第五章 地震的工程地質(zhì)研究(新)

1、2 地震的工程地質(zhì)研究一.地震及其類型，研究意義 是指自然原因而引起的地殼震動(dòng)。地震時(shí)發(fā)出(fch)震動(dòng)的地方為震源，震源在地面上的投影為震中，震中至震源的距離為震源深度。 地震按震源深度可分為淺源地震（0-70km）、中源地震（70-300km）和深源地震（300-700km）。大多數(shù)地震發(fā)生在地表下數(shù)十公里的地殼中，破壞性地震一般為淺源地震。我國(guó)東部地震震源深度多為10-25km，西部為31-70km。 地震按其成因可分為構(gòu)造地震、火山地震、陷落地震及誘發(fā)地震。共六十七頁(yè)1.構(gòu)造地震：是在板塊邊緣和板塊內(nèi)部的構(gòu)造活動(dòng)帶，地應(yīng)力高度集中，積聚的彈性應(yīng)變能超過(guò)了巖體的強(qiáng)度(qingd)，因而發(fā)

2、生突然的剪切破裂(脆性破壞)或沿已有破裂面產(chǎn)生突然錯(cuò)動(dòng)(粘滑)，并以彈性波的形式向外傳播，到達(dá)地面，地殼表層的巖土體隨之震動(dòng)發(fā)生地震。 世界上90%以上的地震和所有強(qiáng)烈地震均屬構(gòu)造地震。這種地震分布廣、強(qiáng)度大，對(duì)工程建筑的破壞極大，給人類帶來(lái)巨大的災(zāi)害。共六十七頁(yè)2.火山地震 火山噴發(fā)時(shí)巖漿或氣體對(duì)圍巖的沖擊引起的地震，其影響范圍一般不大，且為數(shù)較少。3.陷落地震(xinlu dzhn) 由大型崩塌和溶洞洞穴塌陷引起的地震。這種地震影響范圍小，發(fā)生次數(shù)少，僅占地震總數(shù)的3%。4.誘發(fā)地震 在一定條件下，人類的工程活動(dòng)可以誘發(fā)地震，諸如修建水庫(kù)，城市深井注水，石油開(kāi)采，礦山坑道的崩塌以及人工大量

3、級(jí)的爆破或地下核爆炸等都能引起當(dāng)?shù)禺惓５牡卣鸹顒?dòng)，這類地震活動(dòng)統(tǒng)稱為誘發(fā)地震。共六十七頁(yè)共六十七頁(yè)共六十七頁(yè)共六十七頁(yè)地震(dzhn)引起大壩破壞(臺(tái)中石崗)共六十七頁(yè)地震(dzhn)引起埠豐橋斷裂，河床抬高8m,形成疊水 (石崗)共六十七頁(yè) 地震引起房屋(fngw)倒塌(臺(tái)中石崗)共六十七頁(yè)共六十七頁(yè)地震引起(ynq)稻田隆起(臺(tái)中霧峰)共六十七頁(yè)地震(dzhn)引起操場(chǎng)隆起(臺(tái)中國(guó)小)共六十七頁(yè)時(shí)間：北京時(shí)間2011年3月11日13時(shí)46分震級(jí)：9.0級(jí) 震中：日本本州島仙臺(tái)(xin ti)港東130公里處（官城縣以東太平洋海域，北緯38.1,東經(jīng)142.6）;震源深度24km，東京有強(qiáng)烈

4、震感，傷亡：地震引發(fā)10m高海嘯，截止3月16日已致約4377人死亡,13400人失蹤。海嘯(hixio)來(lái)襲時(shí)的場(chǎng)面日本重災(zāi)區(qū)近景共六十七頁(yè)漂浮在廢墟(fix)上的輕型飛機(jī)和小汽車 海嘯(hixio)卷翻自衛(wèi)隊(duì)?wèi)?zhàn)機(jī)日本海嘯沖擊下傾覆的列車共六十七頁(yè)二. 地震及地震波的基礎(chǔ)知識(shí)1.地震波 地震時(shí)震源釋放的應(yīng)變能以彈性波的形式向四面八方(s min b fng)傳播，這種彈性被就是地震波。 地震波是使建筑物在地震中破壞的原動(dòng)力、也是研究地震的最主要的信息和研究地球深部構(gòu)造的有力工具。 地震波包括兩種在介質(zhì)內(nèi)部傳播的體波和兩種限于界面附近傳播的面波。共六十七頁(yè) 體波包括縱波和橫波?？v波是由震源傳出

5、的壓縮波，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)與波前進(jìn)方向一致，一疏一密向前推進(jìn)，它周期短、振幅小。橫波是震源向外傳播的剪切波，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波前進(jìn)方向相垂直，傳播時(shí)介質(zhì)體積不變但形狀改變，周期較長(zhǎng)振幅較大。因?yàn)樵摬ㄊ乔凶儾ǎ运荒芡ㄟ^(guò)對(duì)切變沒(méi)有抵抗能力的液體。根據(jù)(gnj)彈性理論，縱波傳播速度(Vp)和橫波速度(Vs),可分別以下列兩式計(jì)算：共六十七頁(yè)2.地震震級(jí)和烈度 地震能否使某一地區(qū)建筑物受到破壞，首先取決于地震本身的大小和該建筑區(qū)距震中的遠(yuǎn)近，距震中愈遠(yuǎn)則受到的震動(dòng)愈弱。所以需要(xyo)有衡量地震本身大小和震動(dòng)強(qiáng)烈程度的兩個(gè)尺度，這就是震級(jí)(Magnitude，Ms)和烈度(intensity，代號(hào)I)

