岩土工程勘察9-地震讲述

地基失效
• 地震的晃动使表土下沉，浅层的地下水受挤压会 沿地裂缝上升至地表，形成喷沙冒水现象。
• 大地震能使局部地形改观，或隆起，或沉降。使 城乡道路坼裂、铁轨扭曲、桥梁折断。
• 在现代化城市中，由于地下管道破裂和电缆被切 断造成停水、停电和通讯受阻。煤气、有毒气体 和放射性物质泄漏可导致火灾和毒物、放射性污 染等次生灾害。
4、地震激发的滑坡、崩塌与泥石流
• 5.12汶川地震所触发的滑坡、崩塌、泥石流等次生地质灾 害总数达5万处，严重受灾区共有34处大型堰塞湖以及71 处小型堰塞湖，病险水库1996处，有溃坝险情的水库69 座。次生地质灾害对12座县城、近100所学校以及大量集 镇、居民聚居点、工矿企业、旅游景区近64万人的生命的 财产安全构成了严重威胁。
解答
• 根据实测剪切波速vsi值，场地覆盖层厚度 为25m。等效剪切波速的计算深度d0取覆 盖层厚度和20m二者的较小者，同时vs＞ 500m/s的孤石应视同周围土层。
（8）提出抗液化措施的建议。
甲类
• 特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公 共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次 生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防 的建筑。简称甲类。
• 对于特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度 提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈 度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。 同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于 本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。
（3）当场地内有发震断裂时，应对断裂的工程影响 进行评价。
8.6.2 场地和地基地震效应岩土工程 勘察的任务（续）
（4）对需要采用时程分析的工程，应根据设计要求， 提供土层剖面、覆盖层厚度和剪切波速等有关参 数。当任务需要时，可进行地震安全性评估或抗 震设防区划。
（5）进行液化判别。液化可能性判别、液化等级判 定。
第八章：不良地质作用岩 土工程勘察
主讲：蓝俊康
第8章目录
• 8.1 岩溶； • 8.2 滑坡； • 8.3 危岩和崩塌； • 8.4 泥石流； • 8.5 地面沉降； • 8.6 场地和地基的地震效应； • 8.7 地下采空区场地岩土工程勘察
8.6 场地和地基的地震效应；
• 抗震设防烈度等于或大于6 度的地区，应进行场 地和地基地震效应的岩土工程勘察，并应根据国 家批准的地震动参数区划和有关的规范，提出勘 察场地的抗震设防烈度、设计基本地震加速度和 设计特征周期分区。
• 2008年5月12日汶川强震，震中在距离都江堰不到30km 的映秀镇。由于地震震中所处的特殊地形地貌条件，使得 这次地震诱发了大量的地震崩塌、滑坡、滚石，崩塌物堵 塞道路严重影响了后面的救援工作。由于崩塌物堵塞江河 而形成了多达34处堰塞湖，威胁了几百万的生命财产安全； 地震导致崩塌、滑坡几乎掩埋了北川县老县城，掩埋村镇， 导致众多伤亡。
• 适度设防类---允许比本地区抗震设防烈度 的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防 烈度为6度时不应降低。一般情况下，仍应 按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。
二、活动断裂与地震
1. 全新活动断裂：是指在全新地质时期（一万年） 内有过地震活动或近期正在活动，在将来（今后 一百年）可能继续活动的断裂；
2010年—多选题
• 按照《建筑抗震设计规范》（GB500112010），选择建设场地时，下列哪些场地 属于抗震危险地段（ AC ）
（A）可能发生地陷的地段； （B）液化指数等于12的地段； （C）可能发生地裂的地段； （D）高耸孤立的山丘；
2、建筑场地覆盖层厚度的确定
• 1）一般情况下，应按地面至剪切波速大于 500m/s且其下卧各层岩土的剪切波速均不小于 500m/s的土层顶面的距离确定。
max
6 0.04
7 0.08
8
9
0.16 0.32
8.6.1 地震对工程场地的破坏作用
• 2、地面变形的破坏作用
