地震波震级和地震烈度

上一页 下一页 返回
第二节地震波、震级和地震烈度
• 地震现象表明:纵波使建筑物产生上下颠簸，横波使建筑物产生水 平摇晃，而面波使建筑物既产生上下颠簸又产生左右摇晃，一般是在 剪切波和面波同时到达地面振动最厉害。所以，面波是直接造成建筑 物和地表破坏的主要因素。
• 二、震级
• 震级是按照地震本身强度而定的等级标准，用以说明某次地震的大 小，表示某次地震释放能量的多少，其表达式如下:
上一页 下一页 返回
第一节构造地震
• 二、地震术语
• 震动的发源处，称为“震源”，它是岩层断裂、错动的地方。构造 地震的震源不是一个点，而是有一定长度和范围的体;震源正上方的 地面位置，叫做“震中”;震源到地面(或震中)的垂直距离称为“震源 深度”( H)。震中附近地面振动最厉害、破坏最严重的地区，称为 “极震区”或“震中区”;地面某处至震中的水平距离，称为“震中 距”;地面某处到震源的距离，叫做“震源距”;把地面上破坏程度相 近的点连成曲线，称为“等震线”。理想的等震线是规则的同心圆， 但由于建筑物的差异、地形、地质的影响，实际上等震线多是一些不 规则的封闭曲线。如图1 -4所示。
• 1.主震余震型地震 • 这一类型的地震前震较少，主要震级突出，主震释放的能量一般占
全序列的90%以上，而余震较多，往往数目不绝。有时，主震发生前 先有一些前震出现。这种主震余震型地震，也叫前震一主震一余震型 地震。例如:1976年7月28日，唐山7. 8级大地震，当天发生1次7. 1级 强余震和10次大于6级的较强余震，以后4个月内共计发生4级以上的 余震近千次，4级以下的数万次。1975年2月4日，辽宁海城7. 3级地 震前，自2月1日起即突然出现小震活动，且其频度和强度都不断升高， 于2月4日上午出现2次有感地震，主震于当日18时36分发生。
上一页 下一页 返回
第一节构造地震
• 由于地球在它运动和发展过程中内部存在着巨大的能量，地壳中的岩 层在这些能量所产生的巨大作用力的作用下，使原始水平状态的岩层 发生变形，产生地应力。当地应力较小时，岩层并未丧失其连续、完 整性，而仅发生微小的变形;当地应力很大并超过其外岩层的强度极 限时，岩层将发生断裂和错动，如图1-3所示，地面随之产生了强烈 振动，这就是地震。
• 在实际中，当震中不是100 km和采用非标准地震仪时，需按修正 后的相应震级计算公式确定震级。
• 震级与地震释放能量E(尔格)之间有如下关系:
•
lgE=1. 5M+11. 8(1-2)
• 通过以上关系可以得出，震级每差一级，地面振动的振幅增加约 10倍，地震释放的能量就相差32倍之多。
上一页 下一页 返回
上一页
返回
第二节地震波、震级和地震烈度
• 一、地震波
• 在地震发生时，岩层积累的变形能突然释放，转换成热能、位移的 机械能及波能。这种由震源向各个方向传播地震能量的波，叫地震波。 地震波按其在地壳中传播位置的不同，分为体波和面波。
• 1.体波 • 在地球内部传播的波称为体波，它包括纵波和横波。 • (1)纵波。纵波是由震源向四周传播的压缩波，又称P波。其质点的
个等级划分外，我国和世界绝大多数国家采用1-12共12个等级划分的 地震烈度表，见表1-1。 • 3.平均震害指数 • 对应一次地震，在其波及的地区内，根据地震烈度表可以对该地区 内每一个地点评出一个地震烈度。中国科学院工程力学研究所在 1970年调查通海地震灾害时，发现很难用地震烈度表评定烈度，并 保证精度在一度以内，因而提出“震害指数”的概念。震害指数是指 以房屋的“完好”，“毁灭”为1，其余介乎于。与1之间，按震害程 度分级。平均震害指数指所有房屋的震害指数的总平均值，并在“中 国地震烈度表(1980)”中应用。
强弱程度。对于一次地震来说，震级只有一个，然而由于各地区距震 中距远近不同，地质情况和建筑情况不同，所受到的影响不一样，因 而烈度不同。一般来说，震中区烈度最大，离震中越远，烈度越小。 震中区的烈度称为“震中烈度”，用符号“I0〕”表示。
上一页 下一页 返回
第二节地震波、震级和地震烈度
