第七章区域稳定性问题
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工程地质学第7章 不同工程类型常见工程地质问题
评价区域稳定性，需要在全面分析工程建设区地壳结构和地 质灾害分布规律的基础上，结合内、外动力地质作用，岩土体介 质条件，人类工程活动与地质环境相互作用关系等，综合评价工 程建设区现今地壳的稳定程度与潜在危险。区域稳定性评价的主 要对象是区域地质背景特征和重点地质灾害。
7.1工业与民用建筑工程地质问题
主固结沉降是指荷载作用在地基上后， 随着时间的延续， 外 荷不变而地基土中的孔隙水不断排除过程中所发生的沉降，它起 于荷载施加之时，止于荷载引起的孔隙水压力完全消散之后，是 地基沉降的主要部分。
次固结沉降是指土中孔隙水已经消散，有效应力增长至基本 不变后变形随时间缓慢增长所引起的沉降。这种变形既包括剪应 变，又包括体积变化，并与孔隙水排出无关，而是取决于土骨架 本身的蠕变性质。
7.1工业与民用建筑工程地质问题
7.1.2 地基稳定性问题
2.地基沉降 地基沉降的计算方法包括分层总和法、有限元法和规范法，
计算时需要根据相关规范要求进行合理选择。地基计算的沉降量 一般指最终沉降量，是地基在荷载作用下沉降完全稳定后的沉降 量， 要达到这一沉降量的时间取决于地基排水条件。对于砂土， 施工结束后就可以完成；对于粘性土，少则几年，多则十几年、 几十年乃至更长时间。在具体建筑物的地基沉降计算时， 还需注 意土体的应力和变形的关系、土的压缩性指标的选定和精确度等 问题。
7.1工业与民用建筑工程地质问题
7.1.2 地基稳定性问题
3.持力层选择 所选持力层首先要满足承载力和变形要求， 并且下卧层也能
满足要求。建筑物的用途、有无地下室、设备基础、地下设施等 条件都会对基础持力层的选择产生影响。对不均匀沉降较敏感的 建筑物，如层数不多而平面形状又较复杂的框架结构，应选择坚 实、均匀的土层做持力层。对主楼和裙房层数相差较大的建筑物， 应根据承载力的不同选择两个不同的持力层，以保证沉降的相互 协调。对有上拔力或承受较大水平荷载的建筑结构，桩基应尽量 深埋，选择的桩基持力层要能满足抗拔要求。对动荷载作用的建 筑物不能选择饱和疏松的砂土做持力层，以免发生砂土液化。
7.1工业与民用建筑工程地质问题
主固结沉降是指荷载作用在地基上后， 随着时间的延续， 外 荷不变而地基土中的孔隙水不断排除过程中所发生的沉降，它起 于荷载施加之时，止于荷载引起的孔隙水压力完全消散之后，是 地基沉降的主要部分。
次固结沉降是指土中孔隙水已经消散，有效应力增长至基本 不变后变形随时间缓慢增长所引起的沉降。这种变形既包括剪应 变，又包括体积变化，并与孔隙水排出无关，而是取决于土骨架 本身的蠕变性质。
7.1工业与民用建筑工程地质问题
7.1.2 地基稳定性问题
2.地基沉降 地基沉降的计算方法包括分层总和法、有限元法和规范法，
计算时需要根据相关规范要求进行合理选择。地基计算的沉降量 一般指最终沉降量，是地基在荷载作用下沉降完全稳定后的沉降 量， 要达到这一沉降量的时间取决于地基排水条件。对于砂土， 施工结束后就可以完成；对于粘性土，少则几年，多则十几年、 几十年乃至更长时间。在具体建筑物的地基沉降计算时， 还需注 意土体的应力和变形的关系、土的压缩性指标的选定和精确度等 问题。
7.1工业与民用建筑工程地质问题
7.1.2 地基稳定性问题
3.持力层选择 所选持力层首先要满足承载力和变形要求， 并且下卧层也能
满足要求。建筑物的用途、有无地下室、设备基础、地下设施等 条件都会对基础持力层的选择产生影响。对不均匀沉降较敏感的 建筑物，如层数不多而平面形状又较复杂的框架结构，应选择坚 实、均匀的土层做持力层。对主楼和裙房层数相差较大的建筑物， 应根据承载力的不同选择两个不同的持力层，以保证沉降的相互 协调。对有上拔力或承受较大水平荷载的建筑结构，桩基应尽量 深埋，选择的桩基持力层要能满足抗拔要求。对动荷载作用的建 筑物不能选择饱和疏松的砂土做持力层，以免发生砂土液化。
第7章区域稳定性
7.1 活断层 综合分类《岩土工程勘察规范》(GB50021-94) 断层分级 Ⅰ 强烈全新 活动断层 Ⅱ 中等全新 活动断层 活动速率 v(mm/y) v≥1 中或晚更新世以来 活动，全新世以来 活动强烈 中或晚更新世以来 1>v≥0.1 有活动,全新世以来 活动较强烈 V<0.1 全新世以来有微弱 活动 活动时代及活动性 地震强度M M≥7
7.3 砂土液化(Sand-Soil Liquefaction)
地震砂土液化机制 砂土： = tan 饱和砂土：=(-u0) tan = 0´ tan
孔 隙 水 压 力 u
剪 切 应 力
u
uN-1
uN 时间
2 N-1
2 N 时间
=[-(u0+u)]tan =(-u)tan
砂土液化防治措施
桩基法 桩基伸石土、砾、粗 中砂、坚硬粘性土≥50cm，其它非岩石 土≥2m。
深基础 基础底面埋入可液化深度以下稳定土层
中的深度≥50cm。
加密法
7.4 地面沉降(Ground Subsidence)
地面沉降：由于过度抽取地下水而使地面发生降 落的现象。
7>M≥6
Ⅲ
微弱全新 活动断层
M<6
7.1 活断层
活断层识别方法与标志
遥感分析 1) 断层崖壁(陡崖)、陡坎； 2) 水系变化、河流弯曲、错动等； 3) 山脊错动、扭曲等； 4) 河流阶地的变化，洪积扇叠置或错动； 5）一系列的湖泊、洼地呈串珠状排列。 地貌学分析 地形陡崖、洪积扇叠置或错动；河流 ‘裂 点’， 河流、山脊位错。 地质学方法 断层面或破裂面；新火山岩体，温泉，湖泊分 布，植物异常。
7.3 砂土液化(Sand-Soil Liquefaction)
数学建模-稳定性问题
例 5.4.5 讨论非线性方程组 的零解的稳定性。
dx 2 2 x 3 y x z dt dy 2 2 x y y x dt dz 2 2 x 3 z z y dt
(5.4.33)
解
原方程组在原点处 的线性近似方程组 的系数矩阵为
稳定性问题
在研究许多实际问题时，人们最为关心的也许并非系统 与时间有关的变化状态，而是系统最终的发展趋势。例如，在 研究某频危种群时，虽然我们也想了解它当前或今后的数量， 但我们更为关心的却是它最终是否会绝灭，用什么办法可以拯 救这一种群，使之免于绝种等等问题。要解决这类问题，需要 用到微分方程或微分方程组的稳定性理论。在下面，我们将研 究几个与稳定性有关的问题。
1 34 0, 21
0 3 986 0 29
故(5.4.29)的根均具有负实部，因此方程组(5.4.28) 的零解是渐近稳定的。
下面考虑非线性微分方程组
dx Ax F x dt
(5.4.31)
其中 A, x 定义同 (5.4.27) ，
f 1 x1, x 2, , xn F x fn x1, x 2, , xn
特征方程为
21 29 0
3 2
特征方程的不容易求得，无法判断其正负
Routh-Hurwitz 判据 定理5.3 对一元 n 次常系数代数方程 a0 n a1 n1 a2 n2 an 1 an 0 (5.4.30) 其中 a 0 0 ，做行列式
f x1 (0, 0) x1 f x2 (0, 0) x2 o( x1 x2 ) dt dx2 g ' (0, 0) x g ' (0, 0) x o( x 2 x 2 ) x1 1 x2 2 1 2 dt
