工程地震学基本概念
土木工程中的地震工程学
土木工程中的地震工程学一、前言地震是一种自然灾害，它的威力极大，能够给人类社会造成巨大的破坏和损失。
在土木工程领域中，地震工程学是一个非常重要的分支，该分支研究的是如何在地震发生时，设计出适合的建筑结构和基础设施，以减少地震对人类造成的伤害和损失。
本文将从地震的基础知识入手，深入介绍土木工程中的地震工程学。
二、地震基础知识地震是由于地球内部岩石的运动引起的，而岩石的运动是由于地球内部的能量释放导致的。
地球内部能量的释放主要有两种形式，一种是地震，另一种是火山喷发。
地震是地球的一种周期性现象，周期通常为数十年到数百年。
地震的强度是根据震级来确定的，通常使用里氏震级或地震烈度等指标来衡量。
地震烈度是根据地面震动的强度和建筑物的震感程度来确定的。
三、土木工程中的地震设计土木工程中的地震设计主要是为了保证建筑物在地震发生时能够保持稳定。
地震设计的基础是地震波的特性和建筑物的结构。
地震波是指由地震引起的地面震动，它的主要特征是频率和振幅。
建筑物的结构是指建筑物内部的构造和布局，其主要特征是设置支撑和抗震设施。
在地震设计中，需要进行地震波分析、建筑物模拟和地震校核等过程。
地震波分析是指通过地震波传播的模拟，研究地震波对建筑物产生的影响。
建筑物模拟是指通过计算机模拟建筑物结构的抗震性能，以评估其耐震能力。
地震校核是指对建筑物进行抗震设施的设计和施工，以满足地震设计要求。
四、地震设计的挑战地震设计面临着很多挑战，主要包括如下几个方面：1.地震波的复杂性：地震波的特性复杂多变，很难预测和控制。
因此，地震设计需要考虑不同场地和地震波特性，以设计出不同的抗震措施和建筑结构。
2.基础设施的复杂性：土木工程中的基础设施通常是由各种不同的材料和结构组成，这些结构之间存在很多耦合和相互作用。
这也增加了地震设计的复杂性。
3.造价的提高：地震设计需要使用高新技术以及大量的材料和设备，这导致地震设计的造价很高。
因此，如何在使用现代农村建设技术的前提下，降低地震建筑的造价和维护成本，成为了亟待解决的问题。
《地震与工程抗震》课件
地震工程研究已经从单一的建筑结构扩展到包括桥梁、隧道、地下结构等更广泛的结构类型。
地震工程研究已经从单纯的理论研究向实际工程应用转变，更加注重工程实践和验证。
地震工程将更加注重多学科交叉，包括物理学、数学、计算机科学等，以解决地震工程中的复杂问题。
地震工程将更加注重智能化技术的应用，如人工智能、机器学习等，以提高地震工程设计的精度和效率。
包括桥墩震断、支座脱落、梁板坠落等，这些震害都与桥梁结构的设计、施工质量和抗震构造措施有关。
桥梁结构的振动反应
02
地震发生时，桥梁结构会受到地震波的冲击而产生振动，振动的幅度和频率与桥梁结构的动力特性和地震波的特性有关。
桥梁结构的抗震设计
03
抗震设计是减轻地震灾害的关键，包括场地选择、地基处理、桥墩设计、支座系统等，这些措施能够提高桥梁结构的抗震性能，减少震害的发生。
THANK YOU
总结词
地震可以根据不同的分类标准进行分类，全球地震Байду номын сангаас要分布在环太平洋地震带和欧亚地震带。
详细描述
根据震源深度、地表地质等因素，地震可以分为浅源地震、中源地震和深源地震。全球大部分地震都分布在环太平洋地震带和欧亚地震带，这些地区的地壳构造活动较为频繁。
总结词
地震波分为体波和面波两类，它们以不同的方式和速度传播，对地表和建筑物造成不同程度的破坏。
详细描述
体波是指在地壳内部传播的波，包括纵波和横波。纵波传播速度快，但破坏力较小；横波传播速度慢，但破坏力较大。面波则是在地表传播的波，其影响范围较广，破坏力较强。地震波的传播方式和速度受到地壳结构、地下水位、地表地质等多种因素的影响。
02
工程抗震的基本概念
减轻地震灾害对人类社会造成的损失，保护人民生命财产安全。
地震学,震源及地球结构概论
地震学，震源及地球结构概论地震是一种自然灾害，造成了许多生命财产的损失。
因此，地震学及相关领域的研究越来越重要。
本文将介绍地震学的基本概念、震源及地球结构，并对地震学的应用进行一些简要的讨论。
首先，我们来了解一下地震学。
地震学是研究地震现象及其引起的地球物理学现象的科学。
它涉及到地球内部的结构、地震波的传播、地壳的运动、地震后的改变等一系列相关问题。
地震学的基本概念包括震级、震源、震中、震源深度等。
其次，我们来看一下震源。
震源指地震的发生位置。
它可以是浅层的，也可以是深层的。
浅震有时会带来比较剧烈的破坏，深震则感受不到或者破坏较小。
震源深度对地震的破坏性有重要的影响，总的来说，震源越深，震级越大。
最后，我们来了解一下地球结构。
地球可以分为三层：地壳、地幔和地核。
地壳是地球最外层的表面，包括了大陆壳和海洋壳。
地壳的厚度约30千米。
地幔是地球的中层，厚度约为2885千米。