• 2.地震烈度表 • 地震烈度表是评定烈度大小的标准和尺度，目前除日本采用0-7的8
上一页 下一页 返回
第一节构造地震
• 由于火山爆发、岩浆猛烈冲击地面而引起的地面振动，叫做火山地 震。火山地震影响和破坏性较小，在我国很少见。
• 2.塌陷地震 • 由于地表或地下的岩层突然大规模陷落和崩塌时引起小范围的地面
振动，叫做塌陷地震。这种地震很少造成破坏，其震级也很小。 • 3.构造地震 • 由于地壳构造运动(岩层构造状态的变动)推挤地壳岩层，使其薄弱
上一页 下一页 返回
第一节构造地震
• 地震按震源的深浅不同，又可分为:浅源地震(震源深度在60 km以 内)、中源地震(震源深度在60-300 km范围内)和深源地震(震源深度在 300 km以上)。世界上绝大部分地震是浅源地震，震源深度集中在520 km左右。一般来说，对于同样大小的地震，当震源深度较浅时， 波及范围小，而破坏程度较重;当震源深度较大时，波及范围大，而 破坏程度较轻。
第二节地震波、震级和地震烈度
• 一般说来，小于2级的地震人们感觉不到，称为微震;2-4级地震， 称为有感地震;5级以上地震就会引起不同程度的破坏，统称为破坏性 地震;7级以上地震，称为强烈地震或大地震;8级以上地震，称为特大 地震。
• 三、地震烈度
• 1.地震烈度 • 地震烈度是指某一地区的地面及各类建筑物遭受到一次地震影响的
•
M=lgA (1-1)
• 式中M—地震震级，一般称为里氏震级;
上一页 下一页 返回
第二节地震波、震级和地震烈度
• A—地震记录图上量得的最大振幅(N,m为单位)，即标准地震仪(指 摆的自振周期为0. 8 s，阻尼系数为0. 8，放大倍数为2 800倍的地震 仪)在距离震中100 km处记录的以N,m为单位的最大水平地面位移(单 振幅)。
第一章地震基本知识
• 第一节构造地震 • 第二节地震波、震级和地震烈度 • 第三节地震震害
返回
第一节构造地震
•
地震给人类社会带来灾难，造成不同程度的人身伤亡和经济损失。
为了减轻或避免这种损失，就需要对地震有较深的了解。
• 一、地震的成因及类型
• (一)地球的构造
• 众所周知，地球是一个平均半径约为6 400 km的椭球体，至今已 有45亿年的历史。研究表明:地球由外到内是由三个性质不同的层组 成。最外层是一层薄厚不等的硬壳，称为地壳;中间一层很厚、约为2 900 km的部分，称为地慢;最里面的是地球的核心部分，半径约为3 500 km的球体，称为地核。如图1-1所示。世界上绝大部分地震都发 生在地壳内。
• 三、地震序列
• 每次大地震的发生都不是孤立的，大震前后在震源附近总有与其相 关的一系列小地震发生，把它们按发生时间的先后顺序排列起来，就 叫做地震序列。
上一页 下一页 返回
第一节构造地震
• 根据地震序列的能量分布、主震能量占全序列能量的比例、主震震 级和最大余震的震级差等，可将地震序列划分为主震余震型、震群型 和孤立型三类。
下一页 返回
第一节构造地震
• (二)地震的分布情况 • 地震俗称地动，是地球内部构造运动的产物，它是一种突发性的自
然现象。据统计，全世界每年大约发生500万次地震。其中，绝大部 分(约占99%)的地震属于小地震，只有用灵敏的仪器才能测到，而人 们能够感觉到的仅占一年地震总数的1%左右;至于会造成严重破坏的 强烈地震，平均每年发生十几次;而像2008年四川汶川遭受的震级在8 级以上的毁灭性地震，每年仅约2次。 • (三)地震的类型 • 根据地震的成因，地震可分为火山地震、塌陷地震和构造地震三种 主要类型。 • 1.火山地震
• 一般来讲，土层土质由软至硬，剪切波速由小到大，所以，剪切波 波速在地基土动力性质评价中占有重要位置。
• 2.面波 • 在地球表面传播的波叫面波，也称L波。它是体波经地层界面多次
反射、拆射形成的次生波，分为瑞雷波、洛夫波。
上一页 下一页 返回
第二节地震波、震级和地震烈度
• 其特点是质点振动方向复杂、振幅大、周期长、衰减慢，只在地表 附近传播，能传播很远，对建筑物的影响比较大，传播速度为S波的 90%。
• (四)构造地震的成因 • 有关构造地震的成因有多种学说，我们从宏观背景和局部机制两个