即地震时在地表产生的地面变形，如地裂缝、断 层错动、地面倾斜等。 断裂错动——指浅源断层地震发生断裂错动时在地 面上的变形。1976年唐山地震，错断公路和桥梁， 水平位移达到1米多，垂直位移达到几十厘米。 地裂缝：按一定方向规则排列的构造地裂缝多沿发 震断层及其邻近地段分布。是地下岩层挤压、拉 伸的结果。
三、强震区的场地与地基（续）
• 3）标准设防类：指大量的除1、2、4款以 外按标准要求进行设防的建筑。简称丙类。
• 4）适度设防类：指使用上人员稀少且震损 不致产生次生灾害，允许在一定条件下适 度降低要求的建筑。简称丁类。
四、确定场地土类型和建筑场地类别
• 1、按表4-5-5划分对建筑抗震有利、一般、不利或危险的 地段。
丙类
• 标准设防类，按本地区抗震设防烈度标准 要求进行设防的建筑。简称丙类。
• 应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施 和地震作用，达到在遭遇高于当地抗震设 防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或 发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防 目标。
丁类
• 适度设防类：指使用上人员稀少且震损不 致产生次生灾害，允许在一定条件下适度 降低要求的建筑。简称丁类。
例题
• 某建筑场地土层分布及实测剪切波速如下表所示， 试求计算深度范围内土层的等效剪切波速。
层序 1 2 3 4 5 6 7
岩土名称 填土
粉质黏土
淤泥质粉质黏土
残积粉质黏土 花岗岩孤石 残积粉质黏土 风化花岗岩
层厚,m
2.0 3.0 5.0 5.0 2.0 8.0
实测剪切波速（m/s）
150 200 100 300 600 300 ＞500
A、有利地段 ：稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均 匀的中硬土等 。
B、一般地段：不属于有利、不利和危险的地段； C、软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，
陡坡，陡坎，河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、 状态明显不均匀的土层（含故河道、疏松的断层破碎带、 暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基），高含水量的可塑黄土， 地表存在结构性裂缝等 。 D、危险地段：地震时可能发生滑坡、崩塌、地箔、地裂、 混石流等及发震断裂带上可能发生地表位错的部位。
• 又据甘肃省某重灾县的人员伤亡统计数据，全县共有15人 在汶川地震中遇难，其中12人是由于山体滑坡、泥石流等 次生灾害造成的。目前，在汶川大地震的失踪人员中，被 山体滑坡掩埋占相当比例。
北川县城的地基液化
• 北川县城的部分地区坐落在河滩松散堆积物上， 地震发生后，容易引发强烈砂土液化，导致房屋 震陷破坏。
2. 发震断裂：是指全新活动断裂中，近期（500年 来）发生过地震，且震级M≥ 5级的断裂，或在未 来100年内，推测可能发生M≥ 5级的断裂；
3. 非全新活动断裂：一万年以前活动过，一万年以 来没有发生过活动的断裂；
4. 地裂：又分为构造地裂及重力性（非构造性）地 裂。
三、强震区的场地与地基
• 抗震设防的基本原则是“小震不坏、中震可修、 大震不倒”，。
3、地震促使软弱地基变形、失效破坏
• 地基失效：一般指可触变的软弱粘性土地基，以 及可液化的饱和砂土地基。它们在强烈的地震作 用下，由于触变或液化，承载力大大降低或消失。
• 软弱地基失效时，会发生很大的变位或流动，及 不均匀沉陷，严重地破坏建筑物。
• 触变——由外力触动而使粘性土突然液化变为悬 浮的现象。
• 1）特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家 公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重 次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设 防的建筑。简称甲类。
• 2）重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需 尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导 致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防 标准的建筑。简称乙类。
当抗震设防烈度等级为6度时，可不考虑液化的影 响，但对沉陷敏感的乙类建筑，可按7度进行液化 判别。甲类建筑需按本区的设防烈度提高1度计算。 当为8、9度时，需进行专门的液化研究。