地幔温度高，地球内外的压力都是很大的。
地幔的研究对于解释地震波传播、地球物理学现象等非常重要。
地核是地球的内层，包括了固态和液态两部分。
地核的厚度约为3500千米。
地震学的研究在很多领域都有应用，例如城市规划、地质勘探、建筑工程等，都需要考虑地震的影响。
预测地震的发生时间及地震后的灾害评估也是地震学研究的重要方向。
综上所述，地震学、震源及地球结构是一个庞大而又有趣的领域。
它对我们的生活有很大的影响，也是很多学科的交叉领域。
不断深入地研究，才能更好地预防和应对地震惊险，减少人们的生命财产受损。
工程结构工程结构抗震
烈 人的感觉
度 1 无感
2 室内个别静止中的人 感觉
3 室内少数静止中的人 感觉
4 室内多数人感觉。室 外少数人感觉。少数 人梦中惊醒
5 室内普遍感觉。室外 多数人感觉。多数人 梦中惊醒
6 惊惶失措，仓皇逃出
7 大多数人仓皇逃出
8 摇晃颠簸，行走困难
9 坐立不稳。行动的人 可能摔跤
骑自行车的人会摔倒 10 。处不稳状态的人会
摔出几尺远。有抛起 11 感
12
一般房屋
门、窗轻微作响 门、窗作响
其它现象
悬挂物微动 悬挂物明显摆动，器皿作响
加速度
cm / s2
速度
cm / s
个别： 10% 以下 少数： 10% ——50% 多数： 50% ——70% 大多数： 70% ——90%
普遍： 90% 以上
门窗、屋顶、屋架颤动 作响，灰土掉落。抹灰 出现微细裂缝
一、地震基本知识
2. 地震的破坏作用
滑坡
裂缝
喷水冒砂
错动
一、地震基本知识
2. 地震的破坏作用
房屋倒塌
一、地震基本知识
2. 地震的破坏作用
桥梁断落
一、地震基本知识
2. 地震的破坏作用
水坝开裂
一、地震基本知识
2. 地震的破坏作用
铁轨变形
一、地震基本知识
2. 地震的破坏作用
海啸
二、抗震设防的基本要求
地震烈度 地震对地表和建筑物影响的平均强弱程度
一般而言，震级越大，烈度就越大。同一次地震，震中距小烈度就高， 反之烈度就低。影响烈度的因素，除了震级、震中距外，还与震源深度、 地质构造和地基条件等因素尺度。
我国在1980年制定了《中国地震烈度表》。
地震工程学概论培训讲解
区域构造应力场模拟
区域构造应力场特征分析
01
通过分析区域地质构造背景、地壳形变和地球物理场特征，揭
示区域构造应力场的分布和演化规律。
数值模拟方法应用
02
运用数值模拟方法，如有限单元法、有限差分法等，建立
构造应力场与地震活动关系探讨
03
结合历史地震资料和地震活动性评估结果，探讨构造应力场与
地震工程学概论培训讲解
目录
• 地震工程学基本概念与原理 • 地震危险性分析方法 • 工程结构抗震设计方法 • 土木工程结构减震控制技术 • 地震工程学在城市建设中的应用 • 未来发展趋势与挑战
01 地震工程学基本概念与原 理
地震波传播特性
体波
包括纵波（P波）和横波（S波） ，通过地球内部传播，速度较快 。
地震监测网络完善
随着全球地震监测网络的不断完善，地震数据的获取更加准确和 全面，为地震预测预报提供了有力支持。
地震预警系统建设
地震预警系统能够在地震发生后的短时间内发出警报，为减轻地震 灾害提供宝贵时间。
地震预测模型研究
基于大数据和人工智能技术的地震预测模型不断涌现，为地震预测 预报提供了新的思路和方法。
实践案例
日本东京天空树、中国台北101大厦 等高层建筑均采用了隔震技术，有效 提高了结构的抗震性能。
消能减震技术及应用领域
消能减震技术
通过在结构中设置耗能装置或阻尼器，将地震能量转化为热能或其他形式的能 量耗散掉，从而减小结构的地震反应。
应用领域
消能减震技术广泛应用于桥梁、高层建筑、大跨度空间结构等领域。例如，中 国的港珠澳大桥就采用了消能减震技术来应对地震和台风等自然灾害。
高性能材料和结构体系
采用高性能混凝土、纤维增强复合材料等高性能材料和新型结构体系 （如摇摆结构、自复位结构等），提高结构的抗震性能。
地震工程学复习资料
地震工程学：地震工程学是研究地震动、工程结构地震反应和抗震减灾理论的科学。
从学科上看，地震工程学跨越地震学、工程学与社会学三个学科，且以前两者为主，它具体包括工程地震与结构抗震两个分支。
地震学与地震工程学前者需要从后者去实现其最终目的；后者需要以前者的研究结果为基础；相互衔接的地方，两者都要去研究，很难区分应该属于哪一个学科；两者各有自己的目的，重点各不相同。
二、地震工程学的基本内容地震工程学科的任务：根据地震预报现有的结果，在国家经济政策的指导下，经济、安全而又合理地制定新建工程的抗震设防技术措施、对已有工程制定鉴定标准和加固措施。
根据专业性质和工作阶段，地震工程学的研究可分为几个部分：（1）地震危险性分析与地震区划根据地震长期预报的结果（未来地震的时间、地点、强度、概率）对选用的地震动设计参数，估计其大小与发生概率，即地震危险性；再根据危险性大小，作出以这些参数为指标的地震动区划。
