工程地质分析原理

5.2.3 地履震级和烈度
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，代号 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。 5.2.3.1 地震震级
地震前后垂直位移监测结果(GPS)
地震引起大坝破坏(台中石岗)
地震引起埠 丰桥断裂， 河床抬高 8m,形成叠 水 (石岗)
地震引起房屋倒塌(台中石岗)
地震引起桥梁断裂(南投集集镇)
地震引起稻田隆起(台中雾峰)
地震引起操场隆起(台中国小)


5．2
地震及地震波的基础知识



5· 1 地震波 2· 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。


（2)地中海喜马拉雅地震带或欧亚地震带 仅次于环太平洋地震带的第二大地震带，震 中分布较前者为分散，所以带的宽度大且有分支。 以浅源震为主，中源震在帕米尔、喜马达雅有所 分布，深源震主要分布于印尼岛弧。环太平洋地 震借以外的几乎所有汉源、中源和大的浅源地震 均发生于此带，释放能量约占全球地震能量的15 ％。 (3)大洋海岭地震带 主要呈线状分布于各大洋的接近中部(图5— 13)。
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，


5.3.1 世界范围内的主要地履带及其形成的大 地构造环境 (1)环太平洋地震带 这是世界上最大的地震带，在挟窄条带内震 中密度也最大，全世界约80％的浅源地震、90％ 的中源地震和几乎全部滦源地震集中于此带，译 放的能量约为全世界地震释放能量的80％。很早 以前就已经知道，此带的震源深度有自岛孤外线 的深海沟向大陆内部逐步加深的规律，并解释为 大陆与大洋之间的一条倾向大陆的大断裂面(因 5—14)。



它产生于板块边缘和板块内部的活动构造带，地 壳和上地幔岩石在地球内力作用下，产生构造变 形积蓄应变能，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。
地震前后水平位移监测结果(GPS)
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）

这一地震带远离大陆是多为强震，所以以前未被 人注意，60年代以前不把它作为一个地震带，海 底扩张和板块构造的发展才使人们注意到这一地 震带。这一带的所有地震均产生于岩石圈内，震 源深度小于30 km，震级除少数例外均不超过5级。


5.3.2
我国地震地质的基本特征
5.3.2.1 我国强震空间分布及地震区带划分 我国大于6级的强震的空间分布极不均匀，大 致以105度为界。西部地震广泛分布，东部地震相 对稀少，震级均未达到8级。在上述两地震区域内 强震分布也是极不均匀的，东部域分布于华北及 东南沿海一带，而西部分布面积大，但塔里木、 准噶尔和鄂尔多斯盆地等则地震分布较为零星。

对于断层每一盘来说，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仲，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才得到公认。


5.3.2.2 我国强震发生的地质条件
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）倾斜断陷盆地的较深、较陡一侧活动断 裂的最大断距段上； （2）两盆地间或盆地内部由横向断裂控制的 横向隆起带两侧； （3）断陷盆地的锐角尖端，或断陷盆地带内 多组断裂交汇部位；
63
（45~89）
6
（5~9）
VII VIII
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
125
(90~177)
13
(10~18)
摇晃颠簸，行走困难
.50
250
(178~353)
25
(19~35)
IX
X XI XII
坐立不稳，行动的人可能 摔跤
25
(19~35)
倒塌——大部倒塌， 0.71~0.90 不堪修复 毁灭
0.91~1.00
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：５ ０％～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。


5.3 我国地震地质的基本特征
从震源机制的讨论中已知，地震特别是浅源 地震，其产生多与断层错动有关；从大区域震源 机制的研究可以确定区域构造应力场的情况这一 点也可得出，地震的分布和发生与大地构造密切 相关。所以，用地质学的方法探索可能发生破坏 性地震的危险构造或活动断层，配合震源机制的 研究判定区域构造应力场和发震断层的错动机制， 研究地层中存在的古地震现象，配合历史地震的 研究判定古地震活动周期和震级，为地震中长期 预报和地震区划提供基础地质资料，就是地震地 质工作的基本任务。

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)]
第五章 地震的工程地质研究

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、 地下接爆炸也可诱发地震。 构造地震是现代地壳运动所产生的一种突发 事件，是地球上分布最广、数量最多、危害最为 严重的地震，世界上90％以上的地震和所有的强 烈地震均属构造地震。



地震震级是表示地震本身大小的尺度，是由 地震所释放出来的能量大小所决定的。释放出的 能量愈大则震级念大，因为一次地震释放的能量 是固定的，所以无论在任何地方测定只有一个震 级。 释放能量大小可根据地震波记录图的最高振 幅来确定。但是由于波动远离震中要衰减，不同 地震仪器的性能不同，记录的波动振幅也不同， 所以必须以标准地震仪和标准震中距的记录为准。 因此，按李希特一古登堡的最初定义，震级是距 震中100km的标推地震仪(周期0.8s，阻尼比0.8， 放大倍率2800倍)所记录的以微米表示的最大振幅 震

5.2.2.2 震源参数 以上震源机制讨论是以点源模型为基础的。 实际上震源并非一点，而是一个产生有限错动的 断层面，限定一个震源断层就需要有以下七个物 理量，即；(1)断层面长度(L)；(2)断层宽度(W)； (3)断层走向p；(4)断层倾向和倾角；(5)断层错 动方向；(6)断层错距(D)；(7)断层破裂的扩展速 度。这些量统称震源参数。从震源参数、震中距 离和场地条件推算地面运动，作为工程设计的依 据，是目前国际上发展的方向，