6、，它們之間有一定聯(lián)系，但卻是兩個(gè)不同的尺度，不能混淆起來(lái)。(1)地震震級(jí)共六十七頁(yè) 地震震級(jí)是表示地震本身大小的尺度，是由地震所釋放出來(lái)的能量大小所決定的。釋放出的能量愈大則震級(jí)越大，因?yàn)橐淮蔚卣疳尫诺哪芰渴枪潭?gdng)的，所以無(wú)論在任何地方測(cè)定只有一個(gè)震級(jí)。 釋放能量大小可根據(jù)地震波記錄圖的最高振幅來(lái)確定。但是由于波動(dòng)遠(yuǎn)離震中要衰減，不同地震儀器的性能不同，記錄的波動(dòng)振幅也不同，所以必須以標(biāo)準(zhǔn)地震儀和標(biāo)準(zhǔn)震中距的記錄為準(zhǔn)。因此，按李希特一古登堡的最初定義，震級(jí)是距震中100km的標(biāo)推地震儀(周期0.8s，阻尼比0.8，放大倍率2800倍)所記錄的以微米表示的最大振幅。共六十七頁(yè)震級(jí)(zh

7、nj)與能量的關(guān)系震級(jí)能量(J)震級(jí)能量(J)06.310452.0101212.010666.3101326.310772.010152.53.5510886.3101632.010993.6101746.31010101.01018共六十七頁(yè)理論上震級(jí)是無(wú)限的，但實(shí)際上是有限的。因?yàn)檎鸺?jí)的大小與積累的能量的強(qiáng)弱有關(guān)，地殼中巖石的強(qiáng)度是有限的，巖體中不可能積累超過(guò)這種極限(jxin)的能量。目前所知最大的震級(jí)為9.5級(jí)，即1960年5月22日發(fā)生的智利地震，其次為9.2級(jí)。按照地震震級(jí)直接衡量其破壞程度，分為微震（2級(jí)以下）、有感地震（2-4級(jí)）、破壞性地震（5級(jí)以上）和強(qiáng)烈地震（7級(jí)以上）

8、。共六十七頁(yè)2.地震烈度地震對(duì)地表和地表建筑物的影響及破壞的強(qiáng)烈程度，稱為地震烈度。選擇工程建筑場(chǎng)地與設(shè)計(jì)抗震(kngzhn)措施都與地震烈度有十分密切的關(guān)系，因而鑒定劃分建筑區(qū)的地震烈度是很重要的。(1)地震烈度表地震烈度表是根據(jù)地震發(fā)生后，地面的宏觀現(xiàn)象和定量指標(biāo)兩方面的標(biāo)準(zhǔn)劃定的。我國(guó)地震烈度劃分為十二度。共六十七頁(yè)烈度人的感覺(jué)一般房屋其它現(xiàn)象物理指標(biāo)大多數(shù)房屋震害程度平均震害指數(shù)加速度/（CM/S2）（水平向）速度/（CM/S2）（水平向）I無(wú)感II室內(nèi)個(gè)別靜止中的人感覺(jué)III室內(nèi)少數(shù)靜止中的人感覺(jué) 門(mén)、窗輕微作懸掛物微動(dòng)IV室內(nèi)多數(shù)人感覺(jué)，少數(shù)人夢(mèng)中驚醒 門(mén)窗作響懸掛物明顯擺動(dòng)，器皿

9、作響V室內(nèi)普遍感覺(jué)，室外多數(shù)人感覺(jué)，多數(shù)人夢(mèng)中驚醒門(mén)窗、屋頂、屋架顫 動(dòng)作響，灰土掉落，抹灰出現(xiàn)微細(xì)裂縫不穩(wěn)定器翻倒31（2244）3（24）VI驚慌失措，倉(cāng)惶逃出損壞個(gè)別磚瓦掉落、墻體微細(xì)裂縫00.10河岸和松軟土上出現(xiàn)裂縫，飽和砂層出現(xiàn)噴砂冒水，地面上有的磚煙囪輕度裂縫、掉頭63（4589）6（59）VII大數(shù)多人倉(cāng)惶逃出輕度破壞局部破壞、開(kāi)裂，但不防礙使用0.110.30飽和砂層常見(jiàn)噴砂冒水，松軟土上地裂縫較多，大多數(shù)磚煙囪中等破壞125(90177)13(1018)VIII搖晃顛簸，行走困難中等破壞結(jié)構(gòu)受損，需要修理0.310.50干硬土上變有裂縫，大多數(shù)磚囪嚴(yán)重破壞250(17835