如我国现有的地震烈度区划图。
这一工作把地震工作者的预报结果，转化为工程抗震所需参数的预报地震烈度区划是根据国家抗震设防需要和当前的科学技术水平，按照长时期内各地可能遭受的地震危险程度对国土进行划分，以图件的形式展示地区间潜在地震危险性的差异。
（2）抗震规范与抗震设计对新建工程，规定法定抗震原则和具体措施，在抗震设计中必须遵守。
这些原则和措施是根据宏观震害总结出来的抗震经验，从强震观测、结构试验与动力分析所了解的结构抗震原理，以及工程设计者的工程经验这三方面综合起来的技术成果，在国家经济政策指导下，制定的综合准则。
（3）抗震鉴定加固对已有工程，针对当地未来可能遭遇的地震危险，估计已有工程的危害性，提出加固的原则和可行的技术措施。
（4）抗震救灾一项是在已发生强地震的现场，为了减轻可能的进一步的危害而应采取的措施；另一项是对短临强地震预报区进行的防灾准备。
工程地震：研究的问题是中、长期地震预报中的潜在震源区划分、潜在震源区地震活动性规律、地震动工程参数的选择，以及这些参数的估计等。
抗震结构设计知识点汇总
抗震结构设计知识点汇总抗震结构设计是建筑工程中非常重要的一个方面，它关系到建筑的安全性和耐久性。
在进行抗震设计时，需要考虑到多个因素和知识点。
本文将对抗震结构设计的一些重要知识点进行汇总和介绍。
一、地震基本知识1. 地震的定义和原理：地震是地球发生的一种自然现象，由地球内部能量的释放引起地球的震动。
2. 地震波的类型：地震波一般分为P波、S波和表面波。
P波是纵波，S波是横波，表面波是沿地表传播的波动。
3. 地震烈度和地震烈度等级：地震烈度是根据震感进行划分的，并以烈度等级进行表示。
二、抗震设计的目标和原则1. 目标：抗震设计的目标是使建筑具有足够的抗震能力，能够在地震中保持相对的稳定和完整。
2. 原则：抗震设计的原则包括合理使用材料、优化结构形式、提高刚度和强度等。
三、结构抗震分析1. 确定设计地震动参数：根据地震带和设计参数，确定地震动参数，包括地震烈度、地震波峰值加速度等。
2. 结构响应分析：通过数值模拟和计算方法，分析结构在地震荷载下的响应情况，包括位移、应力、变形等。
四、抗震设计方法1. 弹性设计方法：弹性设计方法是最常用的抗震设计方法，它以结构在弹性范围内的行为进行分析和设计。
2. 储备能量设计方法：储备能量设计方法是基于结构的耗能能力进行设计，通过在结构中引入耗能元件来减小地震波对结构的影响。
五、抗震构造措施1. 增加结构的刚度和强度：通过选择合适的结构形式和材料，增加结构的刚度和强度，提高结构的抗震性能。
2. 设计合理的阻尼系统：阻尼系统能够有效地吸收和消散地震能量，降低结构的震动响应。
3. 增加结构的耗能能力：通过增加结构的耗能能力，减小地震波对结构的影响。
4. 合理设置隔震层：隔震层可以将建筑与地面分离，减小地震波对建筑的影响。
六、抗震设计的检验和评估1. 抗震设计的检验：通过对结构的抗震性能进行检验，验证设计方案的合理性和可行性。
2. 结构的抗震评估：对已建成的结构进行抗震评估，根据评估结果对结构进行加固和改造。
《地震工程学》课件
05
案例分析与实践
国内外典型地震案例分析
国内典型地震案例
选取近年来国内发生的典型地震事件，如汶川地震、玉树地震等，分析其地震参数、震害特点及影响范围。
国外典型地震案例
选取国际上有代表性的地震事件，如日本阪神地震、美国洛杉矶地震等，对比分析其地震参数、震害特点及抗震 措施。
地震工程实践与经验总结
03
地震工程学的应用与实践
地震工程学在建筑结构中的应用
建筑结构的抗震设计
地震工程学为建筑结构的抗震设计提供了理论依据和实践方法，通过合理的结构 设计和加固措施，提高建筑结构的抗震性能，减少地震对建筑的破坏。
新型抗震材料的研发
地震工程学的发展推动了新型抗震材料的研发和应用，如高性能混凝土、阻尼器 等，这些材料和设备的性能和效果在地震工程学研究中得到充分验证，为建筑结 构的抗震提供了有力支持。
抗震设计实践
介绍国内外在建筑、桥梁 、道路等工程领域的抗震 设计实践，总结抗震设计 的基本原则和方法。
抗震加固实践
介绍对既有建筑进行抗震 加固的工程实例，分析抗 震加固的有效性和适用性 。
应急救援实践
总结地震发生后的应急救 援经验，介绍救援队伍的 组织、救援装备和救援技 术等方面的实践经验。
案例分析与实践的启示与思考
启示
通过国内外典型地震案例的分析，总结地震工程实践的经验教训，为今后的抗震设计和 抗震加固提供参考。
思考
深入探讨如何提高建筑结构的抗震性能，加强地震预警和应急救援能力，以减少地震造 成的人员伤亡和财产损失。
感谢观看
THANKS
展
当前地震工程学面临的主要挑战
01
02
03
地震预测的难度
地震活动具有极大的不确 定性和复杂性，准确预测 地震发生的时间、地点和 强度仍是一个科学难题。
