第五章地震工程地质研究新

1、第五章地震工程地质研究新 2 2 地震的工程地质研究地震的工程地质研究 一一. .地震及其类型，研究意义地震及其类型，研究意义 是指自然原因而引起的地壳震动。地震时发出震是指自然原因而引起的地壳震动。地震时发出震 动的地方为震源，震源在地面上的投影为震中，震中动的地方为震源，震源在地面上的投影为震中，震中 至震源的距离为震源深度。至震源的距离为震源深度。 地震按震源深度可分为浅源地震（地震按震源深度可分为浅源地震（0-70km0-70km）、中）、中 源地震（源地震（70-300km70-300km）和深源地震（）和深源地震（300-700km300-700km）。大）。大 多数地震发生在地表

2、下数十公里的地壳中，破坏性地多数地震发生在地表下数十公里的地壳中，破坏性地 震一般为浅源地震。我国东部地震震源深度多为震一般为浅源地震。我国东部地震震源深度多为10-10- 25km25km，西部为，西部为31-70km31-70km。 地震按其成因可分为构造地震、火山地震、陷落地震按其成因可分为构造地震、火山地震、陷落 地震及诱发地震。地震及诱发地震。 第五章地震工程地质研究新 1.1.构造地震：构造地震：是在板块边缘和板块内部的构造是在板块边缘和板块内部的构造 活动带，地应力高度集中，积聚的弹性应变能活动带，地应力高度集中，积聚的弹性应变能 超过了岩体的强度，因而发生超过了岩体的强度，因而

3、发生 并以弹性波的形式向外传播，到达地面，并以弹性波的形式向外传播，到达地面， 地壳表层的岩土体随之震动发生地震。地壳表层的岩土体随之震动发生地震。 世界上世界上90%90%以上的地震和所有强烈地震均以上的地震和所有强烈地震均 属构造地震。这种地震分布广、强度大，对工属构造地震。这种地震分布广、强度大，对工 程建筑的破坏极大，给人类带来巨大的灾害。程建筑的破坏极大，给人类带来巨大的灾害。 第五章地震工程地质研究新 2.2.火山地震火山地震 火山喷发时岩浆或气体对围岩的冲击引起火山喷发时岩浆或气体对围岩的冲击引起 的地震，其影响范围一般不大，且为数较少。的地震，其影响范围一般不大，且为数较少。

4、3.3.陷落地震陷落地震 由大型崩塌和溶洞洞穴塌陷引起的地震。由大型崩塌和溶洞洞穴塌陷引起的地震。 这种地震影响范围小，发生次数少，仅占地震这种地震影响范围小，发生次数少，仅占地震 总数的总数的3%3%。 4.4.诱发地震诱发地震 在一定条件下，人类的工程活动可以诱发在一定条件下，人类的工程活动可以诱发 地震，诸如修建水库，城市深井注水，石油开地震，诸如修建水库，城市深井注水，石油开 采，矿山坑道的崩塌以及人工大量级的爆破或采，矿山坑道的崩塌以及人工大量级的爆破或 地下核爆炸等都能引起当地异常的地震活动，地下核爆炸等都能引起当地异常的地震活动， 这类地震活动统称为诱发地震。这类地震活动统称为诱

5、发地震。 第五章地震工程地质研究新 第五章地震工程地质研究新 第五章地震工程地质研究新 第五章地震工程地质研究新 地震引起大坝破坏地震引起大坝破坏(台中石岗台中石岗) 第五章地震工程地质研究新 地震引起埠丰桥断裂，河床地震引起埠丰桥断裂，河床 抬高抬高8m,形成叠水形成叠水 (石岗石岗) 第五章地震工程地质研究新 地震引起房屋倒塌地震引起房屋倒塌(台中石岗台中石岗) 第五章地震工程地质研究新 第五章地震工程地质研究新 地震引起稻田隆起地震引起稻田隆起(台中雾峰台中雾峰) 第五章地震工程地质研究新 地震引起操场隆起地震引起操场隆起(台中国小台中国小) 第五章地震工程地质研究新 时间：北京时间时间

6、：北京时间20112011年年3 3月月1111日日1313时时4646分震级：分震级：9.09.0级级 震中：震中：日本日本本州岛仙台港东本州岛仙台港东130130公里处（官城县以东公里处（官城县以东 太平洋海域，北纬太平洋海域，北纬38.1,38.1,东经东经142.6142.6）; ;震源深度震源深度24km24km， 东京有强烈震感，伤亡：东京有强烈震感，伤亡：地震引发地震引发10m10m高高海啸，截止海啸，截止3 3 月月1616日已致约日已致约43774377人死亡人死亡,13400,13400人失踪。人失踪。 海啸来袭时的场面海啸来袭时的场面日本重灾区近景日本重灾区近景 第五章地

