重大地質(zhì)災(zāi)害防治理論與實踐

前言

孔子日：“游于藝，行不由徑”。在地質(zhì)災(zāi)害防治領(lǐng)域摸爬滾打了這么多年，總有一些話要說，因此便有了這本著作。當(dāng)然，客觀上著者盼望自己多年辛苦的結(jié)晶能對推進我國地質(zhì)災(zāi)害防治、地質(zhì)環(huán)境合理開發(fā)利用和科學(xué)管理起到一點作用，也為后來者繼續(xù)探索鋪下一塊小小的基石。本書是一部偏重于闡述理論思維方法及其應(yīng)用的專著。它既是著者20余年廣泛參與我國地質(zhì)災(zāi)害防治活動的經(jīng)驗總結(jié)，也是從事長江三峽鏈子崖危巖體地質(zhì)論證、防治工程設(shè)計、跟蹤指導(dǎo)施工和工程治理效果檢驗研究的心得。在指導(dǎo)思想上，通過追求現(xiàn)場“原型觀測”、“原型試驗”和“原型研究”乃至“原型設(shè)計”，走向用簡單的方法解決復(fù)雜的問題，力求體現(xiàn)從感性認(rèn)識到理性思維，從特殊個性到一般共性，又從基本原理回歸到特殊案例應(yīng)用的技術(shù)路線。地質(zhì)災(zāi)害防治是一個復(fù)雜性問題，但并不等于排斥或拒絕簡單性和還原論的基本原則。因為解決復(fù)雜性問題的整體論和系統(tǒng)論還是來源于簡單性和還原論的集成，來源于原型系統(tǒng)的抽象與概化，逐步走向系統(tǒng)仿真，從而追求地質(zhì)體的整體特性與變形破壞行為的內(nèi)在規(guī)律。由于針對一般性斜坡問題研究的理論方法的著作已有很多，結(jié)合我國地質(zhì)災(zāi)害防治工作的多年考察，本書無意介紹國內(nèi)外地質(zhì)災(zāi)害防治的方法技術(shù)，而是結(jié)合中國現(xiàn)階段經(jīng)濟社會發(fā)展的實際需要，把探索地質(zhì)災(zāi)害防治的理論思想、思維方法，開展地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評價、監(jiān)測預(yù)警、優(yōu)選工程方案和動態(tài)施工的技巧乃至防災(zāi)減災(zāi)的公共管理置于更優(yōu)先的地位?？梢哉f，本書是著者從個人視角反映中國地質(zhì)災(zāi)害防治研究歷程的一篇“大文章”，也可以說是著者“徘徊于現(xiàn)場與理論之間的足跡[申潤植（日），1989]”。本書分為上下兩篇。上篇初步建立了地質(zhì)災(zāi)害防治工程學(xué)及其應(yīng)用的基本體系，包括基本概念、地質(zhì)災(zāi)害與地質(zhì)環(huán)境變化、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與勘查評價、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警原理與應(yīng)用、地質(zhì)災(zāi)害防治工程方案論證與工程設(shè)計、重大地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)和地質(zhì)災(zāi)害防治公共管理等。下篇比較系統(tǒng)地介紹了國家重大地質(zhì)災(zāi)害防治工程——長江三峽鏈子崖危巖體防治工程的地質(zhì)認(rèn)識、變形破壞機理分析、穩(wěn)定性評價、工程方案優(yōu)化與設(shè)計、施工地質(zhì)與設(shè)計調(diào)整、動態(tài)監(jiān)測、大型原位巖體力學(xué)模擬試驗（試件尺寸1m×1m）和基于變形監(jiān)測、地壓監(jiān)測、竣工后穩(wěn)定性校核計算和長江三峽水庫多期蓄水考驗等方面的工程治理效果評價。附錄提供了一些數(shù)據(jù)、圖片、資料信息和關(guān)于地質(zhì)災(zāi)害防治的中英文名詞，這對于理解應(yīng)用本書的知識體系并非是無關(guān)緊要的。

