论土木工程灾害及其防御

郭丹

摘 要：土木工程是我国社会发展的支柱工程，土木工程灾害的产生严重影响着国家经济建设的顺利发展。文章通过对灾害的一般定义，并在了解灾害本质的基础上了解土木工程灾害的涵义，了解其形成的原因、自身特点、灾害的分类以及土木工程灾害的防御技术等。同时，土木工程的不正当选址、设计、施工、设防、使用和维护等，都会影响土木工程的抗灾能力。因此只有提高对土木工程灾害的认识，人类才能够对危险进行防御，并减轻事故发生频率。

关键词：土木工程；灾害；防御；自然灾害

中图分类号：TU74 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）18-0127-02

Abstract： Civil engineering is the mainstay of social development in China. Civil engineering disasters seriously affect the smooth development of national economic construction. Through the general definition of disaster， and on the basis of understanding the nature of the disaster， the meaning of civil engineering disaster， the causes of its formation， its own characteristics， the classification of disasters and civil engineering disaster prevention technology and so on are dealt with. At the same time， the improper location， design， construction， fortification， use and maintenance of civil engineering will affect the disaster resistance of civil engineering. Therefore， only by raising the awareness of civil engineering disasters can human beings be able to defend against danger and reduce the frequency of accidents.

Keywords： civil engineering； disaster； defense； natural disaster

1 概述

灾害的产生是致灾体和承灾体相互作用的结果，当承灾体的一方抗灾能力过小时，就容易引发灾害，反之，灾害就很难出现。虽然致灾体是产生灾害的重要元素之一，但是它的作用通常被人们夸大，尤其在古代科学技术不发达，人们认为这种致灾体是天意的一种象征，人类的能力是弱小的，不能与之对抗的。但是，从现代科学发展的角度来看，虽然致灾体是重要的因素，但不是决定因素，并不是所有的致灾体都能导致灾害的发生，比如火山喷发、荒漠地区的地震等没有人类社会存在的地方，这种没有承灾体存在的情况下，致灾体产生的状况并不能引发灾害。此外，人们可以利用自身的条件，比如先进的科学技术，来防止灾害造成的影响，进行抗灾、减灾。例如，可以增加土木工程的抗震能力和工程质量来减轻自然地震带来的灾害。在美国、日本等发达国家，因为地壳的移动很容易发生地震，甚至是高等级的地震，但是却不容易引发灾害。[1]虽然人们很难改变自然现象产生的致灾体，但是人们可以对致灾体进行分析和研究，找出应对灾害的方法。

2 论土木工程灾害

2.1 土木工程灾害的涵义

一直以来，我国将自然灾害的招致体一般分为两大类：自然灾害、人为灾害。通常自然灾害可以分为以下几类：一是气象灾害：通过大气圈、水圈中的致灾体引起的，如台风、干旱、森林火灾等。二是地质灾害，它主要是由岩石圈产生的致灾体而形成的，如地震、泥石流、山体滑坡等。三是生物灾害，它是在生物圈循环过程中形成的致灾体，主要有蝗虫害、瘟疫等。同时，人为灾害按照致灾体的类型也可以分为三种情况：一是由于技术原因而招致的灾祸，如核爆炸、化学用品等的爆炸。二是人的行为产生过失而产生的灾害，比如交通事故、煤气爆炸以及恶劣性质的火灾等。三是人类恶意的做事方式产生的灾害，如战争、战乱、恐怖袭击等。

在长期的灾害形成系统中，人类有时候是致灾体，有时候是承灾体，同时也有可能两者都是，他们是灾害的受害者，或者是间接灾害的造成者，人类在灾害系统中有重要的作用，扮演着双重角色。而土木工程也是集致灾体和承灾体于一身的显著例子。在许多灾害现象发生的过程中，土木工程往往因外力的冲击作用，首先扮演承灾体的作用，但同时，若因其的承载能力比较弱，很容易因为外力的冲击作用而失效、倒塌，甚至造成大量的人员伤亡，损失大量的财力、物力、人力，扩大了灾害造成损伤的范围，从而体现了土木工程致灾体和承灾体的双重作用。[2]但是长期以来，因為土木工程建筑的失效而引起的致灾体产生灾害的情况仍然没有受到足够的重视，很多的自然灾害并不都是自然现象直接形成的，充分认识到这一情况，才能找到正确的减灾和防灾的方法。

2.2 土木工程灾害的分类

将土木工程造成的灾害进行分类，可以从土木工程失效、坍塌的外部因素进行探究，从而可以分为由自然环境造成的土木工程灾害和由人为原因造成的土木工程灾害两大类。除了存在于地震中的土木工程安全隐患之外，还有许多的自然灾害的致灾体是由土木工程灾害引发的。比如，在强烈的大风作用下，运输电塔遭到破坏，造成我国电网的局部断电，从而造成大量的经济损失。在零八年我国出现的极端雨雪天气，使得南方许多厂房被迫倒闭，从而造成了大量的经济损失和人员伤亡。[3]在人为灾害中引起的土木工程的致灾体，可以进一步分为：技术过失、行为过失以及恶意行径等方式。

3 土木工程抗灾作用差的原因

3.1 土木工程的选址不当

土木工程不当的选址，很容易出现灾害的产生，例如当选址在有地震活动的地壳断层时，比较容易发生滑坡泥石流等地质灾害，尤其是在雨天，这种情况更加明显。像这种很容易发生沉陷的地址，都不宜进行土木工程建设。当前，我国还存在许多危险地址还存在土木工程建设不当的情况，但是却没有行之有效的方式来防止自然灾害的发生，或者是防险的能力过高，花费的成本也过高，负担不起。因此，为了避免此类的自然灾害的方式，就是远离或者避免在危险的地质条件下选址。