_区域稳定性
1.2.2 地震波 Seismic Waves
体波(Body waves)：自震源沿各个 方向在地球内部传播，与声波在空 气中的传播类似。纵波和横波。 面波(Surface waves)：自震中沿地 球表面传播 纵波(P waves)：压缩波，岩石质点 的震动与波传播方向平行，传播速 度快。 横波(S waves)：剪切波，岩石质点 的震动与波传播方向垂直，传播速 度较纵波慢。
1.2 Earthquake－地震
地震是构成地壳的一部分岩石，随着地应力的增大，达到岩 石的极限强度时，岩石急剧的剪切错动（走滑Ft)，释放能量， 产生地震波，由此引起地表或地下的震动叫地震。其特点是 突发性和不确定性。 天然地震：构造地震、火山地震、水库诱发地震 人工地震：核爆炸、采矿活动
地震成因
参考文献
1. 国家地 矿局 , 1 9 8 8 , 国家地 质志 , 地质出版 社。 2. 林炯 , 1 9 9 。, 中国东部北西向线性构造及其大 地构造意义 . 地壳形变 与地震 。 3. 姜兆怀等 , 1 9 8 9 , 长 江三角洲及邻近地区垂 直 形变特征 。 地壳形变与地震 . 4. 国 家地震 局 , 1 9 8 1 , 中国地 震烈度区化 报告 。
1.1.2 活断层的基本特征
活动类型：以平移断层为主
活动方式：蠕动－缓慢滑动, <0.01mm/a，非弹性变形 错动－突然错开，能量突然释放，弹性变 形；常引发地震。 活动程度：活动强烈 1mm/a， M 7
活动中等 0.1~1mm/a， 6M<7 活动微弱 <0.1mm/a， M<6
1.1.3 活断层标志
区域稳定性评价
1 、 区域稳定性 Stability of Earth Crust
第四讲 与区域稳定性有关的工程地质问题
3 区域断裂现今活动性研究 • 区域断裂现今活动性是区域稳定性研究的另一主要内容之一。 它主要包括区域活动断裂分布、产状、规模和类型，断裂分段 性活动特征，断裂活动年代，活动强度与活动速率测试估算， 活动周期，微震台网监测研究其活动性，主要活动断裂演化趋 势及其对工程建设可能的危险性分析等。 4 区域地震活动与火山活动研究 • 区域地震活动与火山活动研究是区域稳定性研究的中心内容， 特别是地震强烈活动地区，对区域稳定性具有决定性作用。它 主要包括区域地震活动和火山活动基本特征、空间分布，历史 地震活动分析，发震断裂构造或潜在震源区确定，地震强度、 最大震级和活动周期，地震带的潜在演化趋势，潜在震源区划 分及其对工程建设地区的危险性评价等。 5 区域重大地质灾害研究 • 区域重大地质灾害研究主要包括区域地质灾害分布，主要地质 灾害类型和危害性分析，重点是崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、 地面塌陷和地面沉降等灾害的分布特征及其发展趋势；地质灾 害预测、危险性评估和对工程危害程度分析等。
我国活断层的分布特征
• 我国活断层的分布总体上继承了老的断裂构 造 • 大多处于活动性强的现代地应力场中，受控 于现代应力场。 • 以东经105度为界，分为东西两部分，东部 以NE和NNE走向为主的正断层和走滑正地 层为主，西部以NW和NWW走向的走滑和逆 冲-走滑断层为主。
7、活断层区的建筑原则
区域稳定性研究的基本任务 • 研究区域工程地质特征； • 进行区域稳定性评价； • 研究区域工程地质改造，并强调对任何重 大工程项目都应该研究区域稳定性问题。
区域稳定性研究的基本内容
1 区域地壳结构与组成研究 • 区域地壳结构与组成研究是区域稳定性研究的重要地质基础， 它主要包括岩石圈结构演化，层圈对流和深断裂的分布及其 对表层构造格架的影响研究，地壳厚度变化，重力梯度带， 布格异常变化带的研究，构造动力来源研究，表层构造格架 研究等。 2 区域新构造运动与应力场研究 • 区域新构造运动与应力场是区域稳定性研究的主要内容之一。 它主要包括区域新构造运动形式、特点、强度及其变化趋势， 区域地壳形变特征，新构造应力场特征、最大主应力与最小 主应力及剪应力的分布状态，现今地应力测量，区域现今应 力场反演、模拟计算，应力场演化趋势及其与活动断裂和地 震活动关系模拟计算分析等。
第七章 区域稳定性分析3
工程地质学
第七章 区域稳定性分析
第一节 活断层的工程地质研究 第二节地震的工程地质研究 第三节地震导致的区域性砂土液化
(一) 基本概念及研究意义
活断层一般是指现今正在活动的断层，或近 期曾活动过、不久将来可能重新活动过的断 层。后者也称为潜在活断层。
• 断层是地壳构造运动的重要形 迹。有的断层形成于较晚时期， 在形成以后受到晚期构造背景 条件控制，仍保持着活动的特 征。 早在十八世纪，人们从地震活 动与断层活动的关系渐渐意识 到断层的活动性特征，经过几 个世纪的研究，对活断层的特 征有了比较深入的认识。
型破裂构造，一般称为地裂缝(ground fissure)或“地裂” 现象。典型代表有西安地裂缝。当然地面裂缝有多种成因， 外生的地裂分布是比较广泛的。但上述的地裂现象不受地 貌、土质和水文条件影响而广泛分布在大范围内，与区域
构造方向和区域应力场方向协调，表现出有统一的受力方
向，反映出它们可能是一种大范围构造活动或深部断裂的 蠕动而引起的地表蠕裂现象。
美国原子能委员会（USNRC）的定义是： （1）在3.5万年内有过一次或多次活动的断层 （2）与其他活动断层有联系的断层 （3）沿该断裂发生过蠕动或微震活动
活断层的研究意义：
断层的地面错动及其附近的伴生的地面变形，往往 会直接损害跨断层修建或建于其邻近的建筑物。
其次是活断层多伴有地震，而强烈地震又会使建于 活断层附近的较大范围内的建筑物受到损害。
较大幅度的相互错动就在瞬时之内突然发生，锁固期间
积蓄起来的弹性应变能也就突然释放出来而发生较强地 震。这种瞬间发生的强烈错动间断的，周期性的发生，
沿这种断层就有周期性的地震活动。
稳（蠕)滑的错动是持续地平稳地发生的。由于断层两盘岩
第七章 区域稳定性分析
第一节 活断层的工程地质研究 第二节地震的工程地质研究 第三节地震导致的区域性砂土液化
(一) 基本概念及研究意义
活断层一般是指现今正在活动的断层，或近 期曾活动过、不久将来可能重新活动过的断 层。后者也称为潜在活断层。
• 断层是地壳构造运动的重要形 迹。有的断层形成于较晚时期， 在形成以后受到晚期构造背景 条件控制，仍保持着活动的特 征。 早在十八世纪，人们从地震活 动与断层活动的关系渐渐意识 到断层的活动性特征，经过几 个世纪的研究，对活断层的特 征有了比较深入的认识。
型破裂构造，一般称为地裂缝(ground fissure)或“地裂” 现象。典型代表有西安地裂缝。当然地面裂缝有多种成因， 外生的地裂分布是比较广泛的。但上述的地裂现象不受地 貌、土质和水文条件影响而广泛分布在大范围内，与区域
构造方向和区域应力场方向协调，表现出有统一的受力方
向，反映出它们可能是一种大范围构造活动或深部断裂的 蠕动而引起的地表蠕裂现象。
美国原子能委员会（USNRC）的定义是： （1）在3.5万年内有过一次或多次活动的断层 （2）与其他活动断层有联系的断层 （3）沿该断裂发生过蠕动或微震活动
活断层的研究意义：
断层的地面错动及其附近的伴生的地面变形，往往 会直接损害跨断层修建或建于其邻近的建筑物。