內(nèi)容概要

本書是作者20余年從事地質(zhì)災(zāi)害防治研究的學(xué)術(shù)總結(jié)，初步建立了地質(zhì)災(zāi)害防治工程學(xué)及其應(yīng)用的基本體系。全書分為上、下兩篇。上篇主要包括地質(zhì)災(zāi)害防治工程學(xué)的基本概念、地質(zhì)災(zāi)害系統(tǒng)與地質(zhì)環(huán)境變化、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與勘查評價、監(jiān)測與預(yù)警預(yù)報、防治工程設(shè)計與施工、應(yīng)急處置和地質(zhì)災(zāi)害防治公共管理等。下篇介紹長江三峽鏈子崖危巖體防治工程涉及的變形破壞機制分析、穩(wěn)定性評價、工程方案優(yōu)化、施工反饋研究、現(xiàn)場模擬試驗、穩(wěn)定性校核計算和多年監(jiān)測數(shù)據(jù)評價工程治理效果等。    本書可供從事地質(zhì)災(zāi)害防治、工程地質(zhì)、巖土工程、工程建設(shè)地質(zhì)安全評價和土地規(guī)劃利用的工程技術(shù)人員、科研人員、政府官員和高等學(xué)校師生參考使用。

作者簡介

劉傳正，男，1961年生，1983、1986年先后在長春地質(zhì)學(xué)院（現(xiàn)吉林大學(xué)）獲得工程地質(zhì)專業(yè)學(xué)士、碩士學(xué)位，1992年在中國地質(zhì)科學(xué)院獲得理學(xué)博士學(xué)位，1997年1月晉升教授級高級工程師，現(xiàn)任中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院（國土資源部地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急中心）副總工程師。研究方向為災(zāi)害地質(zhì)、工程地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)。以第一作者在國內(nèi)外公開發(fā)表論文90余篇，出版專著5部，合著6部。5部專著是：環(huán)境工程地質(zhì)學(xué)導(dǎo)論，1995，地質(zhì)出版社；地質(zhì)災(zāi)害勘查指南，2000，地質(zhì)出版社（2008年第3次印刷）；長江三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害成因與評價研究，2007，地質(zhì)出版社；重大地質(zhì)災(zāi)害防治理論與實踐，2009，科學(xué)出版社；中國地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域預(yù)警方法與應(yīng)用，2009，地質(zhì)出版社。 
    主要學(xué)術(shù)成就有：初步建立了重大工程選址的區(qū)域地殼穩(wěn)定性評價“安全島”多級逼近與優(yōu)選理論（1992）和環(huán)境工程地質(zhì)學(xué)理論體系（1995）；提出了長江三峽鏈子崖危巖體三維開裂變形破壞機制及防治工程目標(biāo)函數(shù)，并設(shè)計了煤層采空區(qū)防治工程，跟蹤開展了防治工程效果研究（1993～2006）；從防災(zāi)減災(zāi)的角度創(chuàng)建了區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害“發(fā)育度”、“潛勢度”、“危險度”和“危害度”“四度”遞進分析理論方法，并在三峽庫區(qū)和四川雅安等地進行了應(yīng)用（2003）；從合理利用地質(zhì)環(huán)境的角度初步提出了工程建設(shè)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價、功能區(qū)劃、容量評價和地質(zhì)災(zāi)害防治風(fēng)險管理的學(xué)術(shù)思想（2005）。綜合吸收美國舊金山和中國香港經(jīng)驗，創(chuàng)建了中國第一個地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警試驗區(qū)——四川雅安地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警試驗區(qū)（2001，2004）；提出了地質(zhì)災(zāi)害隱式統(tǒng)計（臨界降雨量）、顯式統(tǒng)計和動力模式區(qū)域預(yù)警原理，隱式統(tǒng)計和顯式統(tǒng)計方法是2003年以來基于氣象因素的全國地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域預(yù)警預(yù)報和多個省（自治區(qū)）開展類似工作的理論依據(jù)（2003，2007）；針對長江三峽復(fù)雜斜坡建立了“復(fù)合堆積體”概念，認(rèn)為古川江與古峽江東西貫通形成統(tǒng)一的長江是一個重大地質(zhì)事件，是三峽庫段大型復(fù)雜斜坡形成的根本動因的科學(xué)認(rèn)識（2000，2005）；提出并系統(tǒng)研究了長江三峽“巴東復(fù)雜斜坡系統(tǒng)”及其“重力成因論”（2006）；根據(jù)多年工作經(jīng)驗，提出了重大地質(zhì)災(zāi)害防治方案論證設(shè)計、應(yīng)急響應(yīng)和群測群防的一系列技術(shù)工作原則（1995，2000，2006）。