《工程地震》复习提纲
《工程地震》复习提纲0绪论∙工程地震学Engineering Seismology是研究工程建设中的地震和地震地质问题的一门科学，对区域未来可能发生的地震及工程场地可能遭受的地震影响作出科学的估计，为工程抗震和减灾防灾提供既安全可靠又经济合理的科学依据。
∙地震影响的模式地震震源－传播路径－工程场地∙简述工程地震工作的具体内容。
确定潜在震源区确定场地地震地面运动参数预测场地地震效应地震小区划和工程选址∙分析地震影响模式的意义。
1地震的成因天然地震∙构造地震∙火山地震∙陷落地震人工地震∙水库诱发地震∙矿井注水诱发地震∙核爆炸诱发地震∙阐明有关地震成因的“弹性回跳”说。
∙地震与岩石强度及应力场的关系。
∙地震的动力来源∙活动断裂与地震的关系。
∙天然地震与人工地震的异同。
2地震的描述地震的空间描述∙震源S∙震中O∙震源深度h∙震中距∆∙震源距R∙按震中距离的地震分类：地方震∆＜100km近震100km≤∆≤1000km远震∆＞1000km∙按震源深度的地震分类：浅源地震h＜60km中源地震60km≤h≤300km深源地震h＞300km地震的强度描述 烈度 I∙ 烈度表 ∙ 等震线 ∙ 等震线图 ∙ 震中烈度 I 0 ∙ 烈度衰减 ∙ 烈度异常 ∙ 场地烈度 I S∙工程烈度（基本烈度、设防烈度）震级M∙ 里氏震级（近震震级）M L ∙ 体波震级（深震震级）m b ∙ 面波震级（远震震级）M S∙震级M L 、M S 、m b 所反映的地震辐射能量的频段。
M L ： 3～10Hz M S ：0.05Hzm b ：0.1～0.2Hz ∙ 震级饱和：上述三种震级代表了0.1～20s 周期范围内地震能量的大小，测定上述震级所使用的地震仪无法测出周期大于20s 的地震波能量。
地震波的周期与发震断层的长度成正比，而地震释放的能量也与发震断层的长度成正比，因此地震释放能量也就与地震波动的周期成正比，测不到更大周期的地震波，就意味着测不到更大的地震辐射能量，从而导致测量震级存在一定的上限，这就是所谓的震级饱和现象。
工程抗震知识点总结
工程抗震知识点总结一、抗震设计概念抗震设计是指在工程设计中，考虑地震力作用的设计，以达到减少地震对建筑物和结构物破坏程度和减小地震灾害损失的目的。
抗震设计的基本原则是在保证建筑物和结构安全的前提下，尽量减小地震对建筑物的影响。
二、地震的基本知识1. 地震的定义地震是地球内部能量释放所产生的振动现象。
地震是地壳变动引起的地震波在地球内部传播的结果，是地壳的快速释放能量的现象。
2. 地震的成因地震是地球内部能量的释放，主要有以下几种成因：构造地震、火山地震、人工地震等。
3. 地震破坏现象地震能够导致建筑物和结构物的倒塌、墙体开裂、地基沉降、构件弯曲等一系列破坏。
4. 地震烈度地震烈度是地震影响程度的度量标准，通常用于估计地震对建筑物和结构物的影响程度。
地震烈度分为12度，由I度到XII度。
三、抗震设计原则1. 安全优先原则抗震设计的首要原则是保证建筑物和结构物的安全，确保其在地震发生时不发生倒塌，建筑内部人员和财产得到保护。
2. 结构合理性原则抗震设计需要根据不同建筑物和结构物的特点和用途，确定结构类型、结构材料和结构形式，以使其在地震作用下具有合理的抗震性能。
3. 节约投资原则在保证结构安全的前提下，抗震设计应尽量减小建筑物的抗震造价，使抗震设计成本控制在合理范围内。
四、建筑物抗震设计的方法1. 结构抗震设计结构抗震设计是指利用结构形式、结构材料、结构布局和结构连接等手段增加建筑物的抗震能力，以减小地震对建筑物的影响。
2. 抗震设防等级划分抗震设防等级是根据建筑物的用途和地震烈度等因素，划分出不同的抗震设防等级，确定建筑物的抗震设计要求。
3. 抗震加固对于老建筑和结构物，可以采用抗震加固的方法来提高其抗震性能，以满足当前抗震设计要求。
五、建筑物抗震设计的技术措施1. 结构合理布局建筑物的结构设计应尽量将水平荷载均匀分布到结构各部位，避免出现集中荷载，提高结构的整体抗震性能。
2. 结构强度设计建筑物的结构设计应考虑地震荷载的作用，保证结构具有足够的强度，并确保结构在地震作用下不发生屈服破坏。
第一章 地震与工程抗震
唐山市河北省矿业学院图书馆，三 西头倒毁，东头框架幸存。
汶川地震图片
1.1 工程地震学基本知识
1.1.1 地球的构造
1.1 工程地震学基本知识
1.1.2 地震的相关概念及分类
1.1.2 地震的相关概念及分类 ①地震的相关概念
（1）震源 指地球内部发生地震的地方（实际上为一域） （2）震源深度 将震源视为一点，此点到地面的垂直距离
一般情况下，抗震设防烈度可采用中国 地震参数区划图的基本烈度。
抗震设防烈度与设计基本地震加速度值的对应关系
抗震设防 烈度 设计基本地 震加速度值 6度 0.05g 7度 8度 9度 0.40g
