0 引言
我國是一個多山的國家, 山地、丘陵和比較崎嶇的高原占全國總面積的2/3,加之我國處在特殊的地質構造帶上,我國也成為世界上地質災害最為嚴重的國家之一。由于地震難以預測,來得突然,往往會在極短的時間造成巨大的人員和經濟損失。總結近百年來國內外地震災害教訓,一個不容忽視的問題是,強烈地震不僅使建(構)筑物破壞倒塌,造成大量的人員傷亡和經濟損失,還常常引發火災、水災(海嘯、水庫垮壩等)、傳染性疾病(如瘟疫)、毒氣泄漏與擴散(含放射性物質)、爆炸、滑坡、泥石流、停產、生命線工程被破壞(通訊、交通、供水、供電等)、社會動亂等一系列次生災害,有時地震次生災害的損失甚至超過了地震直接災害。
地震所造成的次生地質災害具有類型多、分布廣、成災強度高、延續時間長及反復性大等特點,在我國西部地區,由于地形起伏而導致的地震滑坡災害也往往更加嚴重。震后次生地質災害給災區人民群眾生命和財產安全帶來巨大威脅,如2008年“5·12”汶川地震新誘發次生山地災害點達5094處(其中滑坡1701處,崩塌1866處,泥石流304處,不穩定斜坡1093處,地面塌陷21處,地裂縫123處),而未探明的潛在山地災害數量不可估量。這些次生災害不僅加重了災情,而且加大了抗震救災、應急救援和恢復重建的難度,因此地震誘發次生山地災害應引起高度重視。
1 震后工程主要次生災害特點
地震次生災害指在地震中由于地震作用導致的地質、地貌動力過程及其災害效應, 包括地震中直接導致的次生災害和地震以后相當一段時期內發生的次生災害, 主要有巖崩、崩塌、滑坡、地面形變(隆起、錯動、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 產生原因及特點
(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現象。地震滑坡是斜坡上不穩定的土體或巖體在地震力和重力作用下沿一定的滑動面或滑動帶整體向下滑動的物理地質現象。地震引發滑坡和崩塌的原因不外兩個方面,一是地震巨大的沖擊力增加了剪切應力,再是地震裂隙改變了地下水的徑流,造成了抗剪強度的降低,因而形成了巖體的崩落和山體的滑動。地震泥石流是山地在地震時爆發的飽含大量泥沙、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,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、滑坡和泥石流多發生在山間谷坡和河岸斜坡地區,深風化和易風化巖體、裸露地和稀疏覆蓋地比較容易產生。
(3)據我國一些地區的地震和地震崩塌、滑坡和泥石流的統計,地震的活動周期和崩塌、滑坡和泥石流的活動周期有較密切的相關性。地震的巨大沖擊力, 一方面誘發崩塌、滑坡和泥石流的發生,稱之為同發型崩塌、滑坡、泥石流,另一方面,地震使斜坡產生新的破壞,為新的崩塌、滑坡和泥石流創造了條件繼地震后這些災害陸續發生,稱之為后發型崩塌、滑坡、泥石流。
(4)地震崩塌、滑坡和泥石流受地質構造和地震烈度的控制。一般斷層通過的地帶發生這類災害較多,大多數災害分布在七度以上烈度區。
(5)地震崩塌、滑坡和泥石流還受降雨的影響。在雨季的地震,同發型災害較多。在干旱季的地震,待降雨后發生災害較多。
(6)地震崩塌、滑坡和泥石流災害活動面廣、量大、搬運距離遠,并可多溝同時爆發,造成災害大,有時可造成諸如水災等一些其他災害。
(7)地震水災的特點:危險主要來自地震滑坡、泥石流或水利工程設施的破壞。多發生在雨季,雨季發生的地震,極易產生滑坡、泥石流,地震水災造成損失嚴重、水害分布廣,水災的受災區域為山區的湖泊、水庫、河流的沿岸及其下游區;水害的受災區域主要為盆地、平原。
1.2 崩塌(巖崩、滾石)
地震期間,震動荷載作用于工程不穩定巖體及環境邊坡,使巖體在重力作用下,沿著結構面發生變形位移,形成崩塌和巖崩。地震崩塌的類型有:傾倒式崩塌、滑移式崩塌、錯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,為后期水石流的發生提供了物質條件。
崩塌發生部位往往具有選擇性,即通常發生在對地震波有明顯放大效應的部位:如河谷中上部坡型轉折部位,單薄山脊部位和多面臨空的孤立山體部位等。
1.3 滑坡
在一次強烈的地震活動中,由于強烈的地震導致的次生滑坡災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域地質環境、地質背景、坡體結構類型、地形地貌條件、水文地質條件以及發震時的降雨、融雪等各種因素密切相關,不同地區的地震其誘發的次生滑坡的災害特點也不盡相同。
地震引起的滑坡在地區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,這些區域一般都緊鄰強烈地震活動帶;另一方面要具有適宜滑坡發生的地形地貌條件,即有不穩定的山坡。大地震經常引發大的滑坡災害, 在相同條件下,地震震級越大,誘發滑坡和泥石流的面積也越大,有的是與地震同時發生, 有的是滯后一段時間發生, 地震還能使老滑坡復活。地震類型中“群震型”的地震要比“主震余震型”的地震誘發的滑坡危險性大,規模也大,原因是地震的強烈作用使斜坡巖土的內部結構發生破壞和變化,原有的結構面(或層面)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斜坡穩定很不利,極易引發滑坡。另外發生的數百數千次余震,在地震力的反復振動沖擊下,斜坡巖土體就更容易發生變形,最終發展為滑坡。
1.4 泥石流
地震導致的大面積、數量眾多的山體滑坡、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來源。由于強震引發松散固體物質的劇增、地表植被破壞引起徑匯流條件的變化、溝道性質的變化及溝道內形成的多級堵塞,使這些泥石流溝在今后較長一段時間內處于活躍期, 同時泥石流暴發規模和頻率顯著增加。資料統計震后泥石流次生災害的活躍性、危害的延續時間都遠遠超過其他類型的地質災害,極大的危害災區人民生命財產安全, 特別是城鎮、村莊、道路、水利水電工程和農田等。
震后泥石流成因具有以下特征:①直接轉化型:沒有溝道,僅有坡面的水流匯集,滑坡直接轉化成泥石流;②間接轉化型:有溝道,暴雨沖刷崩塌滑坡等松散體,通過溝道匯集形成泥石流,滑坡間接轉化成泥石流;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、水庫山區的湖泊,使水位上升、外流形成災害。如地震波在水體傳遞過程中,水面會形成波浪,如果在海水中就發生海嘯,而在湖水中就形成涌浪。汶川地震時紫坪鋪庫水面形成地震涌浪,涌浪到達前,岸邊水位急劇下降,而后涌浪迅速到來,浪高達2~3m,席卷庫岸,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, 使湖水、庫水溢出成災。地震破壞堤壩造成決口成災,水庫水壩出現裂縫可能導致庫水泛濫。
1.8 砂土液化
砂土液化是一種破壞性非常強并具有一定區域性的地震災害。在地震作用下,飽和非粘性土受到強烈震動,抗剪強度喪失,整個土體處于懸浮狀態。影響砂土液化最主要的因素有:土顆粒粒徑、砂土密實度、上覆蓋層土層厚度、土面震動強度和地面震動的持續時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,土體的結構受到擾動,導致軟土層塑性區的擴大或強度的降低,從而使建筑物產生附加沉降。
1.10 地陷
地震作用下地下洞穴或采空區的塌陷;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等。