2.5地震危险性的工程地质研究

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7 地 震 波 传 播 示 意 图
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8. 不同地震波到达顺序及样式
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9.地震波类型(1)
体波：是通过地球体内传播的一种地震波， 又分为： ①纵波(P)：又称压缩波，质点的振动方向 与波的传播方向一致，靠介质的扩张与收缩 而传递，其传播速度约5～6km／s，振动的 摧毁力较小。 ②横波(S)：又称剪切波，质点的振动方向 垂直于波的传播方向，为各质点间发生的周 期性的剪切振动，其传播速度3～4km／s， 振动摧毁力较强。
地震海波在海洋中的传播是非常隐蔽的， 因为它的波辐通常不超过1米，而两波峰的 间距可达100－700公里。但地震海波到达浅 海及岸边时便发生了变化，波速减慢 (50km/h)、但涌浪加高(可达30m)， 形成海 啸。
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地震海啸
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1964年的阿拉斯加大地震(8.3~8.4级)中，主要的破 坏及人员伤亡是海啸造成的。因地震直接造成死亡 的仅9人，而海啸摧毁了2座小镇，造成107人死亡 。
桂林理工大学ຫໍສະໝຸດ 海城地震冒沙现象桂林理工大学
唐山地震冒沙
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• 总结国内外现场调查和试验研究的结果表 明，中、细和粉砂是最容易发生地震液化 的土。因为此类土既缺乏粘聚力又排水不 畅。
• 关于地基土的液化，在土力学等后续课程 中有较系统的介绍。
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地基液化导致建筑物整体倾斜
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是由火山爆发所引起的局部地方的地震，影响范围 不大，发生数量较少
陷落地震
是石灰岩地区和矿山采空区等处由地块陷落所引起 的小范围的地震，发生数量少，影响范围更小
人工诱发地 震
是由于水库蓄水或向地下大量灌水、注水，润滑和 压缩地下可能存在的构造破碎带，或地下大爆炸对 地壳产生强烈冲击、诱发构造应力释放引起的地震， 这类地震多发生在水库和爆炸点地区，多为小震， 震源浅
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（4）震波垂直分量作用显著 水库诱发地震震波垂直分量的作用显著， 一般Ms＝5甚至Ms＝4级地震，都可造成 明显的破坏作用。 （5）分布特征 水库诱发地震，大部分发生在低烈度区， 强度不大，烈度偏高。
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（6） 水库地震与坝高、库容关系 A.诱发地震的水库占已建水库总数的比例很小， 但在高坝中比例明显增加，且坝愈高，比例越大， 坝高超过200m，水库发震震例占1／4。 B.从库容看,库容愈大，水库发震率愈高，当坝高 大于100m，库容大于1 000亿m3时，比率高达40 ％。 C.一般来说，震级大的水库坝高和库容都较大， 震级Ms在6级以上，其坝高大于100m，库容大于 25亿。 因此，高坝大库产生水库诱发地震的概率较高。
3.大地的错断和裂开 较大的地震，往往在大地上形成大量裂缝， 称为“地裂”。
沿有些裂缝会有较大拉开或水平位移，从 而破坏各种输送管线、铁路、桥梁、大坝 及其他任何建筑设施。
如1976年的唐山地震中，在极震区形成了 一个走向NE30°、长8公里宽30米的地裂 缝带，裂缝最大水平位移1.53米。
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B.处于中、新生代褶皱带，断陷盆地和新构 造活动明显的特殊部位，容易发震。
液化的砂土将在瞬间降低或完全丧失抗 剪强度和承载能力。
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砂土液化的宏观标志是会导致：在地 表裂缝中喷水冒砂，地面沉陷变形，地 基产生巨大沉降和建筑物严重倾斜，甚 至失稳。
例如唐山地震时，地基砂土液化造 成房屋沉陷倾斜，桥梁坠毁。液化区 喷水高度可达8m，厂房沉降达1m。大 面积的砂土液化，使150万亩农田被砂 掩埋。
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中国地震烈度表（1980） 桂林理工大学
（美国）修正的Mercalli烈度表
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地震烈度(2)
(2)场地烈度：是指建筑物场地因地质、地 貌、地形和水文地质条件等的不同而引起 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)设计烈度：根据建筑物的重要性、永久 性、抗震性以及国民经济的条件，对不同 建筑物将建筑场地烈度按国家批准权限审 定加以调整后的抗震设防烈度。
在1960年的智利大地震(8.9级)中，海啸完全摧毁了 南美800公里海岸线上的大量村庄，还相继侵袭新 西兰、夏威夷、菲律宾和日本。其中日本受灾最严 重，在其东海岸造成大量沿海设施破坏，并使800 人丧生。
人类历史上记录到的最大地震海啸是1737年在堪察 加南端，涌浪高达64米。
2004年12月印度尼西亚苏门达腊岛附近8.3级地震引 起印度洋巨大海啸，导致近16万人丧生。
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（7） 水库地震与蓄水过程的关系 A.水库水位的影响 统计资料表明，多数水库地震强度和频度与水位相
关，按其相关性分成两大类，一类是有明显主震，另 一类是蓄水后微震频度明显增多。
B.水库地震持续时间一般较长，由十几年到几十年, 如新丰江、胡佛等水库。
C.水库蓄水对地震活动的抑制作用 对大多数水库来说，蓄水导致地震活动加剧。但也 有地震活动减少的实例，如美国胡佛坝上游佛莱敏谷 (FlamingGorge)和格兰峡(ClanCanyon)蓄水后，连同胡 佛坝地震活动都见减少。
地震形成的错动（1906旧金山地震导致一处围拦错开2.5m) 桂林理工大学
