工程地质学-4地震-齐剑峰解析.ppt

工程地质学工程地质学 Engineering GeologyEngineering Geology 授课：齐剑峰授课：齐剑峰 石家庄经济学院石家庄经济学院 工程学院工程学院 1 二、地震 1、概述 2、地震地质基础及地震知识 3、地震效应 4、场地工程地质条件对震害的影响及 地震 小区划 第四章 活断层与地震 2 什么是震源机制，如何根据震源机制解揭 示该区域的构造应力状态？ 什么是赤平投影，如何进行赤平投影？ 地震波的分类及其特点？ 地震效应及其分析、评价方法 3 1、概述 地震: 在地壳表层，因弹性波传播所引起的振动作用或现象 构造地震 火山地震 陷落地震 诱发地震 浅源地震：0300 km 占4%，最深达720km 大地震 ：M >=7级 强烈破坏地震 中地震： 7>M>=5 破坏性地震 小地震： 5>M>=3, 2-4级有感地震 微地震： 3>M>=1 超地震： M=7级的地震 14 次。

我 国地震分布以西南、西北、华北、东南沿海和台湾省 区破坏性地震最多其中台湾尤甚，大震多，频度高 ；新疆和西藏次之 若以地震烈度 6 度为轻微以上破坏性标准，我国约 575万 平方公里属于轻微以上破坏区，其中，宁夏、 兰州、海口、北京、太原、大同、西安、昆明、天津 、呼市、汕头位于8 度区 7 8 一次6级地震可释放61020尔格的能量，大致相当 于 30～40万吨 TNT炸药的巨大爆炸， 7级地震可释放 2 1022尔格的能量， 8级地震可释放6 1026尔格的能量 可见地震释放能量之大而且绝大部分能量的集中释放 ，于数秒种内完成 因此，地震灾害的猝发性和惨重性往往给人类生命以 极大威胁，造成经济财产巨大损失 据美国联邦政府统计，仅二十世纪以来，全世界就有 120余万 人遇难于地震灾害；五十年代以来，全球破坏 性地震造成的经济损失已逾 2000亿 美元地震灾害是 最重要的自然灾害之一 1、概述 9 中国的地震灾害又居世界之首1920年宁夏海原地震死亡人 数也超过 20万令人痛心的 1976年唐山地震7.9级，死亡 24.2 万 多人，工业城市毁于一旦，直接经济损失 100亿 元。

还有 66年的邢台地震，70年通海地震，75年海城地震 （我国这 些地震震源深度在13km左右） 我国有3000多年地震记录历史，发明了地震仪，编制了地 震区划图，制定了抗震规范，建立了地震监测台网，组建了 诸多地震研究工作机构及一大批从事地震的科技工作者 工程地质研究：区域稳定性问题，建筑抗震，建筑场地选 择，地震稳定性，抗震措施工程地质论证——为规划设计 提 供依据 1、概述 10 11 12 (南投集集镇) 13 地震引起大坝破坏(台中石岗) 地震引起大坝破坏(台中石岗) 14 地震引起埠 丰桥断裂， 河床抬高8m, 形成叠水 ( 石岗) 15 16 17 18 2、地震基础知识 一、几个概念： 1、震源：地震发源地（能量E、深度H） 2、震中:震源正上方的地面位置 3、震中距:地面某处 4、震源深度: 5、地震区（烈度>6度区）；地震作用； 远场（烈度衰减2度以上）近场地震 6、地震波：质点振动，弹性波，能量传播， 产生振动（地震力），破坏源动力，信息载体，透、反、折射传播。

