工程地質(zhì)學(xué)第二章.地震工程地質(zhì)研究.ppt.convertor

1、介紹地震的基本知識(shí)，地震效應(yīng)，場(chǎng)地條件對(duì)震害的影響，建筑抗震原則及措施。地震(earthquake)是大地的振動(dòng)。它發(fā)源于地下某一點(diǎn)，該點(diǎn)稱為震源(focus)。振動(dòng)從震源傳出，在地球中傳播。地面上離震源最近的一點(diǎn)稱為震中，它是接受振動(dòng)最早的部位。大地振動(dòng)是地震最直觀、最普遍的表現(xiàn)。在海底或?yàn)I海地區(qū)發(fā)生的強(qiáng)烈地震，能引起巨大的波浪，稱為海嘯。地震是極其頻繁的，全球每年發(fā)生地震約500萬(wàn)次。前言據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年大約發(fā)生幾百萬(wàn)次地震，人們

2、能感覺(jué)到的僅占1％左右，7級(jí)以上的災(zāi)害性地震每年多則二十幾次，少則三、五次。我國(guó)位于環(huán)太平洋和地中海一南亞兩個(gè)地震帶之間，是一個(gè)多地震活動(dòng)的國(guó)家。在我國(guó)三千多年的歷史資料中，記錄地震近萬(wàn)次，其中破壞性地震達(dá)6000多次；據(jù)1200～1989年資料統(tǒng)計(jì)，7級(jí)地震為147次，8級(jí)及其以上巨大地震共19次。1966年至今，大地震已達(dá)20余次我國(guó)地震分布以西南、西北、華北、東南沿海和臺(tái)灣省區(qū)破壞性地震最多。其中臺(tái)灣尤甚，大震多，頻度高；新疆和西

3、藏次之。次生災(zāi)害效應(yīng)日本神戶大地震1995年1月發(fā)生于神戶大地震造成5000多人死亡唐山大地震中國(guó)地震區(qū)分布我國(guó)的地震帶分布一次6級(jí)地震可釋放61020爾格的能量，大致相當(dāng)于30～40萬(wàn)噸TNT炸藥的巨大爆炸，7級(jí)地震可釋放21022爾格的能量，8級(jí)地震可釋放61026爾格的能量?？梢?jiàn)地震釋放能量之大。而且絕大分能量的集中釋放，于數(shù)秒種內(nèi)完成。因此，地震災(zāi)害的猝發(fā)性和慘重性往往給人類生命以極大威脅，給濟(jì)財(cái)產(chǎn)以巨大損失。據(jù)美國(guó)聯(lián)邦政府統(tǒng)計(jì)

4、，僅二十世紀(jì)以來(lái)，全世界就有120余萬(wàn)人遇難于地震災(zāi)害；五十年代以來(lái)，全球破壞性地震造成的經(jīng)濟(jì)損失已逾2000億美元。地震災(zāi)害是最重要的自然災(zāi)害之一。中國(guó)的地震災(zāi)害又居世界之首。在我國(guó)歷史記載中，1556年陜西華縣地震死亡人口達(dá)80萬(wàn)；1920年寧夏海原地震死亡人數(shù)也超過(guò)20萬(wàn)。令人痛心的1976年唐山地震，死亡24萬(wàn)多人，工業(yè)城市毀于一旦，為世界地震史所罕見(jiàn)。一、基本概念地震：在地殼表層，因彈性波傳播所引起的振動(dòng)作用或現(xiàn)象。震源：地殼

5、內(nèi)部振動(dòng)的發(fā)源地震中：震源在地面上的垂直投影淺源地震：300km震級(jí)：是衡量地震本身大小的尺度，由地震所釋放出來(lái)的能量大小所決定。M＝lgAA：距震中100公里處標(biāo)準(zhǔn)地震儀在地面所記錄的最大振幅。（微米）標(biāo)準(zhǔn)地震儀：自振周期0.8秒，阻尼比0.8，最大靜力放大倍率為2800。烈度：地面震動(dòng)強(qiáng)烈程度受地震釋放的能量大小、震源深度、震中距、震域介質(zhì)條件的影響。震源深度和震中距越小，地震烈度越大。在震源深度和震中距相同的條件下，堅(jiān)硬基巖場(chǎng)地較

6、松軟土場(chǎng)地烈度小。（1）地震基本烈度：在今后一定時(shí)間（一般按１００年考慮）和一定地區(qū)范圍內(nèi)一般場(chǎng)地條件下可能遭遇的最大烈度?！粋€(gè)地區(qū)的平均烈度（2）設(shè)防烈度（設(shè)計(jì)烈度）：是抗震設(shè)計(jì)所采用的烈度。是根據(jù)建筑物的重要性、經(jīng)濟(jì)性等的需要，對(duì)基本烈度的調(diào)整。地震與活斷層的關(guān)系全球震中地理分布的實(shí)際資料表明，破壞性地震在地球上是有規(guī)律地沿一定深度集中分布在特定的部位，總體呈帶狀展布?？梢詣澐殖霏h(huán)太平洋地震帶、地中海喜馬拉雅地震帶、大洋海嶺地震

7、帶及大陸裂谷系地震帶四大地震活動(dòng)帶(圖3－1)。各地震帶與全球各板塊的交接部位完全一致，說(shuō)明板塊交接部位近期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是最活躍的。1－環(huán)太平洋地震活動(dòng)帶；2－地中海喜馬拉雅地震活；3－大洋海嶺地震活動(dòng)帶；4－大陸裂谷系地震活動(dòng)帶美國(guó)加州圣安德列斯大斷裂三、地震分類介質(zhì)斷裂特征和構(gòu)造應(yīng)力狀態(tài)的不同，可將地震分為四類:(1)單一主震型即均勻介質(zhì)且無(wú)應(yīng)力高度集中。主震前后均無(wú)斷裂存在和發(fā)生，故無(wú)前震和余震，即使有亦很小。(2)主震余震型即均勻介

