工程地質(zhì)與水文地質(zhì)－地震

工程地質(zhì)與水文地質(zhì)凌賢長

博士·教授·博士生導(dǎo)師孫凱

博士·講師唐亮博士·博士后·講師地震地震地震災(zāi)害地震成因類型全球地震分布地震基本概念震害評估與抗震原則洋底地貌地震地震－地球巖石圈發(fā)生突發(fā)性顫動。地震災(zāi)害地震是人類面臨最嚴重的自然災(zāi)害之一。中國是世界上地震災(zāi)害最為嚴重的國家。上一世紀，全球發(fā)生三次8.5級以上特大地震兩次在中國，人員死亡超過20萬的兩次大震也發(fā)生在中國。地震災(zāi)害具有突發(fā)性、毀滅性、難以預(yù)測性、次生災(zāi)害嚴重、無災(zāi)有害等特點。地震對人類的危害主要有三個方面。造成人員傷亡與建筑物毀壞。破壞人類賴以生存的環(huán)境。沖擊人類社會的正常運行秩序。

1999年臺灣集集地震震后次生水災(zāi)——臺中縣石崗水壩震后次生火災(zāi)——日本阪神地震交通癱瘓——土耳其地震供電中斷——唐山地震活斷層造成道路破壞——張北地震橋梁破壞——美國洛杉磯