其次是活断层多伴有地震，而强烈地震又会使建于 活断层附近的较大范围内的建筑物受到损害。
较大幅度的相互错动就在瞬时之内突然发生，锁固期间
积蓄起来的弹性应变能也就突然释放出来而发生较强地 震。这种瞬间发生的强烈错动间断的，周期性的发生，
沿这种断层就有周期性的地震活动。
稳（蠕)滑的错动是持续地平稳地发生的。由于断层两盘岩
岩土工程优势结构面理论应用概述
岩土工程优势结构面理论应用概述一、前言优势结构面理论是罗国煜教授在几十年实践基础上建立起来的，首先就岩坡问题于1979年提出，正式发表于1981年。
之后，在工程地质、岩土工程、地质灾害和环境地质中得到了广泛的应用，并取得了重要成果。
近六、七年将优势结构面理论继续应用于一些岩土工程实践中，使得优势结构面理论得到了深化和发展，其应用范围得到了拓展。
当前建筑中，一般都是以新的思路、新的分析方法去解答问题。
例如常见的岩土质量、岩体地基变形以及岩体力学选择等等问题。
这几个问题在施工中容易被忽视，在施工中如果正视这些问题，如果使得稳定性得到保障，那么岩土工程质量会提升。
二、优势结构面理论岩土结构控制论最初是由中国科学院地质研究所提出来的，很多学者也开始对该理论进行研究和使用。
优势结构面分析观点在这一理论中得以发展，并且取得了可喜可贺的进展。
岩体结构控制论认为，岩体是不完整的，它被各式各样的结构面进行切割。
这些切割主要包含节理裂缝、劈理、断层面以及软弱层等等。
优势结构面在结构面中基于一定的优势指标找出相对稳定的岩体稳定性结构层，这样可以更好把握工程基础。
在优势结构面理论中，最大的优、特点就是需要重视扎实，系统的地质分析过程，在优势面中认真找出破坏模式，在建立起对应的力学数学模型，这样进行向量化分析时，分析结果才更准确，从而获得良好发展效果。
选择优势结构面时，需要根据优势指标加以确定和选择，这样才可以基于一定的优势指标开展，从而确定出优势面。
三、岩土工程区域问题（一）岩土工程区域稳定性问题区域稳定性指的是构造稳定性，在优势结构面理论中，该理论认为对于任何一个工程。
在进行工程宏观建设时，应该从宏观上看该工程稳定性，使用到区域优势结构面分析。
地基本身比较稳，及时其他不稳。
如果深入研究就会明白，深部有一条大的活断裂，这样会使得桥墩本身逐渐失去稳定性。
如果往更大的方向分析查看，其实他本身就是不稳的。
沿着结构面整个桥墩都会坍塌。
第七章 区域稳定性分析212
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
断层经过河床时， 断层经过河床时，将 上游的河床抬起， 上游的河床抬起，就 形成瀑布的景观。 形成瀑布的景观。这 次的地震断层在石冈 的大甲溪河床上形成 一个落差约8 一个落差约8公尺的 瀑布奇景
地震引起埠丰桥 断裂， 断裂，河床抬高 8m,形成叠水 形成叠水 (石岗 石岗) 石岗
工程地质学
第二节、 第二节、地震的工程地质研究
1、地震 指：接近地表面的岩层中弹性波传播所引起的震动 最广、最多、最严重） 构造地震 （最广、最多、最严重） 按成因分为 分类 火山地震 陷落地震 人工诱发地震 浅源地震（ 浅源地震（0～70Km） 按震源深浅分为 中源地震（70～300Km） 中源地震（70～300Km）
• 1999年9月21日凌晨1时47分，台湾省南投县集集发 1999年 21日凌晨1 47分 日凌晨 生7.6级大地震，震源深度10公里左右，重灾区在 7.6级大地震，震源深度10公里左右， 级大地震 10公里左右 日月潭地区。该区有许多活断层，开始是“ 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 发生活动， 模滑动，导致断层沿岸的丰原、大境、务峰、 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 新村、南投和名间、 破坏，大部分地段已被夷为平地。整个灾区死亡23 破坏，大部分地段已被夷为平地。整个灾区死亡23 29人 39人 倒塌各种建筑9909 9909栋 29人，伤8722人，失踪39人，倒塌各种建筑9909栋， 8722人 失踪39 严重破坏7575栋 受灾人口250万 灾民32 32万 严重破坏7575栋，受灾人口250万，灾民32万，财 7575 250 产损失92亿美元。 产损失92亿美元。 92亿美元
_区域稳定性
发震断层
全新世活动的断层中近期（过去500年左右）的地震活动中， 震级M5的震源所在断层，或在未来100年内可能发生M5级 的地震断层，称为发震断层。 鉴定要点：
1，第四纪Q以来，特别 是晚更新纪Q3(10万年)以 来活动过的Ft； 2，位于地球物理异常带 的地壳运动差异带；
3，历史上发生过地震。 震中 震源
滑坡：地震触发有潜在滑坡区域的地区发生滑坡。适当的抗震区划。
地表断裂：断层位移导致断层进一步断裂、地面升高与沉陷。
火灾：通常会造成巨大的损失。如日本3：11大地震。 海啸：由于海床断裂引起多向的海浪。 堰塞湖：大规模滑坡导致河道堵塞，水位雍高。汶川大地震。 核辐射：核电站核泄漏，如福岛核电站。
震级（Magnitude）
2：发电厂（火力发电厂工程地质勘察规范）： 5万年
3：核电站（核电站地震地质工作大纲）：
中、晚更新世Q2～Q3以来无活动的， 8km内不允许有50万年多次活动的Ft， 其中长度大于300km的Ft视为可能发震Ft。 4：岩土工程（岩土工程勘察规范）： 1.1万年内有强烈地震活动的Ft。 活断层重复活动周期：相邻两次发震的 时间间隔即为重复周期，一般通过古地 震事件及其年代数据获得。
地震波 震级与烈度 地震活动性判断依据
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1.21 地震成因
力源：现代构造应力。
我国位于欧亚板块东南部，受东部太平洋板块向西俯冲挤压， 西南印度洋板块向北东方向挤压，成为我国大陆邻近地区强震 活动的力源。
中国历次大地震 2008年5月12日四川汶川地震（8.0级） 2007年6月3日云南普洱（6.4级） 2004年5月4日青海省德令哈地区发生(5.5级) 2001年11月14日青海昆仑山地区(8.1级) 1999年9月21日台湾花莲西南地震（7.6级） 1998年1月10日河北尚义地震（6.2级） 1996年5月3号内蒙古包头市地震（6.4级） 1996年2月3日云南丽江地震（7.0级） 1976年8月16日四川松潘—平武地震（7.2级） 1976年7月28日河北唐山地震（7.8级）死亡 24万人 1976年5月29日云南龙陵地震（7.4级） 1975年2月4日辽宁海城地震（7.3级）
第七章地震导致的区域性砂土液化祥解
§5 区域稳定性评价 （一）区域稳定性的影响因素 影响区域稳定性的因素有区域岩土特征、构造作用、新构造运动、重力梯度异常（地球物理异常）带和地震作用等5个方面。各影响因素中，以地震为中心，即区域稳定的中心问题是地震，这是因为其它的因素均以地震为中心显示其作用。各影响因素不仅以地震为中心，互相之间也存在有机联系。特别是断裂活动和地震活动的联系更为紧密，对区域稳定性的影响也更为显著和直接。
液化等级与液化指数的对应关系
液化等级
轻微
中等
严重
液化指数Iie
0＜Iie≤6