0.10（0.15）g 0.20（0.30）g
②设防类别
甲类建筑：属于重大建筑工程和地震时可能 发生严重此生灾害的建筑； 乙类建筑：属于地震时使用功能不能中断或 需尽快恢复的建筑；
丙类建筑：属于除甲、乙、丁类建筑以外 的建筑； 丁类建筑：属于抗震次要建筑。
③设防标准
设防类别 甲类 地震作用 抗震措施 高于本地区抗震设防 6~8度：提高一度； 烈度要求，按安全性 9度时：比9度设防 评价结果确定 更高； 6~8度：提高一度； 符合本地区抗震设防 9度时：比9度设防 烈度要求 更高；抗震措施。
所谓板块指的是岩石圈板块，包括整个地壳和莫霍面以下的上地 幔顶部，也就是说地壳和软流圈以上的地幔顶部。新全球构造理 论认为，不论大陆壳或大洋壳都曾发生并还在继续发生大规模水 平运动。但这种水平运动并不象大陆漂移说所设想的，发生在硅 铝层和硅镁层之间，而是岩石圈板块整个地幔软流层上像传送带 那样移动着，大陆只是传送带上的“乘客”。
⑤地震活动
周期性
活跃期（高潮） 平静期（低潮）
工程地质学
1、名词解释：活断层：指目前正在活动的断层，或是近期曾有过活动而不久的将来也许会重新活动的断层。
地震级：通常地震学上所说的地震的大小。
是依据地震释放出来的能量多少来划分的，释放的能量越大，震级就越大。
——震级是um（微米）的对数来表达的。
区域稳定性：指在内、外力动力地质作用下，现今一定区域地壳表层的相对稳定限度及其对工程建筑安全的影响限度。
地震效应：地震作用影响所及的范围内，地表出现的各种震害和破坏。
滑坡体：与母体脱离通过滑动的部分岩体。
混合溶蚀效应：不同成分或不同温度的水混合后，其溶蚀能力有所增强的效应。
地面沉降：地面沉降是指在一定的地表面积内所发生的地面水平面减少的现象。
渗透变形：岩土体在地下水渗透力（动水压力）的作用下，部分颗粒或整体发生移动，引起岩土体的变形和破坏的作用和现象。
表现为鼓胀、浮动、断裂、泉眼、沙浮、土体翻动等。
流土：在渗流作用下，一定体积中的土颗粒同时发生移动，或一定体积的土体发生悬浮隆起和顶穿现象。
管涌：在渗流作用下单个土颗粒发生移动的现象，工程界称为潜蚀。
正常固结土:假如抽水前土层不同深度处的固结限度都与土中现有的天然有效应力此相适应，那么这种土层就称为正常固结的土层。
工程地质问题:工程建筑物与工程地质条件之间所存在的矛盾或问题。
地震烈度:衡量地震所引起的地面震动强烈限度的尺度。
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。
土洞：是由于地表水和地下水对上层的溶蚀和冲刷而产生空洞；空洞的扩展，导致地表陷落的地质现象。
工程地质条件：与工程建筑物有关的地质条件的综合。
地质因素涉及岩土类型及其工程性质、地质构造、地形地貌、水文地质、工程动力地质作用和天然建筑材料。
临界水力梯度：渗流水出逸面处开始发生流土或管涌时的界线梯度即在渗流作用下，土粒开始发生移动时的水力坡度。
渗透力：渗透作用于土体的力叫做渗透力。
地质超前预报：运用一定的技术和手段，收集地下工程所在岩土体的有关系信息，运用相应的理论和规律对这些资料和信息进行分析、研究，对施工掌子面前方岩土体情况，不良地质体的工程部位及成灾也许性做出解释、预测和预报，从而有针对性地进行地下工程的施工。
工程地质学-第十三章 地震
• 大城山上5幢3层住宅楼，其中两幢灰楼，震后只有轻 微裂缝。3幢红楼(距灰楼东部约300m)震后倒塌。
原因：两者的场地类别不同。
灰楼基础埋深2.0～2.5m，地基土3m下即为石灰岩基 岩；属于I类建筑场地。
红楼基础埋深1.4m，基底下覆盖层很深。属于IV类建 筑场地。
13.3 工程震害及防震原则
第十三章 地震
13.1 地震(earthquake)
地震：活动性断层突然错动使应变能释放 而产生地震波，引起地壳剧烈振动。
13.1.1 地震的基本概念
1 震源与震中 2 震源深度 3 震中距和震源距
4 等震线和等震线图
在同一次地震影响下, 地面上破坏程度相同 各点的连线,称为等震线
13.1.2 地震成因类型
神户海港码头滑坡
13.3.3 建筑工程抗震原则
小震不坏、中震可修、大震不倒
1.建筑场地选择 地形平坦开阔；岩土坚硬均匀；无大的断裂带；
地下水埋深大。 2. 地基持力层和基础方案的选择
地基持力层应以基岩或硬土为好，避免以高压缩 性土层或液化土层作持力层。宜采用桩基础、筏基 和箱基。 3. 建筑物结构形式和抗震措施
2）宏观现象危害： 1）喷砂冒水； 2）震陷； 3）滑塌； 4）上浮：
3）地基液化的条件； （3）遭遇大、中地震。
地基液化的实例：
（l）唐山柏格庄化肥厂：唐山地震时地基液化，办公 楼东南角喷水冒砂（粉砂），使楼房下沉60cm，墙体 严重开裂，最大缝宽31cm。该厂的合成车间柱基不均 匀沉降达60～70cm，车间地坪中部隆起，地板开裂宽 达20～30cm.