10、3)25(1935)IX坐立不穩(wěn)，行動(dòng)的人可能摔跤嚴(yán)重破壞墻體龜裂，局部倒塌，修復(fù)困難0.510.70地方出現(xiàn)裂縫、基巖上可能出現(xiàn)裂縫、滑坡、坍方常見(jiàn)，磚煙囪出現(xiàn)倒塌500(354707)25(1935)X騎自行車的人會(huì)摔倒，處不穩(wěn)狀態(tài)的人會(huì)摔出幾尺遠(yuǎn)，有拋起感倒塌大部倒塌，不堪修復(fù)0.710.90山崩和地震斷裂出現(xiàn)，基巖上的拱橋破壞，大多數(shù)煙囪從根部破壞1000(7081414)100(72141)XI毀滅0.911.00地震斷裂延續(xù)很長(zhǎng)，山崩常見(jiàn)，基巖上的拱橋XII地面劇烈變化，山河改觀 中國(guó)(zhn u)地震烈度表(1980)共六十七頁(yè)(2)影響地震烈度的因素 一次地震只有一個(gè)震級(jí)，但可

11、形成多個(gè)不同的地震烈度區(qū)，這是因?yàn)榈卣鹆叶扰c多種因素有關(guān)。 1）震級(jí)的大小、震源深度和烈度衰減。震級(jí)的大小是決定烈度的最根本因素。一般情況下，地震烈度隨震級(jí)而增加，隨震源深度加大而減小，其間關(guān)系如表3-3所列。由于地震向外傳播過(guò)程中能量(nngling)逐漸被吸收，因而距震中愈遠(yuǎn)的地方烈度必然越低。 2）場(chǎng)地地質(zhì)因素 地震烈度與地震時(shí)產(chǎn)生的地震波通過(guò)的介質(zhì)條件，如巖石性質(zhì)、地形地貌、 地質(zhì)構(gòu)造、地下水埋深等場(chǎng)地因素有關(guān)。同一次地震下，由于不同場(chǎng)地的地質(zhì)地貌條件不同，地震烈度也不相同。 共六十七頁(yè)(3)工程烈度標(biāo)準(zhǔn) a基本烈度 指一個(gè)地區(qū)在歷史上或今后一定時(shí)間（一般按100年考慮）內(nèi)，在一般場(chǎng)地

12、條件下可能遭遇(zoy)的最大地震烈度。它是由地震部門(mén)根據(jù)歷史地震資料及地區(qū)地質(zhì)條件，綜合分析了區(qū)域及地區(qū)地震活動(dòng)規(guī)律后，對(duì)該地區(qū)地震危險(xiǎn)性做出的綜合性的估計(jì)，以此作為工程設(shè)計(jì)和防震抗震的一般依據(jù)。1957年編制了中國(guó)地震烈度區(qū)域劃分圖，以烈度作為地震危險(xiǎn)性標(biāo)志。當(dāng)時(shí)評(píng)定各地基本烈度的兩條主要原則是：共六十七頁(yè) （1）曾經(jīng)(cngjng)發(fā)生過(guò)地震的地區(qū)，同樣強(qiáng)度的地震可以重演，或簡(jiǎn)稱歷史地震重演； （2）地質(zhì)構(gòu)造（或地質(zhì)特征）相同的地區(qū)，地震活動(dòng)也可能相同，或簡(jiǎn)稱構(gòu)造外推，同一構(gòu)造地震帶可以發(fā)生相同強(qiáng)度的地震。 1977年國(guó)家地震局又編制和發(fā)表了第二代地震區(qū)劃圖。該圖繪制了我國(guó)各地未來(lái)100

13、年內(nèi)可能遭受的最大烈度，就是地震基本烈度。 編圖原則是在總結(jié)地震地質(zhì)背景、地震活動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)上充分考慮地震活動(dòng)的時(shí)間非平穩(wěn)性（即平靜期和活躍期之分）和空間非均勻性（強(qiáng)震發(fā)生于一共六十七頁(yè) 定構(gòu)造部位），明確確定某地未來(lái)百年內(nèi)發(fā)生地震的危險(xiǎn)性。 編圖方法是先判定各地震區(qū)，編制出以最大可能震級(jí)為標(biāo)志的地震活動(dòng)區(qū)劃圖，再根據(jù)我國(guó)歷史地震震級(jí)和震中烈度(lid)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，將各級(jí)地震危險(xiǎn)區(qū)換算成相應(yīng)的震中烈度，地震影響烈度及其分布范圍，則可根據(jù)所在地震區(qū)、帶的烈度衰減統(tǒng)計(jì)規(guī)律圈定。最終將全國(guó)區(qū)劃為X，IX，VIII，VII，VI及VI類地震危險(xiǎn)區(qū)。共六十七頁(yè) 中國(guó)地震局地球物理研究所、中國(guó)地震局分析預(yù)

14、報(bào)中心等單位共同起草了中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB18306-2001）中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)(cnsh)區(qū)劃圖，包括中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖（1：400萬(wàn)），中國(guó)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖和地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期調(diào)整表。該標(biāo)準(zhǔn)于2001-02-02由國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布，規(guī)定了建設(shè)工程必須按本規(guī)定的抗震設(shè)防要求進(jìn)行，2001-08-01正式實(shí)施。共六十七頁(yè)以上標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定直接采用地震動(dòng)參數(shù)（地震動(dòng)峰值加速度和地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期），不再采用地震基本烈度?，F(xiàn)行有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中涉及地震基本烈度概念的，應(yīng)向地震動(dòng)參數(shù)過(guò)渡，逐步修正。地震基本烈度數(shù)值(shz)可由本標(biāo)準(zhǔn)查取地震動(dòng)峰值加速度并按下表確定。 地震動(dòng)

