地震工程地质研究.ppt

我国位于环太平洋和地中海一南亚两个 地震带之间，是一个多地震活动的国家。
在我国三千多年的历史资料中，记录地震近万次， 其中上世纪以来破坏性地震达 6000多次；据1200～ 1989年资料统计，7级地震 147 次，8级及其以上巨 大地震共 19 次。建国以来发生>=7级的地震 12 次。 我国地震分布以西南、西北、华北、东南沿海和台湾 省区破坏性地震最多。其中台湾尤甚，大震多，频度 高；新疆和西藏次之。
西部挤压区 东南部滑移区 东及东北部张裂区
三、震源机制和震源参数
1.震源机制：地震发生的物理过程或震源物理过程。可以通过
多个地震台的地震记录图来确定。主要依据初到P波的方向。
1
－
－
＋＋
3 ＋
＋ 3
－
－
单力偶
1 双力偶
2.震源参数 ：反映震源断层的一些特征量或物理量
包括：断层走向、倾向、倾角、断层错动方 向、震源断层长度、 宽度、断层错距、震源应 力方向等。
一、几个概念：
1、震源：地震发源地（能量E、深度H） 2、震中：震源正对着的地面 3、震中距：地面受地震影响的位置距离震中的距离 4、震源深度：震中到震源的垂向距离 5、地震区（烈度>6度区）；地震作用；
远场（烈度衰减2度以上）近场地震
6、地震波：质点振动，弹性波，能量传播，
产生振动（地震力），破坏源动力，信息载体，透、反、折射传播。
我国有3000多年地震记录历史，发明了地震仪，编制了地震 区划图，制定了抗震规范，建立了地震监测台网，组建了诸多地震 研究工作机构及一大批从事地震的科技工作者。
工程地质研究：区域稳定性问题，建筑抗震，建筑场地选择， 地震稳定性，抗震措施工程地质论证——为规划设计 提供依据。
第二节 地 震 基 础 知 识
若以地震烈度 6 度为轻微以上破坏性标准，我 国约 575万 平方公里属于轻微以上破坏区，其中， 宁夏、兰州、海口、北京、太原、大同、西安、昆明、 天津、呼市、汕头位于 8 度区。
一次6级地震可释放6×1020尔格的能量， 大致相当于 30～40万吨 TNT炸药的巨大爆炸， 7级地震可释放 2 ×1022尔格的能量， 8级 地震可释放6 ×1026尔格的能量。可见地震 释放能量之大。而且绝大部分能量的集中释 放，于数秒种内完成 。
东部地区的垂直变形大致分为三区：华南-西南区，华 北区和东北区。
5 我国大陆板块现代运动特征
我国大陆处于欧亚大陆的东部，是一个被周围 板块挤压围限的区域，影响板内变形和运动状况的 边界动力环境十分复杂：
（1）有印度板块与欧亚大陆在喜马拉雅一带的 碰 撞及向亚洲内部的继续挤压；
（2）西太平洋板块向亚洲大陆的俯冲与挤压；
因此，地震灾害的猝发性和惨重性往往 给人类生命以极大威胁，造成经济财产巨大 损失。
据美国联邦政府统计，仅二十世纪以来，全世界就有 12O余万 人遇难于地震灾害；五十年代以来，全球破坏性地震造成的经济损 失已逾 2000亿 美元。地震灾害是最重要的自然灾害之一。中国的 地震灾害又居世界之首。在我国历史记载中，1556年陕西华县地震 8级死亡人口达 83万； 1920年宁夏海原地震死亡人数也超过 20 万。令人痛心的 1976年唐山地震7.9级，死亡 24.2万 多人，工业 城市毁于一旦，直接经济损失 100亿 元，为世界地震史所罕见。 还有66年的邢台地震，70年通海地震，75年海域地震。 （我国这 些地震震源深都在13km左右）。
2 我国强震发生的地质条件
(1) 强震与活动断裂带的关系 • 不同方向的断裂的交汇部位 • 活动性深大断裂的转折部位 • 活动性深大断裂的端部或其它锁闭段 (2)强震与断陷盆地的关系 • 倾斜断陷盆地的较深、较陡一侧活动 断裂的最大断距段上； • 两盆地间或盆地内部由横向断裂控制的横向隆起带两侧； • 断陷盆地的锐角尖端，或断陷盆地带内多组断裂交汇部位； • 受不同方向多组断裂控制，内部构造又比较强烈的复合盆地的 次级凹陷带上，如1966年邢台地震。
标准地震仪：自振周期0.8秒，阻尼比0.8，最大静 力放大倍率为2800。
能量E（J）与震级（M)关系 ：
logE=4.8+1.5M
理论上M无上限，实际上，因地壳岩石强度有限，即 累积应变能有限，目前最大M为8.9级。
8 烈度：一次地震于某地地面震动强烈程度。
与地震释放的能量大小、震源深度、震中距、震域介质 条件有关。
体波：通过地球本体传播的波 面波：体波经过反射、折射后， 在介质的界面或自由面（如地 面）传播
体波
纵波（P）：压缩波，对应于介质体应变，三维扩散 横波（S〕：剪切波，对应于切应变，二维扩散破坏
性最大
面波（L）
瑞利波（R）：质点在XZ面上椭圆滚动前进 勒夫波（Q）：质点在XY面上曲线前进
瑞利波
振幅A
3 大洋海岭地震带
