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文檔簡(jiǎn)介

2.7地震危險(xiǎn)性的工程地質(zhì)研究本節(jié)主要內(nèi)容一、地震的基本知識(shí)二、地震震級(jí)與地震烈度三、震害現(xiàn)象(地震效應(yīng))?2.7地震危險(xiǎn)性的工程地質(zhì)研究?1全球地震分布?全球地震分布?2一、地震的基本知識(shí)1.地震的成因地震名稱成因及主要特征構(gòu)造地震由地殼斷裂構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起,是最普遍的一種地震火山地震是由火山爆發(fā)所引起的局部地方的地震,影響范圍不大,發(fā)生數(shù)量較少陷落地震是石灰?guī)r地區(qū)和礦山采空區(qū)等處由地塊陷落所引起的小范圍的地震,發(fā)生數(shù)量少,影響范圍更小人工誘發(fā)地震是由于水庫蓄水或向地下大量灌水、注水,潤(rùn)滑和壓縮地下可能存在的構(gòu)造破碎帶,或地下大爆炸對(duì)地殼產(chǎn)生強(qiáng)烈沖擊、誘發(fā)構(gòu)造應(yīng)力釋放引起的地震,這類地震多發(fā)生在水庫和爆炸點(diǎn)地區(qū),多為小震,震源淺?一、地震的基本知識(shí)地震名稱成因及主要特征構(gòu)造地震由地殼斷裂構(gòu)3世界主要地震?世界主要地震?42.根據(jù)彈性回跳理論解釋地震的形成?2.根據(jù)彈性回跳理論解釋地震的形成?53.構(gòu)造地震形成示意圖?3.構(gòu)造地震形成示意圖?65.地震按震級(jí)分類名稱震源深度(km)淺源地震中源地震深源地震0~7070~300>300名稱震源深度(km)大地震中地震或強(qiáng)震小地震或弱震微震超微震M≥77>M≥55>M≥33>M≥1M<14.地震按震源深度分類?5.地震按震級(jí)分類名稱震源深度(km)淺源地震0~70名稱震76.震源、震中及地震波?6.震源、震中及地震波?8與地震有關(guān)地術(shù)語示意圖?與地震有關(guān)地術(shù)語示意圖?9地震相關(guān)術(shù)語定義

1)震源:地球內(nèi)部發(fā)生地震的地方。

2)震中:震源在地球表面上的投影點(diǎn)。

3)震中距:地面上任何一個(gè)地方或地震觀測(cè)臺(tái)(站)到震中的直線距離。

4)震中區(qū):震中附近的地區(qū)。強(qiáng)烈地震時(shí),破壞最嚴(yán)重的地區(qū),稱為極震區(qū)。

5)震源深度:從震源到地面的垂直距離。?地震相關(guān)術(shù)語定義1)震源:地球內(nèi)部發(fā)生地震的地方。?107地震波傳播示意圖?7地震波傳播示意圖?118.不同地震波到達(dá)順序及樣式?8.不同地震波到達(dá)順序及樣式?129.地震波類型(1)體波:是通過地球體內(nèi)傳播的一種地震波,又分為:

①縱波(P):又稱壓縮波,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向一致,靠介質(zhì)的擴(kuò)張與收縮而傳遞,其傳播速度約5~6km/s,振動(dòng)的摧毀力較小。

②橫波(S):又稱剪切波,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向垂直于波的傳播方向,為各質(zhì)點(diǎn)間發(fā)生的周期性的剪切振動(dòng),其傳播速度3~4km/s,振動(dòng)摧毀力較強(qiáng)。?9.地震波類型(1)體波:是通過地球體內(nèi)傳播的一種地震波13地震波類型(2)(2)面波(L):沿地表面?zhèn)鞑サ牡卣鸩?。面波的傳播速度最小,每秒只?km多,但振幅大,故對(duì)地面的破壞最大。面波又分為瑞利波(R)和勒夫波(Q)。①瑞利波(R):波的傳播是質(zhì)點(diǎn)在波的傳播方向和地表面法向組成的平面內(nèi)作橢圓運(yùn)動(dòng),與該平面垂直的水平方向沒有振動(dòng),似在地面上滾動(dòng)。②勒夫波(Q):波傳播時(shí),質(zhì)點(diǎn)在與傳播方向相垂直的水平方向運(yùn)動(dòng),即呈地面水平運(yùn)動(dòng)或者在地面上呈蛇形運(yùn)動(dòng)。?地震波類型(2)(2)面波(L):沿地表面?zhèn)鞑サ牡卣鸩ā?4二、地震震級(jí)與地震烈度1.地震震級(jí)(M)

它是地震震源釋放出的能量大小的一種量度,可表示地震本身強(qiáng)度大小的等級(jí)。它的最初定義(里希特)是:距震100km處用標(biāo)準(zhǔn)地震儀(周期0.8s,阻尼系數(shù)0.8,放大倍數(shù)2800)實(shí)測(cè)最大水平地動(dòng)位移的對(duì)數(shù)來確定。例如:當(dāng)測(cè)得的振幅10mm,即10000μm時(shí),它的對(duì)數(shù)為4,地震定為4級(jí)。?二、地震震級(jí)與地震烈度1.地震震級(jí)(M)?152.地震烈度(1)地震烈度是對(duì)地震時(shí)地表和地表建筑物遭受影響和破壞的強(qiáng)烈程度的一種量度。(1)基本烈度:指一個(gè)地區(qū)在今后一定時(shí)期內(nèi),在一般場(chǎng)地條件下可能遭遇的最大地震烈度,即現(xiàn)行《中國地震烈度區(qū)劃圖》規(guī)定的地震烈度。國家地震局所編制的1/400萬《中國地震烈度區(qū)劃圖(1990)》上標(biāo)示的地震烈度值是指在50年期限內(nèi)一般場(chǎng)地條件下可能遭受超越概率為10%的烈度值。?2.地震烈度(1)地震烈度是對(duì)地震時(shí)地表和地表建筑物遭16中國地震烈度表(1980)?中國地震烈度表(1980)?17(美國)修正的Mercalli烈度表?(美國)修正的Mercalli烈度表?18地震烈度(2)(2)場(chǎng)地烈度:是指建筑物場(chǎng)地因地質(zhì)、地貌、地形和水文地質(zhì)條件等的不同而引起的地震基本烈度的降低或提高的烈度。一般比基本烈度提高或降低半度至一度。