19 体波：通过地球本体传播的 波 面波：体波经过反射、折射 后，在介质的界面或自由面 （如地面）传播 纵波(P)：压缩波，对应于介质体应变，三维扩散 横波(S)：剪切波，对应切应变，二维扩散破坏性最大 体波 瑞利波(R)：质点在XZ面上椭圆滚动前进 勒夫波(Q)：质点在XY面上曲线前进 面波(L) 20 瑞利波勒夫波 21 振幅A 周期T 波长  波速V P波 最小 最短 最短 最快 S波 最大 长 长 慢 R波、Q波 最大 最长 最长 最慢 地面为自由界面，建筑位于其上，该面只存 在面波，它对建筑的基础破坏性大； 体波对建筑破坏性最大，纵波能量最大，引 起建筑物上下颠簸，横波及面波波长大，使建 筑晃动最大 地震部门最关心P、S波 2、地震基础知识 22 一般情况下 ， 一般地震表面 ，对建筑界面，P波先到达，然后 是S波，最后面波。

2、地震基础知识 23 震级（M）：是衡量地震本身大小的尺度，由地震所释放 出来的能量大小所决定 M＝LOGA A：距震中100公里处标准地震仪在地面所记 录的震波最大振幅微米） 标准地震仪：自振周期0.8秒，阻尼比 0.8，最大静力放大倍率为2800 能量E（J）与震级（M)关系 ： 理论上M无上限，实际上，因地壳岩石强度有限，即 累积应变能有限，目前最大M为8.9级 logE=4.8+1.5M 24 烈度：一次地震于某地 地面震动强烈程度 与地震释放的能量大小、震源深度、震中距、震域介 质条件有关 一次地震只有一个M，但有不同 I 震中烈度用I0表 示 震源深度和震中距越小，地表岩土越软弱，地震烈度越大 浅源地震（据152次大震统计）震级与烈度的关系： M=0.68I0+0.98 25 烈度是估算灾情，进行区划，抗震设计的直接依据 震害大小取决于地震破坏力和地物本身抗震性两方面 ，烈度划分以两方面作为标准目前全世界均是以一次地 震造成一个地区的宏观震害（如房屋倒塌程度等），同时 引入地震加速度等物理指标作为参考，划分烈度。

国际上有数十种划分标准，我国是国家地震局制定的 标准，根据一个地区某一地震及代表性地质条件（一般二 类土层）建筑破坏情况划分烈度根据：人的感觉，房屋 及器物地物震害程度，加速度和速度（参考） 等级：I—Ⅻ 级 2、地震基础知识 26 烈 度 人的感觉觉一般房屋 其它现现象考物理指标标 大多数房屋 震害程度 平均震 害指数 加速度/ （CM/S2 ）（水平 向） 速度/（ CM/S2）（ 水平向） I无感 II室内个别别静止中的人感 觉觉 III室内少数静止中的人感觉觉 门门、窗轻轻微作悬悬挂物微动动 IV 室内多数人感觉觉，少数人 梦中惊醒 门门窗作响 悬悬挂物明显摆动显摆动 ，器皿作响 V室内普遍感觉觉，室外多数 人感觉觉，多数人梦中惊醒 门门窗、屋顶顶、屋架颤颤 动动作响，灰土掉落， 抹灰出现现微细细裂缝缝 不稳稳定器翻倒 31 （22~44） 3 （2~4） VI惊慌失措，仓仓惶逃出损损坏——个别砖别砖 瓦掉落、墙墙体微细细 裂缝缝 0~0.10河岸和松软软土上出现现裂缝缝，饱饱 和砂层层出现喷现喷 砂冒水，地面上 有的砖砖烟囱轻轻度裂缝缝、掉头头 63 （45~89） 6 （5~9） VII大数多人仓仓惶逃出 轻轻度破坏——局部破 坏、开裂，但不防碍 使用 0.11~0.30饱饱和砂层层常见喷见喷 砂冒水，松软软 土上地裂缝较缝较 多，大多数砖砖烟 囱中等破坏 125 (90~177) 13 (10~18) VIII摇摇晃颠颠簸，行走困难难中等破坏——结结构 受损损，需要修理 0.31~0.50干硬土上变变有裂缝缝，大多数砖砖 囱严严重破坏 250 (178~353) 25 (19~35) IX坐立不稳稳，行动动的人可 能摔跤 严严重破坏——墙墙体龟龟 裂，局部倒塌，修复 困难难 0.51~0.70地方出现现裂缝缝、基岩上可能出 现现裂缝缝、滑坡、坍方常见见，砖砖 烟囱出现现倒塌 500 (354~707) 25 (19~35) X 骑骑自行车车的人会摔倒，处处不 稳稳状态态的人会摔出几尺远远，有 抛起感 倒塌——大部倒塌 ，不堪修复 0.71~0.90山崩和地震断裂出现现，基岩上 的拱桥桥破坏，大多数烟囱从根 部破坏 1000 (708~1414 ) 100 (72~141) XI毁灭灭0.91~1.00地震断裂延续续很长长，山崩常见见 ，基岩上的拱桥桥 XII地面剧剧烈变变化，山河改观观 27 《中国地震烈度表（1980）》使用说用 1) 烈度>VI度，判定地震烈度以房屋震害为主，人的感 觉仅供参考；>X度应结合建筑物或构筑物的破坏程度，并 根据地表现象来确定；XI、XII度的评定，需要专门研究。