主要呈线状分布于各大洋的接近中部。 这一地震带远离大陆是多为强震，所以以前 未被人注意，60年代以前不把它作为一个地 震带，海底扩张和板块构造的发展才使人们 注意到这一地震带。这一带的所有地震均产 生于岩石圈内，震源深度小于30 km，震级除 少数例外均不超5级。
二) 我国地震地质的基本特征
一）世界范围内的主要地震带及其形成的大 地构造环境
1 环太平洋地震带
这是世界上最大的地震带，在狭窄条带内震中 密度也最大，全世界约80％的浅源地震、90％的中 源地震和几乎全部深源地震集中于此带，释放的能 量约为全世界地震释放能量的80％。很早以前就已 经知道，此带的震源深度有自岛孤外线的深海沟向 大陆内部逐步加深的规律，并解释为大陆与大洋之 间的一条倾向大陆的大断裂面。
建筑物等级
甲类：特殊要求的后果极为严 重（放射性、毒气、大爆炸） 乙类：国家重点抗震城市的生
命线工程（交通、通讯）
丙类：一般工业民用建筑物
抗震设防烈度 特殊抗震、专门研究
基本烈度提高一度 基本烈度
丁类：次要的临时性建筑物
降低一度或不设防
二、 地 震 地 质 基 本 特 征
1.介质条件
坚硬岩石
2.结构条件
按地震M级大小 中地震： 7>M>=5 破坏性地震 小地震： 5>M>=3, 2-4级有感地震 微地震： 3>M>=1 超地震： M<=1
构造地震最严重一类，数量多规模大，波及面 广，破坏性大，世界90%以上属于此类。
据统计，全世界每年大约发生几百万次 地震，人们能感觉到的仅占1％左右，7级以 上强烈破坏性的灾害性地震每年多则二十几 次，少则三、五次。
求解：
（1）震源机制解
（2）等震线的几何特征
（3） 根据第一章介绍的经验式，据震级等计算断层长度、错 距，
（4） 根据震前后大地变形推求断层位量、方向、错距、类型 等
第三节 地 震 效 应
取决于三方面：场地工程地质条件；震级、震中距；建筑物 类型及结构。
地震效应——地震作用影响所及的范围内，地表出现的
(3) 强震产生的深部构造条件
我国大陆板内地震多发生在地壳内10-25km深 处，在我国西部还发生在地壳内31-37km。由此可 见，地壳深部构造活动和受力状态，对地震的孕 育和发生，是更为直接的因素。
不同级别的断裂如盖层断裂、基底断裂、岩 石圈断裂和超岩石圈断裂，层间断裂在深部的活 动往往是地震发生的主要原因。
地震工程地质
第一节 概述
地震:在地壳表层,因弹性波传播所引起的振动作用或现象。
按成因分类
构造地震 火山地震 陷落地震 诱发地震
震源深度
浅源地震：0<70 km 大陆地震多属此类，占73%，30km以内更多 中源地震：70~300 km 占23% 深源地震：>300 km 占4%，最深达720km
大地震 ：M >=7级 强烈破坏地震
（3）菲律宾板块向西的俯冲和在台湾一带的汇聚；
（4）日本海、东海东部冲绳海槽及南海盆地的弧 后局部扩张。
在周边板块碰撞或俯冲的推动下，板块之 间就产生了不同形式、不同规模和速率的相互 错动。大体上又可分为西部板内聚敛为主的挤 压区，东部东北、华北的拉张裂陷区和东南部 处于西部挤压与北部围限下整体稳定滑移区。
活断层的一些特定部位：
端点、拐点、交汇点等。
3.构造应力条件
现代构造运动强烈的部位，应力集中
构造应力场包括1、3的大小方向，构造应力方向与断 层的关系。
4.强震活动受活动构造的控制
5.绝大多数强震发生在一些稳定断块边缘的深大断裂带上,而 稳定断块内部很少或基本没有强震分布。
6.裂谷型的断陷盆地尤其是晚第三纪、第四纪新生盆地业常 发生强震。
（1） 地震基本烈度（I基）：一定时间和一定地区范围内一般场 地条件下可能遭遇的最大烈度。一个地区的平均烈度。
（2）场地烈度（I场）：同一I基区，场地条件不同而进一步划分， 对I基修正。
（3）设防烈度（设计烈度）（I设） ：是抗震设计所采用的烈 度。依建筑物重要性、抗震性、经济性、对I基调整。原则上一般建 筑用I基，重要建筑适当提高。设计部门很少用I场。V度区不设防。
VS
E
2 (1 )
一般情况下 0.22，VP 1.67VS 一般地震表面
VS 3 4km/ 秒，对建筑界面，P波先到达，然后
是S波，最后L波。
7.震级（M）：是衡量地震本身大小的尺度，由地 震所释放出来的能量大小所决定。
M＝LOGA
A：距震中100公里处标准地震仪在地面所记录的震波 最大振幅生代和现今构造变形的主要动力源
4 我国现代地壳垂直形变与地震活动的相关性研究
中国大陆垂直形变的的总趋势是南升北降，最大上升量 在喜马拉雅山地区，年速率达10mm左右。下降最强烈的新疆 准噶尔盆地，年速率为-3到-4mm。
大致以银川-昆明一线为界，西部线条密集，等值线多 呈东西或北西西走向，与主要断裂线方向一致，其地形变断 裂线多由3-4条等值线组成的梯度带绘出，表明其活动强度 较大。东部线条相对稀疏，等值线走向多为北北东向-北东 向，部分为东西向及南北向，也与构造线吻合较好。