(3)設(shè)計(jì)烈度:根據(jù)建筑物的重要性、永久性、抗震性以及國民經(jīng)濟(jì)的條件,對(duì)不同建筑物將建筑場(chǎng)地烈度按國家批準(zhǔn)權(quán)限審定加以調(diào)整后的抗震設(shè)防烈度。?地震烈度(2)(2)場(chǎng)地烈度:是指建筑物場(chǎng)地因地質(zhì)、地貌191994年加利福尼亞地震烈度示意圖?1994年加利福尼亞地震烈度示意圖?20

三、震害現(xiàn)象(地震效應(yīng))主要的震害(地震效應(yīng))包括:大地抖動(dòng)對(duì)建筑物的直接破壞、飽和砂土和粉土的振動(dòng)液化、地震滑坡、大地的錯(cuò)斷和裂開、震陷、海嘯等。?三、震害現(xiàn)象(地震效應(yīng))?211.大地抖動(dòng)對(duì)建筑物的直接破壞地震產(chǎn)生的最普遍災(zāi)害是由于大地的抖動(dòng)對(duì)建筑物的直接破壞。破壞的程度與地震的振動(dòng)強(qiáng)度及持續(xù)時(shí)間、地基的性質(zhì)及建筑結(jié)構(gòu)有關(guān)。近來的許多地震破壞實(shí)例表明,施工質(zhì)量也應(yīng)該為地震傷亡及損失負(fù)很大的責(zé)任。?1.大地抖動(dòng)對(duì)建筑物的直接破壞地震產(chǎn)生的最普遍災(zāi)害是由于大地221906年舊金山大地震?1906年舊金山大地震?231985年墨西哥因湖相地基放大地震波導(dǎo)致一15層建筑倒塌?1985年墨西哥因湖相地基放大地震波導(dǎo)致一15層建筑倒塌?24地震對(duì)某建筑的破壞?地震對(duì)某建筑的破壞?25一九九五年神戶地震早成的破壞?一九九五年神戶地震早成的破壞?261995年神戶地震對(duì)建筑的破壞?1995年神戶地震對(duì)建筑的破壞?271985年墨西哥城地震?1985年墨西哥城地震?281985年墨西哥城地震?1985年墨西哥城地震?29唐山地震---大部分建筑物被地震直接摧毀唐山大地震所造成的毀滅性破壞?唐山地震唐山大地震所造成的毀滅性破壞?302.飽和砂土和粉土的振動(dòng)液化地基中較疏松的飽和砂土,在周期性的地震荷載作用下,孔隙水壓力逐漸積累,甚至達(dá)到可以完全抵消有效應(yīng)力時(shí),使土粒便處于懸浮狀態(tài),而接近液體的特性。這種現(xiàn)象稱為液化。液化的砂土將在瞬間降低或完全喪失抗剪強(qiáng)度和承載能力。?2.飽和砂土和粉土的振動(dòng)液化?31砂土液化的宏觀標(biāo)志是會(huì)導(dǎo)致:在地表裂縫中噴水冒砂,地面沉陷變形,地基產(chǎn)生巨大沉降和建筑物嚴(yán)重傾斜,甚至失穩(wěn)。例如唐山地震時(shí),地基砂土液化造成房屋沉陷傾斜,橋梁墜毀。液化區(qū)噴水高度可達(dá)8m,廠房沉降達(dá)1m。大面積的砂土液化,使150萬畝農(nóng)田被砂掩埋。?砂土液化的宏觀標(biāo)志是會(huì)導(dǎo)致:在地表裂縫中噴水冒砂,地面沉陷變32海城地震冒沙現(xiàn)象?海城地震冒沙現(xiàn)象?33唐山地震冒沙?唐山地震冒沙?34總結(jié)國內(nèi)外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和試驗(yàn)研究的結(jié)果表明,中、細(xì)和粉砂是最容易發(fā)生地震液化的土。因?yàn)榇祟愅良热狈φ尘哿τ峙潘粫?。關(guān)于地基土的液化,在土力學(xué)等后續(xù)課程中有較系統(tǒng)的介紹。?總結(jié)國內(nèi)外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和試驗(yàn)研究的結(jié)果表明,中、細(xì)和粉砂是最容易35地基液化導(dǎo)致建筑物整體傾斜?地基液化導(dǎo)致建筑物整體傾斜?36

