工程地质学 第三章 地震工程地质研究

125
(90~177)
13
(10~18)
摇晃颠簸,行走困难 坐立不稳,行动的人可能 摔跤
骑自行车的人会摔倒,处不稳状 态的人会摔出几尺远,有抛起感
中等破坏——结构 受损,需要修理
0.31~0.50
250
(178~353)
25
(19~35)
严重破坏——墙体龟裂, 0.51~0.70 局部倒塌,修复困难
1.0 0.8 0.6 0.4
0.20
完 好
0
三,震源机制和震源参数
1,震源机制:地震发生的物理过程或震源物理过程. ,震源机制:地震发生的物理过程或震源物理过程. σ1 - + - 单力偶 + σ3 + - σ1 - + σ3
双力偶
三,震源机制和震源参数(续1) 震源机制和震源参数(
P波的初动具有明显的象限分布特点. 波的初动具有明显的象限分布特点. 波的初动具有明显的象限分布特点
一,地震发生的主要条件
介质条件 坚硬岩石 结构条件 活断层的一些特定部位:端点,拐点,交汇点等 构造应力条件 现代构造运动强烈的部位,应力集中 研究构造应力主要包括大小主应力的方向及其实测值, 并研究构造应力方向与断层的关系.
二,基本概念
地震:在地壳表层,因弹性波传播所引起的振动作 用或现象
按成因 分类 构造地震 火山地震 陷落地震
一次6级地震可释放 ×1020尔格的能量,大致相当于 30～40 一次 级地震可释放6× 尔格的能量, ～ 级地震可释放 炸药的巨大爆炸, 级地震可释放 万吨 TNT炸药的巨大爆炸, 7级地震可释放 2 ×1022尔格的能 炸药的巨大爆炸 尔格的能量. 级地震可释放6 量, 8级地震可释放 ×1026尔格的能量.可见地震释放能量之 级地震可释放 而且绝大部分能量的集中释放, 数秒种内完成 因此, 内完成. 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 惨重性往往给人类生命以极大威胁 猝发性和 往往给人类生命以极大威胁, 地震灾害的猝发性和惨重性往往给人类生命以极大威胁,给经 济财产以巨大损失. 济财产以巨大损失. 据美国联邦政府统计, 仅二十世纪以来, 全世界就有120余 据美国联邦政府统计 , 仅二十世纪以来 , 全世界就有 余 人遇难于地震灾害;五十年代以来, 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 2 000亿美元.地震灾害是最重要的自然灾害之一. 亿美元.地震灾害是最重要的自然灾害之一. 我国地处环太平洋地震带和地中海-喜马拉雅地震带这两大地震 我国地处环太平洋地震带和地中海 喜马拉雅地震带这两大地震 带间,是世界上最大的一个大陆地震区,地震活动具有分布广, 带间 , 是世界上最大的一个大陆地震区 , 地震活动具有分布广 , 频度高,强度大,震源浅的特点,因而酿成的灾害尤为严重. 频度高 , 强度大 , 震源浅的特点 , 因而酿成的灾害尤为严重 . 据记载,世界上最惨重的震例几乎都发生在我国. 据记载 , 世界上最惨重的震例几乎都发生在我国 . 中国的地震 灾害居世界之首. 在我国历史记载中, 灾害居世界之首 . 在我国历史记载中 , 1556年陕西华县地震死 年陕西华县地震死 亡人口达 80万;1920年宁夏海原地震死亡人数也超过 20万.令 万 年宁夏海原地震死亡人数也超过 万 年唐山地震, 人痛心的 1976年唐山地震,死亡 万多人,工业城市毁于一旦, 年唐山地震 死亡24万多人,工业城市毁于一旦, 为世界地震史所罕见. 为世界地震史所罕见.
