05第五章 地震的工程地质研究
第5章 地震的工程地质研究-修改
周期短的P波，然后才是S波，P波到与S波到达之间的时间 差（走时差），随地震台距震中愈远而愈大，故可用以测 定震中距。最后到达的传播最慢、振幅最大、波长周期最 长的面波，统称为L波（long wave）典型的地震记录如图 5-1所示。波进一步可以区分为先到达的勒夫波（Q）和后 到达的瑞利波（R）。深源地震面波往往是很微弱的，一般 情况下横波和面波到达时振动最强烈。建筑物破坏通常是 由于横波和面波造成的√ 。
1 3
2 sin 2
式中 1 为最大主应力 3 为最小主应力。
当断层错动面与最大主应力方向之间的夹角等于45°时， 达最大值 ，由此说明，与断层错动面成45°夹角 部位的岩体受着最大应力的作用，所以在此部位上P波 初动振幅最大。
深入研究的结果否定了 单力偶模型而接受了双 力偶模型。这主要是因 为尽管二者 P波的辐射 图像一样，但二者S波 的辐射图像则不同，而 S波的观测结果是支持 双力偶模型的。
§5.2 地震及地震波的基础知识
5· 1 2· 地震波
地震时震源释放的应变能以弹性波的形式向四面八 方传播，这种弹性被就是地震波。
地震波是使建筑物在地震中破坏的原动力、也是研
究地震的最主要的信息和研究地球深部构造的有力工 具。 地震波包括两种在介质内部传播的体波和两种限于 界面附近传播的面波。
引自闫肖武,2006
•唐山地震预报“失败”是正常现象
•在当年的观测地域里，唐山地区虽然被认为有震，但中、长期预报却估 计该地区不会有大地震，故而没有被纳入中长期捕捉大震的重点视野—— 1970年10月，地震界的一份内部刊物《地震战线》刊登了四篇不署名学 者的文章，四篇文章，用四种不同的理论和方法对华北地区未来的地震危 险进行评估，其中三篇文章明确认为唐山地区不会发生大地震。1972年， 中国科学院地质研究所对华北地区地震危险区进行等级划分，唐山没有被 划入任何程度的危险区内。1972年的“中期地震预报交流经验会”，在 划出的华北30年内6级地震危险区中，也没有唐山。……直到唐山大地震 爆发。
地震工程地质研究
勒夫波
VP =
V =
E (1 − µ ) ρ (1 + µ )(1 − 2 µ )
E 2 ρ (1 + µ )
，V
P
S
一般情况下 µ = 0.22
VS = 3 − 4km / s
≈ 1.67VS
一般地震表面
，对建筑界面，P波先到达，然后 对建筑界面， 波先到达，
是S波，最后L波。 最后L
7.震级（M）：是衡量地震本身大小的尺度，由地 7.震级（ 是衡量地震本身大小的尺度， 震级 震所释放出来的能量大小所决定。 震所释放出来的能量大小所决定。 A：距震中100公里处标准地震仪在地 距震中100公里处标准地震仪在地 100 面所记录的震波最大振幅。（微米） 。（微米 面所记录的震波最大振幅。（微米） 标准地震仪：自振周期0.8秒，阻尼 标准地震仪：自振周期0.8秒 0.8 0.8，最大静力放大倍率为2800 2800。 比0.8，最大静力放大倍率为2800。
M＝lgA
能量E 能量E（J）与震级（M)关系 ： 与震级（M)关系
lgE=4.8+1.5M
理论上M无上限，实际上，因地壳岩石强度有限， 理论上M无上限，实际上，因地壳岩石强度有限， 即累积应变能有限，目前最大M 8.9级 即累积应变能有限，目前最大M为8.9级。
烈度：一次地震于某地地面震动强烈程度。 8 烈度：一次地震于某地地面震动强烈程度。
体波：通过地球本体传播的波 体波： 面波：体波经过反射、折射后， 面波：体波经过反射、折射后， 在介质的界面或自由面（ 在介质的界面或自由面（如地 面）传播
体波
纵波（ ）：压缩波，对应于介质体应变， 纵波（P）：压缩波，对应于介质体应变，三维扩散 压缩波 横波（ 〕：剪切波，对应于切应变， 横波（S〕：剪切波，对应于切应变，二维扩散破坏 剪切波 性最大
《地震工程地质研究》课件
研究地震工程中的地质构造、岩土性质、地应力、地下水等因素，以及这些因素对地震工 程的影响和作用机制。
为地震工程提供地质建议和措施
根据对地质条件的调查和分析，为地震工程提供地质建议和措施，包括地基处理、边坡加 固等，以提高地震工程的稳定性和安全性。
03
地震工程地质勘察
地震工程地质勘察的方法
水利工程
在水利工程建设中，进行地质勘 察可以了解水库、水电站等建设 地点的地质条件，为工程设计和 施工提供依据。
04
地震工程地质评价
地震工程地质评价的方法
地质调查法
01
通过实地调查和观测，了解地质构造、岩土性质、地下水等情
况，为地震工程地质评价提供基础数据。
数值模拟法
02
利用数值计算方法，模拟地震作用下岩土体的响应和变形，预