甘肅景泰地震臺灣南投地震橋梁破壞橋梁破壞樓房破壞——臺灣南投地震建筑物破壞——印度地震道路和輸電破壞天然氣管道破壞引起大火——美國洛杉磯橋梁破壞——日本阪神地震建筑物破壞——麗江地震橋梁破壞——邢臺地震建筑物破壞——通海地震2003年新疆巴楚－伽獅地震2003年新疆巴楚－伽獅地震2003年新疆巴楚－伽獅地震2003年新疆巴楚－伽獅地震2003年新疆巴楚－伽獅地震災(zāi)后重建2002年1月14-15日昆侖山地震－青藏公路沿線震害2002年1月14-15日昆侖山地震－青藏公路沿線震害2002年1月14-15日昆侖山地震－青藏公路沿線震害20%世界人口世界地震死亡人數(shù)55％中國其它國家世界人口分布與地震死亡人數(shù)統(tǒng)計地震災(zāi)害氣象、洪澇災(zāi)害地質(zhì)災(zāi)害海洋、林業(yè)災(zāi)害其它災(zāi)害40%54%6%1949-2000年自然災(zāi)害死亡人數(shù)統(tǒng)計6級－6.9級地震，380次。7級－7.9級地震，65次。8級以上地震，7次。8.5級以上地震，2次。6級以上地震襲擊的省份，28個。死亡人數(shù)，59萬人。傷殘人數(shù)，76萬人。倒坍房屋，600余萬間。受災(zāi)人數(shù)，數(shù)億人次。直接經(jīng)濟損失，數(shù)百億元。間接經(jīng)濟損失，數(shù)千億元。20世紀中國大陸地震災(zāi)害統(tǒng)計地震成因類型構(gòu)造地震火山地震潮汐地震塌陷地震水庫地震深井注水地震爆破地震其它人工地震自然地震人工地震唐山地震遺址全球地震分布全球地震帶環(huán)太平洋地震帶，集中分布于太平洋西岸。喜馬拉雅－地中海地震帶。中國地震帶東南沿海地震帶。郯－廬斷裂地震帶。華北地震帶。南北地震帶。滇西－西藏地震帶。全球地震帶分布中國地震震中分布圖印度板塊與歐亞板塊碰撞，導(dǎo)致青藏高原隆起，并形成喜馬拉雅－地中海地震帶。地震基本概念震源：巖石圈中發(fā)震位置。震源深度：震源至地表的垂直距離。震中：震源在地表的垂直投影點。震中距：地表任一點至震中的直線距離。震中區(qū)：地表圍繞震中一定范圍、震害最嚴重的地區(qū)。極震區(qū)：強烈地震的震中區(qū)。震源震源深度震中距震中區(qū)極震區(qū)震中等震線等震線【等烈度線】：場地及建筑物破壞程度相同的各點連線。震中距震中區(qū)極震區(qū)震中等震線震源震源深度震級：由震源所釋放能量大小的等級，一次地震只有一個震級。李氏震級[M]：距離震中100km由標準地震記錄儀所記錄的以微米為單位的最大振幅A的對數(shù)值，M=lgA。標準地震記錄儀：周期0.8s，阻尼比0.8，放大倍率2800。震級與震源釋放能量E關(guān)系：lgE=4.8+1.5M。烈度：描述一次地震對地表、場地、建筑物的破壞程度。基本烈度:某一地區(qū),在一般場地條件下，今后一定時期內(nèi)可能遇到的最大地震烈度。場地烈度：在基本烈度基礎(chǔ)上，據(jù)具體場地條件調(diào)整后的烈度。設(shè)計烈度：在場地烈度基礎(chǔ)上，據(jù)工程的重要性、破壞危害性、抗震性、修復(fù)難易程度等調(diào)整后的烈度。地震烈度的影響因素震級。震源深度。震中距離。地形、地基土層結(jié)構(gòu)與土性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水含量與埋藏深、凍土類型與凍深、地表水等場地條件。建筑物的動力特性、建筑材料、設(shè)計標準、施工質(zhì)量、維護狀況等。地震波：震源釋放的能量以波的形式向外傳播。體波：只能在介質(zhì)內(nèi)部傳播?？v波【壓縮波】：質(zhì)點振動方向與波的傳播方向一致，可以在三相介質(zhì)中傳播。觸發(fā)地面及建筑物上下跳動且傳播速度快、振幅小、周期短、能量消散快、傳播距離近，因而破壞性小。橫波【剪切波】：質(zhì)點振動方向與波的傳播方向垂直，只能在固體中傳播。觸發(fā)地面及建筑物水平振動且傳播速度慢、振幅大、周期長、能量消散慢、傳播距離遠，因而破壞性大。地面瑞利波波傳播方向豎向面地面勒夫波波傳播方向面波：由體波在介質(zhì)表面或介質(zhì)分界面上激發(fā)的次生波，只能沿介質(zhì)表面、介質(zhì)分界面及其附近的介質(zhì)中傳播，遠離則迅速消散。傳播速度最慢、振幅最大、周期最長、破壞性相當(dāng)大。瑞利波：在介質(zhì)表面或介質(zhì)分界面上滾動傳播，質(zhì)點在平行于波的傳播方向且垂直于介質(zhì)表面的面內(nèi)作橢圓軌跡振動。勒夫波：在介質(zhì)表面或介質(zhì)分界面內(nèi)蛇行傳播，質(zhì)點在面內(nèi)且垂直于波的傳播方向作平行于面的振動。主要震害作用在地震慣性力和動反應(yīng)力作用下，直接造成路基、路面、橋梁、隧道、建筑物等大變形、開裂、破壞。由于地面地震動而出現(xiàn)地錯動、地裂縫、地傾斜、地沉陷等，間接引起路基、路面、橋梁、隧道等大變形、開裂、破壞。地震使得軟土地基【軟弱粘性土地基，可液化飽和砂土地基】大變形、承載力降低、失效，從而導(dǎo)致路基、路面、橋梁、隧道、建筑物等大變形、開裂、破壞。地震觸發(fā)滑坡、崩塌、泥石流等，因而造成建筑物破壞或危害工程正常運營。砂土液化一般情況下，作用于飽和砂土或粉土地基上的外荷載【上覆壓力和土顆粒自重力】W由孔隙水壓力U和土顆粒有效應(yīng)力Q共同承擔(dān)，即W=U+Q。在動荷載持續(xù)作用下，土中孔隙水壓力U不斷上升，土顆粒承受的有效應(yīng)力Q隨之減小。當(dāng)孔隙水壓力Q達到某一值時，土顆粒承受的有效應(yīng)力Q便全部轉(zhuǎn)移給孔隙水壓力U，即Q=W-U=0，致使土顆粒處于懸浮狀態(tài)，地基失去承載力和抗剪強度。WUQW=U+QQ=W-U2003年新疆巴楚－伽獅地震觸發(fā)砂土液化現(xiàn)象2003年新疆巴楚－伽獅地震觸發(fā)砂土液化現(xiàn)象2003年新疆巴楚－伽獅地震觸發(fā)砂土液化現(xiàn)象復(fù)習(xí)思考題地震及其成因類型？地震對人類的主要危害？地震引發(fā)的主要次生災(zāi)害？地震災(zāi)害的主要特點？全球主要地震帶？中國主要地震帶？2004年印度洋大地震的震級、波及的國家、主要次生災(zāi)害？海嘯及其成因類型、危害？砂土液化？公路的主要震害作用？公路的抗震原則【總原則】？