3.大地的錯(cuò)斷和裂開較大的地震,往往在大地上形成大量裂縫,稱為“地裂”。沿有些裂縫會(huì)有較大拉開或水平位移,從而破壞各種輸送管線、鐵路、橋梁、大壩及其他任何建筑設(shè)施。如1976年的唐山地震中,在極震區(qū)形成了一個(gè)走向NE30°、長(zhǎng)8公里寬30米的地裂縫帶,裂縫最大水平位移1.53米。?3.大地的錯(cuò)斷和裂開?37地震形成的錯(cuò)動(dòng)(1906舊金山地震導(dǎo)致一處圍攔錯(cuò)開2.5m)?地震形成的錯(cuò)動(dòng)(1906舊金山地震導(dǎo)致一處圍攔錯(cuò)開2.5m)38唐山地震形成的地裂縫帶?唐山地震形成的地裂縫帶?39唐山地震形成的地裂縫?唐山地震形成的地裂縫?40爐霍地震,壓性地裂縫?爐霍地震,壓性地裂縫?41爐霍地震,壓性地裂縫?爐霍地震,壓性地裂縫?42海城地震地裂縫?海城地震地裂縫?43

另外,地震活動(dòng)帶上的活動(dòng)斷層即使是在平時(shí)也會(huì)發(fā)生緩慢的錯(cuò)動(dòng)。比如,美國西部的圣安得列斯大斷裂(SanAndreasFault),在1906年舊金山大地震前的16年中,斷層兩側(cè)發(fā)生了最大達(dá)7米之多的相對(duì)位移。因此跨越地震活動(dòng)帶的建筑設(shè)施的規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)該包括對(duì)緩慢變形的防范措施。?另外,地震活動(dòng)帶上的活動(dòng)斷層即使是在平時(shí)也會(huì)發(fā)生緩慢的錯(cuò)444.地震滑坡在山區(qū),滑坡是與地震相關(guān)的一個(gè)重要災(zāi)害。歷史上幾次最大規(guī)模的滑坡都是地震引起的:公元前373年,古希臘的一次地震導(dǎo)致的流滑將赫利斯城挾入大海。1920年甘肅地震時(shí),在黃土地帶出現(xiàn)了連續(xù)流滑,摧毀了成百個(gè)城鎮(zhèn),近20萬人喪生。?4.地震滑坡公元前373年,古希臘的一次地震導(dǎo)致的流滑將赫利45地震誘發(fā)的滑坡?地震誘發(fā)的滑坡?465.土的震陷地震時(shí),地面的巨大沉陷稱為“震陷”或“震沉”。此現(xiàn)象往往發(fā)生在砂性土或淤泥質(zhì)土中。1960年智利地震后,有一個(gè)島因震陷而局部沉沒。唐山地震后天津也廣泛出現(xiàn)地面變形現(xiàn)象,導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生差異沉降而傾斜。?5.土的震陷1960年智利地震后,有一個(gè)島因震陷而局部沉沒。47震陷是一種宏觀現(xiàn)象,原因有多種:1.松砂經(jīng)震動(dòng)后趨于密實(shí)而沉縮;2.飽和砂土經(jīng)振動(dòng)液化后涌向四周或向地表逸出而引起地面這形;3.淤泥質(zhì)粘土經(jīng)震動(dòng)后,受到擾動(dòng)而強(qiáng)度顯著降低,在產(chǎn)生附加沉降。為減輕震陷,只能針對(duì)不同土質(zhì)采取相應(yīng)的密實(shí)或加固措施。?震陷是一種宏觀現(xiàn)象,原因有多種:?486.海嘯地震時(shí)海底的上下波動(dòng)引起海洋水體的波動(dòng),以每小時(shí)數(shù)百公里的速度向四周傳播。

地震海波在海洋中的傳播是非常隱蔽的,因?yàn)樗牟ㄝ椡ǔ2怀^1米,而兩波峰的間距可達(dá)100-700公里。但地震海波到達(dá)淺海及岸邊時(shí)便發(fā)生了變化,波速減慢(50km/h)、但涌浪加高(可達(dá)30m),形成海嘯。?6.海嘯地震海波在海洋中的傳播是非常隱蔽的,因?yàn)樗?9地震海嘯?地震海嘯?501964年的阿拉斯加大地震(8.3~8.4級(jí))中,主要的破壞及人員傷亡是海嘯造成的。因地震直接造成死亡的僅9人,而海嘯摧毀了2座小鎮(zhèn),造成107人死亡。在1960年的智利大地震(8.9級(jí))中,海嘯完全摧毀了南美800公里海岸線上的大量村莊,還相繼侵襲新西蘭、夏威夷、菲律賓和日本。其中日本受災(zāi)最嚴(yán)重,在其東海岸造成大量沿海設(shè)施破壞,并使800人喪生。人類歷史上記錄到的最大地震海嘯是1737年在堪察加南端,涌浪高達(dá)64米。2004年12月印度尼西亞蘇門達(dá)臘島附近8.3級(jí)地震引起印度洋巨大海嘯,導(dǎo)致近16萬人喪生。?1964年的阿拉斯加大地震(8.3~8.4級(jí))中,主要的破壞511964年阿拉斯加地震引發(fā)的海嘯?1964年阿拉斯加地震引發(fā)的海嘯?52四、水庫誘發(fā)地震1.水庫誘發(fā)地震的基本特征從已有地震資料來看,水庫誘發(fā)地震具有下列特征:(1)震中多分布在水庫影響區(qū)域內(nèi)(包括通過活動(dòng)斷裂傳遞到庫外幾十公里的地方)根據(jù)統(tǒng)計(jì),水庫地震的震中區(qū),除少數(shù)在壩址附近以外,主要分布在庫區(qū)中部及尾部。這說明大壩的位置一般選在地質(zhì)條件較好的地方,故誘震幾率低。另外,震例資料還說明,震中常沿構(gòu)造線分布。?四、水庫誘發(fā)地震?53??54??55??56廣東新豐江水庫?廣東新豐江水庫?57(2)震源極淺