7、震工程地质研究新 漂浮在废墟上的轻型飞机和小汽车漂浮在废墟上的轻型飞机和小汽车 海啸卷翻自卫队战机海啸卷翻自卫队战机 日本海啸冲击下倾覆的列车日本海啸冲击下倾覆的列车 第五章地震工程地质研究新 第五章地震工程地质研究新 第五章地震工程地质研究新 第五章地震工程地质研究新 第五章地震工程地质研究新 震级与能量的关系震级与能量的关系 第五章地震工程地质研究新 理论上震级是无限的，但实际上是有限的。因为理论上震级是无限的，但实际上是有限的。因为 震级的大小与积累的能量的强弱有关，地壳中岩震级的大小与积累的能量的强弱有关，地壳中岩 石的强度是有限的，岩体中不可能积累超过这种石的强度是有限的，岩体中不可

8、能积累超过这种 极限的能量。目前所知最大的震级为极限的能量。目前所知最大的震级为9.59.5级，即级，即 19601960年年5 5月月2222日发生的智利地震，其次为日发生的智利地震，其次为9.29.2级。级。 按照地震震级直接衡量其破坏程度，分为微震（按照地震震级直接衡量其破坏程度，分为微震（2 2 级以下）、有感地震（级以下）、有感地震（2-42-4级）、破坏性地震（级）、破坏性地震（5 5 级以上）和强烈地震（级以上）和强烈地震（7 7级以上）。级以上）。 第五章地震工程地质研究新 2.2.地震烈度地震烈度 地震对地表和地表建筑物的影响及破坏的强烈程地震对地表和地表建筑物的影响及破坏的

9、强烈程 度，称为地震烈度。度，称为地震烈度。 选择工程建筑场地与设计抗震措施都与地震烈度选择工程建筑场地与设计抗震措施都与地震烈度 有十分密切的关系，因而鉴定划分建筑区的地震有十分密切的关系，因而鉴定划分建筑区的地震 烈度是很重要的。烈度是很重要的。 (1)(1)地震烈度表地震烈度表 地震烈度表是根据地震发生后，地面的宏观现象地震烈度表是根据地震发生后，地面的宏观现象 和定量指标两方面的标准划定的。我国地震烈度和定量指标两方面的标准划定的。我国地震烈度 划分为十二度。划分为十二度。 第五章地震工程地质研究新 中国地震烈度表中国地震烈度表(1980) 第五章地震工程地质研究新 (2)(2)影响地

10、震烈度的因素影响地震烈度的因素 一次地震只有一个震级，但可形成多个不同的一次地震只有一个震级，但可形成多个不同的 地震烈度区，这是因为地震烈度与多种因素有关。地震烈度区，这是因为地震烈度与多种因素有关。 1 1）震级的大小、震源深度和）震级的大小、震源深度和烈度衰减。烈度衰减。 震级的大小是决定烈度的最根本因素。一般情况下，震级的大小是决定烈度的最根本因素。一般情况下， 地震烈度随震级而增加，随震源深度加大而减小，地震烈度随震级而增加，随震源深度加大而减小， 其间关系如表其间关系如表3-33-3所列。由于地震向外传播过程中所列。由于地震向外传播过程中 能量逐渐被吸收，因而距震中愈远的地方烈度必

11、然能量逐渐被吸收，因而距震中愈远的地方烈度必然 越低。越低。 2 2）场地地质因素）场地地质因素 地震烈度与地震时产生的地震波通过的介质条地震烈度与地震时产生的地震波通过的介质条 件，如岩石性质、地形地貌、件，如岩石性质、地形地貌、 地质构造、地下水地质构造、地下水 埋深等场地因素有关。同一次地震下，由于不同场埋深等场地因素有关。同一次地震下，由于不同场 地的地质地貌条件不同，地震烈度也不相同。地的地质地貌条件不同，地震烈度也不相同。 第五章地震工程地质研究新 (3)(3)工程烈度标准工程烈度标准 a a基本烈度基本烈度 指一个地区在历史上或今后一定时间（一般按指一个地区在历史上或今后一定时间

12、（一般按 100100年考虑）内，在一般场地条件下可能遭遇的最大年考虑）内，在一般场地条件下可能遭遇的最大 地震烈度。它是由地震部门根据历史地震资料及地区地震烈度。它是由地震部门根据历史地震资料及地区 地质条件，综合分析了区域及地区地震活动规律后，地质条件，综合分析了区域及地区地震活动规律后， 对该地区地震危险性做出的综合性的估计，以此作为对该地区地震危险性做出的综合性的估计，以此作为 工程设计和防震抗震的一般依据。工程设计和防震抗震的一般依据。 第五章地震工程地质研究新 第五章地震工程地质研究新 第五章地震工程地质研究新 中国地震局地球物理研究所、中国地震局分析预中国地震局地球物理研究所、中