层次上解释其成因。从宏观背景上考察，属于板块构造学说理论;从 局部机制上分析，为断层学原理。
上一页 下一页 返回
第一节构造地震
• 1.板块构造学说 • 地球表面的最上层是由强度较大的岩石组成的，叫岩石层，厚度约
上一页பைடு நூலகம்下一页 返回
第一节构造地震
• 2.震群型地震(多发型地震) • 这一类型地震没有突出的主震，前震和余震较多，主要能量通过多
次震级相近的地震释放出来。例如:邢台地震，1966年3月8日晨发生 第一次6. 8级强烈地震，随后于3月22日在8分钟内连续发生了6. 8级 和7. 2级两次强震，后来又发生了6. 7级和6. 2级强震。 • 3.单发型地震 • 这类地震也称孤立型地震，有突出的主震，余震次数少、强度低; 主震所释放的能量占全序列的99. 9%以上。例如:1983年11月7日山 东菏泽5. 9级地震即属于此类，它的最大余震只有3级左右。 在上述 三种类型的地震中，据统计主震余震型地震约占60%，震群型地震约 占30% ,而单发型地震约占10%。
部位发生突然断裂和猛烈错动而引起的地面运动。 • 构造地震的破坏性最大，影响面最广，发生次数最多，约占全球地
震总数的90%以上。
上一页 下一页 返回
第一节构造地震
• 因此，构造地震是工程抗震研究的重点，在建筑抗震设防中所指的地 震就是构造地震，简称地震。
• 除以上三种地震外，人类改造自然活动中也能诱发地震，如采矿、 核爆炸、水库蓄水或深井注水等引起的地面震动。这种地震影响也很 小，在工程抗震中不作考虑。
振动方向与波的前进方向一致，这种波周期短、振幅小、衰减快，能 在液体固体中传播，能引起地面垂直方向的振动(上下颠簸)。它在地 壳内的传播速度一般为vs = 200-1 400 m/s，如声波等。
下一页 返回
第二节地震波、震级和地震烈度
• (2)横波。是由震源向外传播的剪切波，也称S波。其质点的振动方 向与波的前进方向相垂直。其特点是:周期长，振幅大，衰减较慢， 仅能在固体中传播。横波引起地面水平方向的振动(水平摇晃)，传播 速度比纵波慢，一般以vs =100-800 m/s的速度在地壳中传播。如图 1-5所示。
地面运动强烈、破坏力极强。据资料显示，由于地球的特殊板块构造， 印度板块不断向欧亚板块俯冲，使青藏高原的地壳物质不断向东滑移。 当这些地壳物质滑移到汶川地震区所处的龙门山构造带后，受到四川 盆地之下刚性地块的顽强阻挡，聚集了巨大的能量，最终在龙门山北 川—映秀地区突然释放。而且汶川地震发生的区域位于青藏高原向成 都平原过渡地带，地质构造与自然地理条件十分复杂，地震造成的崩 塌、滑坡等次生灾害因而非常严重。
• (瑞雷波。传播时，质点在波的传播方向和地面法线组成的平面内 (XZ)作与波前进方向相反的椭圆形运动，而在与XZ平面垂直的水平 方向(Y)没有振动，质点在地面上呈滚动形式。
• (2)洛夫波。传播时，质点在地平面内作与波前进方向相垂直的水 平方向(Y)运动，在地面上呈蛇形运动形式。
• 综上所述，地震波的传播以纵波最快，剪切波次之，面波最慢，而 面波振幅最大。图1-6所示为一般地震波的记录图。首先到达的是P波， 然后是S波，L波到达最迟。
70-100 km，岩石层的下面是强度较低并带有塑性的岩流层。一般认 为:地球表面的岩石层是由美洲板块、非洲板块、欧亚板块、印度板 块、太平洋板块和南极板块等若干个大板块所组成的，如图1-2所示。 这些板块由于下面岩流层的对流运动而作刚体运动，从而引起板块之 间互相的挤压和冲撞，致使其边缘附近岩石层脆性破裂，从而引发了 地震。 • 2.断层学说 • 地壳是由多种岩石层构成的，大量事实证明，地壳并非静止不动， 而是在不断、连续地变动。
• 地震的发生与地质构造密切相关。一般来说，岩层中原来已有断裂 存在，致使岩石的强度较低，容易发生错动或产生新的断裂，也就容 易发生地震。因此，地质构造是决定地震作用大小和地震破坏程度的 重要因素。
上一页 下一页 返回
第一节构造地震
• 3.汶川地震产生的原因 • 汶川地震是一次千年不遇的特大地震，震级大、震源浅、烈度高、