程建议和措施。
地震工程地质勘察的实践应用
城市规划 通过对城市区域的地质勘察，了 解城市地质结构和岩性特征，为 城市规划和建设提供科学依据。
矿产资源开发 在矿产资源开发中，进行地质勘 察可以了解矿体的分布和特征， 为矿产资源的合理开发程建设中，进行地质勘 察可以了解道路、桥梁、隧道等 建设地点的地质条件，为工程设 计和施工提供依据。
地震工程地质监测
在工程建设和运营过程中，对场地及 其周围的地质环境进行监测，及时发 现和评估潜在的地质灾害风险，为抗 震减灾提供实时数据支持。
02
地震工程地质基础知识
地震工程地质学概述
学科定义
地震工程地质学是一门研究地震工程问题中地质因素的科 学，旨在解决地震工程中的地质问题，保障地震工程的安 全性和稳定性。
地震工程地质勘察的步骤
收集资料
收集相关地质资料、气象、水 文等资料，了解工程区域的地
地震工程地质研究.ppt
在我国三千多年的历史资料中，记录地震近万次， 其中上世纪以来破坏性地震达 6000多次；据1200～ 1989年资料统计，7级地震 147 次，8级及其以上巨 大地震共 19 次。建国以来发生>=7级的地震 12 次。 我国地震分布以西南、西北、华北、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。
西部挤压区 东南部滑移区 东及东北部张裂区
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。可以通过
多个地震台的地震记录图来确定。主要依据初到P波的方向。
1
－
－
＋＋
3 ＋
＋ 3
－
－
单力偶
1 双力偶
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、震源断层长度、 宽度、断层错距、震源应 力方向等。
一、几个概念：
1、震源：地震发源地（能量E、深度H） 2、震中：震源正对着的地面 3、震中距：地面受地震影响的位置距离震中的距离 4、震源深度：震中到震源的垂向距离 5、地震区（烈度>6度区）；地震作用；
远场（烈度衰减2度以上）近场地震
6、地震波：质点振动，弹性波，能量传播，
产生振动（地震力），破坏源动力，信息载体，透、反、折射传播。
我国有3000多年地震记录历史，发明了地震仪，编制了地震 区划图，制定了抗震规范，建立了地震监测台网，组建了诸多地震 研究工作机构及一大批从事地震的科技工作者。
工程地质研究：区域稳定性问题，建筑抗震，建筑场地选择， 地震稳定性，抗震措施工程地质论证——为规划设计 提供依据。
地震的工程地质研究
? 4、按地震序列分类：
? 在一个地震序列中，最大的一次地震 称为主震。
? 主震之前发生的地震称为前震。 ? 主震之后发生的地震称为余震。
? 主震型地震：在一个地震序列中，若 主震震级很突出，其释放的能量占全 序列中的绝大部分，叫主震型地震。 约占60%。
? 震群型或多发型地震：主要地震能量 是由多个震级相近地震释放出来的。 约占30%。
? 三级地震难知晓，四级五级吊灯摇； 六级物倒房微损，七八房坏地裂掉； 九十桥断房屋倒，十一十二重灾到。
? 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 震的传播介质、表土性质、建筑物的 动力特性和施工质量等许多因素有关。
? 地震是地球内部构造运动的产物，是 一种普遍的自然现象。地球上每天都 在发生地震，每年发生约500万次地震， 其中约5万次人们可以感觉到；能造成 破坏的约有1000次；7级以上的大地震 平均一年有十几次，目前记录到的世 界上最大地震是8.9级，发生于1960年 5月22日的智利地震。
? 2、地震的成因分类
300千米）和深源地震，所释放的地震能量地震：由于地表或地下岩层突然 大规模陷落或崩塌而造成的地震
? 3、地震按震源深度分类：
? 1）浅源地震：震源深度小于70千米的地 震。
? 2）中源地震：震源深度在70至300千米 的地震，占12%，破坏性大。
? 3）深源地震：震源深度>300km，占3%。 震源深，波及范围大，破坏性小。
? （1）5.0～5.9级之间称中强震；
? （2）6.0～6.9级之间称强震；
? （3）7.0～7.9级之间称大震；
? （4） 8.0级以上称特大震，记录到的 最大震级8.9级。
2005-工程地质分析原理- 张倬元