6＜ Iie ≤18
Iie＞18
五.砂土地震液化的防护措施
抗液化措施选择原则
建筑类别
地基液化等级
轻微
中等
严重
甲类
特殊考虑
乙类
〔B〕或〔C〕
〔A〕或〔B+C〕
〔A〕
丙类
〔C〕或〔D〕
〔C〕或其它更高措施
〔A〕〔B+C〕
2.可液化砂土层的埋藏分布条件 砂层埋藏条件包括地下水和砂层埋深；其上的非液化粘性土层厚度这两类条件。地下水埋深愈浅，砂层埋藏浅，厚度大，非液化盖层愈薄，在其它条件相同时则愈易液化。 具备上述的颗粒细、结构疏松、上覆非液化盖层薄和地下水埋深浅等条件，而又广泛分布的砂体，主要是滨海平原，近代河口三角洲，冲积平原，低阶地及漫滩及古河道1.大型水利水电工程：对区域稳定性要求最为严格的工程之一。有关部门规定，在地震烈度为7度及以地区修建大型水利水电工程必须进行区域稳定性评价。水工建筑物应尽可能选择在相对稳定地段，避开不稳定地段，确保工程的安全和经济合理。 如二滩水电站，三峡工程 2.核电站工程规划：确保核电站设施安全运行，防止核泄漏必须考虑的问题。 如苏南核电站 3.城市区域稳定性评价： 为城市规划建设服务，如深圳，宁波，西安等
液化等级与液化指数的对应关系
液化等级
轻微
中等
严重
液化指数Iie
0＜Iie≤6
6＜ Iie ≤18
Iie＞18
五.砂土地震液化的防护措施
抗液化措施选择原则
建筑类别
地基液化等级
轻微
中等
严重
甲类
特殊考虑
乙类
〔B〕或〔C〕
〔A〕或〔B+C〕
〔A〕
丙类
〔C〕或〔D〕
〔C〕或其它更高措施
〔A〕〔B+C〕
2.可液化砂土层的埋藏分布条件 砂层埋藏条件包括地下水和砂层埋深；其上的非液化粘性土层厚度这两类条件。地下水埋深愈浅，砂层埋藏浅，厚度大，非液化盖层愈薄，在其它条件相同时则愈易液化。 具备上述的颗粒细、结构疏松、上覆非液化盖层薄和地下水埋深浅等条件，而又广泛分布的砂体，主要是滨海平原，近代河口三角洲，冲积平原，低阶地及漫滩及古河道1.大型水利水电工程：对区域稳定性要求最为严格的工程之一。有关部门规定，在地震烈度为7度及以地区修建大型水利水电工程必须进行区域稳定性评价。水工建筑物应尽可能选择在相对稳定地段，避开不稳定地段，确保工程的安全和经济合理。 如二滩水电站，三峡工程 2.核电站工程规划：确保核电站设施安全运行，防止核泄漏必须考虑的问题。 如苏南核电站 3.城市区域稳定性评价： 为城市规划建设服务，如深圳，宁波，西安等
第七章区域稳定性问题
(3)．地下水的影响
地下水影响了岩土层的物理力学性质，也影响地震波的传播。 饱水的粉细砂地层，地震时容易发生液化现象，地表喷水冒砂， 地基强度丧失。 特别饱水的软粘土强度明显降低。 a地下水埋深为0-1米时，土层的地震烈度增值为0.5-1度； b地下水埋深4米时，土层的地震烈度增值为0.25-0.5度；
（3）张性活断层的变形和分支断层错动，主要集中于下降盘；
2．活断层的长度与错距
在活断层区修建大坝和核电站等重要建筑物时，需要活 断层最大错距的资料；在地震预报、水库诱发地震和场地危 险性评价时，也需要了解地震震级与地表断裂长度和错距的 关系
3．活断层错动幅度的测量和平均错动速率的计算
错动幅度是指断层自某一时期以来的总错动量；平均错 动（或蠕滑）速率是断层单位时间内错动的距离。 测量活断层水平错距用得最多的方法是调查错断水系；阶地、 夷平面、古海岸线和古海蚀洞是测量断层垂直断距最常用的 地貌标志。
1973年提出能动断层这一术语代替活断层。美国核管理委员会 和国际原子能委员会规定，具有下列一个或几个特征的断层， 即可认为是：
（1）在过去3.5万年内，在地表或近地表处至少发生过一次运动， 或在过去50万年内发生过重复性质的活动； （2）有足够精确的仪器测定的记录证明大地震活动与断层有直 接关系； （3）与由(1）和(2）的特征确定的能动断层油构造联系，当已知 能动断层运动时，它会预期伴随活动。 在一定义已经在我国核安全局、国家地震局有关规定中采用。 6．我国《水利水电工程地质勘察规范》（99年），根据第四纪构 造运动的研究，应力场的变迁和地质年龄的测定，把晚更新世 （距今10~15万年）以来活动过的断层定义为活断层。 7．美国垦务局在1976年勘察设计规范中，提出以晚更新世早期 （10万年）以来活动过的断层定为活断层。
区域稳定及岩体稳定分析几个基本问题剖析
剖析
等级划分
I 很好 RMR 100—81 II 好 RMR 80—61 III 中等 RMR 60—41 IV 差 RMR 40—21 V 很差 RMR<=20
RSR的变化范围 25—100
很好 Q 400—1000 极好 Q 100—400 很好 Q 40—100 好 Q 10—40 一般 Q 4 —10 坏 Q 1—4 很坏 Q 0.1—1 坏 Q 0.01—0.1 特坏 Q 0.001—0.01
破坏岩体的完整性， 使岩体力学性质具各 向异性特征，影响岩 体变形破坏方式
各类原生和构 造裂隙，表生 破裂结构面
C.隐微 短小闭合，长度从毫米级 影响岩块的强度和变 结构面 至厘米级，随机分布可有 形破坏特征
统计优势方位
岩石的隐微裂 隙
区域稳定及岩体稳定分析几个基本问题 剖析
• 结构面的形态：
• 平直的：层理、片理、劈理 • 波状起伏的：波痕的层面、揉曲解理 • 锯齿状的： • 不规则的：
• 工程地质之所以要将岩体的结构特征作为重要研究对象， 意义如下：
• ⑴岩体中的结构面是岩体力学强度相对薄弱的部位，它 导致岩体力学性能的不连续性、不均一性和各向异性。只 有掌握岩体的结构特征，才有可能阐明岩体不同荷载下内 部的应力分布和应力状况。
• ⑵岩体的结构特征对岩体在一定荷载条件下的变形破坏 方式和强度特征起着重要的控制作用。岩体中的软弱结构 面，常常成为决定岩体稳定性的控制面，各结构面分别为 确定坝肩岩体抗滑稳定的分割面和滑移控制面。
场作用下形成的自重应力。
• ⑶水平应力为主的观点
•
近年来，大量的震源机制资料和应力实测资料清楚地
揭示出地壳岩体内的应力状态存在着不同的类型，其中包
括以下三种典型情况：
等级划分
I 很好 RMR 100—81 II 好 RMR 80—61 III 中等 RMR 60—41 IV 差 RMR 40—21 V 很差 RMR<=20
RSR的变化范围 25—100
很好 Q 400—1000 极好 Q 100—400 很好 Q 40—100 好 Q 10—40 一般 Q 4 —10 坏 Q 1—4 很坏 Q 0.1—1 坏 Q 0.01—0.1 特坏 Q 0.001—0.01
破坏岩体的完整性， 使岩体力学性质具各 向异性特征，影响岩 体变形破坏方式
各类原生和构 造裂隙，表生 破裂结构面
C.隐微 短小闭合，长度从毫米级 影响岩块的强度和变 结构面 至厘米级，随机分布可有 形破坏特征
统计优势方位
岩石的隐微裂 隙
区域稳定及岩体稳定分析几个基本问题 剖析
• 结构面的形态：
• 平直的：层理、片理、劈理 • 波状起伏的：波痕的层面、揉曲解理 • 锯齿状的： • 不规则的：
• 工程地质之所以要将岩体的结构特征作为重要研究对象， 意义如下：
• ⑴岩体中的结构面是岩体力学强度相对薄弱的部位，它 导致岩体力学性能的不连续性、不均一性和各向异性。只 有掌握岩体的结构特征，才有可能阐明岩体不同荷载下内 部的应力分布和应力状况。
