第三章 地震工程地质研究

1、第三章第三章 地地 震震 工工 程程 地地 质质 第一节第一节 概述概述地震地震: :在地壳表层在地壳表层, ,因弹性波传播所引起的振动作用或现象。因弹性波传播所引起的振动作用或现象。 构造地震：构造地震：90%90% 火山地震火山地震:7%:7% 陷落地震陷落地震 诱发地震诱发地震按成因分类按成因分类构造地震最严重一类，数量多规模大，波及面广，构造地震最严重一类，数量多规模大，波及面广，破坏性大，世界破坏性大，世界90%90%以上属于此类。本章介绍此以上属于此类。本章介绍此类地震及水库诱发地震。类地震及水库诱发地震。 第二节第二节 地地 震震 一、几个概念：一、几个概念： 1 1、震源：震源

2、：地震发源地（能量地震发源地（能量E E、深度深度H H） 2 2、震中震中 3 3、震中距震中距 4 4、震源深度震源深度 浅源地震：浅源地震：070 km 0300 300 kmkm，占，占4%4%，最深达，最深达720720kmkm震源深度震源深度5.5.地震波：地震波：地震波是指从震源产生向四外辐射的弹性波。地震波是指从震源产生向四外辐射的弹性波。体波：通过地球本体传播的波体波：通过地球本体传播的波面波：体波经过反射、折射后，沿地面传播的波面波：体波经过反射、折射后，沿地面传播的波体波体波纵波（纵波（P P）：）：压缩波压缩波横波（横波（S S：剪切波破坏性最大：剪切波破坏性最大面波面

3、波（L L）瑞利波（瑞利波（R R）：质点在质点在XZXZ面上椭圆滚动前进面上椭圆滚动前进勒夫波（勒夫波（Q Q）：质点在：质点在XYXY面上曲线前进面上曲线前进VpVsVVpVsVL L6 6. .震级（震级（M M）：是衡量地震本身大小的尺度，是衡量地震本身大小的尺度，由由地地震所释放出来的能量大小所决定。震所释放出来的能量大小所决定。MLOGAA A：距震中距震中100100公里处标准地震仪在地面所记录的震波公里处标准地震仪在地面所记录的震波最大振幅。（微米）最大振幅。（微米）标准地震仪：自振周期标准地震仪：自振周期0.80.8秒，阻尼比秒，阻尼比0.80.8，最大，最大静力放大倍率为静

4、力放大倍率为28002800。能量能量E E（J J）与震级（与震级（M)M)关系关系 ：理论上理论上M M无上限，实际上，因地壳岩石强度有限，即累积无上限，实际上，因地壳岩石强度有限，即累积应变能有限，目前最大应变能有限，目前最大M M为为9 9. .0 0级。级。logE=4.8+1.5MlogE=4.8+1.5M 巨大地震：巨大地震： M=8 M=8 大地震大地震 ： 8M=7 8M=7 强烈破坏地震强烈破坏地震 中地震：中地震： 7 7M=5 M=5 破坏性地震破坏性地震 小地震：小地震： 5 5M=3 2-4M=3 2-4级有感地震级有感地震 微地震：微地震： 3 3M=1M=1 超

5、微地震：超微地震： M=1M1K1时，建筑物稳定时，建筑物稳定 .cf Wc AKW K（2 2）水坝应考虑两种情况：）水坝应考虑两种情况：只考虑水平地震力作用时，只考虑水平地震力作用时，在水平与铅直地震力共同作用时，在水平与铅直地震力共同作用时，式中：式中：HsHs：由库水及渗透水流等形成的水平推力；：由库水及渗透水流等形成的水平推力；HsHs为地震加大了的静水压力为地震加大了的静水压力.Ssf Wc AKHHW Kc. (1).cssf WKcAKHHW Kcv静力分析方法虽较简便，但往往与实际情况有较大出静力分析方法虽较简便，但往往与实际情况有较大出入。入。v随着强震仪器记录资料的积累，

