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，地震效應(yīng)，場地條件對震害的影響，建筑抗震原則及措施。地震(earthquake)是大地的振動。它發(fā)源于地下某一點，該點稱為震源(focus)。振動從震源傳出，在地球中傳播。地面上離震源最近的一點稱為震中，它是接受振動最早的部位。大地振動是地震最直觀、最普遍的表現(xiàn)。在海底或濱海地區(qū)發(fā)生的強烈地震，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500萬次。前言據(jù)統(tǒng)計，全世界每年大約發(fā)生幾百萬次地震，人們

2、能感覺到的僅占1％左右，7級以上的災(zāi)害性地震每年多則二十幾次，少則三、五次。我國位于環(huán)太平洋和地中海一南亞兩個地震帶之間，是一個多地震活動的國家。在我國三千多年的歷史資料中，記錄地震近萬次，其中破壞性地震達(dá)6000多次；據(jù)1200～1989年資料統(tǒng)計，7級地震為147次，8級及其以上巨大地震共19次。1966年至今，大地震已達(dá)20余次我國地震分布以西南、西北、華北、東南沿海和臺灣省區(qū)破壞性地震最多。其中臺灣尤甚，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地震區(qū)分布我國的地震帶分布一次6級地震可釋放61020爾格的能量，大致相當(dāng)于30～40萬噸TNT炸藥的巨大爆炸，7級地震可釋放21022爾格的能量，8級地震可釋放61026爾格的能量?？梢姷卣疳尫拍芰恐?。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)財產(chǎn)以巨大損失。據(jù)美國聯(lián)邦政府統(tǒng)計

4、，僅二十世紀(jì)以來，全世界就有120余萬人遇難于地震災(zāi)害；五十年代以來，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。中國的地震災(zāi)害又居世界之首。在我國歷史記載中，1556年陜西華縣地震死亡人口達(dá)80萬；1920年寧夏海原地震死亡人數(shù)也超過20萬。令人痛心的1976年唐山地震，死亡24萬多人，工業(yè)城市毀于一旦，為世界地震史所罕見。一、基本概念地震：在地殼表層，因彈性波傳播所引起的振動作用或現(xiàn)象。震源：地殼

5、內(nèi)部振動的發(fā)源地震中：震源在地面上的垂直投影淺源地震：300km震級：是衡量地震本身大小的尺度，由地震所釋放出來的能量大小所決定。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：地面震動強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，堅硬基巖場地較

6、松軟土場地烈度小。（1）地震基本烈度：在今后一定時間（一般按１００年考慮）和一定地區(qū)范圍內(nèi)一般場地條件下可能遭遇的最大烈度。——一個地區(qū)的平均烈度（2）設(shè)防烈度（設(shè)計烈度）：是抗震設(shè)計所采用的烈度。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。可以劃分出環(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帶(圖3－1)。各地震帶與全球各板塊的交接部位完全一致，說明板塊交接部位近期構(gòu)造運動是最活躍的。1－環(huán)太平洋地震活動帶；2－地中海喜馬拉雅地震活；3－大洋海嶺地震活動帶；4－大陸裂谷系地震活動帶美國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)且無應(yīng)力高度集中。主震前后均無斷裂存在和發(fā)生，故無前震和余震，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，一系列強度不大的中小地震連續(xù)出現(xiàn)，沒有主震。四、地震波；地震破壞力來自于震源所發(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，地面振動最為強烈，故對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的兩種形式地震波傳播模式五、震源機制及參數(shù)地震發(fā)生的物理過程或震源物理過程，稱為震源機制。根據(jù)近幾十年來的研究表明，淺源地震P波初動與震源體初動方向之間的關(guān)系較明確而簡

10、單，即P波初動具明顯的象限分布特點。1948年日本福井地震的P波初動象限分布a－單力偶模式；b－雙力偶模式中間、最大、最小主應(yīng)力為垂直方向時的震源機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、斷層錯動方向、震源斷層長度、寬度、斷層錯距、震源應(yīng)力方向等。六、地震地質(zhì)的基本特征1、強震活動受活動構(gòu)造的控制2、大陸地震受控與現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場3、強震活動經(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)部很少或基本沒有強震分布。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)生強震。七、地震效應(yīng)振動破壞效應(yīng)地震震動導(dǎo)致水壩破壞美國洛山磯地震災(zāi)害1999年哥倫比亞地震1989年美國三藩市大地震唐山地震災(zāi)害狀況巴基斯坦地震所測得的結(jié)構(gòu)相同的動力反應(yīng)不僅取決于地面運動的最大加速度，還取決于結(jié)構(gòu)本身的動力特征，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周期差別越

12、大，越難引起共振。在抗震設(shè)計中，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?！吭街芷冢旱卣鸩ㄔ诘貙又袀鞑r，經(jīng)過各種不同性質(zhì)的界面時，由于多次反射、折射，將出現(xiàn)不同周期的地震波，而土體對于不同的地震波有選擇放大的作用，某種巖土體總是對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

13、阿拉斯加1964年地震造成鐵路鐵軌扭曲美國阿拉斯加1964年地震造成街道“L”型扭動美國加州1979年10月15日6.5級地震形成的地表錯斷１９６４年美國阿拉斯加地震引起的破壞美國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、場地工程地質(zhì)條件對震害的影響九、震區(qū)抗震原則及措施（一）場地選擇原則1、避開活斷層2、盡可能避開具有強烈振動效應(yīng)和地面效應(yīng)的地段3、避開不穩(wěn)定斜坡地段4、盡可能避開孤立地區(qū)、地下水埋深淺的地區(qū)