13、国地震局分析预 报中心等单位共同起草了中华人民共和国国家标准报中心等单位共同起草了中华人民共和国国家标准 （GB18306-2001GB18306-2001）中国地震动参数区划图，包括中）中国地震动参数区划图，包括中 国地震动峰值加速度区划图（国地震动峰值加速度区划图（1 1：400400万），中国地万），中国地 震动反应谱特征周期区划图和地震动反应谱特征周震动反应谱特征周期区划图和地震动反应谱特征周 期调整表。该标准于期调整表。该标准于2001-02-022001-02-02由国家质量技术监由国家质量技术监 督局发布，规定了建设工程必须按本规定的抗震设督局发布，规定了建设工程必须按本规定的抗

14、震设 防要求进行，防要求进行，2001-08-012001-08-01正式实施。正式实施。 第五章地震工程地质研究新 以上标准规定直接采用地震动参数（地震动峰以上标准规定直接采用地震动参数（地震动峰 值加速度和地震动反应谱特征周期），不再采值加速度和地震动反应谱特征周期），不再采 用地震基本烈度。现行有关技术标准中涉及地用地震基本烈度。现行有关技术标准中涉及地 震基本烈度概念的，应向地震动参数过渡，逐震基本烈度概念的，应向地震动参数过渡，逐 步修正。地震基本烈度数值可由本标准查取地步修正。地震基本烈度数值可由本标准查取地 震动峰值加速度并按下表确定。震动峰值加速度并按下表确定。 地震动峰值加速

15、度分区与地震基本烈度对照表地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表 第五章地震工程地质研究新 b b场地烈度场地烈度 工程场地烈度除了决定于区域基本烈度外，工程场地烈度除了决定于区域基本烈度外， 特别受场地地质因素的影响。由于不同场地的特别受场地地质因素的影响。由于不同场地的 工程地质条件差异，因而在地震时所出现的震工程地质条件差异，因而在地震时所出现的震 害、地面运动的特点及工程振动情况等不同。害、地面运动的特点及工程振动情况等不同。 因而对建筑的规划和设计来说，仅有基本烈度因而对建筑的规划和设计来说，仅有基本烈度 是不够的，场地烈度的分析是十分必要的，这是不够的，场地烈度的分析是十分必要的

16、，这 样可以从地震工程地质角度为抗震设计提供基样可以从地震工程地质角度为抗震设计提供基 本的地震参数。本的地震参数。 第五章地震工程地质研究新 1 1）岩土类型及其性质）岩土类型及其性质 地基岩土体对场地烈度的影响最为明显。一般地基岩土体对场地烈度的影响最为明显。一般 是坚硬岩体和密实土体震害较轻，而松软土体是坚硬岩体和密实土体震害较轻，而松软土体 震害则重，在同一基本烈度区，由于岩土类型震害则重，在同一基本烈度区，由于岩土类型 及厚度变化所引起的震害差异，表现在烈度上及厚度变化所引起的震害差异，表现在烈度上 可以差可以差1-21-2度。在基岩上有覆盖层的情况，覆度。在基岩上有覆盖层的情况，覆

17、 盖层越厚，震害越重。不同岩土层的烈度如下。盖层越厚，震害越重。不同岩土层的烈度如下。 第五章地震工程地质研究新 地基的地震烈度和震害表现地基的地震烈度和震害表现 第五章地震工程地质研究新 不同岩土条件下的场地烈度增加值（以花岗岩为标准）不同岩土条件下的场地烈度增加值（以花岗岩为标准） 第五章地震工程地质研究新 第五章地震工程地质研究新 第五章地震工程地质研究新 第五章地震工程地质研究新 第五章地震工程地质研究新 2 2）断层。）断层。 应区分发震断层与非发震断层，而非发震断层应区分发震断层与非发震断层，而非发震断层 对震害无明显影响。由于在基本烈度的确定中已经对震害无明显影响。由于在基本烈度

18、的确定中已经 考虑到了发震断层释放震动能量的作用，发震断层考虑到了发震断层释放震动能量的作用，发震断层 控制着震害的程度和分布，故在确定场地烈度中不控制着震害的程度和分布，故在确定场地烈度中不 应再提高发震断层的烈度。应再提高发震断层的烈度。 影响场地烈度的断层指与发震断层有一定联系，影响场地烈度的断层指与发震断层有一定联系， 主要是与发震断层属同一构造体系相互配套的断层，主要是与发震断层属同一构造体系相互配套的断层， 或发震构造带内相邻的断层，它们对场地烈度的影或发震构造带内相邻的断层，它们对场地烈度的影 响主要是沿断层带形成高烈度异常区，震害比断裂响主要是沿断层带形成高烈度异常区，震害比断