• ⑵岩体的结构特征对岩体在一定荷载条件下的变形破坏 方式和强度特征起着重要的控制作用。岩体中的软弱结构 面，常常成为决定岩体稳定性的控制面，各结构面分别为 确定坝肩岩体抗滑稳定的分割面和滑移控制面。
场作用下形成的自重应力。
• ⑶水平应力为主的观点
•
近年来，大量的震源机制资料和应力实测资料清楚地
揭示出地壳岩体内的应力状态存在着不同的类型，其中包
括以下三种典型情况：
第七章--线性离散系统的稳定性分析
T
Gh s
G0 s
Y s
1 eTs 4 其中连续部分的传递函数为 Gh (s)G0 (s) s s(0.5s 1)
已知T=0.5s，试求在单位斜坡输入下，最小拍系统数字 控制器的脉冲传递函数. 解：由图可知
0.736 z 1 (1 0.717 z 1 ) G( z ) L Gh ( s)G0 (s) (1 z 1 )(1 0.368 z 1 )
态分量也不同。
• 实数极点：若实数极点分布在单位圆内，其对应的分量呈衰
减变化。正实数极点对应的单调衰减，负实数极点对应的振 荡衰减； • 共轭极点： 有一对共轭复数极点i与i，即
i i e j , i i e j
i i
Cy(k)) 2 Ai i k cos(ki i ) i i (k 当|i|＞1时，Ci(k)为发散振荡函数；当|i|＜1时，Ci(k)为衰减 振荡函数，振荡角频率为
T=0.2s时 G( z )
1.2 z 0.8 ( z 1) 2
2 系统特征方程为 z 0.8 z 0.2 0
1,2 0.4 j0.2
所以采样时刻的稳态误差为
1 T T2 e() 0.1 K p Kv Ka
所以系统稳定
离散系统的暂态分析
上式右边第一项为系统的稳态响应分量，第二项为暂态 响应分量。显然，随极点在平面位置的不同，它所对应的暂
劳斯判据 劳斯判据可用于判断一个复变量代数方程的根是否全在复
平面的左半平面，但不能判断这些根是否全在单位圆内。为了利
用劳斯判据分析离散系统的稳定性，需对Z平面进行一次线性变 换，即将Z平面的单位圆内部映射到一个复平面的左半平面，该 变换被称之为W变换，也称为双线性变换。 W变换
外弹道学第七章解读
分别为弹道倾角和弹道偏角
（2）弹轴系与速度系
（3）弹轴系与弹体系 γ 为弹丸的滚转角
18
弹轴坐标系与速度坐标系之间的关系 以弹丸质心为球心，单位长度为半径作球面，球 面上弧长的弧度值就等于对应的圆心角。 理想弹道的切线方向与球面交点L，弹轴与球面交 点A，速度与球面交点T。A点的轨迹表示弹轴在空 间的运动过程，T点的轨迹表示速度方向变化的过程。 2 i1
Cr 1 p A
13
p 1 p
2 p
考虑极阻尼力矩 M xz 的影响：
dr C M xz dt
r r0e
t
0et
g CmV0 d
2
表达式： p
h d
cos t e H ( y)V 3 Kmz (M )
14
三、影响动力平衡角的因素 （1）弹道参数：弹速、倾角。 弹道顶点附件最大 g CmV0d
d s k xz ds
22
2、动态稳定条件的建立 只研究弹丸的飞行齐次方程所对应的起始条件下的稳定问题。
s ( k zz by bx g sin i 2 ) [( k 2 bz ) i 21 (k y by )] 0 1 s z 1 2 v v
态稳定性，使章动角沿弹道发散； （3）增加各种散布因素的影响效果。
g CmV0 d
1 t e 2 [ ] h H ( y)V 3 Kmz (M ) p d
pmax [p ]
下
16
§7-5 动态稳定性简介
一、坐标系及坐标变换 1、坐标系
17
2、坐标转换 （1）速度系与地面系
第七章 区域稳定评价方法
第七章区域稳定性工程地质评价与区划1. 区域稳定性评价的基本原则区域稳定性问题评价的基本原则及主要内容通常包括如下方面：’(1) 分析工程建设区的区域地质构造格架、地球物理环境与地壳深部结构特征、新构造运动的基本形式及区域地震活动的一般规律。
(2) 根据地质研究和测试分析资料，评价区域及拟建场地附近断裂活动特征。
重点在于分析评价最新活动形式与休止年代、历史平均滑动速率、活动周期及最大的发震强度等与断层近期活动历史有关的基本问题。
(3)根据最终确定的模式，分析由地球动力学机制所决定的活动带和稳定区的发育分布情况，为拟建工程选择最优场地。
(4)分析确定已选场地附近发震断层的分布及潜在的强震震源区，并根据地震烈度衰减规律及潜在的震中距确定场地的基本烈度，应用概率分析方法确定场地的地振动参数。
(5) 如果是水工建筑物，需对水库诱发地震问题作出评价。
2.区域稳定性评价的研究途径和技术方法自二十世纪八十年代以来，随着区域稳定性研究经验的积累和科学技术的不断进步，在研究途径和方法方面也经历了一个不断发展的过程。
已取得两方面显著进展。
一是研究工作已从传统的“现象描述一定性评价”的向“机制研究—定量评价”的方向发展。
二是新技术、新方法的应用，不仅提高了研究工作的效率和精度，而且还使人们对客体的研究既能从更宏观的方面纵观全貌、掌握区域规律，又能从更微观、更理性的方面去揭示事物的本质，从而显著提高了对客体的研究深度。
(1) 分区、分级指标评价法早期的研究是以条件和现象的观察描述为基础，通过地质分析得出一些定性评价的结论，为工程的规划和设计提供依据，可称之为“现象描述—定性评价”研究阶段。
之后，一些研究者在总结已有经验和深入分析影响区域地壳稳定性各项因素的基础上，提出了一种以一定的理论概念为指导，以多项指标的综合判别为手段，通过多级区划和编制相应图件来实现区域稳定性的半定量评价的分区、分级指标评价途径(表)。
(2) 模式机制研究-定量评价法近年来的研究实践表明，对于任何一个地区，由各种现象及由其所反映的活动带和稳定区，绝不是偶然的或杂乱无章的。
《区域构造稳定性》课件
地球化学勘探
总结词
地球化学勘探是利用地球化学原理和方法，研究地表和地下介质中元素分布和迁移规律的方法，对于评估区域构 造稳定性具有一定的参考价值。
详细描述
地球化学勘探主要包括岩石地球化学测量、土壤地球化学测量、水地球化学测量等方法，通过这些方法可以了解 区域内元素的分布和迁移规律，为评估区域构造稳定性提供一定的参考依据。
《区域构造稳定性》 ppt课件
目录
CONTENTS
• 区域构造稳定性概述 • 区域构造稳定性分析 • 区域构造稳定性评价 • 区域构造稳定性工程实践 • 未来研究方向与展望
01
区域构造稳定性概 述
定义与重要性
定义
区域构造稳定性是指在较大区域内，地壳构造的相对稳定程度，即地壳变形的 速率、幅度和方向等特征在长时间尺度内保持相对稳定的能力。
重要性
区域构造稳定性直接关系到人类工程建设的可行性、安全性以及资源开发利用 的可持续性，是地质工程、岩土工程和地震工程等领域的重要研究内容。
区域构造稳定性的影响因素
地质构造因素
包括地壳运动、断裂活动、岩浆活动等，这些因素通过影响地壳的 应力状态、岩石的力学性质等，对区域构造稳定性产生影响。
地球物理场特征
地球物理场的变化可以反映地壳的应力状态、地壳厚度和地壳结构 的差异，从而影响区域构造稳定性。
气候变化
气候变化可以影响地表水和地下水的水位、流量等，从而影响地壳的 应力状态和变形，对区域构造稳定性产生影响。
区域构造稳定性的评估方法
地质分析法
01
通过对地质资料的分析，了解区域地质构造特征、地壳运动规
律和岩土体性质等，评估区域构造稳定性。
构造应力场
