地震工程地质研究.ppt

活断层的一些特定部位：
端点、拐点、交汇点等。
3.构造应力条件
现代构造运动强烈的部位，应力集中
构造应力场包括1、3的大小方向，构造应力方向与断 层的关系。
4.强震活动受活动构造的控制
5.绝大多数强震发生在一些稳定断块边缘的深大断裂带上,而 稳定断块内部很少或基本没有强震分布。
6.裂谷型的断陷盆地尤其是晚第三纪、第四纪新生盆地业常 发生强震。
（1） 地震基本烈度（I基）：一定时间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）场地烈度（I场）：同一I基区，场地条件不同而进一步划分， 对I基修正。
（3）设防烈度（设计烈度）（I设） ：是抗震设计所采用的烈 度。依建筑物重要性、抗震性、经济性、对I基调整。原则上一般建 筑用I基，重要建筑适当提高。设计部门很少用I场。V度区不设防。
建筑物等级
甲类：特殊要求的后果极为严 重（放射性、毒气、大爆炸） 乙类：国家重点抗震城市的生
命线工程（交通、通讯）
丙类：一般工业民用建筑物
抗震设防烈度 特殊抗震、专门研究
基本烈度提高一度 基本烈度
丁类：次要的临时性建筑物
降低一度或不设防
二、 地 震 地 质 基 本 特 征
1.介质条件
坚硬岩石
2.结构条件
2 我国强震发生的地质条件
(1) 强震与活动断裂带的关系 • 不同方向的断裂的交汇部位 • 活动性深大断裂的转折部位 • 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 • 倾斜断陷盆地的较深、较陡一侧活动 断裂的最大断距段上； • 两盆地间或盆地内部由横向断裂控制的横向隆起带两侧； • 断陷盆地的锐角尖端，或断陷盆地带内多组断裂交汇部位； • 受不同方向多组断裂控制，内部构造又比较强烈的复合盆地的 次级凹陷带上，如1966年邢台地震。
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。
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（如地 面）传播
体波
纵波（P）：压缩波，对应于介质体应变，三维扩散 横波（S〕：剪切波，对应于切应变，二维扩散破坏
性最大
面波（L）
瑞利波（R）：质点在XZ面上椭圆滚动前进 勒夫波（Q）：质点在XY面上曲线前进
瑞利波
振幅A
（3）菲律宾板块向西的俯冲和在台湾一带的汇聚；
（4）日本海、东海东部冲绳海槽及南海盆地的弧 后局部扩张。
在周边板块碰撞或俯冲的推动下，板块之 间就产生了不同形式、不同规模和速率的相互 错动。大体上又可分为西部板内聚敛为主的挤 压区，东部东北、华北的拉张裂陷区和东南部 处于西部挤压与北部围限下整体稳定滑移区。
P波
最小
S波
最大
R波、Q波 最大
周期T 波长 波速V
最短 最短 最快
长
长
慢
最长 最长 最慢
地面为自由界面，建筑位于其上，该 面只存在面波，它对建筑的基础破坏性 大；体波对建筑破坏性最大，P波能量最 大，S波及L波波长大，使建筑晃动最大。 地震部门最关心P、S波。
勒夫波
VP
E(1 ) (1 )(1 2)
3 我国大陆地震活动与现代构造应力 场与形变场的关系
根据大量震源机制解及地震时地表断层错 动方式分析，我国广大地区主压应力以近水平 方向者为主。主压应力仰角小于30度者占80% 以上，且以东经105º为界，可区分出两大应力 系统。
西部为近南北向-北北东向挤压应力场。
东部为大面积的近东西的水平挤压应力场。
VS
E
2 (1 )
一般情况下 0.22，VP 1.67VS 一般地震表面
VS 3 4km/ 秒，对建筑界面，P波先到达，然后
是S波，最后L波。
7.震级（M）：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＝LOGA
A：距震中100公里处标准地震仪在地面所记录的震波 最大振幅。（微米）
(3) 强震产生的深部构造条件
我国大陆板内地震多发生在地壳内10-25km深 处，在我国西部还发生在地壳内31-37km。由此可 见，地壳深部构造活动和受力状态，对地震的孕 育和发生，是更为直接的因素。
不同级别的断裂如盖层断裂、基底断裂、岩 石圈断裂和超岩石圈断裂，层间断裂在深部的活 动往往是地震发生的主要原因。
按地震M级大小 中地震： 7>M>=5 破坏性地震 小地震： 5>M>=3, 2-4级有感地震 微地震： 3>M>=1 超地震： M<=1
构造地震最严重一类，数量多规模大，波及面 广，破坏性大，世界90%以上属于此类。
据统计，全世界每年大约发生几百万次 地震，人们能感觉到的仅占1％左右，7级以 上强烈破坏性的灾害性地震每年多则二十几 次，少则三、五次。
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。
能量E（J）与震级（M)关系 ：
logE=4.8+1.5M
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为8.9级。
8 烈度：一次地震于某地地面震动强烈程度。
与地震释放的能量大小、震源深度、震中距、震域介质 条件有关。