19、裂 带以外的地区显著加重。带以外的地区显著加重。 第五章地震工程地质研究新 3 3）水文地质条件）水文地质条件 岩土饱水后，物理力学性质发生很大变化，同时也岩土饱水后，物理力学性质发生很大变化，同时也 影响地震波的传播速度，总的说是使场地烈度增高。影响地震波的传播速度，总的说是使场地烈度增高。 地下水位对场地烈度的影响，表现为地下水位越高，地下水位对场地烈度的影响，表现为地下水位越高， 烈度增加值越大。地下水位在烈度增加值越大。地下水位在1-5m1-5m范围内的变化最范围内的变化最 为明显，随着地下水埋深的加大，震害逐渐减轻，为明显，随着地下水埋深的加大，震害逐渐减轻， 当埋深大于当埋深大于1

20、0m10m时，则影响较小了。如在时，则影响较小了。如在19201920年海年海 源地震时，天水市地下水埋深为源地震时，天水市地下水埋深为2-3m2-3m，地震烈度为，地震烈度为 度，而其它地质条件均相似的渭河对岸的天水郡，度，而其它地质条件均相似的渭河对岸的天水郡， 地下水位埋深为地下水位埋深为1-2m1-2m，烈度为，烈度为度。度。 第五章地震工程地质研究新 4 4）地形的影响。）地形的影响。 如唐山地震时，一孤立于高山的微波通讯站砖地如唐山地震时，一孤立于高山的微波通讯站砖地 基全部垮塌，塔角倾斜基全部垮塌，塔角倾斜1515，而位于山脚下（低于山，而位于山脚下（低于山 顶顶150m150m

21、）的专家楼完好无损。实测地震烈度山顶为）的专家楼完好无损。实测地震烈度山顶为1111 度，山脚为度，山脚为7 7度。度。 19701970年通海地震时，位于孤立突出的山梁或山丘年通海地震时，位于孤立突出的山梁或山丘 上的村子与平地相同地基土的村子相比，平均震害指上的村子与平地相同地基土的村子相比，平均震害指 数高数高0.07-0.25(0.200.07-0.25(0.20大致相当于烈度一度大致相当于烈度一度) )。由新第。由新第 三系岩层组成的山丘和山梁比基岩组成者震害加重。三系岩层组成的山丘和山梁比基岩组成者震害加重。 第五章地震工程地质研究新 综上所述，可知场地烈度受一系列地质因素综上所述

22、，可知场地烈度受一系列地质因素 的影响，实际上场地烈度是这些因素的综合表现。的影响，实际上场地烈度是这些因素的综合表现。 因此，一个地区的基本烈度虽然是相同的，但地因此，一个地区的基本烈度虽然是相同的，但地 质条件不同的地段，场地烈度并不一致。为了确质条件不同的地段，场地烈度并不一致。为了确 切地对建筑区进行场地烈度评价，作为抗震设计切地对建筑区进行场地烈度评价，作为抗震设计 的依据，通常把场地烈度相同的地段划分为一个的依据，通常把场地烈度相同的地段划分为一个 小区，进行地震烈度的小区域划分，我国部分城小区，进行地震烈度的小区域划分，我国部分城 市和建筑地区已进行了场地烈度评价和地震烈度市和建

23、筑地区已进行了场地烈度评价和地震烈度 的小区域划分，使用会更为方便。的小区域划分，使用会更为方便。 第五章地震工程地质研究新 c c设计烈度设计烈度 指在基本烈度或场地烈度的基础上，根据建筑指在基本烈度或场地烈度的基础上，根据建筑 物的重要性，安全经济的要求，将基本烈度加以调物的重要性，安全经济的要求，将基本烈度加以调 整，据以采取不同的设防措施，因而又称设防烈度。整，据以采取不同的设防措施，因而又称设防烈度。 我国规定，基本烈度我国规定，基本烈度VIIVII度以下的地区可不设防，度以下的地区可不设防， 基本烈度超过基本烈度超过VIIVII度的地区必须采取设防措施。度的地区必须采取设防措施。

24、一般建筑物可采用基本（场地）烈度设计，而核电一般建筑物可采用基本（场地）烈度设计，而核电 站、大坝等重大建筑物应在基本烈度、考虑场地烈站、大坝等重大建筑物应在基本烈度、考虑场地烈 度的基础上适当提高，并按规定报请上级部门批准。度的基础上适当提高，并按规定报请上级部门批准。 第五章地震工程地质研究新 第五章地震工程地质研究新 第五章地震工程地质研究新 a. a. 板块增生带板块增生带 地幔软流图圈在海岭两侧作相反方向流动，使海岭地幔软流图圈在海岭两侧作相反方向流动，使海岭 中轴承受拉应力，产生正断层面发生地震。中轴承受拉应力，产生正断层面发生地震。 b. b. 转换断层转换断层 在海岭间形似走滑断层，在转换断层上常发生走滑在海岭间