15、峰值加速度分區(qū)(fn q)與地震基本烈度對(duì)照表地震動(dòng)峰值加速度分區(qū)g0.050.050.10.150.20.30.4地震基本烈度共六十七頁(yè)b場(chǎng)地烈度 工程場(chǎng)地烈度除了決定于區(qū)域基本烈度外，特別受場(chǎng)地地質(zhì)因素的影響。由于不同場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件差異，因而在地震時(shí)所出現(xiàn)的震害、地面運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及工程振動(dòng)情況等不同。因而對(duì)建筑的規(guī)劃和設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，僅有基本烈度是不夠的，場(chǎng)地烈度的分析是十分必要的，這樣可以從地震工程地質(zhì)角度為抗震設(shè)計(jì)提供基本的地震參數(shù)。場(chǎng)地條件對(duì)震害和地震動(dòng)的影響 場(chǎng)地條件一般指局部地形地質(zhì)條件，如近地表幾十米至幾百米內(nèi)的地基土石性質(zhì)、地下水水位等水文地質(zhì)條件，微地形以及有無(wú)(yu w)斷層

16、破碎帶等。共六十七頁(yè)1）巖土類型及其性質(zhì)地基巖土體對(duì)場(chǎng)地烈度的影響最為明顯。一般是堅(jiān)硬巖體和密實(shí)土體震害較輕，而松軟(sngrun)土體震害則重，在同一基本烈度區(qū)，由于巖土類型及厚度變化所引起的震害差異，表現(xiàn)在烈度上可以差1-2度。在基巖上有覆蓋層的情況，覆蓋層越厚，震害越重。不同巖土層的烈度如下。共六十七頁(yè)地基的地震烈度(dzhn lid)和震害表現(xiàn)地基巖土類型烈度震害堅(jiān)硬巖石個(gè)別屋頂上的煙囪倒塌砂巖上有薄覆蓋煙囪、屋架倒塌，墻裂砂和沖積層磚墻破壞嚴(yán)重，個(gè)別倒塌人工填土、沼澤質(zhì)量好的房屋也破壞共六十七頁(yè)不同巖土條件下的場(chǎng)地(chngd)烈度增加值（以花崗巖為標(biāo)準(zhǔn)）巖土名稱花崗巖石灰?guī)r砂巖頁(yè)巖

17、半堅(jiān)硬巖石泥灰?guī)r膠結(jié)差的砂巖和泥巖碎石礫石卵石層砂土粘土疏松堆積土飽和砂土淤泥烈度增值00.2-0.80.6-1.20.9-1.51.2-1.81.2-2.12-3.7共六十七頁(yè)基巖上地震動(dòng)幅值小、持續(xù)短、震害輕深厚覆蓋層上地震動(dòng)周期長(zhǎng) 巨厚沖積層上低加速度的遠(yuǎn)震可以(ky)使高層或其它長(zhǎng)周期建筑物遭到破壞。引起破壞的主要原因是共振，這類自由震動(dòng)長(zhǎng)周期的結(jié)構(gòu)在厚層沖積層上易于產(chǎn)生共振則表明厚層沖積層上地表震動(dòng)周期往往比較長(zhǎng)。共六十七頁(yè) 表層沉積能對(duì)基巖傳來(lái)的地震波起選擇放大作用，某些周期的地震波在表土層中多次反射的結(jié)果，由于疊加而增強(qiáng)，這樣就會(huì)使表層震動(dòng)(zhndng)中這類周期的波多而長(zhǎng)，這

18、就是該表層土的卓越周期。也就是它的自震周期。 散土層地面震動(dòng)有卓越周期是它顯著不同于基巖的震動(dòng)特點(diǎn)，基巖中因?yàn)闆](méi)有顯著不同的介質(zhì)分解面而不存在卓越周期。 基巖的震動(dòng)周期約為0.15s,更新統(tǒng)堅(jiān)實(shí)土層為0.2-0.5s，全新統(tǒng)較松散軟土層0.3-0.8s，巨厚松散軟土層為0.5-1.1s。共六十七頁(yè) 不同巖土類型其質(zhì)點(diǎn)位移時(shí)程曲線也明顯不同。使用微震觀測(cè)資料必須考慮到以下情況，即在微震作用下巖石和土都可以看作彈性體，具有線性反應(yīng)(fnyng)，而在超過(guò)土的彈性極限的強(qiáng)震作用下，土層并非彈性體，非線性變形很顯著，使其剛度降低、阻尼增大，以致土層對(duì)質(zhì)點(diǎn)位移或加速度的放大系數(shù)可能比微震小變形者小很多。

19、所以微震時(shí)地表加速度比基巖中為大，而大震時(shí)則可能比基巖中小得多，而卓越周期則仍比基巖中振動(dòng)周期長(zhǎng)得多。 共六十七頁(yè) 土層的卓越周期(zhuq)T可由表土層剪切振動(dòng)微分方程導(dǎo)出:T=4H/VS 式中H為土層厚度， VS該表層土的剪切波速度，顯然層厚越大，剪切波速度低，卓越周期就越長(zhǎng)。 巨厚沖積層因?yàn)椴煌再|(zhì)土層疊置，所以其卓越周期沒(méi)有較薄的單一土層顯著，但其卓越周期顯著偏長(zhǎng)，因之能引起木結(jié)構(gòu)及高層建筑共振而破壞。共六十七頁(yè) 非發(fā)震斷層對(duì)震害無(wú)明顯影響2）斷層。 應(yīng)區(qū)分發(fā)震斷層與非發(fā)震斷層，而非發(fā)震斷層對(duì)震害無(wú)明顯影響。由于在基本烈度的確定中已經(jīng)(y jing)考慮到了發(fā)震斷層釋放震動(dòng)能量的作用，