6、发现在很多情况下地随着强震仪器记录资料的积累，发现在很多情况下地面最大加速度值与相应的地震破坏并不完全吻合。面最大加速度值与相应的地震破坏并不完全吻合。v振动破坏效应并不仅仅决定于振动破坏效应并不仅仅决定于地面振动最大加速度值地面振动最大加速度值的大小，还与的大小，还与地震波在介质中的振动持续时间、振动地震波在介质中的振动持续时间、振动周期以及建筑物结构特性周期以及建筑物结构特性有关。有关。v地震波在介质中的振动持续时问和振动周期，主要取地震波在介质中的振动持续时问和振动周期，主要取决于决于岩土体的类型、性质和厚度等岩土体的类型、性质和厚度等因素。因素。v因此，分析地震对建筑物振动作用时，应按

7、实际情况因此，分析地震对建筑物振动作用时，应按实际情况将地震力视为将地震力视为大小和方向随时间而变化的振动力大小和方向随时间而变化的振动力；要；要考虑到考虑到地振动的幅度、周期和持续时间地振动的幅度、周期和持续时间。同时，应考。同时，应考虑虑建筑物的材料、结构和高度建筑物的材料、结构和高度，并将它作为弹性体或，并将它作为弹性体或弹塑性体来看待。弹塑性体来看待。 2.2.动力分析法动力分析法 实际情况：实际情况：a a、A A、v v方向随时间变化，建筑与地方向随时间变化，建筑与地面物理特性不同，不同建筑的反应也不同，如（面物理特性不同，不同建筑的反应也不同，如（a a、T T等）。故广泛用动力

8、分析法评价等）。故广泛用动力分析法评价地震对建筑物的作用，地震对建筑物的作用，考虑考虑场地工程地质条件、建筑物结构特点场地工程地质条件、建筑物结构特点、地震历地震历时等时等因素。视地面与建筑为一个动态系统。因素。视地面与建筑为一个动态系统。 三种方法：三种方法： 模型模拟、计算机模拟分析、简化反应谱模型模拟、计算机模拟分析、简化反应谱 计算机模拟分析计算机模拟分析输入强震波谱模拟地震作用，输入强震波谱模拟地震作用，了解振动过程，求振动阻力和动位移。将建筑控制在了解振动过程，求振动阻力和动位移。将建筑控制在弹性变形限度内。弹性变形限度内。 简化反应谱法简化反应谱法认为建筑结构为单质点系的弹性体，

9、作用于其基底的地震认为建筑结构为单质点系的弹性体，作用于其基底的地震运动为简谐振动。所测得结构系统的动力反应，不仅取决于运动为简谐振动。所测得结构系统的动力反应，不仅取决于地面振动的最大加速度，还取决于结构本身的动力特性。地面振动的最大加速度，还取决于结构本身的动力特性。结构振动性能由其结构振动性能由其自振周期和阻尼比自振周期和阻尼比决定。决定。考查在受到不同时刻的地震加速度考查在受到不同时刻的地震加速度a a0 0后，建筑所表现的加速后，建筑所表现的加速度度a a的大小。的大小。原理：由质点受振动后的性能可建立微分方程，该方程中原理：由质点受振动后的性能可建立微分方程，该方程中包括了质点包括

10、了质点a a及地面及地面a a0 0，解方程时，按简化的办法输入一次地解方程时，按简化的办法输入一次地震的不同时刻的震的不同时刻的a a0 0，得到一系列，得到一系列a amaxmax值，得到一个特定值，得到一个特定T T、阻阻尼下反应谱曲线。尼下反应谱曲线。 不同阻尼时的加速度反应谱不同阻尼时的加速度反应谱 卓越周期：卓越周期：地震波在地层中传播时，经过各种不同性质的界面时，由于多地震波在地层中传播时，经过各种不同性质的界面时，由于多次反射、折射，将出现不同周期的地震波，而土体对于不同的次反射、折射，将出现不同周期的地震波，而土体对于不同的地震波有地震波有选择放大选择放大的作用，某种岩土体总