書籍目錄

前言上篇  地質(zhì)災(zāi)害防治理論與方法  第1章  概論    1.1  基本概念    1.2  地質(zhì)災(zāi)害基本屬性    1.3  程地質(zhì)與災(zāi)害地質(zhì)    1.4  電質(zhì)災(zāi)害防治工程學(xué)  第2章  地質(zhì)災(zāi)害與地質(zhì)環(huán)境變化    2.1  國內(nèi)外地質(zhì)災(zāi)害狀況    2.2  地質(zhì)災(zāi)害系統(tǒng)    2.3  電質(zhì)災(zāi)害成因    2.4  地質(zhì)災(zāi)害與人類文明    2.5  中國巖溶地面塌陷基本特征    2.6  “5·12”汶川地震災(zāi)害與人類生存安全    2.7  采礦引發(fā)的山體開裂崩滑災(zāi)害  第3章  地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與勘查    3.1  引言    3.2  調(diào)查評價的一般程序    3.3  區(qū)域評價遞進分析方法    3.4  地質(zhì)災(zāi)害勘查    3.5  工程地質(zhì)分析    3.6  斜坡穩(wěn)定性評價    3.7  實例1  意大利瓦依昂水庫滑坡事件    3.8  實例2  南昆鐵路八渡滑坡成因機理分析    3.9  實例3  寶雞狄家坡滑坡穩(wěn)定性研究  第4章  地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警    4.1  概論    4.2  區(qū)域預(yù)警預(yù)報原理    4.3  基于臨界降雨量的區(qū)域預(yù)警實踐    4.4  區(qū)域預(yù)警顯式系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用    4.5  斜坡動態(tài)監(jiān)測方法    4.6  滑坡動態(tài)預(yù)報方法    4.7  地質(zhì)災(zāi)害群測群防體系    4.8  中國地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警站網(wǎng)建設(shè)構(gòu)想    4.9  四川雅安地質(zhì)災(zāi)害時空預(yù)警試驗區(qū)  第5章  地質(zhì)災(zāi)害防治工程    5.1  概述    5.2  工程論證——地質(zhì)觀與工程觀    5.3  工程可行性研究——方案論證比選    5.4  防治工程設(shè)計    5.5  施工地質(zhì)與設(shè)計變更    5.6  地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)    5.7  防治工程監(jiān)理    5.8  實例1  烏江雞冠嶺山崩堵江災(zāi)害防治方案論證    5.9  實例2  長江三峽白衣庵滑坡防治工程設(shè)計    5.10  實例3  四川丹巴縣城特大型滑坡險情應(yīng)急響應(yīng)  第6章  地質(zhì)災(zāi)害防治公共管理    6.1  基本認(rèn)識    6.2  防災(zāi)減災(zāi)公共政策的制定    6.3  中國地質(zhì)災(zāi)害防治工作狀況    6.4  國外地質(zhì)災(zāi)害防治工作狀況    6.5  中國地質(zhì)災(zāi)害減輕戰(zhàn)略思考下篇  長江三峽鏈子崖危巖體防治工程  第7章  區(qū)域地質(zhì)環(huán)境    7.1  氣象水文    7.2  區(qū)域地質(zhì)環(huán)境    7.3  新構(gòu)造運動特征    7.4  崩塌滑坡與地震活動  第8章  工程地質(zhì)特征    8.1  地形地貌    8.2  地層組合    8.3  地質(zhì)結(jié)構(gòu)面    8.4  煤層采空區(qū)    8.5  水文地質(zhì)特征    8.6  危巖體變形特征    8.7  巖石力學(xué)性質(zhì)  第9章  變形破壞機理與穩(wěn)定性研究    9.1  采煤活動與危巖體的形成    9.2  T8～T12縫段危巖體開裂變形機制    9.3  T11～T12縫段危巖體開裂崩塌機制    9.4  鏈子崖變形破壞模擬試驗    9.5  T8～T12縫段危巖體穩(wěn)定性評價    9.6  T8～T12縫段危巖體變形破壞的視滑力問題  第10章  工程方案與工程設(shè)計    10.1  引言    10.2  工程目標(biāo)    10.3  工程方案比選    10.4  工程目標(biāo)函數(shù)    10.5  工程采用方案    10.6  承重阻滑工程設(shè)計    10.7  錨固工程設(shè)計  第11章  施工反饋與設(shè)計調(diào)整    11.1  地質(zhì)雷達探測    11.2  施工方法    11.3  頂板控制與垮頂處理    11.4  施工地質(zhì)編錄    11.5  煤層采空區(qū)的地壓分布    11.6  地質(zhì)再認(rèn)識與原位抗剪模擬試驗    11.7  承重阻滑工程設(shè)計調(diào)整與工程量復(fù)核    11.8  錨固工程設(shè)計調(diào)整  第12章  工程治理效果研究    12.1  概述    12.2  工程監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)    12.3  T8～T12縫區(qū)危巖體變形動態(tài)    12.4  煤層采空區(qū)治理工程承壓監(jiān)測    12.5  地壓曲線的數(shù)學(xué)擬合    12.6  錨固工程監(jiān)測    12.7  雷劈石滑坡穩(wěn)定狀態(tài)    12.8  工程竣工后鏈子崖穩(wěn)定性評價    12.9  結(jié)論  《重大地質(zhì)災(zāi)害防治理論與實踐》摘要(英文)  主要參考文獻  附錄1  鏈子崖危巖體煤層采空區(qū)地壓監(jiān)測數(shù)據(jù)與數(shù)學(xué)擬合曲線  附錄2  中國20世紀(jì)以來重大滑坡泥石流災(zāi)害信息  附錄3  國外20世紀(jì)以來重大滑坡泥石流災(zāi)害信息  附錄4  地質(zhì)災(zāi)害防治中英文名詞  附錄5  引用的主要技術(shù)報告目錄  后記  鏈子崖危巖體防治工程與中國典型地質(zhì)災(zāi)害圖版

