生的重大公害事件中,就有一半以上与逆温层的影响有关。 逆温层对人们的健康造成很大危害。为了尽量避免它的不利影响,保护人类环境,维护人民生命财产的安全,我们一方面必须详细了解低层大气中的逆温层,找出其规律性,这样才能对于防止大气污染提供可靠的气象依据。另一方面,要采取必要的措施,想方设法防止逆温层的产生,这就是要减少或消除污染源,大力种树、种草、种花等,绿化美化环境。摘自网络