20、發(fā)震斷層控制著震害的程度和分布，故在確定場(chǎng)地烈度中不應(yīng)再提高發(fā)震斷層的烈度。 影響場(chǎng)地烈度的斷層指與發(fā)震斷層有一定聯(lián)系，主要是與發(fā)震斷層屬同一構(gòu)造體系相互配套的斷層，或發(fā)震構(gòu)造帶內(nèi)相鄰的斷層，它們對(duì)場(chǎng)地烈度的影響主要是沿?cái)鄬訋纬筛吡叶犬惓^(qū)，震害比斷裂帶以外的地區(qū)顯著加重。共六十七頁(yè)3）水文地質(zhì)條件巖土飽水后，物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生很大變化，同時(shí)也影響地震波的傳播速度，總的說(shuō)是使場(chǎng)地烈度增高。地下水位對(duì)場(chǎng)地烈度的影響，表現(xiàn)為地下水位越高，烈度增加值越大。地下水位在1-5m范圍內(nèi)的變化最為明顯(mngxin)，隨著地下水埋深的加大，震害逐漸減輕，當(dāng)埋深大于10m時(shí)，則影響較小了。如在1920年海源地

21、震時(shí)，天水市地下水埋深為2-3m，地震烈度為度，而其它地質(zhì)條件均相似的渭河對(duì)岸的天水郡，地下水位埋深為1-2m，烈度為度。共六十七頁(yè)4）地形的影響。局部地形對(duì)震害影響顯著 突出孤立的地形使地震動(dòng)加強(qiáng)，低洼溝谷使地震動(dòng)減弱。其原因可用山體或山體內(nèi)體波多次反射來(lái)解釋。其中位移放大最明顯，可達(dá)7倍，速度放大3-4倍，加速度放大一般不超過(guò)2倍。 如唐山地震時(shí)，一孤立于高山的微波通訊站磚地基全部垮塌，塔角傾斜15，而位于山腳下（低于山頂150m）的專家樓完好無(wú)損。實(shí)測(cè)地震烈度山頂為11度，山腳為7度。 1970年通海(tn hi)地震時(shí)，位于孤立突出的山梁或山丘上的村子與平地相同地基土的村子相比，平均震

22、害指數(shù)高0.07-0.25(0.20大致相當(dāng)于烈度一度)。由新第三系巖層組成的山丘和山梁比基巖組成者震害加重。共六十七頁(yè) 綜上所述，可知場(chǎng)地烈度受一系列地質(zhì)因素的影響，實(shí)際上場(chǎng)地烈度是這些因素的綜合表現(xiàn)。因此，一個(gè)地區(qū)的基本烈度雖然是相同的，但地質(zhì)條件不同的地段，場(chǎng)地烈度并不一致。為了確切地對(duì)建筑區(qū)進(jìn)行場(chǎng)地烈度評(píng)價(jià)，作為抗震設(shè)計(jì)的依據(jù)，通常把場(chǎng)地烈度相同的地段劃分(hu fn)為一個(gè)小區(qū)，進(jìn)行地震烈度的小區(qū)域劃分(hu fn)，我國(guó)部分城市和建筑地區(qū)已進(jìn)行了場(chǎng)地烈度評(píng)價(jià)和地震烈度的小區(qū)域劃分(hu fn)，使用會(huì)更為方便。共六十七頁(yè)c設(shè)計(jì)烈度 指在基本烈度或場(chǎng)地烈度的基礎(chǔ)上，根據(jù)建筑物的重要性

23、，安全經(jīng)濟(jì)的要求，將基本烈度加以調(diào)整，據(jù)以采取不同的設(shè)防措施，因而又稱設(shè)防烈度。我國(guó)規(guī)定，基本烈度VII度以下的地區(qū)可不設(shè)防，基本烈度超過(guò)VII度的地區(qū)必須采取設(shè)防措施。一般建筑物可采用基本（場(chǎng)地）烈度設(shè)計(jì)，而核電站、大壩等重大建筑物應(yīng)在基本烈度、考慮(kol)場(chǎng)地烈度的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高，并按規(guī)定報(bào)請(qǐng)上級(jí)部門(mén)批準(zhǔn)。共六十七頁(yè)三.我國(guó)地震地質(zhì)的基本特征 地震特別是淺源地震，其產(chǎn)生多與斷層錯(cuò)動(dòng)有關(guān)，地震的分布(fnb)和發(fā)生與大地構(gòu)造密切相關(guān)。所以，用地質(zhì)學(xué)的方法探索可能發(fā)生破壞性地震的危險(xiǎn)構(gòu)造或活動(dòng)斷層，配合震源機(jī)制的研究判定區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)和發(fā)震斷層的錯(cuò)動(dòng)機(jī)制，研究地層中存在的古地震現(xiàn)象，配合歷史