工程地质分析原理作者：张倬元屠湧泉著出版社：地质出版社出版日期：2005-01目录：绪论第一篇区域稳定及岩体稳定分析的几个基本问题第一章地壳岩体结构特征的工程地质分析1.1基本概念及研究意义1.2岩体结构特征及主要类型1.3岩体原生结构特征的岩相分析1.4岩体构造结构特征的地质力学分析1.5岩体结构特征的统计分析第二章地壳岩体的天然应力状态2.1基本概念及研究意义2.2影响岩体天然应力状态的主要因素及其作用2.3我国地应力场的空间分布及随时间变化的一般规律2.4地壳表层岩体应力状态的复杂性2.5岩体应力及区域地应力场的研究第三章岩体的变形与破坏3.1基本概念及研究意义3.2岩体在加荷过程中的变形与破坏3.3岩体在卸荷过程中的变形与破坏3.4岩体在动荷载条件下的变形与破坏3.5岩体变形破坏过程中的时间效应3.6空隙水压力在岩体变形破坏中的作用3.7岩体变形破坏的地质力学模式第二篇与区域稳定性有关的工程地质问题第四章活断层的工程地质研究4.l基本概念及研究意义4.2活断层的特性4.3活断层活动的时空不均匀性4.4活断层区规划设计建筑物的原则4.5活断层的调查监测与研究第五章地震的工程地质研究5.l基本概念及研究意义5.2地震及地震波的基础知识5.3我国地震地质的基本特征5.4地震区划及地震危险性分析5.5场地地震反应及地震小区划5.6地震区抗震设计原则第六章水库诱发地震活动的工程地质分析6.1基本概念及研究意义6.2水库诱发地震活动性变化的几种典型情况6.3水库诱发地震的共同特点6.4水库诱发地震的诱发机制6.5产生水库诱发地震的地质条件6.6水库诱发地震工程地质研究的基本原则第七章地震导致的区域性砂土液化7.1基本概念及研究意义7.2地震时砂土液化机制7.3区域性砂土地震液化的形成条件7.4砂土地震液化的判别7.5砂土地震液化的防护措施}第八章地面沉降问题的工程地质分析8.1基本概念及研究意义8.2地面沉降的形成机制8.3地面沉降的产生条件8.4地面沉降的研究、预测及防治第三篇与岩(土)体稳定性有关的士程地质问题第九章斜坡岩(土)体稳定性的工程地质分析9.1基本概念及研究意义9.2斜坡岩体应力分布特征9.3斜坡的变形与破坏9.4斜坡变形破坏机制与演化9.5斜坡破坏后的运动学9.6斜坡变形破坏与内外营力的关系9.7斜坡稳定性评价与预测9.8 防治斜坡变形破坏的原则及主要措施第十章地下洞室围岩稳定性的工程地质分析10.1基本概念及研究意义10.2地下开挖后围岩应力的重分布10.3地下洞室围岩的变形破坏及山岩压力问题10.4地下洞室围岩稳定性的分析与评价10.5地下洞室围岩变形量测的方法及应用……第十一章地基岩体稳定性的工程地质分析第四篇与地下水渗流有关的工程地质问题第十二章岩溶及岩溶渗漏的工程地质分析第十三章渗透变形的工程地质分析第五篇与侵蚀淤积有关的工程地质问题第十四章河流侵蚀、淤积规律的工程地质分析第十五章海（湖）边岸磨蚀与堆积的工程的工程地质分析主要参考文献目录。
地震的工程地质研究
地震的工程地质研究1 基本概念及研究意义地震：地表岩层中因弹性波的传播所引起的震动。
震源：地球深处因岩石破裂引起地壳振动的发源地。
震中：震源在地面的投影。
震源深度：震中至震源的距离。
按震源深度将地震分为：浅源地震（0~70km）中源地震（70~300km）深源地震（300~700km）我国地处两大地震带，是地震多发国家。
2 地震及地震波2.1 地震波地震时，震源释放的能量以弹性波的形式向四处传播，这种弹性波就是地震波。
地震波种类：体坡P波（纵波）、S波（横波）面坡R波（瑞利波）、Q波（勒夫波）2.2 震源机制和震源参数震源机制：地震发生时震源的物理过程。
震源参数：指描述震源物理过程的一组物理量。
一、震源机制推拉模式单力偶模式双力偶模式震源机制断层面解利用赤平投影可以表达地震P波初动最适合的象限分布特征。
[实例]解水河断裂带震源机制解与断裂带变形组合的关系。
二、震源参数震源实际上一个产生有限错动的断层面。
限定一个震源需要以下七个物理是：断层面长度、宽度、走向、倾向和倾角、断层错动方向、错距、破裂扩展速度。
2.3 地震的震级和烈度震级是表示地震发生时，震源释放的能量大小。
震波与释放能量大小的关系为：lg E=11.8+1.5M地震烈度是表示地震发生时对一个具体地点的实际震动的强弱程度。
它不仅取决于地震能量大小，还与震源深度、震中距离、传播介质特征等因素有关。
按地震发生时对人或地面的影响程度，可分为十二度。
（见表5－2） 平均震害指数：∑⋅=Nn i i i i =震害指数 0≤i ≤1 仅相类似条件比较才能真正确定出地震烈度的相对强弱。
有的学者想用地震力的大小来表描地震的破坏力。
但统计也较困难。
基本烈度：指在今后一定时期内，在一定地点的一般场地可能遭受的最大烈度。
3 我国地震地质的基本特征3.1 世界范围内的主要地震带及其大地构造环境地震并非均匀分布在地球各部分，而是集中于某些特定的条带，称为地震带。
5.5地震工程地质学