11、是对某种周期的波选的作用，某种岩土体总是对某种周期的波选择放大得突出、明显，这种被选择放大的波的周期即称为该岩择放大得突出、明显，这种被选择放大的波的周期即称为该岩土体的卓越周期。土体的卓越周期。卓越周期与土层的厚度、土层的性质，尤其是剪切波在土层卓越周期与土层的厚度、土层的性质，尤其是剪切波在土层中的传播速度有关。中的传播速度有关。动力系数动力系数：不同自振周期的单质点弹性结构在水平地震：不同自振周期的单质点弹性结构在水平地震力作用下的最大加速度与地面最大加速度的比值。力作用下的最大加速度与地面最大加速度的比值。物理含义是质点对物理含义是质点对a a0 0的放大倍数。的放大倍数。地震影响系数

12、（地震影响系数（）：）： =Kc=Kc maxmax0aa n1iSiigVH4T不同土层：不同土层：单一土层：单一土层：sgVH4T 标准反应谱标准反应谱由于强震地面运动受许多因素影响，准确确定某地区的由于强震地面运动受许多因素影响，准确确定某地区的a a0 0(t)(t)及及(T)(T)有困难，抗震部门是根据不同岩土地面所有强震平均值有困难，抗震部门是根据不同岩土地面所有强震平均值a a0 0的的平均反应谱计算出平均反应谱计算出(T)(T)曲线曲线 ，并从安全及最低设计标准考虑对谱，并从安全及最低设计标准考虑对谱的高低值作了处理，制定供设计用的这一谱称为的高低值作了处理，制定供设计用的这一

13、谱称为设计用标准反应谱设计用标准反应谱二二 斜坡破坏效应斜坡破坏效应包括地震导致的滑坡、崩塌、泥石流等次包括地震导致的滑坡、崩塌、泥石流等次生地质灾害生地质灾害主要发生在山区和丘陵地带主要发生在山区和丘陵地带需要采用专门的研究方法进行这些次生地需要采用专门的研究方法进行这些次生地质灾害的研究质灾害的研究三三 地面破坏效应地面破坏效应地面破裂效应地面破裂效应地基基底效应地基基底效应地震断层地震断层地面裂缝地面裂缝沉降沉降砂土液化砂土液化地基滑移地基滑移1.1.地面破裂效应地面破裂效应 指地震时断层错断及地面裂缝引起的破坏。强烈地指地震时断层错断及地面裂缝引起的破坏。强烈地震均会出现。震均会出现。

14、 断层长度及宽度可按估计的震级用经验公式计算。断层长度及宽度可按估计的震级用经验公式计算。延伸数十至数百公里不等。延伸数十至数百公里不等。 位置一般按已有的主干断层线或分支断裂线出现。位置一般按已有的主干断层线或分支断裂线出现。 走滑断裂走滑断裂 地表断裂方向与之相吻合。地表断裂方向与之相吻合。 逆逆 断断 裂裂 地表断裂与原断层有一定偏移。地表断裂与原断层有一定偏移。 正正 断断 裂裂 介于走、逆之间介于走、逆之间。 地面破裂产生的可能性地面破裂产生的可能性：与断层活动方式、震源深度、：与断层活动方式、震源深度、M M 、覆盖层厚等有关。覆盖层厚等有关。 （1 1）断裂活动就可能产生地表断裂

15、。）断裂活动就可能产生地表断裂。 （2 2）与上部土层厚有关。）与上部土层厚有关。 一般覆盖层一般覆盖层30-5030-50m m以上很少出现地表断裂。以上很少出现地表断裂。 （3 3）M7.2M7.2级几乎都产生，级几乎都产生，M=6M=6级、震源级、震源10-3010-30KmKm时，很时，很少产生。少产生。 地表断裂宽度：地表断裂宽度：由一条主干断裂带构成，可能为狭长断由一条主干断裂带构成，可能为狭长断面，或一个带包括影响带常常有几英尺至几十英尺以上。面，或一个带包括影响带常常有几英尺至几十英尺以上。且逆断层且逆断层 正断层正断层 走滑。对于倾角走滑。对于倾角45-9045-90度断层，