勘察的任务（续）
（6）在地震设防烈度等于或大于7度的厚软 土分布区，宜判别软土震陷的可能性和估算 震陷量。
（7）场地或场地附近有滑坡、滑移、崩塌、 塌陷、泥石流、采空区等不良地质作用时， 应进行专门勘察，分析和评价它们在地震作 用时的稳定性。
• 在山区，地震还能引起山崩和滑坡，常造成掩埋 村镇的惨剧。崩塌的山石堵塞江河，在上游形成 地震湖。1923年日本关东大地震时，神奈川县发 生泥石流，顺山谷下滑，远达5千米。
5.12大地震北川县城的破坏
• 据相关专家分析，北川县城遭到毁灭性破 坏的主要原因包括：
1）是该地区发震断裂从整个县城通过； 2）是县城附近的地震破裂位移大； 3）是县城坐落在河滩松散堆积物上，场地效应和地
5.12 汶川地震地面开裂
2、地面变形的破坏作用
• 地倾斜——是指地震时地面出现的波状起伏。 1906年4月18日清晨5点发生在美国的旧金山8.3 级地震，使街道严重破坏。很多楼房因地面波状 起伏而倒塌。
• 1906年旧金山地震资料：1906年4月18日早上5 时15分，一场强度为里氏8.3级的大地震袭击了旧 金山。这场大地震仅仅持续了75秒钟，之后的旧 金山几乎一片瓦砾，更加可怕的是，地震过后不 久一场大火燃起，使震后的旧金山雪上加霜。
8.6.2 场地和地基地震效应岩土工程 勘察的任务
（1）根据国家批准的地震动参数区划和有关规范， 提出勘察场地的抗震设防烈度、设计基本地震加 速度和设计特征周期分区。
（2）在抗震设防烈度等于或大于6度的地区进行勘 察时，应划分对抗震有利、不利和危险地段，划 分场地类别。当有可靠的剪切波速和覆盖层厚度 资料时，应确定场地的反应谱特征周期。
基失效使破坏加剧； 4）是大量山体滑坡和岩石崩塌使灾害更为严重。
北川县城的山体滑坡
• 据相关专家介绍，除强震作用力之外，大面积山体滑坡的 次生灾害给房屋带来了毁灭性破坏：山体滑坡造成北川县 城老城区近1/3几乎被埋没，新城区将近1/4被埋没、破坏。 事实上，对于发生在山区的地震而言，山体滑坡始终是加 重灾情的最主要原因，不论是城镇房屋还是农村房屋，不 论是什么年代建造的房屋，也不论是按什么设防标准设计 施工的房屋，还不论是房屋、道路、桥梁或市政基础设施 等都遭受严重破坏，造成大量人员伤亡。山体滑坡次生灾 害破坏规律在山区县镇非常典型和普遍。
• 在这类破坏中比较典型的是映秀镇，因其建在岷 江河滩松散堆积物上，场地效应和地基失效使破 坏加剧，一些建筑出现地表开裂、地基液化、震 陷的破坏。尽管与前两种破坏原因相比，地基液 化具有特殊性，但在建（构）筑物设计阶段是否 考虑砂土液化对房屋抗震安全的影响，在几度抗 震设防烈度区域考虑等问题，都需要在房屋震害 研究中加以归纳分析。
乙类
• 重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽 快恢复的生命线相关建筑，以及地类。
• 对于重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度 一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9 度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基 础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本 地区抗震设防烈度确定其地震作用。
• 8.6.1 地震对工程场地的破坏作用 名词解释：震级；烈度
区别：基本烈度；场地烈度；设防烈度
8.6.1 地震对工程场地的破坏作用
• 1、地震力的破坏作用
地震力——由地震波使建筑物产生的惯性力。其值的大小为：
P max Q KQ
g
其中， 为地面最大加速度；K为地震系数 max
烈度
地面最大加速度
3、土层的等效剪切波速
• vse d0 / t
t
n
di
i1vsi
式中：υse——土层等效剪切波速(m/s)； dc——计算深度(m)，取覆盖层厚度和20m两者的较小值； t——剪切波在地面至计算深度之间的传播时间； di——计算深度范围内第i土层的厚度(m)； υsei—一计算深度范围内第i土层的剪切波速(m／s)； n——计算深度范围内土层的分层数。
• 2）当地面5m以下存在剪切波速大于其上部各土 层翦切波速2.5倍的土层，且该层及其下卧各层岩 土的剪切波速均不小于400m/s时，可按地面至该 土层顶面的距离确定。
• 3）剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体，应视 同周围土层。
• 4）土层中的火山岩硬夹层，应视为刚体，其厚度 应从覆盖土层中扣除。