地方出现裂缝,基岩上可能出现裂缝, 500 (354~707) 滑坡,坍方常见,砖烟囱出现倒塌 山崩和地震断裂出现,基岩上的拱桥 破坏,大多数烟囱从根部破坏 地震断裂延续很长,山崩常见,基岩 上的拱桥 地面剧烈变化,山河改观
25
(19~35)
倒塌——大部倒塌, 0.71~0.90 不堪修复 毁灭
0.91~1.00
三,震源机制和震源参数(续3) 震源机制和震源参数(
当极震区两侧的等震线基本对称时,断层面近乎直立, 当极震区两侧的等震线基本对称时,断层面近乎直立, 当等震线不对称时,断层面向波及得宽的那个方向倾斜, 当等震线不对称时,断层面向波及得宽的那个方向倾斜, 不对称性愈显著,说明断层面愈缓. 不对称性愈显著,说明断层面愈缓.
加速度/ 速度/ 2) (CM/S2) (CM/S (水平向) (水平向)
I II III IV V
门,窗轻微作
门窗作响 门窗,屋顶,屋架颤 动作响,灰土掉落,抹 灰出现微细裂缝
悬挂物微动 悬挂物明显摆动,器皿作响 不稳定器翻倒
0~0.10
31
(22~44)
3
(2~4)
VI
损坏——个别砖瓦 掉落,墙体微细裂 缝
M<2 微震 2~4 >5 >7 有感地震 破坏性地震 强烈地震
二,基本概念(续3) 基本概念(
烈度: 烈度:地面震动强烈程度 受地震释放的能量大小,震源深度,震中距,震域介 质条件的影响. 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条件下,坚硬基岩场地较 松软土场地烈度小. (1)地震基本烈度:在今后一定时间(一般按100 年考虑)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)设防烈度(设计烈度):是抗震设计所采用的烈 度.是根据建筑物的重要性,经济性等的需要,对基本烈 度的调整.
据统计,全世界每年大约发生几百万次地震, 据统计,全世界每年大约发生几百万次地震,人们能感觉 几百万次地震 到的仅占1%左右, 级以上的灾害性地震每年多则二十几次, 到的仅占 %左右,7级以上的灾害性地震每年多则二十几次, 少则三,五次. 少则三,五次. 我国位于环太平洋和地中海一南亚两个地震带之间, 我国位于环太平洋和地中海一南亚两个地震带之间,是一 个多地震活动的国家.在我国三千多年的历史资料中, 个多地震活动的国家.在我国三千多年的历史资料中,记录地 震近万次,其中破坏性地震达6000多次;据1200～1989年资料 多次; 震近万次,其中破坏性地震达 多次 ～ 年资料 统计, 级地震为 级地震为147次 级及其以上巨大地震共19次 统计,7级地震为 次,8级及其以上巨大地震共 次.1966 级及其以上巨大地震共 年至今,大地震已达20余次 我国地震分布以西南,西北, 余次. 年至今,大地震已达 余次.我国地震分布以西南,西北,华 东南沿海和台湾省区破坏性地震最多.其中台湾尤甚, 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 震多,频度高;
工程地质学
资环学院 吴道祥
第三章 地震工程地质研究
在地壳表层,因弹性波传播所引起的振动作用或 现象,称为地震 地震(earthquake).地震按其发生的 地震 原因,可分为构造地震,火山地震和陷落地震. 此外,还有因水库蓄水,深井注水和核爆炸等导 致的诱发地震.南地壳运动引起的构造地震,是 地球上规模最大,数量最多,危害最严重的一类 地震.世界上90%以上的地震均属此类.它一般 分布在活动构造带中,当地壳运动所积累的应变 能一旦超过了地壳岩体的强度极限时,岩体就会 发生破裂,应变能突然释放而表现为弹性波的形 式,使地壳振动而发生地震.