16、宽度度断层，宽度约等于约等于 ( (上部土层临界厚度上部土层临界厚度) )。 crt 2.2.地基效应地基效应 强烈震动强烈震动 作用下，土体作用下，土体较大变形移动，较大变形移动，使地基承载力使地基承载力下降或丧失，下降或丧失，由此造成建筑由此造成建筑物的破坏。物的破坏。地基强烈沉降地基强烈沉降或不均匀沉降或不均匀沉降地基水平滑移地基水平滑移砂基地震液化砂基地震液化 机理机理：饱水砂土在地震、动力荷载或其它物理作用饱水砂土在地震、动力荷载或其它物理作用下，受到强烈振动而丧失抗剪强度，使砂粒处于悬下，受到强烈振动而丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用或现象。浮状态，致使地基失效

17、的作用或现象。1 1、液化机理、液化机理：砂土的抗剪强度：砂土的抗剪强度：tg)u(tg)uu(tg)u(tg00砂基液化问题：砂基液化问题：2.2.影响砂土液化的因素影响砂土液化的因素1 1）土的类型及性质）土的类型及性质粒度粒度粉、细砂土最易液化；高烈度时，亚砂土、轻粉、细砂土最易液化；高烈度时，亚砂土、轻亚粘土、中砂也可液化。亚粘土、中砂也可液化。我国我国90%90%发生在粉、细砂土、亚砂土中。发生在粉、细砂土、亚砂土中。粉粒含量粉粒含量40%40%时，极易液化；时，极易液化；粘粒含量粘粒含量12.5%12.5%时，极难液化。时，极难液化。极易液化土的特征是：极易液化土的特征是：平均粒度

18、平均粒度0.02-0.100.02-0.10mmmm，不均匀系数不均匀系数CuCu=2-8=2-8，粘粒含量粘粒含量10%10%密实度密实度 松砂极易液化，密砂不易液化。松砂极易液化，密砂不易液化。相对密度相对密度Dr50%Dr80%Dr80%时，不时，不易液化。易液化。成因及年代成因及年代多为冲积成因的粉细砂土，如滨海平原、河口多为冲积成因的粉细砂土，如滨海平原、河口三角洲等。三角洲等。沉积年代较新：结构松散、含水量丰富、地下沉积年代较新：结构松散、含水量丰富、地下水位浅水位浅2 2）饱和砂土的埋藏分布条件饱和砂土的埋藏分布条件 埋藏条件包括：砂层厚度、上覆非液化土层厚埋藏条件包括：砂层厚度

19、、上覆非液化土层厚度（即埋藏深度）、地下水埋深。度（即埋藏深度）、地下水埋深。砂层上覆非液化土层愈厚，液化可能性愈小。一般砂层上覆非液化土层愈厚，液化可能性愈小。一般埋深埋深大于大于10-1510-15m m就难以液化了。就难以液化了。地下水位埋深地下水位埋深愈大，愈不易液化。实际上，地下水愈大，愈不易液化。实际上，地下水埋深埋深3-43-4m m时，液化现象很少，一般把液化最大地下水时，液化现象很少，一般把液化最大地下水埋深定为埋深定为5 5m m。砂层越厚越易液化。砂层越厚越易液化。 3 3）地震活动的强度及历时地震活动的强度及历时 地震力（剪应力）地震力（剪应力）是砂土液化的动力是砂土液

20、化的动力地震愈强，历时愈长，则愈易引起砂土液化，而且地震愈强，历时愈长，则愈易引起砂土液化，而且波及范围愈广。波及范围愈广。 度以下地区很少有液化现象；度以下地区很少有液化现象； 度区只能使疏松的粉、细砂层液化；度区只能使疏松的粉、细砂层液化；而而 度以上地区才能使粗粒及粘粒含量较高的度以上地区才能使粗粒及粘粒含量较高的土液化。土液化。强度很高的地区即震中区附近，因地振动以垂直强度很高的地区即震中区附近，因地振动以垂直为主，也不易产生液化。为主，也不易产生液化。液化范围（液化最远点，以震中距液化范围（液化最远点，以震中距R R表示，表示，KmKm）lgR=0.77M- 3.6lgR=0.77M