构造应力场是指由地壳运动和地质构造引起的应力场，它对区域构 造稳定性和地质灾害的发生具有重要影响。
3工程地质学-区域稳定性问题
• 其它标志
– 大地测量取得的构造形变资料； – 地球物理场异常； – 断裂发震的频率与强度资料等。
• 活断层的判断，必须结合现场工程地质勘 察要求，航卫片、钻孔、探槽等多种方法 综合分析。
活断层对工程地质的影响
• 影响工程地质的活断层的特性有：
– 断层类型 – 规模 – 错动速率 – 活动周期等
地震烈度：是指某地区的地面和各种建筑物、 构筑物遭受一次地震的影响和破坏程 度，即地震对建筑物破坏和变形的强 烈程度，它是综合评定历史地震宏观 震害程度的依据。 烈度不仅与地震震级大小有关，也 与震源深度、离震中的距离及地震波 所通过的介质条件等多种因素有关。 一次地震，震级虽然只有一个，但随 震中距增大，地震烈度值则逐渐递减。
3、塌陷地震：由于地下岩 洞或矿井顶部塌陷而引起 的地震称为塌陷地震。 这类地震的规模比较 小，次数也很少，即使有， 也往往发生在溶洞密布的 石灰岩地区或大规模地下 开采的矿区。
4、诱发地震：由于水库蓄 水、油田注水等活动而引 发的地震称为诱发地震。 这类地震仅仅在某些 特定的水库库区或油田地 区发生。
活动断层参数的定量研究活断层的年龄活断层区的工程原则有低级别的活断层的场地优于有高级别的活动时期老的断层的场地优于活动时期新的全新世11000年内无活动断层的场地优于全新世内有活动的断层的场如为逆断层或正断层类型尽可能避开有强烈地表变形和分支次生断裂发育的断层上盘
工程地质学
区域稳定性问题
区域稳定性的定义
• 走向滑动断层
– 水平错动为主，垂直升降很小。分支断裂较其 它类型断层少，断裂面比较平直。若重新活动， 有十分明显的继承性和重复性。 – 河流最易沿这种断层发育，所以水工建筑也最 易受这类断层的威胁。
– 对这类断层，主要研究第四纪位移量的比重， 最近活动的时间以及活动方式、错动速率等。
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根据我国经验，一般在Ⅵ度以上，Ⅸ以下的基本烈度区 设防，而在Ⅵ以下，Ⅸ以上的基本烈度区不设防。
四、地基的地震效应
1.场地地质因素对烈度的影响 (1)．岩土层类型及性质的影响
a.地基刚度的不同对建筑场地的烈度具有明显的影响 b.土层的厚度对震害也有明显影响
(2)．地形条件的影响
在孤立突出的山丘、山梁、山脊、河谷边岸或悬崖陡壁边缘部位， 都表现为震害加大，烈度增高，而低洼沟谷则震害减小。
地震地面运动可由加速度acceleration、速度和位移幅度来表示。
变化的振动，可看作随机振动或无规律振动。
二、地震震级erathquake
earthquake)
magnitude (magnitude of
地震震级表示地震规模的大小，是由地震释放出来的能量 大小决定的。
1．地震震级的确定
（1）浅源地震震级的确定： a. 震中距为100公里处确定震级；
3．地震波seismic
(1）体波body
wave
wave
纵波longitudinal wave；P wave； 横波transverse wave；S wave
(2）面波surface wave
瑞利波 Rayleigh wave； 勒夫波Love wave
4．地震形成机制
(1）地震地面运动强度：表示某一给定地点发生地震地面运动量的 大小。(用峰值加速度和峰值速度表示) (2)频谱特征：地震动不是简单的谐和振动，而是振幅和频率都在
4．地震重复间隔和逼近时间计算（活动周期）
断层活动和沿断层发生的地震是有节律的，有时活动， 有时平静，表现出某种周期性。 活断层有突然错动和缓慢蠕动两种基本方式；蠕动可分为 强震前后蠕动和平时蠕动两种。
5．断层活动度和危险度的评定
日本活断层研究会根据活断层长期平均滑动速率，将活断层 分为四级；
考虑长期平均滑动速率、同时还考虑地震重复间隔的综合定量指标
如震级已知，可利用公式计算任意震中距的工程场地的 最大地面运动位移振幅
（3）如果能够查清地震断层参数，长度和相对位移，可用经验公 式确定震级。
2．地震震级与释放能量
地震震级与释放能量的关系可用公式确定。
从公式中可以看出，每增加一级地震，能量释放增加约30倍。
三、地震烈度
earthquake intensity
一般由设计部门给出。
我国《水工建筑物抗震设计规范（1987）》规定：
1)水工建筑物抗震设计一般采用基本烈度作为设计烈度； 2）对于一级挡水建筑物，应根据其重要性和遭受震害的 危险性，可按基本烈度提高一读。但应按规定报请有 关部门批准。
3）对于次要建筑物（如，仓库或辅助建筑物），设防烈 度可以降低一度。但基本烈度为Ⅶ度时不降。
（3）张性活断层的变形和分支断层错动，主要集中于下降盘；
2．活断层的长度与错距
在活断层区修建大坝和核电站等重要建筑物时，需要活 断层最大错距的资料；在地震预报、水库诱发地震和场地危 险性评价时，也需要了解地震震级与地表断裂长度和错距的 关系
3．活断层错动幅度的测量和平均错动速率的计算
错动幅度是指断层自某一时期以来的总错动量；平均错 动（或蠕滑）速率是断层单位时间内错动的距离。 测量活断层水平错距用得最多的方法是调查错断水系；阶地、 夷平面、古海岸线和古海蚀洞是测量断层垂直断距最常用的 地貌标志。
2.地貌标志
(1)两大地貌单元长距离直线相接；
(2)平面解体； (3)深切的直线型河谷或沉陷谷地，断层陡坎，断层三角面新鲜；
(4)同级阶地的高程在断层两侧发生突然变化，有时可相差数十米；
(5)陡坎山山前经常分布有大规模的崩塌或滑坡； (6)山脊、山谷被错开，这是平移断层的标志； (7)水系作规律变迁。
第七章 区域稳定性问题
第1节、基本概念 第2节、活断层的工程地质研究
第3节、地震的工程地质研究 第4节、水库地震
第1节 基本概念
指工程建设区内，在内、外力（以内动力为主）的综合作 用下，现今地壳及其表层的相对稳定程度。分析工作的重点 是：
1．研究区内大地构造特征；
2．研究区域所受构造应力场的历史； 3．研究新生代以来，继承性活动的区域性大断裂的空间分布规 律和活动特征； 4．研究表征地壳活动程度的地震指标； 5．探讨地震效应和地震动力学问题，评价场地地震危险性。
3.水文地质标志:
(1)地下水位在断层两侧 有明显的变化;
(2)．沿断层带温泉、地 热异常带呈带状分布；
(3)．水化学成分异常；
4.历史地震标志
(1)．沿断层带历史上 有发生地震的记录，震 中呈有规律的带状分布；
(2)．沿断层带有发生地震断层的历史记录 (3)．水化学成分异常；
5.其它标志
(1)．根据大地测量所取得的地变形资料，表明断层有明显的 位移或蠕动，可用大地变形速率表示。位移大于0.1毫米每年的 即为活断层； (2)．地球物理场分布和变化异常 (3)．断层错动，往往伴有小地震；
指一个地区或场区，根据其场区地质条件（岩性、地形地貌、 地质构造、地下水、自然地质现象等）的不同，参照该地区的基本
烈度而加以修正的烈度。一般由地质部门或勘察单位，结合当地条
件给出。场地烈度有时可以等同基本烈度。
3．设防烈度（设计烈度或计算烈度）：
根据基本烈度或场地烈度，结合建筑物的重要性及 结构物的特点，将基本烈度或场地烈度加以调整、修正， 在设计中采用的烈度。
b. 震中小于1000公里（近震）确定近震体波震级；
c.