24、地震的研究判定古地震活動(dòng)周期和震級(jí)，為地震中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)和地震區(qū)劃提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料，就是地震地質(zhì)工作的基本任務(wù)。共六十七頁(yè)(一)世界范圍內(nèi)的主要地震帶及其形成的大地構(gòu)造環(huán)境 地震并非均勻分布在地球各部分，而是集中于某些特定的條帶，稱為地震帶。 世界范圍的地震帶主要為：1.環(huán)太平洋帶 集中了全世界的絕大部分地震2.地中海喜馬拉雅地震帶 以淺源地震為主3.大洋海嶺地震帶 以淺源地震為主，震級(jí)也不大 上述三大(sn d)地震帶均處于板塊構(gòu)造的邊緣。共六十七頁(yè) 由于地幔物質(zhì)對(duì)流，運(yùn)載著深浮其上的剛性板塊運(yùn)移，因而造成了板塊增生帶、板塊消減帶和轉(zhuǎn)換斷層三個(gè)發(fā)震構(gòu)造(guzo)帶。a. 板塊增生帶地幔軟流圖圈

25、在海嶺兩側(cè)作相反方向流動(dòng)，使海嶺中軸承受拉應(yīng)力，產(chǎn)生正斷層面發(fā)生地震。b. 轉(zhuǎn)換斷層在海嶺間形似走滑斷層，在轉(zhuǎn)換斷層上常發(fā)生走滑斷層地震。c. 板塊消減帶兩大板塊相接觸，產(chǎn)生兩種運(yùn)動(dòng)方式：俯沖和碰撞。共六十七頁(yè) 太平洋板塊向歐亞板塊下俯沖，在洋殼一側(cè)形成正斷型地震，陸殼一側(cè)產(chǎn)生逆斷型地震，其中洋殼可俯沖至720km深度形成深源地震。 印度板塊與歐亞板塊發(fā)生碰撞，歐亞板塊以低角度(jiod)仰沖起覆于印度板塊之上，形成喜馬拉雅山強(qiáng)烈隆開(kāi)，并伴隨地震，以低角度(jiod)逆斷型地震為主。共六十七頁(yè)(二) 我國(guó)地震地質(zhì)的基本特征 1 我國(guó)強(qiáng)震空間分布及地震區(qū)帶劃分(hu fn) 我國(guó)大于6級(jí)的強(qiáng)震的

26、空間分布極不均勻，大致以東經(jīng)105為界。西部地震廣泛分布，東部地震相對(duì)稀少，震級(jí)均未達(dá)到8級(jí)。在上述兩地震區(qū)域內(nèi)強(qiáng)震分布也是極不均勻的，東部分布于華北及東南沿海一帶，而西部分布面積大，但塔里木、準(zhǔn)噶爾和鄂爾多斯盆地等則地震分布較為零星。 從西部看，地震以喜馬拉雅南緣、青藏高原南部最強(qiáng)，向北減弱，但天山南北地震有所增強(qiáng)。 地震發(fā)震深度西部40-70km，東部20km，東南沿海僅10km。西部多震域和東部(dn b)少震域共六十七頁(yè)2 我國(guó)強(qiáng)震發(fā)生的地質(zhì)構(gòu)造條件 已有資料表明，絕大多數(shù)強(qiáng)震都發(fā)生在穩(wěn)定地塊邊緣的切割深達(dá)巖石圈，基底巖層深大活動(dòng)斷裂或斷陷盆地中。 a. 強(qiáng)震與活動(dòng)斷裂的關(guān)系(gun

27、x) 強(qiáng)震經(jīng)常發(fā)生在活動(dòng)斷裂的應(yīng)力集中的特定部位上，如： 活動(dòng)性大斷裂的交匯部位，約占50%； 活動(dòng)性大斷裂的轉(zhuǎn)折段，約占15%； 活動(dòng)性大斷裂的端部或鎖固段（錯(cuò)裂段） 在發(fā)震斷裂中，第四紀(jì)以來(lái)有明顯活動(dòng)的、晚第三紀(jì)以來(lái)有活動(dòng)者和新生代以來(lái)有活動(dòng)者的比例為721。 由此看來(lái)，新近活動(dòng)的第四紀(jì)活動(dòng)斷裂活動(dòng)性最強(qiáng)。共六十七頁(yè)b. 強(qiáng)震與斷陷盆地的關(guān)系 斷陷盆地受活動(dòng)斷裂的影響和控制，因而也是強(qiáng)震的多發(fā)地。其主要發(fā)震構(gòu)造部位為：對(duì)于傾斜的斷陷盆地，其較深、較陡的一側(cè)的活動(dòng)斷裂易形成地震(dzhn)。盆地間或盆地內(nèi)由橫向斷裂控制的隆起帶兩側(cè)。斷陷盆地的銳角形端部。斷陷盆地內(nèi)多組斷裂交匯部位。復(fù)合盆地中