章節(jié)摘錄

插圖：問題總有兩面性，人類不可能完全控制自然，也不可能使自然災(zāi)害完全消失。防治災(zāi)害，減少損失，是人類抗拒自然威脅，保護生存環(huán)境的基本目標(biāo)。然而，逢災(zāi)必治未必是科學(xué)而經(jīng)濟的良策。盲目決策，不進行長遠的損失與收益對比分析，可能會得不償失，甚至加劇災(zāi)害的發(fā)生。2.4.1 地質(zhì)考查的啟示長期的工程地質(zhì)考查發(fā)現(xiàn)，許多城鎮(zhèn)、村落等居民地（特別是山區(qū)）多處于古崩坡積物、古滑坡體或尚在活動的崩滑體上。這些崩滑地質(zhì)災(zāi)害在歷史上曾多次危害當(dāng)?shù)厝嗣裆敭a(chǎn)的安全，但奇怪的是，當(dāng)?shù)鼐用癫⑽匆捦舅?！地震活動給人類帶來了巨大的危害，但眾多的人類群落又多沿地震帶而建。安寧河流域是四川第二大平原，位于中國著名的南北地震構(gòu)造帶上，也是中國西南地區(qū)在水能、礦產(chǎn)資源等方面最富庶的地區(qū)之一，但安寧河斷裂是一條巨大的孕震斷裂，歷次地震、滑坡和泥石流災(zāi)害的慘重教訓(xùn)，使當(dāng)?shù)氐娜嗣衿砬蟀矊?，盡管實際上安寧河并不“安寧”。中國許多大城市也都位于地震帶上，這些大城市地處地震區(qū)卻歷久不衰，究其原因是其地處多種生態(tài)位的集合點。如北京地處北東與北西方向地震帶的交叉地帶，它坐落于山前沖洪積扇上，地下水源豐富。它西通內(nèi)蒙商貿(mào)，東臨渤海，北達東北糧倉，南抱富庶的華北平原。又如西安、太原、呼和浩特、銀川也位于鄂爾多斯地塊周緣的環(huán)形地震帶上。烏江下游的許多城鎮(zhèn)均坐落在古崩積物或古滑坡體上，這些堆積物目前多呈穩(wěn)定狀態(tài)，其后山最新的崩塌、危石已威脅不到江邊居民的安全。從滑坡結(jié)構(gòu)上分析，不難推測，這些滑坡體也經(jīng)歷了形成－活躍－穩(wěn)定的多個階段。這就提出了古滑坡體的工程建設(shè)可利用性及可利用程度問題。對于人類活動集中地區(qū)，也形成了獨具特點的地質(zhì)災(zāi)害群體，如水庫地區(qū)的水位上升及其變動，造成庫岸斜坡的失穩(wěn)；鐵路沿線路塹開挖及來往列車的交變動荷作用，形成帶狀工程地質(zhì)環(huán)境惡化區(qū)；礦山地區(qū)不僅出現(xiàn)嚴(yán)重的環(huán)境污染，且不同程度地引起邊坡失穩(wěn)、地面塌陷和尾礦、矸石堆泥石流等；城市地區(qū)的地球物理化學(xué)場發(fā)生急劇變化，過量抽取地下水引起地面沉降、地裂縫，而人工填土地基則極大地加重了地震引起的災(zāi)害損失?？傊?，人類聚居區(qū)，往往也是災(zāi)害多發(fā)區(qū)，特別是在山區(qū)或山前，內(nèi)外動力作用孕育了地震或崩滑流災(zāi)害，與此同時，也造就了人類賴以生存的土壤、各種礦產(chǎn)、地下水儲集地（地下水庫）和有利的生態(tài)環(huán)境。因此，人類的文明史包含有災(zāi)害文明的成分，某種意義上，也是一種與自然災(zāi)害斗爭的歷史。當(dāng)今文明社會的高度發(fā)展，導(dǎo)致一些地質(zhì)環(huán)境的惡化，地質(zhì)災(zāi)害的成災(zāi)規(guī)律特點有所改變，或完全以其他方式危害人類。例如，1985年墨西哥地震，在離震源約.4 00km的首都墨西哥城的松軟地基上發(fā)生嚴(yán)重震害。墨西哥城是由于不斷填湖造地擴大而成的，曾屢次遭受震害。1985年9月的地震造成建筑物震害類型如表2.7 。這次大震，軟地基是破壞的主要原因，另外是情報傳遞和對提出的警告不夠重視，相應(yīng)的體系不健全。