震中大于1000公里（远震）确定远震面波震级；
A ---- 地震面 波最大地动 位移，取两 水平分向地 动位移的矢 量和，μm T ----相应周 期， S Δ----震中距， (度)
（2）深源地震震级的确定： 因面波太微弱或几乎测不到面波，只能先计算出体波震级， 再换算出面波震级；
（2）振动时间； 地振动持续的时间越长，建筑物的破坏也越严重。土质越软弱、 土层越厚，振动的历时也越长。软土场地可比坚硬场地历时长几 秒~十几秒。
3．地面破坏与斜坡破坏效应
(1）地面破坏效应： 是指地震形成地裂缝以及沿破裂面可能产生较 小的相对错动，但不是发震断层或活断层。
(2）斜坡破坏效应：是指在地震作用下边坡失稳,发生崩塌滑 坡等现象。 4．地基失效； 地震时，软弱地基土的物理力学性质会发生 变化，使地基丧失承载能力或出现残余变 形，发生砂土地基液化、软土地基震陷、 导致建筑物突然下沉、倾斜，土石坝则发 生溃决、滑坡，这就是地基失效。
earthquake earthquake earthquake (men-made
induced
a. 水库诱发地震； b. 深井注水诱发地震；
c. 核爆炸和地下爆破诱发的地震
d. 地下流体资源开采诱发的地震； e. 矿山开采、排水诱发的地震
2．地震要素
震源seismic focus、 震中episentre、
断层的危险度是指活断层未来实际发生破坏性地震的危险水平或程度
第3节
1．地震的类型
地震的工程地质研究
一、地震基本概念 earthquake
（1）自然地震（构造地震tectonic fault earthquake） （2）火山地震volcanic （3）陷落地震collapse （4）人工诱发地震 earthquake) earthquake 断层地震
二、活断层的鉴定标志
活断层可从地质、地貌、水文地质、地球物理、地边 性测量等方面的标志进行判别。
1.地质标志
（1）第四纪地层，特别是晚更新世以来的地层产生断裂错动、 变形、褶曲，砾石层中的砾石受剪断或压碎； （2）断层构造带松散、未胶结，构造岩成分新鲜； （3）沿断层带第四纪火山锥或熔岩作线状排列；
c.地下水埋深大于10米时，土层的地震烈度不受影响；
（4）．断层带的影响
建筑场地有较大的断层时，对地震烈度的影响是复杂的。 （这一问题有待于深入研究） 断层的隔震效应（减震效应或屏蔽效应）则已经被肯定。
2.地震对建筑物的影响
（1）地震力
地震波传播时施加于建筑物的惯性力。由于地震波的垂直加速 度分量较水平的小，仅为其1/2~1/3，且建筑物的竖向安全储备 一般较大，所以设计时，在一般情况下只考虑水平地震力。 （水平地震系数也称地震系数） （2）振动周期与振动时间的影响 a 振动周期： 建筑物地基受地震波冲击而振动，同时也引起建筑物的振 动。当地基土的卓越周期与建筑物的自振周期相等或相近 时，两者便发生共振，从而使振动作用力、振幅和时间大 大增加，导致建筑物的严重破坏。
等震线isoseismal line、
烈度区等。
根据震源的深度
分为浅源地震shallow-focus earthquake（70公里）、 中源地震intermediate-focus earthquake（70-300公里） 深源地震deep-focus earthquake（大于300公里）
第2节
活断层的工程地质研究
一、活断层的定义
活断层active fault或称活动断裂，是指现今仍在活动，在人类 历史记载时期或近代地质时期曾有过活动，不久的将来还可 能明确，有代表性的观点有： 1．艾伦将活断层限定为10万年或1万年来有过活动的断层； 2．华莱士将时间限定为1万年或晚第四纪以来； 3．松田时彦将时间限定为第四纪或晚第四纪以来； 4．邓起东把晚第三纪活动过的断层也包括在活断层中； 5．美国核管理委员会则将3.5万年作为时间界限。
地震裂度是指某地区的地面和各种 建筑物、构筑物遭受一次地震时， 影响和破坏程度。
1．基本烈度（区域烈度）：
今后一定时期内，一个地区 在一般场地条件下，可能遇到的 最大烈度。 是根据百年以上的历史地震资料，用数理统计法整理出的较 大区域或地区的烈度。
四、地基的地震效应
1.场地地质因素对烈度的影响 (1)．岩土层类型及性质的影响
a.地基刚度的不同对建筑场地的烈度具有明显的影响 b.土层的厚度对震害也有明显影响
(2)．地形条件的影响
在孤立突出的山丘、山梁、山脊、河谷边岸或悬崖陡壁边缘部位， 都表现为震害加大，烈度增高，而低洼沟谷则震害减小。
地震地面运动可由加速度acceleration、速度和位移幅度来表示。
变化的振动，可看作随机振动或无规律振动。
二、地震震级erathquake
earthquake)
magnitude (magnitude of
地震震级表示地震规模的大小，是由地震释放出来的能量 大小决定的。
1．地震震级的确定
（1）浅源地震震级的确定： a. 震中距为100公里处确定震级；
3．地震波seismic
(1）体波body
wave
wave
纵波longitudinal wave；P wave； 横波transverse wave；S wave
(2）面波surface wave
瑞利波 Rayleigh wave； 勒夫波Love wave
4．地震形成机制
(1）地震地面运动强度：表示某一给定地点发生地震地面运动量的 大小。(用峰值加速度和峰值速度表示) (2)频谱特征：地震动不是简单的谐和振动，而是振幅和频率都在
4．地震重复间隔和逼近时间计算（活动周期）
断层活动和沿断层发生的地震是有节律的，有时活动， 有时平静，表现出某种周期性。 活断层有突然错动和缓慢蠕动两种基本方式；蠕动可分为 强震前后蠕动和平时蠕动两种。
5．断层活动度和危险度的评定
日本活断层研究会根据活断层长期平均滑动速率，将活断层 分为四级；
考虑长期平均滑动速率、同时还考虑地震重复间隔的综合定量指标
如震级已知，可利用公式计算任意震中距的工程场地的 最大地面运动位移振幅
（3）如果能够查清地震断层参数，长度和相对位移，可用经验公 式确定震级。
2．地震震级与释放能量
地震震级与释放能量的关系可用公式确定。
从公式中可以看出，每增加一级地震，能量释放增加约30倍。
三、地震烈度
earthquake intensity
一般由设计部门给出。
我国《水工建筑物抗震设计规范（1987）》规定：
1)水工建筑物抗震设计一般采用基本烈度作为设计烈度； 2）对于一级挡水建筑物，应根据其重要性和遭受震害的 危险性，可按基本烈度提高一读。但应按规定报请有 关部门批准。
3）对于次要建筑物（如，仓库或辅助建筑物），设防烈 度可以降低一度。但基本烈度为Ⅶ度时不降。
（3）张性活断层的变形和分支断层错动，主要集中于下降盘；