二,基本概念(续4) 基本概念(
表3—2 中国地震烈度表(1980)
烈 度
一般房屋
考物理指标
平均震 害指数
人的感觉
无感 室内个别静止中的人感觉 室内少数静止中的人感觉 室内多数人感觉,少数人 梦中惊醒 室内普遍感觉,室外多数 人感觉,多数人梦中惊醒 惊慌失措,仓惶逃出
大多数房屋 震害程度
其它现象
瑞利波( ):质点在XZ面上椭圆滚动前进 质点在XZ 面波( 面波(L) 瑞利波(R):质点在XZ面上椭圆滚动前进 勒夫波( ):质点在XY面上曲线前进 勒夫波(Q):质点在XY面上曲线前进 质点在XY
二,基本概念(续2) 基本概念(
震级: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=lgA A:距震中100公里处标准地震仪在地面所记录的最 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.
地震前后水平位移监测结果(GPS) 地震前后水平位移监测结果
地震前后垂直位移监测结果(GPS) 地震前后垂直位移监测结果
地震引起大坝破坏(台中石岗 地震引起大坝破坏 台中石岗) 台中石岗
地震引起埠 丰桥断裂, 丰桥断裂, 河床抬高 8m,形成叠 形成叠 石岗) 水 (石岗 石岗
1000
(708~1414)
100
(72~141)
《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.对于质量特别差或特别好的房屋,可根据具体情况,对表列各 烈度的震害程度和震害指数予以提高或降低. (3)"人的感觉"指平房内或楼房低层内人的感觉. (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)使用本表时可根据地区具体情况,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)表中数量词的说明: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.
平移断层
正Leabharlann Baidu层
逆断层
三,震源机制和震源参数(续2) 震源机制和震源参数(
2,震源参数 :反映震源断层的一些特征量或物理量 , 包括:断层走向,倾向,倾角,断层错动方向, 包括:断层走向,倾向,倾角,断层错动方向,震源 断层长度,宽度,断层错距,震源应力方向等. 断层长度,宽度,断层错距,震源应力方向等. (1)等震线的几何特征 ) 等震线图上最内一根等震线的长轴方向就是断层断层面的 走向. 走向.
人工诱发地震 震源:地壳内部振动的发源地 震中:震源在地面上的垂直投影 浅源地震:<70km 中源地震:70~300km 震源深度: 深源地震:>300km
二,基本概念(续1) 基本概念(
体波: 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( 面波:体波经过反射,折射后,在介质的界面或自由面(如 地面) 地面)传播 纵波(初波,P):压缩波,对应于介质体应变,三维扩散 纵波(初波,P):压缩波,对应于介质体应变, ,P):压缩波 体波 横波(次波,S):剪切波,对应于切应变, 横波(次波,S):剪切波,对应于切应变,二维扩散破坏 ,S):剪切波 性最大
河岸和松软土上出现裂缝,饱和砂层 出现喷砂冒水,地面上有的砖烟囱轻 度裂缝,掉头 饱和砂层常见喷砂冒水,松软土上地 裂缝较多,大多数砖烟囱中等破坏 干硬土上变有裂缝,大多数砖囱严重 破坏
63
(45~89)
6
(5~9)
VII VIII IX X XI XII
大数多人仓惶逃出
轻度破坏——局部破坏, 0.11~0.30 开裂,但不防碍使用
表3-3 震害指数等级划分表 序数 震害类型 震害描述 i
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
倒 平 墙倒架歪 墙倒架正 局部墙倒 裂 缝 严重 轻微
房屋全部倒塌 墙体全部倒塌,房架倾斜显著 墙体大部分倒塌,房架基本未倾斜 主要墙体局部倒塌 主要墙体无塌落,但严重裂缝,须修复 才能使用 墙体无塌落,但有小裂缝,未经修复仍 可使用 基本无损或完好 0.27 0.13
地震引起房屋倒塌(台中石岗 地震引起房屋倒塌 台中石岗) 台中石岗
地震引起桥梁断裂(南投集集镇 地震引起桥梁断裂 南投集集镇) 南投集集镇
地震引起稻田隆起(台中雾峰 地震引起稻田隆起 台中雾峰) 台中雾峰
地震引起操场隆起(台中国小 地震引起操场隆起 台中国小) 台中国小
汶 川 地 震
汶川地震