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，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。
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。以浅源地震为主，中源地震在帕米尔、 喜马达雅地区有所分布，深源地震主要分布于 印尼岛弧。环太平洋地震带以外的几乎所有深 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％。
地震工程地质
第一节 概述
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 诱发地震
震源深度
浅源地震：0<70 km 大陆地震多属此类，占73%，30km以内更多 中源地震：70~300 km 占23% 深源地震：>300 km 占4%，最深达720km
大地震 ：M >=7级 强烈破坏地震
一次地震只有一个M，但有不同 I 。震中烈度用I0表示。 震源深度和震中距越小，地表岩土越软弱，地震烈度越大。 浅源地震（据152次大震统计）震级与烈度的关系：
M=0.68I0+0.98
烈度是估算灾情，进行区划，抗震设计的直接依据。 震害大小取决于地震破坏力和地物本身抗震性两方 面，烈度划分以两方面作为标准。目前全世界均是以一 次地震造成一个地区的宏观震害（如房屋倒塌程度等）， 同时引入地震加速度等物理指标作为参考，划分烈度。 国际上有数十种划分标准，我国是国家地震局制定 的标准，根据一个地区某一地震及代表性地质条件（一 般二类土层）建筑破坏情况划分烈度。根据：人的感觉， 房屋及器物地物震害程度，加速度和速度（参考）。 等级：I—— 级 几个烈度概念：
若以地震烈度 6 度为轻微以上破坏性标准，我 国约 575万 平方公里属于轻微以上破坏区，其中， 宁夏、兰州、海口、北京、太原、大同、西安、昆明、 天津、呼市、汕头位于 8 度区。
一次6级地震可释放6×1020尔格的能量， 大致相当于 30～40万吨 TNT炸药的巨大爆炸， 7级地震可释放 2 ×1022尔格的能量， 8级 地震可释放6 ×1026尔格的能量。可见地震 释放能量之大。而且绝大部分能量的集中释 放，于数秒种内完成 。
3 大洋海岭地震带
主要呈线状分布于各大洋的接近中部。 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5级。
二) 我国地震地质的基本特征
Байду номын сангаас
来自板块边界的作用力是中国大陆新生代和现今构造变形的主要动力源
4 我国现代地壳垂直形变与地震活动的相关性研究
中国大陆垂直形变的的总趋势是南升北降，最大上升量 在喜马拉雅山地区，年速率达10mm左右。下降最强烈的新疆 准噶尔盆地，年速率为-3到-4mm。
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。
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。
求解：
（1）震源机制解
（2）等震线的几何特征
（3） 根据第一章介绍的经验式，据震级等计算断层长度、错 距，
（4） 根据震前后大地变形推求断层位量、方向、错距、类型 等
第三节 地 震 效 应
取决于三方面：场地工程地质条件；震级、震中距；建筑物 类型及结构。
地震效应——地震作用影响所及的范围内，地表出现的
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。
第二节 地 震 基 础 知 识
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。
5 我国大陆板块现代运动特征
我国大陆处于欧亚大陆的东部，是一个被周围 板块挤压围限的区域，影响板内变形和运动状况的 边界动力环境十分复杂：
（1）有印度板块与欧亚大陆在喜马拉雅一带的 碰 撞及向亚洲内部的继续挤压；
（2）西太平洋板块向亚洲大陆的俯冲与挤压；
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。
一）世界范围内的主要地震带及其形成的大 地构造环境
1 环太平洋地震带
这是世界上最大的地震带，在狭窄条带内震中 密度也最大，全世界约80％的浅源地震、90％的中 源地震和几乎全部深源地震集中于此带，释放的能 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。
因此，地震灾害的猝发性和惨重性往往 给人类生命以极大威胁，造成经济财产巨大 损失。
据美国联邦政府统计，仅二十世纪以来，全世界就有 12O余万 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 2000亿 美元。地震灾害是最重要的自然灾害之一。中国的 地震灾害又居世界之首。在我国历史记载中，1556年陕西华县地震 8级死亡人口达 83万； 1920年宁夏海原地震死亡人数也超过 20 万。令人痛心的 1976年唐山地震7.9级，死亡 24.2万 多人，工业 城市毁于一旦，直接经济损失 100亿 元，为世界地震史所罕见。 还有66年的邢台地震，70年通海地震，75年海域地震。 （我国这 些地震震源深都在13km左右）。