21、- 3.63.3.砂土液化的判别砂土液化的判别 根据地质条件，可初步判定该区土层是否存在液化的可能。若有可能，需根据地质条件，可初步判定该区土层是否存在液化的可能。若有可能，需进一步的工作进一步的工作, ,作出准确判别。作出准确判别。 （1 1）初步判别）初步判别饱和砂土或粉土，当符合下列条件之一，可判为不液化土或不考虑液化作用饱和砂土或粉土，当符合下列条件之一，可判为不液化土或不考虑液化作用。 Q3Q3及及Q3Q3以前的土以前的土 粉土的粘粒含量大于表列数据粉土的粘粒含量大于表列数据 上覆非液化土层厚度和地下水埋深符合上覆非液化土层厚度和地下水埋深符合 下列条件之一下列条件之一：d du u

22、ddo o+d+db b-2-2d dw wddo o+d+db b-3 -3 d du u+d+dw w1.5d1.5do o+2d+2db b-4.5 -4.5 d dww地下水埋深（地下水埋深（m m），），年最高水位年最高水位d duu上覆非液化土层厚（上覆非液化土层厚（m m）d dbb基础砌置深度（基础砌置深度（m)m)d doo液化土特征深度（液化土特征深度（m m）粉土的粘粒含量7度8度9度101316烈 度789粘土678砂土789液化土特征深度液化土特征深度 现场标准贯入试验，地面以下现场标准贯入试验，地面以下1515m m以内的液化土应符合下列要求：以内的液化土应符合下列

23、要求：cws0cr3)dd(1.09.0NN 其中：其中： N N63.563.5饱和土标贯实测值饱和土标贯实测值 N Ncrcr判别砂土液化的临界锤击判别砂土液化的临界锤击 N N0 0基准锤击数基准锤击数，查表查表 d ds s饱和土标准贯入试验点深度（饱和土标准贯入试验点深度（m m） d dw w地下水埋深地下水埋深( (m)m) c c粘粒百分含量，当粘粒百分含量，当 c c33时，取时，取 c c 3 3判据：判据：NcrN63.5 Ncr0.50.5m m其他非岩石：其他非岩石：22m m低层或多层：阀片基础低层或多层：阀片基础高层：支承桩或管柱基础高层：支承桩或管柱基础压密法压

24、密法通过振动、夯击、爆破等手段，使砂土急剧液化排水，而达通过振动、夯击、爆破等手段，使砂土急剧液化排水，而达到压密，提高天然地基土的相对密度到压密，提高天然地基土的相对密度DrDr排渗法排渗法通过排渗井等来消散因振动时而产生的孔隙水压力，防止液化通过排渗井等来消散因振动时而产生的孔隙水压力，防止液化换土或盖重换土或盖重用非液化土更换地表的液化土层，或在地表液化土层上覆盖填用非液化土更换地表的液化土层，或在地表液化土层上覆盖填土土第四节第四节 场地工程地质条件对震害的影响场地工程地质条件对震害的影响及地震小区划及地震小区划 一、场地工程地质条件对震害的影响一、场地工程地质条件对震害的影响 目前为

25、止，将地震烈度和地震力作用运用于工程设计中时，目前为止，将地震烈度和地震力作用运用于工程设计中时，都没有很好考虑一个场地实际地质条件的影响。实际上，例如场都没有很好考虑一个场地实际地质条件的影响。实际上，例如场地条件的差别，可能使同一基本烈度区不同场地的实际烈度相差地条件的差别，可能使同一基本烈度区不同场地的实际烈度相差2-32-3度。度。 解决途径：解决途径： 按场地条件进行动力分析；按场地条件进行动力分析； 场地烈度小区划场地烈度小区划 主要影响因素：岩土类型、地形地貌、断裂、地下水等。主要影响因素：岩土类型、地形地貌、断裂、地下水等。 1.1.岩土类型及性质岩土类型及性质（1 1）岩土类