1. 震级 2. 震中距 3. 地下状况 4. 地面状况
1. 地壳运动
构造地震
2. 火山喷发
火山地震
3. 崩塌
崩塌地震
4. 人工诱发水库等 诱发地震
环太平洋地震带 地中海-喜玛拉雅山地震带 大洋中脊地震带 大陆裂谷地震带
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1. 无感地震：< 3 级 2. 有感地震：3-5级 3. 破坏地震：>5级
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地震能量大小叫震级，根据震中距和地震仪 记录的震幅确定震级的大小
1. 无感地震：< 3 级 2. 有感地震：3-5级 3ห้องสมุดไป่ตู้ 破坏地震：>5级
烈度:是地震对地面的破坏程度
印度板块向北推挤欧亚大 陆，导致龙门山地应力增 加，断裂构造活动，发生 汶川地震
地震是地壳快速释放能量过程中造成震动
毁坏房屋等建筑，给人民生命财产造成巨大损失
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地应变增加，释放弹性波，引起地壳的震动
1. 震源 2. 震中 3. 震源深度 4. 震中距
地震能量大小叫震级，根据震中距和地震仪 记录的震幅确定震级的大小
地震的工程地质研究
地震的工程地质研究1 基本概念及研究意义地震：地表岩层中因弹性波的传播所引起的震动。
震源：地球深处因岩石破裂引起地壳振动的发源地。
震中：震源在地面的投影。
震源深度：震中至震源的距离。
按震源深度将地震分为：浅源地震（0~70km）中源地震（70~300km）深源地震（300~700km）我国地处两大地震带，是地震多发国家。
2 地震及地震波2.1 地震波地震时，震源释放的能量以弹性波的形式向四处传播，这种弹性波就是地震波。
地震波种类：体坡P波（纵波）、S波（横波）面坡R波（瑞利波）、Q波（勒夫波）2.2 震源机制和震源参数震源机制：地震发生时震源的物理过程。
震源参数：指描述震源物理过程的一组物理量。
一、震源机制推拉模式单力偶模式双力偶模式震源机制断层面解利用赤平投影可以表达地震P波初动最适合的象限分布特征。
[实例]解水河断裂带震源机制解与断裂带变形组合的关系。
二、震源参数震源实际上一个产生有限错动的断层面。
限定一个震源需要以下七个物理是：断层面长度、宽度、走向、倾向和倾角、断层错动方向、错距、破裂扩展速度。
2.3 地震的震级和烈度震级是表示地震发生时，震源释放的能量大小。
震波与释放能量大小的关系为：lg E=11.8+1.5M地震烈度是表示地震发生时对一个具体地点的实际震动的强弱程度。
它不仅取决于地震能量大小，还与震源深度、震中距离、传播介质特征等因素有关。
按地震发生时对人或地面的影响程度，可分为十二度。
（见表5－2） 平均震害指数：∑⋅=Nn i i i i =震害指数 0≤i ≤1 仅相类似条件比较才能真正确定出地震烈度的相对强弱。
有的学者想用地震力的大小来表描地震的破坏力。
但统计也较困难。
基本烈度：指在今后一定时期内，在一定地点的一般场地可能遭受的最大烈度。
3 我国地震地质的基本特征3.1 世界范围内的主要地震带及其大地构造环境地震并非均匀分布在地球各部分，而是集中于某些特定的条带，称为地震带。
第五章工程地质勘察
第五章工程地质勘察§5-1绪论一、工程地质勘察的任务与目的工程地质勘察的任务与目的是查明建设地区的工程地质条件,预测和分析工程地质问题，为工程建设的规划、设计、施工和运用提供地质资料的依据，以便选择优良的工程场地,使工程建筑与当地的地质环境相适应，保证工程建筑的稳定安全、经济合理和正常运用。
作为一门实践性极强的学科，工程地质勘察是如何运用地质、工程地质的理论和实践经验,解决与工程建设有关的地质问题的学科，也是一门探讨工程地质调查和勘探方法的学科。
因此,随着技术方法、勘探设备的更新与发展，工程地质勘察的理论、方法及手段等将更加完善.二、工程地质勘察的主要方法和手段在工程地质勘察过程中,要采用工程地质学所有的研究方法，即:地质学方法、试验方法、工程地质类比法、模型实验法、概率统计法和理论计算法.以上各种研究方法在实际工作中是通过各种工程地质勘察方法和手段来实现的。
对于不同工程要求的，不同工作内容的，所采用的工程地质勘察方法与手段也是不一样的。
但总的来说，一般包括以下几个方面: 1．工程地质测绘；如：地面测绘、航测、卫测等，是基础，是根本.2．工程地质勘察；包括物探、化探、钻控等。
3．工程地质室内试验和野外试验；大型现场试验、室内土工试验等.4．工程地质长期观测；对房屋变形、地下水位、地面沉降等进行动态的长期观测。