（2）李各庄中学：唐山地震地基液化，一教室喷水冒 砂，造成地面开裂，宽度达30～40cm，最大缝宽为 75cm，整个教室沉陷约lm。
工程地震部分名词解释
工程地震勘探 是一种研究人工震源所激发产生的地震在地下岩层、土壤或其它介质中传播来解决地质问题的方法。
弹性介质：岩土介质受外力作用，形状体积发生变化，当去掉外力后恢复原形。
各向同性介质：凡弹性性质与空间方向无关的介质各向异性介质: 凡弹性性质与空间方向有关的介质 应力：单位面积上所产生的内应力（形变介质内部产生的反抗形变的内力）应变：弹性介质在应力作用下产生的形状和体积的变化泊松比：在拉伸应力作用下，物体拉伸总是伴随着垂直于应变方向的收缩，把横向应变和纵向应变之比称为泊松比。
纵波：体积应变，引起的波动（纵波，P 波）-----胀缩力，传播方向和振动方向一致。
横波：剪切应变，引起的波动（横波，S 波）------剪切力，传播方向和振动方向垂直。
面波特点：特点：低频、低速，能量大（强振幅），旋转（铅垂面，椭圆，逆转） 天然地震中，危害极大相同介质中，纵波最快，横波次之，面波最慢。
泊松比大于0.5，越小，弹性变量越大。
地震波场的基本理论包括：运动学，动力学。
运动学（几何地震学）：研究地震波在传播中的空间位置与传播时间的关系，动力学：研究地震波传播时的波形、振幅、频率、相位等与空间位置的关系。
惠更斯原理：在弹性介质中，t 时刻的同一波前面上的各点，可以把这些点看作从该时刻产生子波的新的点振源，经过△t 时刻后，这些子波的包络面就是t+△t 时刻新的波前面。
费马原理（射线原理）：波沿射线传播的时间和沿其它任何路径传播的时间之比为最小。
真速度：波沿射线方向传播的速度。
视速度：在地面上沿观测方向测得的波的速度值，用Va 表示。
αsin v v a = 此式称为视速度定理，它表示了视速度与真速度的关系。
振幅谱：把各分振动的振幅A 与圆频率ω的关系表示在A —ω坐标内相位谱：把各分振动的相位φ与圆频率ω的关系表示在φ—ω的坐标频谱分析就是信号在频率城内表示的一种方式。
折射波：从振源出发的地震波以临界角入射到界面上，形成滑行波，滑行波所经过的界面上的任何一点，都可看作从该时刻产生子波的新震源，在上层介质中形成一种新的波动。
工程地震的基本概念
工程地震的基本概念地震作为一种突发性的自然灾害，给人民的生命财产带来了巨大的危害。
在目前还不能准确预报地震的情况下，认真搞好工程抗震，从而使各种建筑物以及工程设施和设备在地震时不遭受重大破坏，并避免由此带来重大的次生灾害就有着十分重要的意义。
解决这一课题必须首先了解工程地震的一般概念。
一地震成因和地震活动性1．工程地震学基本名词世界上发生的大多数地震为构造地震。
由于地球的板块构造运动产生地应力，在地应力作用下构成地壳的岩石要发生变形。
当应力在岩石弹性极限内，岩石以弹性变形的方式将其能量积累起来；在过大的应力作用下，变形超过允许值，岩石发生突然的脆性破裂，形成断层，并产生剧烈的相对运动，将积累的应变能转变为动能，急剧地释放出来形成地震波向四周传播而发生地震。
它是由地球内部动力作用引起的一种地质现象。
下面简要的介绍地震工程中常用的名词。
（1）震源地震学家定义地壳内首先发生断层破坏的一点为震源，但断层面积可能很大，断裂面的几何中心常接近能量释放中心。
（2）震中地震的震源在地表面的投影称为震中，又称仪器震中。
能量释放中心在地表的投影为宏观震中，即破坏中心。
两者有时相距几公里至几十公里。
通常工程上的震中指的是一个区域，又称震中区。
（3）震中距地面上某点到震中的直线距离称为震中距。
（4）震源深度震源至震中的垂直距离称震源深度。
震源深度从几公里到几百公里。
震源深度小于70公里的称为浅源地震，以小于30公里的情况最多。
由于震源浅，对地面破坏严重，但影响范围小。
浅源地震约占地震总数的73%。
震源深度在70～300公里范围内的称中源地震，主要分布在环太平洋地区；占地震总数的23%。
震源深度大于300公里的称深源地震。
影响范围大，但由于震源很深，地震引起的地面加速度小，一般对地面没有大的破坏，它占地震总数的4%。
（5）地震波地震时从震源引起的振动以弹性波的形式向周围传播，这种运载能量的弹性波称为地震波。
地震波可分为体波（纵波和横波）及面波（瑞雷波和洛夫波）两种。
工程地震学基本概念
(1) 地震学是研究与地震有关的科学问题，哪几门学科的研究反映了地震学直接为社会抗震减灾的服务？这几门学科的主要研究内容。
①地震预报：短临预报，中、长期预报。
②地震工程学：研究地震危害性的工程问题。
③地震社会学：研究地震引起的社会问题，包涵震害预测与抗震减灾。
(2) 抗震设计的目的、内容与抗震设防标准。
抗震设计目的：是建筑结构能够达到抗震的要求内容：通过确定抗震设计的要求、抗震设计以及抗震设计施工，使得建筑结构物达到抗震设计标准。
设防标准：小震不坏，中震可修，大震不倒(3) 板块构造运动学说。
板块构造学说是在大陆漂移学说和海底扩张学说的基础上提出的。
根据这一新学说，地球表面覆盖着不变形且坚固的板块（岩石圈），这些板块确实在以每年1厘米到10厘米的速度在移动(4) 地震的一些基本概念：震级、震源、震中、震源距、震中距…震级:用地震释放的能量来表示地震的大小震源:地球内部岩层破裂引起振动的地方震中:震源在地面上的投影位置震源距:某一点到震源的距离震中距:某一点到震中的距离震源深度:震源到震中的距离(5) 地震的分类。