據(jù)統(tǒng)計(jì),水庫誘發(fā)地震的震源深度,一般不大于5km,也有超過10km的,達(dá)20km者少見。由于震源淺,故震中區(qū)烈度偏高,即水庫誘發(fā)地震烈度,較同震級(jí)的天然地震烈度偏高。(3)地震形式的特點(diǎn)

誘發(fā)地震形式,常以前震—主震—余震型(即茂木Ⅱ型)為主,也有群震型,孤立型則罕見。?(2)震源極淺?58(4)震波垂直分量作用顯著

水庫誘發(fā)地震震波垂直分量的作用顯著,一般Ms=5甚至Ms=4級(jí)地震,都可造成明顯的破壞作用。

(5)分布特征

水庫誘發(fā)地震,大部分發(fā)生在低烈度區(qū),強(qiáng)度不大,烈度偏高。?(4)震波垂直分量作用顯著?59(6)水庫地震與壩高、庫容關(guān)系

A.誘發(fā)地震的水庫占已建水庫總數(shù)的比例很小,但在高壩中比例明顯增加,且壩愈高,比例越大,壩高超過200m,水庫發(fā)震震例占1/4。B.從庫容看,庫容愈大,水庫發(fā)震率愈高,當(dāng)壩高大于100m,庫容大于1000億m3時(shí),比率高達(dá)40%。C.一般來說,震級(jí)大的水庫壩高和庫容都較大,震級(jí)Ms在6級(jí)以上,其壩高大于100m,庫容大于25億。因此,高壩大庫產(chǎn)生水庫誘發(fā)地震的概率較高。?(6)水庫地震與壩高、庫容關(guān)系?60(7)水庫地震與蓄水過程的關(guān)系

A.水庫水位的影響統(tǒng)計(jì)資料表明,多數(shù)水庫地震強(qiáng)度和頻度與水位相關(guān),按其相關(guān)性分成兩大類,一類是有明顯主震,另一類是蓄水后微震頻度明顯增多。

B.水庫地震持續(xù)時(shí)間一般較長(zhǎng),由十幾年到幾十年,如新豐江、胡佛等水庫。

C.水庫蓄水對(duì)地震活動(dòng)的抑制作用對(duì)大多數(shù)水庫來說,蓄水導(dǎo)致地震活動(dòng)加劇。但也有地震活動(dòng)減少的實(shí)例,如美國胡佛壩上游佛萊敏谷(FlamingGorge)和格蘭峽(ClanCanyon)蓄水后,連同胡佛壩地震活動(dòng)都見減少。?(7)水庫地震與蓄水過程的關(guān)系?612.水庫地震發(fā)生的條件