28、的次級(jí)凹陷帶。c. 地震活動(dòng)與深部構(gòu)造的關(guān)系 主要是地殼厚度的梯度異常帶或莫霍面的梯度異常帶，如青藏高原周邊，常發(fā)育深達(dá)地殼的地殼斷裂，或巖石圈斷裂，常發(fā)生強(qiáng)震。共六十七頁(yè)四.場(chǎng)地地震效應(yīng) (一)場(chǎng)地破壞效應(yīng) （1）地面破壞效應(yīng):破壞性地震如果震源較淺，斷層錯(cuò)動(dòng)可以直達(dá)地表造成地表錯(cuò)斷，對(duì)建于其上的房屋、大壩、道路、管線等造成直接破壞。 （2）地基失效：如果建筑物地基強(qiáng)度很低或地震動(dòng)加速度很大，就會(huì)導(dǎo)致地基承載力的下降、喪失以至變位、移動(dòng)(ydng)，由此造成的建筑物破壞即屬地基失效造成的破壞。 （3）斜坡破壞效應(yīng) 斜坡破壞效應(yīng)包括地震誘發(fā)的滑坡、崩塌和泥石流。共六十七頁(yè)地震(dzhn)引發(fā)泥

29、石流1200多人遇難 共六十七頁(yè)(二)振動(dòng)(zhndng)破壞效應(yīng) 強(qiáng)烈地震動(dòng)造成的地震力是造成人員傷亡的直接原因，地震力的大小為： F=ma=W/g.a =kW K：地震系數(shù)：垂直、水平 描述地震強(qiáng)烈程度的參數(shù)為：振幅、頻譜和地震持續(xù)時(shí)間。 (1)振幅： 由地震加速度 A即為振幅，是質(zhì)點(diǎn)的最大位移。 (2)頻譜：地震波是由不同振幅、不同頻率的諧波合成的，不同振幅、不同相位的諧波隨頻率的變化規(guī)律稱為頻譜。共六十七頁(yè) 由于地震波頻譜復(fù)雜，因而地基對(duì)某些頻率的波有選擇性放大的作用。當(dāng)震動(dòng)的頻率與地基的固有頻率（特征周期、卓越周期）相同（相近）時(shí)，地基發(fā)生共振，震達(dá)到最大值。建筑物與地基也有共振的問(wèn)

30、題。 (3)持續(xù)時(shí)間 不同地震持續(xù)時(shí)間變化較大(jio d)，變化在幾秒至數(shù)十秒。時(shí)間長(zhǎng)者破壞性大，短者破壞性小。 共六十七頁(yè)五. 減輕地震災(zāi)害和地震區(qū)抗震設(shè)計(jì)原則 (一)減輕地震災(zāi)害的兩種途徑 一種是地震預(yù)報(bào)，它是以地震發(fā)生前應(yīng)變能積累過(guò)程中地球物理場(chǎng)的變化而出現(xiàn)的前兆和歷史地震活動(dòng)規(guī)律為依據(jù)，以短期內(nèi)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)出地震發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、強(qiáng)度為主要目標(biāo)，以便人員及時(shí)撤離或其他防范措施。其優(yōu)點(diǎn)是可以避免重大人員傷亡，但缺點(diǎn)為即使預(yù)報(bào)準(zhǔn)確，如果建筑物沒(méi)有進(jìn)行防震設(shè)計(jì)或采取(ciq)抗震措施，仍然會(huì)造成局部或全部毀壞。 共六十七頁(yè) 另一種地震工程途徑，它是以地震地質(zhì)和地震活動(dòng)規(guī)律研究所做出的地震發(fā)生時(shí)

31、間、地點(diǎn)、強(qiáng)度、頻度的長(zhǎng)期預(yù)報(bào)為依據(jù)，經(jīng)濟(jì)、安全而又合理地規(guī)定新建工程的抗震設(shè)防技術(shù)措施，使所興建的工程能抗御未來(lái)發(fā)生的地震，即 “小震不壞，中震可修，大震不倒”，從而大大減輕(jinqng)人民生命財(cái)產(chǎn)在地震中的損失。按其工程階段可以分為地震危險(xiǎn)性分析與地震區(qū)劃、抗震規(guī)范、抗震設(shè)計(jì)、抗震鑒定和加固和抗震救災(zāi)五個(gè)部分。共六十七頁(yè) (二)地震區(qū)抗震設(shè)計(jì)原則 1.選擇場(chǎng)地和地基 選擇對(duì)抗震設(shè)計(jì)有利的場(chǎng)地和地基是抗震設(shè)計(jì)中最重要的一環(huán)。最主要的有： (1)盡可能避開(kāi)產(chǎn)生強(qiáng)烈地基失效(sh xio)及其它加重震害地面效應(yīng)的場(chǎng)地或地基，用于這類場(chǎng)地或地基的主要有：活斷層帶可能產(chǎn)生地震液化的砂層或強(qiáng)烈沉降

32、的淤泥層，厚填土層，可能產(chǎn)生不均勻沉降的地基以及可能受地震引起的崩塌、滑坡等斜坡效應(yīng)影響的地區(qū)，如陡山坡、斜坡。共六十七頁(yè) (2)考慮(kol)到地基土石的卓越周期和建筑物的自振周期，盡可能避免結(jié)構(gòu)與地基土石之間產(chǎn)生共振。也就是自振周期長(zhǎng)的建筑物盡可能不建在深厚松軟沉積之上，而剛性建筑物則不建于卓越周期短的地基上。 (3)巖溶地區(qū)地下不深處有大溶洞，地震時(shí)可能塌陷的地區(qū)不宜作為場(chǎng)地。 (4)避免以加重震害的孤立突出地形作為建筑場(chǎng)地。 對(duì)抗震有利的場(chǎng)地條件是:地形開(kāi)闊平坦；基巖地區(qū)巖性均一堅(jiān)硬或上有較薄的覆蓋層,若為較厚的覆蓋層則應(yīng)較密實(shí)；地下水埋藏較深；崩塌、滑波泥石流等不發(fā)育。共六十七頁(yè)2.