2) “一般房屋”在《中国地震烈度表（1980）》中指土构 架和土、石砖墙构造的旧式房屋和单层或多层未经抗震设 计的新式砖房由于我国城市目前一般都已设防，有的乡 村也开始设防，烈度表中的“一般房屋”一般已不普遍，调 查中应区别设防与不设防的房屋破坏程度对烈度的反映， 给出合理的烈度值 3) “人的感觉”指平房内或楼房低层内人的感觉 2、地震基础知识 28 《中国地震烈度表（1980）》使用说用 4) 表中震害指数是对上述“一般房屋”而言完好”为０ ，“毁灭”为１，中间按表列震害程度分级平均震害指数 是对所有房屋的震害指数的总平均值而言，可以用普查或 抽查的方法确定之 5) 使用本表时可根据具体情况，作出临时的补充规定 6) 烟囱指工业或取暖用的锅炉房烟囱 7) 数量词的说明：个别：１０％以下；少数：10%-50% 多数：50％-70％；大多数：70％-90％；普遍：90％以上 8) 对重要的工业设施，如桥梁、重要车间、高层建筑、 巷道等，要进行专门的调查，在调查中应结合设防情况进 行评估 2、地震基础知识 29 1) 地震基本烈度(I基)：一定时间和一定地区范围内一般场地 条件下可能遭遇的最大烈度。

一个地区的平均烈度 2) 场地烈度（I场)：同一I基区，场地条件不同而进一步划分 ，对I基修正 3) 设防烈度(设计烈度)(I设)是抗震设计所采用烈度依建筑 物重要性、抗震性、经济性、对I基调整原则上一般建筑用I 基，重要建筑适当提高设计部门很少用I场，V度区 不设防 30 1．按形成原因天然地震可划分为( ) A．构造地震和火山地震 B．陷落地震和激发地震 C.浅源地震和深源地震 D． A+B 2.下列关于震级和烈度的组合哪一个是正确的?( ) A.每次地震震级只有1个，烈度也只有—个 B．每次地震震级可有多个，烈度只有—个 C. 每次地震震级只有1个，但烈度可有多个 D.每次地震震级可有多个，烈度也可有多个 3．下列关于震级和烈度的叙述，哪一项是正确的?( ) A 震级是地震所释放出来能量大小的反映 B．震级是由地面建筑物的破坏程度决定的 C 烈度是地震释放出来的能量大小决定的 D 每次地震的烈度只有一个 31 地震的分布概况 1. 强震活动受构造活动的控制 2. 绝大多数强震发生在一些稳定断块边缘 的深大断裂带上，而稳定断块内部很少 或基本没有强震分布。

3. 裂谷型的断陷盆地尤其是晚第三纪、第 四纪新生盆地也常发生强震 2、地震基础知识 32 一）世界范围内的主要地震带分布 环太平洋地震带 这是世界上最大的地震带，在狭窄条带内震中密。