3.2 土木工程的设防不当

较高的土木工程设防能力能够大大提高抵抗自然灾害的能力和水准，适当的设防是能够减轻土木工程灾害的有效措施之一。但是受当前条件的制约以及对地震危险水平的错误判断，很容易造成不可挽回的损失，如上世纪七十年代末的唐山大地震的发生，几乎毁灭了整个唐山市，这种现象的根本原因是，唐山市内的所有土木工程建筑都没有对土木工程和建筑设施进行设防，从而造成了不可挽回的损失。2010年海地地震发生的主要原因是，震中心所在的首都太子港也是一个未设防的城市，造成了数十万人的死亡。在这两次的地震灾害中，除了致灾体的本身因素外，因为不设防而造成土木工程的失效，造成巨大的损失，它们也是造成沉重灾难的直接原因。[4]

3.3 土木工程的设计不当

土木工程的设计水平体现了我国对灾害的致灾体的认识水平，以及我国的经济实力，合理、有效的设计能够体现我国应对自然灾害的能力，也影响着我国土木工程设计的质量问题。我国土木工程设计出现偏差的主要原因是人们的认知出现了误区，或者是对某一事物的特征了解不全面。一些抗震的土木工程，正是在一次次的地震灾害教训中形成的。人们通过地震灾难了解到钢筋混凝土框架的弱点，充分认知到箍筋对钢筋混凝土的重要作用，并一直沿用到今天，成为我国的抗震规范并被广泛采用。

4 土木工程防御措施的探讨

4.1 了解灾害荷载的破坏性

灾害的荷载破坏性，以地震为了解，灾害性的荷载就是地震荷载，人们对地震荷载的作用了解将近百余年的时间，地震的重要理论研究是关于二十世纪初的等效水平静力的荷载，这一项理论研究，奠定了我国抗震设计的初步规模。渐渐地，随着人们对它认识的不断深入，能够逐渐了解到它与工程结构力学密切相关，并经历了反应谱、时程分析、线性动力等一系列的反应理论，形成了我国目前最常用的一些震核表达方式。伴随着许多已经量化的地震作用指标，能够很好的反映出地震的破坏作用、复杂性，从而，人们对地震的认识也在逐渐加深。

4.2 对灾害性的荷载进行划分、危险分析

对灾害性的荷载进行划分的主要目的是为了更好地研究荷载在时间、空间上的分布特点，满足不同情况下的抗灾分析，进行抗灾设计。但是对灾害性的荷载按照一定规律进行区分是一项很艰难的任务。因此，可以以地震为条件，看出抗震设置的预防机制的基础是地震的震动参数，如果能够合理地制定地震的区域画图，就能够在一定程度上减少土木工程灾害的形成。在进行地震灾害性荷载评估时，是以地震的危险性、地震震动的衰减模型以及局部场地的外部影响进行的。[5]当前我国对这些理论的研究仍然处于初步探索阶段，得到的研究结果仍有一些不确定性。

4.3 了解土木工程灾害的反应特征和损伤原因

了解土木工程在灾害性的荷载影响下的一系列反应特点和损伤激励，能够在一定程度上增加土木工程的抗灾能力，避免土木工程成为致灾体。这是实现土木工程受到灾害影响的变化机理所要跨越的一项重要壁垒。人们对土木工程的损伤特征的一系列变化进行了一定的认知，从线弹性变化到非线性变化，并同时从受力、位移以及能量的角度，通过多种参数的特点，对这种破坏土木工程机理的情况进行合理的阐述及定性、定量的描述，表现地震的反應状态，并通过这一展现过程，展现与土木工程灾害性相关的物理模型和模拟数值的方法。通过该过程能够充分了解到数值模拟在进行土木工程破坏机理的探索中具有更好的发展优势和广阔的前景。[6]对土木工程损伤机理的模拟模型正在起步，能够引起人们对土木工程灾害防御的广泛关注。

5 结束语

土木工程灾害直接影响了人们的日常生产生活，它是与人类关系非常密切的一种灾害，在我国进行城镇化建设的同时，要时刻关注土木工程灾害的防御问题，通过解决土木工程的灾害性问题，来推动自然灾害防御科学的发展，为土木工程的发展提供强有力的动力，深刻认识土木工程灾害的危害性，并运用科学的高水平技术解决土木工程灾害问题。

参考文献：

[1]石若利.土木工程的灾害及其防御探究[J].住宅与房地产，2018（02）：232.

[2]李长青，洪皓飞，徐井良.光纤技术在土木工程灾害监测中的应用[J].建材与装饰，2017（07）：120.

[3]张翰南.土木工程灾害防治-防排水施工与质量控制[J].四川水泥，2017（02）：230.

[4]吕大刚.土木工程灾害风险分析、全寿命优化与可持续决策[A].中国土木工程学会工程风险与保险研究分会.第三届全国工程风险与保险研究学术研讨会会议交流材料[C].中国土木工程学会工程风险与保险研究分会，2014：2（11）.

[5]罗仕姜.浅谈土木工程中的灾害[J].河南科技，2010（08）：63.

[6]罗章，龚福华，宋明健，等.岩土工程灾害研究进展[J].湖南工程学院学报（自然科学版），2015（01）：87-91.