33、選探適宜的持力層和基礎(chǔ)方案 場(chǎng)地如已選定，即應(yīng)根據(jù)詳細(xì)查明(ch mn)的場(chǎng)地內(nèi)地質(zhì)條件，為各類不同建筑物選擇適宜的持力層和基礎(chǔ)方案。持力層宜選擇基巖或堅(jiān)硬巖土。 例如守屋喜久夫(1977)根據(jù)地震資料和震害之間關(guān)系的研究，預(yù)測(cè)了日本各大城市基礎(chǔ)不同、持力層不同的各類建筑物的震害情況，從而為防震設(shè)計(jì)提供持力層和基礎(chǔ)選擇方面的對(duì)策。 共六十七頁(yè) 一般說(shuō)來(lái)，在地震區(qū)的松散層上進(jìn)行建筑，有地下室的深基礎(chǔ)有利；如采用樁基應(yīng)為端承樁而不能用摩擦樁，且樁基不能改變地基土的類別；高層建筑物以采用達(dá)到良好持力層的管樁基礎(chǔ)為宜，有的資料認(rèn)為圓柱形薄殼基礎(chǔ)能大大提高地基承載力和減少基礎(chǔ)變形(bin xng)，對(duì)抗

34、震有利；在易于產(chǎn)生不均勻沉降的地基上以采用鋼筋混疑土條形基礎(chǔ)或筏式基礎(chǔ)為宜。共六十七頁(yè)3. 建筑物合理布置和結(jié)構(gòu)選型 工業(yè)民用建筑物 (1)選擇有利抗震的平面和立面是抗震設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，盡量使建筑物的質(zhì)量中心和剛度中心重合，平面上選擇矩形、方形、圓形或其它沒(méi)有凸出凹進(jìn)的形狀，立面上各部分層數(shù)盡量一致，以避免各個(gè)部分之間振型不同，受力不同，使平面轉(zhuǎn)折或立面上層數(shù)不同的兩部分連接處受扭轉(zhuǎn)而斷裂、倒塌。如必須采用(ciyng)平面轉(zhuǎn)折或立面層數(shù)有變化的型式，則應(yīng)在轉(zhuǎn)折處、層數(shù)有變化的部分之間的連接處留抗震縫，使之分割為平面、立面上簡(jiǎn)單均一的獨(dú)立單元。圓形方形矩形(jxng)無(wú)凹凸利用沉降縫分割成規(guī)則

35、的單元共六十七頁(yè) (2)減輕重量、降低重心，加強(qiáng)整體性使各部分、各構(gòu)件之間有足夠的剛度和強(qiáng)度。 一般磚石承重墻抗拉或抗剪強(qiáng)度較低，抗震性能較差，但在我國(guó)目前情況下卻應(yīng)用最為廣泛，對(duì)其破壞方式及抗震措施的研究(ynji)極為重要。與水平振動(dòng)力方向平行的磚石承重墻是承擔(dān)地震力的主要構(gòu)件。在地震作用下最早出現(xiàn)的破壞是在下層墻體出現(xiàn)斜裂縫或交叉裂縫，繼而部分式全墻倒塌引起樓板或屋頂陷落。一般認(rèn)為斜裂縫或交叉裂縫屬剪裂縫，但仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)裂縫主要是追蹤砌縫產(chǎn)生的，剪斷磚石者極為少見(jiàn)，所以應(yīng)屬受反復(fù)水平剪切變形產(chǎn)生的次生拉應(yīng)力所造共六十七頁(yè) 成的破壞，且愈是灰縫強(qiáng)度低則震害愈烈。如我國(guó)云南龍陵地震時(shí)，有些地區(qū)因?yàn)榇u石結(jié)構(gòu)，灰縫均用石灰而不用水泥，因而震害特別嚴(yán)重,所以改善砌體方式及提高灰縫強(qiáng)度以增強(qiáng)(zngqing)抗拉強(qiáng)度，是這類結(jié)構(gòu)抗層的主要措施。 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能良好。但也有承重柱薄弱環(huán)節(jié)破壞的例子。底層角柱承受兩個(gè)主軸方向的地震荷載，如果強(qiáng)度不足，其破壞的可能性最大。破壞多產(chǎn)生于柱腳，且往往是混凝土扭裂或彎裂繼之破碎，之后鋼筋壓彎，最后柱頂破壞。其主要抗震措施是增加角柱配筋和加強(qiáng)柱的箍筋以增加抗彎抗扭性能。共六十七頁(yè) 磚混結(jié)構(gòu)是我國(guó)目前采用極廣的結(jié)構(gòu)。預(yù)制混凝土樓蓋板往往浮擱于承重墻上，支承長(zhǎng)度也不足，所以整體性很差，受震時(shí)地