后記

撰寫一部系統(tǒng)介紹地質(zhì)災(zāi)害防治工程理論及其應(yīng)用著作的念頭始于1997年初。當(dāng)時，長江三峽鏈子崖危巖體防治工程施工終于進入正軌?；厥椎刭|(zhì)研究、工程設(shè)計與指導(dǎo)施工的艱難，不同觀點的激烈碰撞到逐漸統(tǒng)一認(rèn)識的過程，著者開始思考一些深層次的問題，并感到很有必要總結(jié)自己的工作體會。多年來的地質(zhì)工程學(xué)習(xí)、研究與實踐使我認(rèn)識到，目前介紹地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)的論著較多，從思想、理論高度指導(dǎo)工程應(yīng)用者卻較少見，這是作者長期孕育、思考，并著手著述工作的原動力。作為一個多年從事地質(zhì)災(zāi)害防治研究的學(xué)者，我清楚自己的社會責(zé)任，也深深感到了自己能力的不足。多方面的繁重工作實踐使著者積累了豐富的素材，但也使著述工作一再推遲。經(jīng)過10多年的準(zhǔn)備，終于在2007年初開始了著述工作。有想法是一回事，下決心去做則是另一回事，真要實現(xiàn)它卻未想到是如此的漫長而艱難。一路走來，著者時時感到不堪重荷，因為整個著述過程充滿著挑戰(zhàn)與挫折，乏味和興奮的心情交織在一起，唯有的驅(qū)動力只剩下責(zé)任感了。1.1 工作經(jīng)歷20多年的地質(zhì)災(zāi)害防治工作經(jīng)歷是保證著述言之有物的先決條件，簡單回顧一下也許是有啟發(fā)意義的。1984年，參加長江上游云陽縣雞扒子滑坡工程地質(zhì)調(diào)查，這是首次接觸地質(zhì)災(zāi)害問題。1985年6月12日凌晨3時45分，新灘大滑坡發(fā)生時（體積3000×104m3，造成夜宿長江水域的船上人員死亡或失蹤12人，傷8人，長江斷航12天），著者恰在當(dāng)?shù)卣{(diào)查仙女山和九灣溪活動斷裂（新灘滑坡處于兩者之間）。機緣巧合，協(xié)助湖北省西陵峽巖崩調(diào)查工作處劃定了危險區(qū)和人員撤離范圍（中國地質(zhì)報，1985年第224號），但該階段我的興趣仍在重大工程區(qū)域地殼穩(wěn)定性評價和水庫誘發(fā)地震研究方面，只是初步認(rèn)識到長江三峽區(qū)域內(nèi)、外動力作用的相關(guān)性。

編輯推薦

《重大地質(zhì)災(zāi)害防治理論與實踐》是由科學(xué)出版社出版的。

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