唐山地震形成的地裂缝带
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唐山地震形成的地裂缝
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炉霍地震，压性地裂缝
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炉 霍 地 震 ， 压 性 地 裂 缝
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海 城 地 震 地 裂 缝
另外，地震活动带上的活动断层即使 是在平时也会发生缓慢的错动。
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1985年墨西哥城地震
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唐山大地震所造成的毁灭性破坏
唐 大山 部地 分震 建 筑 物 被 地 震 直 接 摧 毁
2.饱和砂土和粉土的振动液化 地基中较疏松的饱和砂土，在周期性的
地震荷载作用下，孔隙水压力逐渐积累， 甚至达到可以完全抵消有效应力时，使土 粒便处于悬浮状态，而接近液体的特性。 这种现象称为液化。
2.5 地震危险性的工程地质研究
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• 本节主要内容 • 一、地震的基本知识 • 二、地震震级与地震烈度 • 三、震害现象(地震效应)
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全球地震分布
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一、地震的基本知识 1.地震的成因
地震名称
成因及主要特征
构造地震 由地壳断裂构造运动引起，是最普遍的一种地震
火山地震
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2.地震烈度(1)
地震烈度是对地震时地表和地表建筑物遭 受影响和破坏的强烈程度的一种量度。 (1)基本烈度：指一个地区在今后一定时期 内，在一般场地条件下可能遭遇的最大地 震烈度,即现行《中国地震烈度区划图》规 定的地震烈度。 国家地震局所编制的1／ 400万《中国地震烈度区划图(1990)》上标 示的地震烈度值是指在50年期限内一般场 地条件下可能遭受超越概率为10％的烈度 值。
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1994年加利福尼亚地震烈度示意图
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三、震害现象(地震效应) 主要的震害(地震效应)包括： 大地抖动对建筑物的直接破坏、饱和砂土 和粉土的振动液化、地震滑坡、大地的错 断和裂开、震陷、海啸等。
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1.大地抖动对建筑物的直接破坏地震产 生的最普遍灾害是由于大地的抖动对建 筑物的直接破坏。 破坏的程度与地震的振动强度及持续时间、 地基的性质及建筑结构有关。近来的许多 地震破坏实例表明，施工质量也应该为地 震伤亡及损失负很大的责任。
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二、地震震级与地震烈度
1.地震震级(M) 它是地震震源释放出的能量大小的一种 量度，可表示地震本身强度大小的等级。 它的最初定义(里希特)是：距震100km处 用标准地震仪(周期0.8s，阻尼系数0.8， 放大倍数2 800)实测最大水平地动位移 的对数来确定。例如：当测得的振幅 10mm，即10 000μm时，它的对数为4， 地震定为4级。
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地震波类型(2)
(2)面波(L)：沿地表面传播的地震波。面 波的传播速度最小，每秒只有3km多，但 振幅大，故对地面的破坏最大。面波又分 为瑞利波(R)和勒夫波(Q)。 ①瑞利波(R)：波的传播是质点在波的传 播方向和地表面法向组成的平面内作椭圆 运动，与该平面垂直的水平方向没有振动， 似在地面上滚动。 ②勒夫波(Q)：波传播时，质点在与传播 方向相垂直的水平方向运动，即呈地面水 平运动或者在地面上呈蛇形运动。
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震陷是一种宏观现象，原因有多种： 1.松砂经震动后趋于密实而沉缩； 2.饱和砂土经振动液化后涌向四周或向地表逸 出而引起地面这形； 3.淤泥质粘土经震动后， 受到扰动而强度显著降低，在产生附加沉降。 为减轻震陷，只能针对不同土质采取相应的密 实或加固措施。
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6.海啸
地震时海底的上下波动引起海洋水体的 波动，以每小时数百公里的速度向四周传播。
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广东新丰江水库
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（2）震源极浅 据统计，水库诱发地震的震源深度，一般不大
于5 km，也有超过10 km的，达20km者少见。由 于震源浅，故震中区烈度偏高，即水库诱发地震 烈度，较同震级的天然地震烈度偏高。 （3）地震形式的特点
诱发地震形式，常以前震—主震—余震型(即 茂木Ⅱ型)为主，也有群震型，孤立型则罕见。
7>M ≥ 5 5>M ≥ 3 3>M ≥ 1
M <1
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6.震源、震中及地震波
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与地震有关地术语示意图
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地震相关术语定义
1)震源：地球内部发生地震的地方。 2)震中：震源在地球表面上的投影点。 3)震中距：地面上任何一个地方或地震 观测台(站)到震中的直线距离。 4)震 中区：震中附近的地区。强烈地震时， 破坏最严重的地区，称为极震区。 5) 震源深度：从震源到地面的垂直距离。