8、質(zhì)內(nèi)主震前未發(fā)生斷裂，地殼外力逐漸施加，當(dāng)應(yīng)力集中到一定程度后突發(fā)主震；主震后仍有應(yīng)力集中，余震系列較多。1976年唐山M7.9地震即屬這種類型。(3)前震主震余震型即不均勻介質(zhì)內(nèi)，在主震前發(fā)生小破裂即前震，主震后有應(yīng)力降；由于應(yīng)力調(diào)整，有較多余震出現(xiàn)。大多數(shù)地震屬此類型。(4)群震型即在介質(zhì)極不均勻而局部應(yīng)力集中非常顯著的情況下，一系列強(qiáng)度不大的中小地震連續(xù)出現(xiàn)，沒(méi)有主震。四、地震波；地震破壞力來(lái)自于震源所發(fā)出的地震波。地震波是一種彈

9、性波，它包括體波和面波兩種。體波是通過(guò)地球本體傳播的波；而面波是由體波形成的次生波，即體波經(jīng)過(guò)反射、折射而沿地面?zhèn)鞑サ牟w波分為縱波(P波)和橫波(S波)兩種一般情況下，當(dāng)橫波和面波到達(dá)時(shí)，地面振動(dòng)最為強(qiáng)烈，故對(duì)建筑物的破壞性最大。地震波傳遞模式圖地震波傳播模式地震波移動(dòng)的兩種形式地震波傳播模式五、震源機(jī)制及參數(shù)地震發(fā)生的物理過(guò)程或震源物理過(guò)程，稱為震源機(jī)制。根據(jù)近幾十年來(lái)的研究表明，淺源地震P波初動(dòng)與震源體初動(dòng)方向之間的關(guān)系較明確而簡(jiǎn)

10、單，即P波初動(dòng)具明顯的象限分布特點(diǎn)。1948年日本福井地震的P波初動(dòng)象限分布a－單力偶模式；b－雙力偶模式中間、最大、最小主應(yīng)力為垂直方向時(shí)的震源機(jī)制斷層面解震源參數(shù)：反映震源斷層的一些特征量或物理量包括：斷層走向、傾向、傾角、斷層錯(cuò)動(dòng)方向、震源斷層長(zhǎng)度、寬度、斷層錯(cuò)距、震源應(yīng)力方向等。六、地震地質(zhì)的基本特征1、強(qiáng)震活動(dòng)受活動(dòng)構(gòu)造的控制2、大陸地震受控與現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)3、強(qiáng)震活動(dòng)經(jīng)常發(fā)生在斷裂帶應(yīng)力集中的特定地段上4、絕大多數(shù)強(qiáng)震發(fā)生在

11、一些穩(wěn)定斷塊邊緣的深大斷裂帶上，而穩(wěn)定斷塊內(nèi)部很少或基本沒(méi)有強(qiáng)震分布。5、裂谷型的斷陷盆地尤其是晚第三紀(jì)、第四紀(jì)新生代盆地也常發(fā)生強(qiáng)震。七、地震效應(yīng)振動(dòng)破壞效應(yīng)地震震動(dòng)導(dǎo)致水壩破壞美國(guó)洛山磯地震災(zāi)害1999年哥倫比亞地震1989年美國(guó)三藩市大地震唐山地震災(zāi)害狀況巴基斯坦地震所測(cè)得的結(jié)構(gòu)相同的動(dòng)力反應(yīng)不僅取決于地面運(yùn)動(dòng)的最大加速度，還取決于結(jié)構(gòu)本身的動(dòng)力特征，最主要的是結(jié)構(gòu)的自振周期和阻尼比。阻尼比越大，建筑物固有周期與地面振動(dòng)周期差別越

12、大，越難引起共振。在抗震設(shè)計(jì)中，通常采用增大建筑物的阻尼比和選擇某一適當(dāng)?shù)墓逃兄芷诘霓k法。※卓越周期：地震波在地層中傳播時(shí)，經(jīng)過(guò)各種不同性質(zhì)的界面時(shí)，由于多次反射、折射，將出現(xiàn)不同周期的地震波，而土體對(duì)于不同的地震波有選擇放大的作用，某種巖土體總是對(duì)某種周期的波選擇放大得突出、明顯，這種被選擇放大的波的周期即稱為該巖土體的卓越周期。卓越周期與土層的厚度、土層的性質(zhì)，尤其是剪切波在土層中的傳播速度有關(guān)。地面破壞效應(yīng)汶川地震原生災(zāi)害效應(yīng)美國(guó)

13、阿拉斯加1964年地震造成鐵路鐵軌扭曲美國(guó)阿拉斯加1964年地震造成街道“L”型扭動(dòng)美國(guó)加州1979年10月15日6.5級(jí)地震形成的地表錯(cuò)斷１９６４年美國(guó)阿拉斯加地震引起的破壞美國(guó)阿拉斯加安克雷斯地震造成危害斜坡破壞效應(yīng)次生災(zāi)害效應(yīng)地基破壞效應(yīng)八、場(chǎng)地工程地質(zhì)條件對(duì)震害的影響九、震區(qū)抗震原則及措施（一）場(chǎng)地選擇原則1、避開(kāi)活斷層2、盡可能避開(kāi)具有強(qiáng)烈振動(dòng)效應(yīng)和地面效應(yīng)的地段3、避開(kāi)不穩(wěn)定斜坡地段4、盡可能避開(kāi)孤立地區(qū)、地下水埋深淺的地區(qū)