5．勘察资料的室内整理及计算。
三、工程地质勘察的内容和要求由于我们的工作对象是不同的工程对象，因而对工程地质勘察的内容和精度的要求是不一样的。
即使是同一工程，在不同的勘察阶段对其工作要求和研究的内容也不尽相同.按照建设工程项目管理中对一般工程项目的阶段划分,可将其分为:预可研、可研、初设、施工图设计、施工、工程使用管理等六个主要阶段，而工程地质勘察工作主要是集中在前四个阶段。
各阶段对应的工勘阶段及内容如下：1． 预可研阶段→主要是收集整理已有资料，特别是区域性地质、水文地质、工程地质等资料(包括各种图件、文字报告、影像资料如航卫片等）（项目建议书）→根据预可研阶段成果编制项目建议书，可以根据需要做少量的调研或实地考察。
地震工程地质研究
矿产资源
我国横断山区川、滇、藏3省交界的金沙江、澜沧 江、怒江地区地震较多，这里就形成一条南北长近
1000m、面积达55万km2的多金属成矿带。矿床规模很
大，是世界级成矿规模区。
石油勘探
勘探人员还通过人工地震来勘探石油。他们先通 过爆破引起轻微的地震,同时用仪器记下地震波向地 下传播和反射回来的时间以及震形等有关数据,经计 算处理后就可以初步判断地下构造的深度和形状,据
面波（L）
勒夫波（Q）：质点在XY面上曲线前进
地震波
体波：介质内部传播的波。
纵波：（压缩波）质点振动与波前进方向一致，周期短、振幅小
Vp
E(1 ) (1 )(1 2 )
横波：（剪切波）质点振动与波前进方向垂直，周期长、振幅大
VS
E G 2 (1 )
我国地震区带的划分有多种方案。
我国强震发生的地质构造条件
1.强震与活动断裂带的关系
（1）不同方向的断裂的交汇部位 （2）活动性深大断裂的转折部位 （3）活动性深大断裂的端部或其它锁闭段 2.强震与断陷盆地的关系
（1）倾斜断陷盆地较深、较陡一侧活动断裂最大断距段上；
（2）两盆地间或盆地内部由横向断裂控制横向隆起带两侧 （3）断陷盆地的锐角尖端，或断陷盆地带内多组断裂交汇
研究意义及工作
研究的意义： 成功预报地震，最大程度的减小损失； 增强建筑物的抗震性能。 工作： 地震危险性分析 地震区划 地震小区划
§2 地震及地震波的基础知识
体波：通过地球本体传播的波
面波：体波经过反射、折射后，沿地面传播的波 体 波 纵波（P）：压缩波
横波（S〕：剪切波－－破坏性最大
瑞利波（R）：质点在XZ面上椭圆滚动前 进
地震的工程地质研究84页PPT
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
84
地震地质学研究
地震地质学研究地震地质学是地震学领域的一个重要分支，主要研究地震的地质原因、地震活动的规律以及地震对地表和地下结构的影响。
地震是地球表面上一种破坏性的自然现象，它不仅对人类生产生活造成巨大影响，还对地球内部结构和地质变动具有重要意义。
因此，地震地质学的研究对于了解地球的地质历史和地球的内部结构有着重要的意义。
地震地质学主要研究地震的发生原因。
地震的发生与地球内部的构造有密切关系。
地球内部分为地壳、地幔和地核三个层次，地震主要发生在地壳和地幔的交界处。
地震是由于地壳板块在地球内部的构造运动中发生断裂，导致地壳表面的能量释放而引起的。
地球内部的板块构造运动是地震发生的根本原因。
地震地质学研究还包括地震活动的规律。
地震活动具有一定的周期性，地震发生的频率和强度呈现出一定的规律性。
地震活动主要集中在地球的一些特定地区，如火山带、地震带等。
这些地区的地壳板块运动较为剧烈，因此地震活动频繁。
通过对地震活动规律的研究，可以提前预警地震，减轻地震对人类造成的伤害。
地震地质学的研究还包括地震对地表和地下结构的影响。
地震在地表上会引起地震波的传播，地震波的传播会对建筑物、桥梁、地下管道等建筑和设施造成破坏，给人类的生产生活带来巨大损失。
地震对地下结构的影响主要是指地震引起的断裂和地壳变动对地下水、矿产资源的影响。
地震引起的地壳断裂可以改变地下水位，导致水源的变化；地壳变动还会导致矿藏的重新分布，对矿产资源的开发产生影响。
地震地质学的研究方法包括地震学观测和地震学模拟两种。
地震学观测主要借助地震仪器对地震波进行观测和分析。
地震学观测可以获取地震的震源位置、震级以及地震波在地球内部的传播规律等信息。
地震模拟是利用计算机模拟地震波在不同地质构造中传播的过程，通过模拟可以更好地理解地震的产生和影响。
地震地质学在预测地震和防灾减灾方面具有重要意义。
通过研究地震的规律和性质，可以建立地震灾害模型，预测地震的发生时间、地点和强度，为地震预警提供科学依据。
第五章 活断层和地震工程地质研究
1. 按成因分类