目前對(duì)水庫誘發(fā)地震的機(jī)制有不同的觀點(diǎn),認(rèn)為水庫誘發(fā)地震的發(fā)生條件,大體上有:(1)地質(zhì)構(gòu)造條件A.易發(fā)震地區(qū)多數(shù)處于性脆,裂隙多,易向深部滲漏的灰?guī)r地區(qū),以及易發(fā)生膨脹、水化的巖體內(nèi)。巖溶發(fā)育區(qū)的震型為坍陷坐落的波型,且震級(jí)小于4,震源不到一公里,與庫水位關(guān)系較小。B.處于中、新生代褶皺帶,斷陷盆地和新構(gòu)造活動(dòng)明顯的特殊部位,容易發(fā)震。?2.水庫地震發(fā)生的條件目前對(duì)水庫誘發(fā)地震的機(jī)制有62C.易于發(fā)震的活斷層,震中一般分布在斷層弧形拐點(diǎn)、交叉部位及斷陷盆地垂直差異運(yùn)動(dòng)較大的部位。D.易于發(fā)震的活斷層多為正斷層和走向斷層,傾角大于45o,發(fā)震多在正斷層下盤。F.周圍有溫泉、火山活動(dòng)或地?zé)岙惓^(qū),建庫后易形成新的異常。?C.易于發(fā)震的活斷層,震中一般分布在斷層弧形拐點(diǎn)、交叉部位及63水庫誘發(fā)地震的工程地質(zhì)類型表(1)?水庫誘發(fā)地震的工程地質(zhì)類型表(1)?64水庫誘發(fā)地震的工程地質(zhì)類型表(續(xù)表)?水庫誘發(fā)地震的工程地質(zhì)類型表(續(xù)表)?65(2)水庫蓄水水的誘發(fā)作用與水庫蓄水有明顯的依賴關(guān)系,水位高時(shí),活動(dòng)性強(qiáng),水位猛漲時(shí),更常發(fā)生,且滯后現(xiàn)象明顯,近則一月,長(zhǎng)則幾年。A.庫水的靜水壓力使巖體變形。B.庫水作用在深部剪切面上,促使極限平衡狀態(tài)改變C.孔隙水壓力增大,有效摩擦力降低。D.深部巖體軟化作用加劇,巖體強(qiáng)度降低。E.親水性礦物膨脹。F.下滲吸熱產(chǎn)生氣化,造成局部地?zé)岙惓?,熱能積聚。?(2)水庫蓄水?66世界七大水庫誘發(fā)地震與蓄水過程的關(guān)系?世界七大水庫誘發(fā)地震與蓄水過程的關(guān)系?67水庫誘發(fā)地震影響因素及狀態(tài)?水庫誘發(fā)地震影響因素及狀態(tài)?68本節(jié)主要要求掌握:地震的成因類型地震的相關(guān)術(shù)語地震波的特征地震震級(jí)與地震烈度地震烈度的劃分依據(jù)地震場(chǎng)地效應(yīng)水庫誘發(fā)地震及其特征?本節(jié)主要要求掌握:?69抓安全寧流千滴汗,保生產(chǎn)不灑一滴血。11月-2211月-22Monday,November7,2022只有不完美的產(chǎn)品,沒有不挑剔的客戶。00:22:1700:22:1700:2211/7/202212:22:17AM品質(zhì)是做出來的,不是檢驗(yàn)出來的。11月-2200:22:1700:22Nov-2207-Nov-22以人為本,重在平安。00:22:1700:22:1700:22Monday,November7,2022勤儉節(jié)約、愛護(hù)公物。以廠為家,共同發(fā)展。11月-2211月-2200:22:1700:22:17November7,2022管理者對(duì)質(zhì)管的認(rèn)識(shí)和決心,決定了員工的質(zhì)量意識(shí)。2022年11月7日12:22上午11月-2211月-22閉著眼睛捉不住麻雀,不學(xué)技術(shù)保不了安全。07十一月202212:22:17上午00:22:1711月-22安全伴君一生生命只有一次。十一月2212:22上午11月-2200:22November7,2022煙頭雖小,禍患無窮。2022/11/70:22:1700:22:1707November2022勤為無價(jià)寶,慎為護(hù)身符。12:22:17上午12:22上午00:22:1711月-22整理:區(qū)分物品的用途,清除不要用的東西。11月-2211月-2200:2200:22:1700:22:17Nov-22重視合同,規(guī)范運(yùn)行,確保質(zhì)量,信譽(yù)承諾。2022/11/70:22:17Monday,November7,2022全員參與,強(qiáng)化管理,精益求精,鑄造品質(zhì)。11月-222022/11/70:22:1711月-22謝謝大家!抓安全寧流千滴汗,保生產(chǎn)不灑一滴血。11月-2211月-22702.7地震危險(xiǎn)性的工程地質(zhì)研究本節(jié)主要內(nèi)容一、地震的基本知識(shí)二、地震震級(jí)與地震烈度三、震害現(xiàn)象(地震效應(yīng))?2.7地震危險(xiǎn)性的工程地質(zhì)研究?71全球地震分布?全球地震分布?72一、地震的基本知識(shí)1.地震的成因地震名稱成因及主要特征構(gòu)造地震由地殼斷裂構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起,是最普遍的一種地震火山地震是由火山爆發(fā)所引起的局部地方的地震,影響范圍不大,發(fā)生數(shù)量較少陷落地震是石灰?guī)r地區(qū)和礦山采空區(qū)等處由地塊陷落所引起的小范圍的地震,發(fā)生數(shù)量少,影響范圍更小人工誘發(fā)地震是由于水庫蓄水或向地下大量灌水、注水,潤(rùn)滑和壓縮地下可能存在的構(gòu)造破碎帶,或地下大爆炸對(duì)地殼產(chǎn)生強(qiáng)烈沖擊、誘發(fā)構(gòu)造應(yīng)力釋放引起的地震,這類地震多發(fā)生在水庫和爆炸點(diǎn)地區(qū),多為小震,震源淺?一、地震的基本知識(shí)地震名稱成因及主要特征構(gòu)造地震由地殼斷裂構(gòu)73世界主要地震?世界主要地震?742.根據(jù)彈性回跳理論解釋地震的形成?2.根據(jù)彈性回跳理論解釋地震的形成?753.構(gòu)造地震形成示意圖?3.構(gòu)造地震形成示意圖?765.地震按震級(jí)分類名稱震源深度(km)淺源地震中源地震深源地震0~7070~300>300名稱震源深度(km)大地震中地震或強(qiáng)震小地震或弱震微震超微震M≥77>M≥55>M≥33>M≥1M<14.地震按震源深度分類?5.地震按震級(jí)分類名稱震源深度(km)淺源地震0~70名稱震776.震源、震中及地震波?6.震源、震中及地震波?78與地震有關(guān)地術(shù)語示意圖?與地震有關(guān)地術(shù)語示意圖?79地震相關(guān)術(shù)語定義

1)震源:地球內(nèi)部發(fā)生地震的地方。

2)震中:震源在地球表面上的投影點(diǎn)。

3)震中距:地面上任何一個(gè)地方或地震觀測(cè)臺(tái)(站)到震中的直線距離。

4)震中區(qū):震中附近的地區(qū)。強(qiáng)烈地震時(shí),破壞最嚴(yán)重的地區(qū),稱為極震區(qū)。

5)震源深度:從震源到地面的垂直距離。?地震相關(guān)術(shù)語定義1)震源:地球內(nèi)部發(fā)生地震的地方。?807地震波傳播示意圖?7地震波傳播示意圖?818.不同地震波到達(dá)順序及樣式?8.不同地震波到達(dá)順序及樣式?829.地震波類型(1)體波:是通過地球體內(nèi)傳播的一種地震波,又分為:

①縱波(P):又稱壓縮波,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向一致,靠介質(zhì)的擴(kuò)張與收縮而傳遞,其傳播速度約5~6km/s,振動(dòng)的摧毀力較小。