①震动的性质：天然地震、人工地震及脉动②成因划分：构造地震、火山地震和陷落地震③震源深度划分：浅源地震(<60 km)、中源地震(60~300 km)、深源地震(>300 km)④震中距划分：地方震(Δ<100 km)、近震(Δ<1000 km)、远震(Δ>1000 km)⑤震级划分：弱震(M<3)、有感地震(M:3~4.6)、中强震(M:4.5~6)、强震(M>6，其中M>8为巨大地震)(6) 断层的基本类型与断层的几何参数。
正断层、逆断层、走滑断层参数：走向，倾向，倾角，倾伏角。
(7)地震矩与矩震级。
地震矩：受构造应力影响使断裂面突然滑移的力学模型，推导出地震整体大小的最有用的量度指为测定地震矩而引入的衡量地震能量以及地震错动。
矩震级：(8)震害与次生灾害、地震烈度与等震线。
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(1) 地震学是研究与地震有关的科学问题，哪几门学科的研究反映了地震学直接为社会抗震减灾的服务？这几门学科的主要研究内容。
①地震预报：短临预报，中、长期预报。
②地震工程学：研究地震危害性的工程问题。
③地震社会学：研究地震引起的社会问题，包涵震害预测与抗震减灾。
(2) 抗震设计的目的、内容与抗震设防标准。
抗震设计目的：是建筑结构能够达到抗震的要求内容：通过确定抗震设计的要求、抗震设计以及抗震设计施工，使得建筑结构物达到抗震设计标准。
设防标准：小震不坏，中震可修，大震不倒(3) 板块构造运动学说。
板块构造学说是在大陆漂移学说和海底扩张学说的基础上提出的。
根据这一新学说，地球表面覆盖着不变形且坚固的板块（岩石圈），这些板块确实在以每年1厘米到10厘米的速度在移动(4) 地震的一些基本概念：震级、震源、震中、震源距、震中距…震级:用地震释放的能量来表示地震的大小震源:地球内部岩层破裂引起振动的地方震中:震源在地面上的投影位置震源距:某一点到震源的距离震中距:某一点到震中的距离震源深度:震源到震中的距离(5) 地震的分类。
①震动的性质：天然地震、人工地震及脉动②成因划分：构造地震、火山地震和陷落地震③震源深度划分：浅源地震(<60 km)、中源地震(60~300 km)、深源地震(>300 km)④震中距划分：地方震(Δ<100 km)、近震(Δ<1000 km)、远震(Δ>1000 km)⑤震级划分：弱震(M<3)、有感地震(M:3~4.6)、中强震(M:4.5~6)、强震(M>6，其中M>8为巨大地震)(6) 断层的基本类型与断层的几何参数。
正断层、逆断层、走滑断层参数：走向，倾向，倾角，倾伏角。
(7)地震矩与矩震级。
地震矩：受构造应力影响使断裂面突然滑移的力学模型，推导出地震整体大小的最有用的量度指为测定地震矩而引入的衡量地震能量以及地震错动。
矩震级：(8)震害与次生灾害、地震烈度与等震线。
震害：地震引起强烈的地震动或地表破裂与变形产生的灾害次生灾害：原生灾害诱发出来的灾害地震烈度：地震发生在某一区域的地震震动强度及其产生的影响、造成破坏的强烈程度。
等震线：在地图上把地面震度相似的各点连接起来的曲线(9)地震波的基本类型。
①P波②S波③面波（瑞利波、勒夫波）(10)区域地震构造综合评价的目标与内容。
内容：①大地构造单元②新构造活动特征③深部构造环境④现代地壳运动与应力场⑤断裂构造目标：①归纳区域范围内强震发生的条件，给出不同震级档的地震构造标志，判定区域发震构造。
②为地震区带划分，潜源划分及地震活动性参数确定提供必要的依据。
(11)近场区地震构造调查的目的。
目的：详细查明近场范围内地震的发震构造，编制近场地震构造图，为近场范围内划分潜在震源区提供依据切实的依据。
范围：工程场址及其外围25km的地区。
原则：近场活动构造调查的基本原则是在收集和研究前人资料的基础上，对确定厂址的地震动参数有重要贡献的地震活动断层做详细的实地调查。
内容：近场活动构造调查是指与发生破坏性地震有关的地震活动断层和深浅部地质构造环境的调查，这种调查不仅包括现场考察，而且还包括对近场有关的深浅部地质构造资料的收集。
具体包括以下四个方面的内容：a.第四纪地质和地貌调查b.主要断层的活动性鉴定c.发震构造及最大潜在地震震级的判定d.编制近场地震构造图(12)地震区与地震带。
地震区：指区域地震活动性、现代构造应力场、地质构造背景及现代地球动力学环境相类似的区域。
地震带：指地震集中成带或密集分布、由一条大的活动构造带或一组现代构造应力条件和变形条件相似的构造带所控制的地带。
(13)能动断层与活动断层。
能动断层：距今1万到3.5万年以来有错动，仪器记录到有小震活动和多次地震历史活动，或蠕滑，而在将来可能出现地表错动的断层活动断层：晚更新世以来一直活动，现在活动，未来一段时间内仍将活动的断层(14)弥散地震。
弥散地震：在地震构造区中，与已确认的发震构造无关的最大地震(15)地震构造区与发震构造。
地震构造区：具有相同地质构造和相同地震活动性的区域发震构造：可能产生破坏性地震的地质构造(16)地震活动断层分段的依据。
①古地震和历史地震破裂差异②断裂活动习性差异③断层地形地貌、几何形态与结构差异④地球物理异常差异⑤地震活动性差异(17)潜在震源区与地震危险区。
潜在震源区：未来可能发生破坏性地震的区域地震危险区：发生地震可能性比较高的的地区(18)潜在震源区的分类及潜在震源区划分的原则。
分类：原则：①地震构造类比原则②地震活动重复原则方法：①划分地震带、地震区②在地震带、地震区划分出不同震级上限的潜在震源区(19)潜在震源区的震级上限及其确定的方法。
震级上限：潜在震源区中可能发生的最大地震震级。
（在地震区或潜在震源区中，可能发生最大地震震级的极限值）起算震级：指对场地具有破坏性影响的最小震级值。
（一般取4.0）确定方法：①历史地震法②古地震法③活断层特征法④构造类比法⑤综合评价法(20)地震地质灾害及其研究意义地震地质灾害：地震作用引起地基失效、砂土液化、边坡失稳、泥石流、地面塌陷等地质灾害，进而造成结构破坏。