按其成因可分为构造地震、火山地震和陷落地震。人类工程活 动如采矿、水库蓄水、深井注水、地下核爆炸也可诱发地震。 2. 按震源深度：弹性波的地下发源地为震源，震源在地面上的 垂直投影为震中，震中到震源的距离为震源深度。 >300m 深源地震；300－70m 中源地震；<70m 浅源地震 3. 强度（震级）(M) <2M 微震；2-4M 有感地震；>5M 破坏性地震；>7M 强烈地震
2. 地貌方面
三、活动断层判别标志（二）
3. 水文地质方面
泉水、湿地沿断层带呈带状分布
（二）历史地震、地表错断类标志
1. 沿某一断裂带有地震发生 2. 地表错断 地形变 地球物理场特征 地球化学场特征 地应力场特征
（三）仪器监测类标志
四、活断层带工程地质调查研究
四、地震区抗震设计原则和建筑物抗震措施（续）
（二）持力层和基础方案的选择 场址选定后，就应根据所查明的场地工程地质条件选择适 宜的持力层和基础方案，在基础抗震设计中需注意以下几 点： 1.基础要砌置于坚硬、密实的地基上，不要以高压缩性及 液化土层作持力层，若地表有此种土层，则应采用桩基础， 支撑于下部硬基上，并不要采用摩擦桩。 2.基础砌置深度要大一些，以防治地震时建筑物的倾斜。 3.同一建筑物不要并用几种不同型式的基础。 4.同一建筑物的基础，不要跨越在性质显著不同或厚度变 化很大的地基土上。 5.建筑物的基础以刚性强的联结梁连成一个整体。
2.0 最 大 1.5 加 速 1.0 度 (g) 0.5 0
工程地质学——地震工程地质研究
250
(178~353)
25
(19~35)
IX 坐立不稳，行动的人可能 严重破坏——墙体龟裂， 0.51~0.70 地方出现裂缝、基岩上可能出现裂缝、 500
摔跤
局部倒塌，修复困难
滑坡、坍方常见，砖烟囱出现倒塌
(354~707)
25
(19~35)
X 骑自行车的人会摔倒，处不稳状 倒塌——大部倒塌， 0.71~0.90 山崩和地震断裂出现，基岩上的拱桥
等则地震分布较为零星。
工程地质学——地震工程地质研究
2 我国强震发生的地质条件 (1) 强震与活动断裂带的关系 a）不同方向的断裂的交汇部位 b）活动性深大断裂的转折部位 c）活动性深大断裂的端部或其它锁闭段
(2)强震与断陷盆地的关系 a）倾斜断陷盆地的较深、较陡一侧活动 断裂的最大断距段
上； b）两盆地间或盆地内部由横向断裂控制的横向隆起带两侧； c）断陷盆地的锐角尖端，或断陷盆地带内多组断裂交汇部位；
大致以银川-昆明一线为界，西部线条密集，等值线 多呈东西或北西西走向，与主要断裂线方向一致，其地形 变断裂线多由3-4条等值线组成的梯度带绘出，表明其活 动强度较大。东部线条相对稀疏，等值线走向多为北北东 向-北东向，部分为东西向及南北向，也与构造线吻合较
好。
东部地区的垂直变形大致分为三区：华南-西南区， 华北区和东北区。
工程地质学——地震工程地质研究
烈
人的感觉
一般房屋
其它现象
考物理指标
度
大多数房屋
平均震
震害程度
害指数
加速度/
速度/
（CM/S2） （CM/S2）
（水平向） （水平向）
I
无感
II 室内个别静止中的人感觉
第五章 地震的工程地质研究
表5—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
加速度/ 速度/ 2） （CM/S2） （CM/S （水平向） （水平向）
为使震源机制与各种波的初动分布的实际情况相 符，单力偶震源机制模式必须修正为双力偶模式， 两节线上力偶错动方向相反，一为左旋另一为右 旋，。实测的各种波的初动分布与按此模式理论 推导出的完全一致。双力偶合成的最大最小主应 力分别为压(P)和拉应力(T)，在垂直于中间主应 力的主平面内，它的作用方向与两节线夹角平分 线一致。两节线是两个最大剪应力的截面与这一 平面的交线，这两个截面也就是一对共轭剪切面。 其中之一为产生地震的断层。但究竟二者之中那 一个是地震断层面，单靠震源机制解是不能断定 的，必须根据震中区地质结构、地表错断方向和 等震线的长轴方向等才能判定[参见图5一10(c)]
5.2.2.1 震源机制
地下核爆破在地面所记录的P波初动都是推波， 或第一相位为压缩，表明震动源的物理过程是由 于爆炸引起的膨胀向周围介质施加压力。 地震波P波初动的推拉分布同样能确定出震源 物理过程。根据近几十年来的大量研究证实，浅 震源P波初动明显具有限象分布的特点(图5-2)。 这种分布显然不同于震源点膨胀所造成的初动分 布，震源处单向力的作用所产生的初动分布也不 同(图5-3)，所以过去多年来一直用单向力偶震源 错动模式(图5-4)来解释。图中GG’和FF’线为两条 节线，是初动分布的转换线，其中之一两侧有力 偶的为震源断层，断层产生错动时，