②橫波(S):又稱剪切波,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向垂直于波的傳播方向,為各質(zhì)點(diǎn)間發(fā)生的周期性的剪切振動(dòng),其傳播速度3~4km/s,振動(dòng)摧毀力較強(qiáng)。?9.地震波類型(1)體波:是通過地球體內(nèi)傳播的一種地震波83地震波類型(2)(2)面波(L):沿地表面?zhèn)鞑サ牡卣鸩?。面波的傳播速度最小,每秒只?km多,但振幅大,故對(duì)地面的破壞最大。面波又分為瑞利波(R)和勒夫波(Q)。①瑞利波(R):波的傳播是質(zhì)點(diǎn)在波的傳播方向和地表面法向組成的平面內(nèi)作橢圓運(yùn)動(dòng),與該平面垂直的水平方向沒有振動(dòng),似在地面上滾動(dòng)。②勒夫波(Q):波傳播時(shí),質(zhì)點(diǎn)在與傳播方向相垂直的水平方向運(yùn)動(dòng),即呈地面水平運(yùn)動(dòng)或者在地面上呈蛇形運(yùn)動(dòng)。?地震波類型(2)(2)面波(L):沿地表面?zhèn)鞑サ牡卣鸩ā?4二、地震震級(jí)與地震烈度1.地震震級(jí)(M)

它是地震震源釋放出的能量大小的一種量度,可表示地震本身強(qiáng)度大小的等級(jí)。它的最初定義(里希特)是:距震100km處用標(biāo)準(zhǔn)地震儀(周期0.8s,阻尼系數(shù)0.8,放大倍數(shù)2800)實(shí)測(cè)最大水平地動(dòng)位移的對(duì)數(shù)來確定。例如:當(dāng)測(cè)得的振幅10mm,即10000μm時(shí),它的對(duì)數(shù)為4,地震定為4級(jí)。?二、地震震級(jí)與地震烈度1.地震震級(jí)(M)?852.地震烈度(1)地震烈度是對(duì)地震時(shí)地表和地表建筑物遭受影響和破壞的強(qiáng)烈程度的一種量度。(1)基本烈度:指一個(gè)地區(qū)在今后一定時(shí)期內(nèi),在一般場(chǎng)地條件下可能遭遇的最大地震烈度,即現(xiàn)行《中國地震烈度區(qū)劃圖》規(guī)定的地震烈度。國家地震局所編制的1/400萬《中國地震烈度區(qū)劃圖(1990)》上標(biāo)示的地震烈度值是指在50年期限內(nèi)一般場(chǎng)地條件下可能遭受超越概率為10%的烈度值。?2.地震烈度(1)地震烈度是對(duì)地震時(shí)地表和地表建筑物遭86中國地震烈度表(1980)?中國地震烈度表(1980)?87(美國)修正的Mercalli烈度表?(美國)修正的Mercalli烈度表?88地震烈度(2)(2)場(chǎng)地烈度:是指建筑物場(chǎng)地因地質(zhì)、地貌、地形和水文地質(zhì)條件等的不同而引起的地震基本烈度的降低或提高的烈度。一般比基本烈度提高或降低半度至一度。

(3)設(shè)計(jì)烈度:根據(jù)建筑物的重要性、永久性、抗震性以及國民經(jīng)濟(jì)的條件,對(duì)不同建筑物將建筑場(chǎng)地烈度按國家批準(zhǔn)權(quán)限審定加以調(diào)整后的抗震設(shè)防烈度。?地震烈度(2)(2)場(chǎng)地烈度:是指建筑物場(chǎng)地因地質(zhì)、地貌891994年加利福尼亞地震烈度示意圖?1994年加利福尼亞地震烈度示意圖?90

三、震害現(xiàn)象(地震效應(yīng))主要的震害(地震效應(yīng))包括:大地抖動(dòng)對(duì)建筑物的直接破壞、飽和砂土和粉土的振動(dòng)液化、地震滑坡、大地的錯(cuò)斷和裂開、震陷、海嘯等。?三、震害現(xiàn)象(地震效應(yīng))?911.大地抖動(dòng)對(duì)建筑物的直接破壞地震產(chǎn)生的最普遍災(zāi)害是由于大地的抖動(dòng)對(duì)建筑物的直接破壞。破壞的程度與地震的振動(dòng)強(qiáng)度及持續(xù)時(shí)間、地基的性質(zhì)及建筑結(jié)構(gòu)有關(guān)。近來的許多地震破壞實(shí)例表明,施工質(zhì)量也應(yīng)該為地震傷亡及損失負(fù)很大的責(zé)任。?1.大地抖動(dòng)對(duì)建筑物的直接破壞地震產(chǎn)生的最普遍災(zāi)害是由于大地921906年舊金山大地震?1906年舊金山大地震?931985年墨西哥因湖相地基放大地震波導(dǎo)致一15層建筑倒塌?1985年墨西哥因湖相地基放大地震波導(dǎo)致一15層建筑倒塌?94地震對(duì)某建筑的破壞?地震對(duì)某建筑的破壞?95一九九五年神戶地震早成的破壞?一九九五年神戶地震早成的破壞?961995年神戶地震對(duì)建筑的破壞?1995年神戶地震對(duì)建筑的破壞?971985年墨西哥城地震?1985年墨西哥城地震?981985年墨西哥城地震?1985年墨西哥城地震?99唐山地震---大部分建筑物被地震直接摧毀唐山大地震所造成的毀滅性破壞?唐山地震唐山大地震所造成的毀滅性破壞?1002.飽和砂土和粉土的振動(dòng)液化地基中較疏松的飽和砂土,在周期性的地震荷載作用下,孔隙水壓力逐漸積累,甚至達(dá)到可以完全抵消有效應(yīng)力時(shí),使土粒便處于懸浮狀態(tài),而接近液體的特性。這種現(xiàn)象稱為液化。液化的砂土將在瞬間降低或完全喪失抗剪強(qiáng)度和承載能力。?2.飽和砂土和粉土的振動(dòng)液化?101砂土液化的宏觀標(biāo)志是會(huì)導(dǎo)致:在地表裂縫中噴水冒砂,地面沉陷變形,地基產(chǎn)生巨大沉降和建筑物嚴(yán)重傾斜,甚至失穩(wěn)。例如唐山地震時(shí),地基砂土液化造成房屋沉陷傾斜,橋梁墜毀。液化區(qū)噴水高度可達(dá)8m,廠房沉降達(dá)1m。大面積的砂土液化,使150萬畝農(nóng)田被砂掩埋。?砂土液化的宏觀標(biāo)志是會(huì)導(dǎo)致:在地表裂縫中噴水冒砂,地面沉陷變102海城地震冒沙現(xiàn)象?海城地震冒沙現(xiàn)象?103唐山地震冒沙?唐山地震冒沙?104總結(jié)國內(nèi)外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和試驗(yàn)研究的結(jié)果表明,中、細(xì)和粉砂是最容易發(fā)生地震液化的土。因?yàn)榇祟愅良热狈φ尘哿τ峙潘粫?。關(guān)于地基土的液化,在土力學(xué)等后續(xù)課程中有較系統(tǒng)的介紹。?總結(jié)國內(nèi)外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和試驗(yàn)研究的結(jié)果表明,中、細(xì)和粉砂是最容易105地基液化導(dǎo)致建筑物整體傾斜?地基液化導(dǎo)致建筑物整體傾斜?106