2．活断层的长度与错距
在活断层区修建大坝和核电站等重要建筑物时，需要活 断层最大错距的资料；在地震预报、水库诱发地震和场地危 险性评价时，也需要了解地震震级与地表断裂长度和错距的 关系
3．活断层错动幅度的测量和平均错动速率的计算
错动幅度是指断层自某一时期以来的总错动量；平均错 动（或蠕滑）速率是断层单位时间内错动的距离。 测量活断层水平错距用得最多的方法是调查错断水系；阶地、 夷平面、古海岸线和古海蚀洞是测量断层垂直断距最常用的 地貌标志。
2.地貌标志
(1)两大地貌单元长距离直线相接；
(2)平面解体； (3)深切的直线型河谷或沉陷谷地，断层陡坎，断层三角面新鲜；
(4)同级阶地的高程在断层两侧发生突然变化，有时可相差数十米；
(5)陡坎山山前经常分布有大规模的崩塌或滑坡； (6)山脊、山谷被错开，这是平移断层的标志； (7)水系作规律变迁。
第七章 区域稳定性问题
第1节、基本概念 第2节、活断层的工程地质研究
第3节、地震的工程地质研究 第4节、水库地震
第1节 基本概念
指工程建设区内，在内、外力（以内动力为主）的综合作 用下，现今地壳及其表层的相对稳定程度。分析工作的重点 是：
1．研究区内大地构造特征；
2．研究区域所受构造应力场的历史； 3．研究新生代以来，继承性活动的区域性大断裂的空间分布规 律和活动特征； 4．研究表征地壳活动程度的地震指标； 5．探讨地震效应和地震动力学问题，评价场地地震危险性。
3.水文地质标志:
(1)地下水位在断层两侧 有明显的变化;
(2)．沿断层带温泉、地 热异常带呈带状分布；
(3)．水化学成分异常；
4.历史地震标志
(1)．沿断层带历史上 有发生地震的记录，震 中呈有规律的带状分布；
(2)．沿断层带有发生地震断层的历史记录 (3)．水化学成分异常；
5.其它标志
(1)．根据大地测量所取得的地变形资料，表明断层有明显的 位移或蠕动，可用大地变形速率表示。位移大于0.1毫米每年的 即为活断层； (2)．地球物理场分布和变化异常 (3)．断层错动，往往伴有小地震；
指一个地区或场区，根据其场区地质条件（岩性、地形地貌、 地质构造、地下水、自然地质现象等）的不同，参照该地区的基本
烈度而加以修正的烈度。一般由地质部门或勘察单位，结合当地条
件给出。场地烈度有时可以等同基本烈度。
3．设防烈度（设计烈度或计算烈度）：
根据基本烈度或场地烈度，结合建筑物的重要性及 结构物的特点，将基本烈度或场地烈度加以调整、修正， 在设计中采用的烈度。
b. 震中小于1000公里（近震）确定近震体波震级；
c.
震中大于1000公里（远震）确定远震面波震级；
A ---- 地震面 波最大地动 位移，取两 水平分向地 动位移的矢 量和，μm T ----相应周 期， S Δ----震中距， (度)
（2）深源地震震级的确定： 因面波太微弱或几乎测不到面波，只能先计算出体波震级， 再换算出面波震级；
（2）振动时间； 地振动持续的时间越长，建筑物的破坏也越严重。土质越软弱、 土层越厚，振动的历时也越长。软土场地可比坚硬场地历时长几 秒~十几秒。
3．地面破坏与斜坡破坏效应
(1）地面破坏效应： 是指地震形成地裂缝以及沿破裂面可能产生较 小的相对错动，但不是发震断层或活断层。
(2）斜坡破坏效应：是指在地震作用下边坡失稳,发生崩塌滑 坡等现象。 4．地基失效； 地震时，软弱地基土的物理力学性质会发生 变化，使地基丧失承载能力或出现残余变 形，发生砂土地基液化、软土地基震陷、 导致建筑物突然下沉、倾斜，土石坝则发 生溃决、滑坡，这就是地基失效。
earthquake earthquake earthquake (men-made
induced
a. 水库诱发地震； b. 深井注水诱发地震；
c. 核爆炸和地下爆破诱发的地震
d. 地下流体资源开采诱发的地震； e. 矿山开采、排水诱发的地震
2．地震要素
震源seismic focus、 震中episentre、
断层的危险度是指活断层未来实际发生破坏性地震的危险水平或程度
第3节
1．地震的类型
地震的工程地质研究
一、地震基本概念 earthquake
（1）自然地震（构造地震tectonic fault earthquake） （2）火山地震volcanic （3）陷落地震collapse （4）人工诱发地震 earthquake) earthquake 断层地震
二、活断层的鉴定标志
活断层可从地质、地貌、水文地质、地球物理、地边 性测量等方面的标志进行判别。
1.地质标志
（1）第四纪地层，特别是晚更新世以来的地层产生断裂错动、 变形、褶曲，砾石层中的砾石受剪断或压碎； （2）断层构造带松散、未胶结，构造岩成分新鲜； （3）沿断层带第四纪火山锥或熔岩作线状排列；
c.地下水埋深大于10米时，土层的地震烈度不受影响；
（4）．断层带的影响
建筑场地有较大的断层时，对地震烈度的影响是复杂的。 （这一问题有待于深入研究） 断层的隔震效应（减震效应或屏蔽效应）则已经被肯定。
2.地震对建筑物的影响
（1）地震力
地震波传播时施加于建筑物的惯性力。由于地震波的垂直加速 度分量较水平的小，仅为其1/2~1/3，且建筑物的竖向安全储备 一般较大，所以设计时，在一般情况下只考虑水平地震力。 （水平地震系数也称地震系数） （2）振动周期与振动时间的影响 a 振动周期： 建筑物地基受地震波冲击而振动，同时也引起建筑物的振 动。当地基土的卓越周期与建筑物的自振周期相等或相近 时，两者便发生共振，从而使振动作用力、振幅和时间大 大增加，导致建筑物的严重破坏。
等震线isoseismal line、
烈度区等。
根据震源的深度
分为浅源地震shallow-focus earthquake（70公里）、 中源地震intermediate-focus earthquake（70-300公里） 深源地震deep-focus earthquake（大于300公里）
第2节
活断层的工程地质研究
一、活断层的定义
活断层active fault或称活动断裂，是指现今仍在活动，在人类 历史记载时期或近代地质时期曾有过活动，不久的将来还可 能明确，有代表性的观点有： 1．艾伦将活断层限定为10万年或1万年来有过活动的断层； 2．华莱士将时间限定为1万年或晚第四纪以来； 3．松田时彦将时间限定为第四纪或晚第四纪以来； 4．邓起东把晚第三纪活动过的断层也包括在活断层中； 5．美国核管理委员会则将3.5万年作为时间界限。
地震裂度是指某地区的地面和各种 建筑物、构筑物遭受一次地震时， 影响和破坏程度。
1．基本烈度（区域烈度）：
今后一定时期内，一个地区 在一般场地条件下，可能遇到的 最大烈度。 是根据百年以上的历史地震资料，用数理统计法整理出的较 大区域或地区的烈度。