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Ⅷ
摇晃颠簸,行走困难
中等破坏-结构 0.31-0.50 干硬土亦有裂缝。大多数
250
受损,需要修理
砖烟囱严重破坏
（178-
353）
Ⅸ 坐立不稳。行动的人可能
0.51-0.70 干硬土上有许多地方出现
摔跤 严重破坏墙体 龟裂，局长倒
裂缝,基岩上可能出现裂缝。 滑波,坍方常见。砖烟囱出
现倒塌
塌，复修困难
§5.2 地震及地震波的基础知识
周期短的P波，然后才是S波，P波到与S波到达之间的时间 差（走时差），随地震台距震中愈远而愈大，故可用以测 定震中距。最后到达的传播最慢、振幅最大、波长周期最 长的面波，统称为L波（long wave）典型的地震记录如图 5-1所示。波进一步可以区分为先到达的勒夫波（Q）和后 到达的瑞利波（R）。深源地震面波往往是很微弱的，一般 情况下横波和面波到达时振动最强烈。建筑物破坏通常是 由于横波和面波造成的。
§5.2 地震及地震波的基础知识
引自闫肖武,2006
§5.2 地震及地震波的基础知识
P- (压缩) 波
§5.2 地震及地震波的基础知识
S- (剪切)波 注: S-波不能在液体内传播
§5.2 地震及地震波的基础知识
纵波速度（Vp）和横波速度（Vs）分别由下式表示：
Vp
E1 1 1 2
本章重点及难点
本章重点： （1）场地地震效应和地震力的静力分析方法； (2)地基岩（土）体的自振周期（卓越周期、特征周
期）及其对建筑物的影响； (3)地震区划和地震小区划的划分方法。 本章难点： （1）地基土卓越周期; (2)地震区划和地震烈度小区划分。发展过程、现状
及发展趋势。
§5.1 基本概念及研究意义
§5.1 基本概念及研究意义
1999年9月21日凌晨1时47 分，台湾省南投县集集发生 7.6级大地震，震源深度 10km，重灾区在日月潭地 区。该区有许多活断层，开 始是“双冬断层”发生活动 ，同时牵动相邻的车笼埔断 层的大规模滑动，导致断层 沿岸的丰原、大境、务峰、 中兴新村、南投和名间、竹 川等市县村镇地区的灾难性 破坏，大部分地段已被夷为 平地。整个灾区死亡2329 人，伤8722人，失踪39人 ，倒塌各种建筑9909栋， 严重破坏7575栋，受灾人 口250万，灾民32万，财产 损失92亿美元。
地震的工程地质研究
环境与土木工程学院地质工程系 2007年9月
本章学习内容及要求
掌握地震及地震波的基础知识及研究意义； 了解我国地震地质的基本特征； 掌握地震力的静力分析方法，了解地震力的动力分析
方法，地震区建筑物的破坏方式； 理解场地地质条件对震害的影响，了解抗震设计中考
虑场地影响的途径。 了解地震区抗震设计基本原则。
§5.2 地震及地震波的基础知识
§5.2 地震及地震波的基础知识
§5.2 地震及地震波的基础知识
地震波P波初动的推拉分布同样能确定震源物理过程。根 据近几十年来的大量研究断层每一盘来说，断层错动的前 进方向都会受到压缩，而相反的一个方向就受到拉伸，于 是就呈现如图5—4所示的象限分布，即这种象限型初动推 拉分布是由于震源断层错动这种物理过程所造成的。所以 这样求得的结果称为震源机制断层面解。后来发现，不仅 P被初动是象限分布的，s波的初动分布也有如图5—5(b) 所示的象限分布的特点。但由于s被初动难于测定，所以 这一点很长时间是有争议的，直到发现由s波激起的面波 (亦即勒夫波)的初动也呈象限分布后才得到公认。
室内多数人感觉。室外少数人感
觉。少数人梦中惊醒。
门、窗作响
悬挂物明显摆动，器皿作响
Ⅴ
室内普遍感觉。室外数人感觉。 门窗、）《屋顶屋
多数人梦中惊醒。
架颤动作响，灰土
掉落，抹灰出现微
细裂缝
不稳定器物翻倒
31 (22-44)
Ⅵ
惊慌失措，仓惶逃逃出
损坏-个别砖瓦掉、
0-0.1
河岸和松土上出现裂缝。。
63
落墙体微细裂缝
§5.2 地震及地震波的基础知识
体波包括纵波和横波
纵波是由震源传出的压缩波，质点振动与波前进方向一致，一疏一密 向前推进，它周期短、振幅小。
横波是震源向外传播的剪切波，质点振动方向与波前进方向相垂直， 传播时介质体积不变但形状改变，周期较长振幅较大。因为该波是 切变波，所以它不能通过对切变没有抵抗能力的液体。 根据弹性理论，纵波传播速度(Vp)和面波是体波到达地表后激发的 次生波，限于在地面运动，向地面以下迅速消失。
§5.1 基本概念及研究意义
断层错动与地震形成
§5.1 基本概念及研究意义
地震的孕育与应力释放
§5.1 基本概念及研究意义
全球板块与板块边界
§5.1 基本概念及研究意义
§5.1 基本概念及研究意义