研究意义：①有助于了解地震地质灾害所发生的原因与规律，减少地震地质所造成的灾害；②地震地质灾害的遗迹是研究历史地震或史前地震的重要标志；③有助于地震相关信息的判定(21)地震地质灾害的类型与成因①地震动②地震地质灾害③海啸和湖涌(22)海啸及其产生的条件海啸：由海底地震、火山爆发、海底滑坡等瞬时发生大规模的竖向错动引起的长周期海浪产生条件：①海底大地震②地震位于深海③一定形状的海岸和浅海海底地形(23)砂土液化及其减轻措施砂土液化;是指饱和砂土在动力作用（如地震）下的特殊现象，使得地基丧失承载力、且失稳而引起土体大范围流动或滑移。
减轻措施：理选择场地；采取振冲、夯实、爆炸、挤密桩等措施，提高砂土密度；排水降低砂土孔隙水压力；换土，板桩围封，以及采用整体性较好的筏基、深桩基等方法。
(24)滑坡及其成因、地震的诱发作用滑坡：(25)泥石流及其形成的条件泥石流：(26)区域地震灾害评价的主要内容地面破裂、地基失稳（砂土液化、软土震陷）、边坡失稳、地面塌陷、泥石流等地质灾害(27)近场地震活动性研究的目的对地震活动研究的主要目的是对其未来的活动进行预测。
识别关键设施关键设施是指在地震中被破坏，在震后产生不能承受的严重的不利影响。
(28)地震危险性分析的含义地震危险性分析：对某一特定的地区或工程场址，评定在工程有效使用期内遭遇一定地震动强度的危险性。
(29)概率地震危险性分析计算方法的基本步骤概率性主要步骤：（1）划分潜在震源区。
采用两级划分原则，即首先按照发震构造背景和地震活动性点划分地震区、带，然后进一步划分潜在震源区，进而研究确定每个潜在震源区的震级上限等参数。
（2）建立地震活动的模型。
以震级-频率关系为基础，确定地震随震级大小的概率分布和概率密度函数，并选择随时间变化的地震发生时间概率模型，并求出危险系数。
（3）确定地震动参数衰减关系。
根据确定的设计地震参数，如地震烈度、加速度峰值、速度峰值或反应谱，选择或研究本地区的地震参数或衰减关系。
（4）计算地震动参数的概率。
根据地震发生的强度概率模型，时间概率模型和地震动衰减关系，按照概率理论计算场地的地震参数在一定年限内的超越概率，得到地震危险性曲线。
（5）确定设计地震动。
根据设防标准在地震危险性曲线上确定设计地震动。
(30)起算震级M0与震级上限Muz起算地震：场点有破坏性影响的最小震级震级上限：潜在震源区中可能发生最大地震的震级。
(31)震级-频度关系Log10N=a-bM(32)地震年平均发生率v0指一定区域范围内平均每年发生大于或等于起算地震的地震数。
(33)地震空间分布函数的含义地震危险性概率分析中，表征地震带内各震级档地震发生在每个潜在震源区可能性的函数。
(34)震源破裂的方向性效应地震发生破坏程度随着断层前方向延伸会增加(35)断层的上、下盘效应上盘效应：发震断层上盘的地质灾害发育程度明显比下盘高(36)地震记录的反应谱、傅氏谱、功率谱反应谱：在具有统一临界阻尼比的一系列单自由度体系的最大反应值与周期的关系。
傅氏谱：利用傅里叶分析对地震动时程进行分析的结果，将任意非周期的函数转变为简单周期性函数。
（傅氏相位谱和傅氏幅值谱）功率谱：功率谱密度函数描述随机振动中所包含的各频率分量强度与相应频率间关系，简称为功率谱。
(37)经验格林函数法的基本思路经验格林函数：一个小地震记录，如前震或余震可以做为每一对源点～接收点的“经验格林函数”，通过这种经验格林函数与变化的震源空间时间函数做卷积，可以合成大地震所引起的地面运动。
包含了震源条件、传播路径以及场地条件等信息。
(38)什么是地震的局部场地条件（地震动场地反应），工程场地的分类地震的局部场地条件：①破坏性地震如果震源较浅，断层错动可以直达地表造成地表错断，对建于其上的房屋、大坝、道路、管线等造成直接破坏。
②地基失效：如果建筑物地基强度很低或地震动加速度很大，就会导致地基承载力的下降、丧失以至变位、移动，由此造成的建筑物破坏即属地基失效造成的破坏。
③斜坡破坏效应斜坡破坏效应包括地震诱发的滑坡、崩塌和泥石流。
工程场地分类：①建筑抗震设计：分为4类基于场地土类型和覆盖层厚度②构筑物抗防设计规范 4类基于土层平均剪切模量和覆盖层厚度硬场地，中硬场地，中软场地，软场地③地形地貌岩性 3类有利地形不利地形危险地形（根据土质岩性、土的剪切波速、覆盖层厚度、平均剪切模量、地基承载力、标准贯入击数、脉动卓越周期）(39)地震动的衰减规律地震动随着震级、距离、场地等因素变化的函数关系。
(40)震源动力学模型中常用的摩擦准则（本构关系）、摩擦准则在震源动力破裂过程中的作用①概率状态摩擦准则（rate and state friction law）②滑动弱化摩擦准则（slip-weakening friction law）③滑动速率弱化摩擦准则（slip-velocity weakening friction law）作用：震源动力学模型的关键，控制着破裂的起始、扩展和停止。
(41)何为应力降？应力降是岩石破坏时应力由峰值强度降为残余强度的现象。
或指岩石在变形过程中应力随变形增长而下降的现象。
（介质积蓄的应力得到释放）(42)地震小区划地震小区划是对某一特定区域范围内地震安全环境进行划分，预测这一范围内可能遭遇到的地震影响分布，包括设计地震动参数的分布和地震地质灾害的分布。
(43)什么是仪器烈度地震仪器烈度是指根据仪器观测记录计算得到的地震动强度,并能直接反映地震的影响程度(44)地震烈度速报与快速响应的原理与作用地震烈度速报与快速预报：是根据地震监测台网观测的地震动记录，无需现场调查而快速计算各观测点的地震影响程度（以仪器烈度和地震动参数表示）。