3.大地的錯(cuò)斷和裂開較大的地震,往往在大地上形成大量裂縫,稱為“地裂”。沿有些裂縫會(huì)有較大拉開或水平位移,從而破壞各種輸送管線、鐵路、橋梁、大壩及其他任何建筑設(shè)施。如1976年的唐山地震中,在極震區(qū)形成了一個(gè)走向NE30°、長(zhǎng)8公里寬30米的地裂縫帶,裂縫最大水平位移1.53米。?3.大地的錯(cuò)斷和裂開?107地震形成的錯(cuò)動(dòng)(1906舊金山地震導(dǎo)致一處圍攔錯(cuò)開2.5m)?地震形成的錯(cuò)動(dòng)(1906舊金山地震導(dǎo)致一處圍攔錯(cuò)開2.5m)108唐山地震形成的地裂縫帶?唐山地震形成的地裂縫帶?109唐山地震形成的地裂縫?唐山地震形成的地裂縫?110爐霍地震,壓性地裂縫?爐霍地震,壓性地裂縫?111爐霍地震,壓性地裂縫?爐霍地震,壓性地裂縫?112海城地震地裂縫?海城地震地裂縫?113

另外,地震活動(dòng)帶上的活動(dòng)斷層即使是在平時(shí)也會(huì)發(fā)生緩慢的錯(cuò)動(dòng)。比如,美國西部的圣安得列斯大斷裂(SanAndreasFault),在1906年舊金山大地震前的16年中,斷層兩側(cè)發(fā)生了最大達(dá)7米之多的相對(duì)位移。因此跨越地震活動(dòng)帶的建筑設(shè)施的規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)該包括對(duì)緩慢變形的防范措施。?另外,地震活動(dòng)帶上的活動(dòng)斷層即使是在平時(shí)也會(huì)發(fā)生緩慢的錯(cuò)1144.地震滑坡在山區(qū),滑坡是與地震相關(guān)的一個(gè)重要災(zāi)害。歷史上幾次最大規(guī)模的滑坡都是地震引起的:公元前373年,古希臘的一次地震導(dǎo)致的流滑將赫利斯城挾入大海。1920年甘肅地震時(shí),在黃土地帶出現(xiàn)了連續(xù)流滑,摧毀了成百個(gè)城鎮(zhèn),近20萬人喪生。?4.地震滑坡公元前373年,古希臘的一次地震導(dǎo)致的流滑將赫利115地震誘發(fā)的滑坡?地震誘發(fā)的滑坡?1165.土的震陷地震時(shí),地面的巨大沉陷稱為“震陷”或“震沉”。此現(xiàn)象往往發(fā)生在砂性土或淤泥質(zhì)土中。1960年智利地震后,有一個(gè)島因震陷而局部沉沒。唐山地震后天津也廣泛出現(xiàn)地面變形現(xiàn)象,導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生差異沉降而傾斜。?5.土的震陷1960年智利地震后,有一個(gè)島因震陷而局部沉沒。117震陷是一種宏觀現(xiàn)象,原因有多種:1.松砂經(jīng)震動(dòng)后趨于密實(shí)而沉縮;2.飽和砂土經(jīng)振動(dòng)液化后涌向四周或向地表逸出而引起地面這形;3.淤泥質(zhì)粘土經(jīng)震動(dòng)后,受到擾動(dòng)而強(qiáng)度顯著降低,在產(chǎn)生附加沉降。為減輕震陷,只能針對(duì)不同土質(zhì)采取相應(yīng)的密實(shí)或加固措施。?震陷是一種宏觀現(xiàn)象,原因有多種:?1186.海嘯地震時(shí)海底的上下波動(dòng)引起海洋水體的波動(dòng),以每小時(shí)數(shù)百公里的速度向四周傳播。