§5.1 基本概念及研究意义
§5.1 基本概念及研究意义
板块运动与地震活动相关性
§5.1 基本概念及研究意义
Ⅻ
地面剧烈变化，山河改观
§5.3 我国地震地质的基本特征
§5.2 地震及地震波的基础知识
§5.2 地震及地震波的基础知识
5.2.2震源机制和震源参数 研究多个地震台的地震谱，可以确定地震性的物理过程
和震源物理过程，一般称为震源机制（focal mechanism）。根据地震记录图，按照弹性变位理论进 行复杂计算，还可以求出限定震源物理过程的多个物理量， 通称为震源参数（source parameters） 5.2..2.1震源机制 地下核爆炸在地面所记录的P波初动都是推波，或第一相 位压缩，表明震动源的物理过程是由于爆炸引起的膨胀向 周围介质施加的压力。
25 （19-35）
Ⅹ 骑自行车的人会摔倒。外
0.71-0.90 山崩和地震断裂出现。基
不稳状态的人会摔出几尺
岩上的拱桥破坏，大多数
远。有抛起感
倒塌-大部倒塌，
砖烟囱从根部破坏或倒毁
不堪修复
1000
(7081414)
100 (72-141)
Ⅺ
毁灭
0.91-1.00 地震断裂延续很长。山崩
常见。基岩上拱桥毁坏
§5.2 地震及地震波的基础知识
表-2中国地震烈度表(1980)
(据国家地震局工程力学研究所)
烈度
人的感觉
一般房屋
其他现象
大多数房屋震害程 度
平均震害指数
Ⅰ
无感
Ⅱ
室内个别静止中的人感觉
Ⅲ
室内多数静止中的人感觉
门、窗轻微作响
悬挂物微动
参考物理指标
加速度(水平 向)cm/s2
速度(水平 向)cm/s
Ⅳ
§5.2 地震及地震波的基础知识
为使震源机制与各种波的初动分布的实际情况相符，单 力偶震源机制模式必须修正为双力偶模式，两节线上力 偶错动方向相反，一为左旋另一为右旋。实测的各种波 的初动分布与按此模式理论推导出的完全一致。双力偶 合成的最大最小主应力分别为压(P)和拉应力(T)，在垂 直于中间主应力的主平面内，它的作用方向与两节线夹 角平分线一致。两节线是两个最大剪应力的截面与这一 平面的交线，这两个截面也就是一对共轭剪切面。其中 之一为产生地震的断层。但究竟二者之中那一个是地震 断层面，必须根据震中区地质结构、地表错断方向和等 震线的长轴方向等才能判定[图5一10(c)].
地 震 造 成 中 空 的 电 杆 折 断
§5.1 基本概念及研究意义
彰化县员林镇邦富贵名门大楼座落在中山路惠明街口，为16层钢筋混凝土集合住 宅大楼。地震时其中一栋倾倒靠在呈L型平面大楼上，柱子间距7至10米。造成倾
倒的原因是底层柱子数量少，间距太大数量偏少，间距太大。
§5.1 基本概念及研究意义
§5.2 地震及地震波的基础知识
这种波又有两种，一种是在地面上动的瑞利波（R）， 质点在平行于波传播方向的垂直平面内作椭圆运动。 长轴垂直于地面，它与波的辐射有关。另一种在地平 面上作蛇形运动的勒夫波（Q），质点在水平面垂直 于波前进方向作水平振动。面波传播速度比体波为慢， 瑞利波速（VP）近似为横波波速的，夫波在层状介质 界面传播，其波速在介于上下两层介质 横波速度之 间 。一个地震波记录图或地震谱最先记录的总是振 幅小，
§5.1 基本概念及研究意义
接近地球表面的岩层中弹性波传播所引起的震动称为地震。按其 成因可分为构造地震、火山地震和陷落地震。
人类工程活动如采矿、水库蓄水、深井注水、地下核爆炸也可诱发地震。
构造地震是现代地壳运动所产生、分布最广、数量最多（＞90 ％ ）、危害最重的地震。它产生于板块边缘和板块内部的活动构造 带。岩石圈在地球内力作用下，应变能不断积累，一旦达到岩体强 度极限，就会发生突然的剪切破裂(脆性破坏)或沿已有破裂面产生 突然错动(粘滑)，积蓄的应变能就会以弹性波的形式突然释放使地 壳震动而发生地震。
§5.2 地震及地震波的基础知识
图5-7 鲜水河断裂带的现代左旋走滑运动与局部应力形变场
§5.2 地震及地震波的基础知识
二滩工程 周围的震 源机制
§5.2 地震及地震波的基础知识
5.2.3 地震震级和烈度
地震能否使某一地区建筑物受到破坏，首先取决于地震 本身的大小和该建筑区距震中的远近，距震中愈远则受 到的震动愈弱。所以需要有衡量地震本身大小和震动强 烈程度的两个尺度，这就是震级(Magnitude，Ms)和 烈度(intensity，I)，它们之间有一定联系，但却是两个 不同的尺度，不能混淆起来。
饱和砂层出现喷砂冒水。地 面上有的砖烟囱轻度裂缝、
(45-89)
掉头
Ⅶ
大多数人仓皇逃出
轻度破坏—局部破
0.11-0.30
河岸出现坍方。饱和砂层常
125
坏、开裂,但不妨碍 使用
见喷砂冒水。松软土著人上 地裂缝较多。大多数砖烟囱