地震海波在海洋中的傳播是非常隱蔽的,因?yàn)樗牟ㄝ椡ǔ2怀^1米,而兩波峰的間距可達(dá)100-700公里。但地震海波到達(dá)淺海及岸邊時(shí)便發(fā)生了變化,波速減慢(50km/h)、但涌浪加高(可達(dá)30m),形成海嘯。?6.海嘯地震海波在海洋中的傳播是非常隱蔽的,因?yàn)樗?19地震海嘯?地震海嘯?1201964年的阿拉斯加大地震(8.3~8.4級(jí))中,主要的破壞及人員傷亡是海嘯造成的。因地震直接造成死亡的僅9人,而海嘯摧毀了2座小鎮(zhèn),造成107人死亡。在1960年的智利大地震(8.9級(jí))中,海嘯完全摧毀了南美800公里海岸線上的大量村莊,還相繼侵襲新西蘭、夏威夷、菲律賓和日本。其中日本受災(zāi)最嚴(yán)重,在其東海岸造成大量沿海設(shè)施破壞,并使800人喪生。人類歷史上記錄到的最大地震海嘯是1737年在堪察加南端,涌浪高達(dá)64米。2004年12月印度尼西亞蘇門達(dá)臘島附近8.3級(jí)地震引起印度洋巨大海嘯,導(dǎo)致近16萬人喪生。?1964年的阿拉斯加大地震(8.3~8.4級(jí))中,主要的破壞1211964年阿拉斯加地震引發(fā)的海嘯?1964年阿拉斯加地震引發(fā)的海嘯?122四、水庫誘發(fā)地震1.水庫誘發(fā)地震的基本特征從已有地震資料來看,水庫誘發(fā)地震具有下列特征:(1)震中多分布在水庫影響區(qū)域內(nèi)(包括通過活動(dòng)斷裂傳遞到庫外幾十公里的地方)根據(jù)統(tǒng)計(jì),水庫地震的震中區(qū),除少數(shù)在壩址附近以外,主要分布在庫區(qū)中部及尾部。這說明大壩的位置一般選在地質(zhì)條件較好的地方,故誘震幾率低。另外,震例資料還說明,震中常沿構(gòu)造線分布。?四、水庫誘發(fā)地震?123??124??125??126廣東新豐江水庫?廣東新豐江水庫?127(2)震源極淺

據(jù)統(tǒng)計(jì),水庫誘發(fā)地震的震源深度,一般不大于5km,也有超過10km的,達(dá)20km者少見。由于震源淺,故震中區(qū)烈度偏高,即水庫誘發(fā)地震烈度,較同震級(jí)的天然地震烈度偏高。(3)地震形式的特點(diǎn)

誘發(fā)地震形式,常以前震—主震—余震型(即茂木Ⅱ型)為主,也有群震型,孤立型則罕見。?(2)震源極淺?128(4)震波垂直分量作用顯著

水庫誘發(fā)地震震波垂直分量的作用顯著,一般Ms=5甚至Ms=4級(jí)地震,都可造成明顯的破壞作用。

(5)分布特征

水庫誘發(fā)地震,大部分發(fā)生在低烈度區(qū),強(qiáng)度不大,烈度偏高。?(4)震波垂直分量作用顯著?129(6)水庫地震與壩高、庫容關(guān)系

A.誘發(fā)地震的水庫占已建水庫總數(shù)的比例很小,但在高壩中比例明顯增加,且壩愈高,比例越大,壩高超過200m,水庫發(fā)震震例占1/4。B.從庫容看,庫容愈大,水庫發(fā)震率愈高,當(dāng)壩高大于100m,庫容大于1000億m3時(shí),比率高達(dá)40%。C.一般來說,震級(jí)大的水庫壩高和庫容都較大,震級(jí)Ms在6級(jí)以上,其壩高大于100m,庫容大于25億。因此,高壩大庫產(chǎn)生水庫誘發(fā)地震的概率較高。?(6)水庫地震與壩高、庫容關(guān)系?130(7)水庫地震與蓄水過程的關(guān)系

A.水庫水位的影響統(tǒng)計(jì)資料表明,多數(shù)水庫地震強(qiáng)度和頻度與水位相關(guān),按其相關(guān)性分成兩大類,一類是有明顯主震,另一類是蓄水后微震頻度明顯增多。

B.水庫地震持續(xù)時(shí)間一般較長(zhǎng),由十幾年到幾十年,如新豐江、胡佛等水庫。

C.水庫蓄水對(duì)地震活動(dòng)的抑制作用對(duì)大多數(shù)水庫來說,蓄水導(dǎo)致地震活動(dòng)加劇。但也有地震活動(dòng)減少的實(shí)例,如美國胡佛壩上游佛萊敏谷(FlamingGorge)和格蘭峽(ClanCanyon)蓄水后,連同胡佛壩地震活動(dòng)都見減少。?(7)水庫地震與蓄水過程的關(guān)系?1312.水庫地震發(fā)生的條件

目前對(duì)水庫誘發(fā)地震的機(jī)制有不同的觀點(diǎn),認(rèn)為水庫誘發(fā)地震的發(fā)生條件,大體上有:(1)地質(zhì)構(gòu)造條件A.易發(fā)震地區(qū)多數(shù)處于性脆,裂隙多,易向深部滲漏的灰?guī)r地區(qū),以及易發(fā)生膨脹、水化的巖體內(nèi)。巖溶發(fā)育區(qū)的震型為坍陷坐落的波型,且震級(jí)小于4,震源不到

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