26、型）岩土类型震害程度震害程度：岩岩 性：性：时时 代代： 以基岩为准，高以基岩为准，高1-21-2倍倍小小 大大基岩基岩密实砾石密实砾石粘土粘土饱水砂饱水砂淤泥、填土淤泥、填土老老 新新 原因：原因： 介质对波的吸收放大作用，软土对低频率周期介质对波的吸收放大作用，软土对低频率周期波选择放大作用较大，波选择放大作用较大，AA， T T， a a，持续时间持续时间，对长周期建筑（如高层建筑）破坏大。对长周期建筑（如高层建筑）破坏大。 地基震动破坏效应不同。基岩强度高，在相同地基震动破坏效应不同。基岩强度高，在相同地震能量作用下，基岩振幅小而持时短，震害较轻，而地震能量作用下，基岩振幅小而持时短，

27、震害较轻，而土体相反。土体相反。（2 2）松软土层厚度）松软土层厚度 土层厚度越大，震害越大，但对于不同建筑影响程度土层厚度越大，震害越大，但对于不同建筑影响程度不同不同原因：地震波多次反射，长周期波叠加原因：地震波多次反射，长周期波叠加卓越周期增大，振动历时加长，震害加大卓越周期增大，振动历时加长，震害加大土层厚( )土层底剪力基岩底剪力旧金山地震，土层对旧金山地震，土层对1010层房屋最大底部剪层房屋最大底部剪力力原因：软层的隔震作用，软层埋深原因：软层的隔震作用，软层埋深2525m m以上越厚影响越以上越厚影响越显著；显著； 阻尼增大，吸收许多短周期波成分，减弱了地面反应。阻尼增大，吸收

28、许多短周期波成分，减弱了地面反应。硬软不利硬软有利硬软硬最有利 （3 3）土层结构）土层结构 软硬层结构不同，震害有着明显的差别（软硬层结构不同，震害有着明显的差别（软层一般软层一般剪切波速剪切波速100100m/sm/s左右；或相对而言，当某层左右；或相对而言，当某层VsVs比相邻层小比相邻层小30%30%时，也视为软层）时，也视为软层）基于卓越周期的概念，设计上，尽可能不要把与土基于卓越周期的概念，设计上，尽可能不要把与土体卓越周期相同周期的建筑建于该土层处。体卓越周期相同周期的建筑建于该土层处。（4 4）地形条件）地形条件 局部地形对震害影响显著。一般，孤立突出地形、台地局部地形对震害影

29、响显著。一般，孤立突出地形、台地边缘、地形较高处（高差边缘、地形较高处（高差30-5030-50m m明显增大）较之平地的地震明显增大）较之平地的地震烈度高烈度高0.5-20.5-2度。度。 原因：孤立处产生驻波作用，地形越高这种作用越明显。原因：孤立处产生驻波作用，地形越高这种作用越明显。（5 5）地下水影响地下水影响 地下水位埋深越浅，震害越大，地下水位埋深越浅，震害越大，1-51-5m m的影响最大。对软的影响最大。对软土层及砂层土层影响最大。土层及砂层土层影响最大。 一般饱水土比不饱水土烈度偏高一般饱水土比不饱水土烈度偏高0.4-0.60.4-0.6度。度。（6 6）断裂影响（略）断裂

30、影响（略） 离发震断裂越近，震害越大，上盘尤重于下盘。离发震断裂越近，震害越大，上盘尤重于下盘。 二、地震小区划二、地震小区划1.1.烈度小区划烈度小区划静态小区划（步骤如下）静态小区划（步骤如下）（1 1）将同一基本烈度区划分成方格单元（）将同一基本烈度区划分成方格单元（30030020002000m m）（2 2）考虑考虑土层地震刚度土层地震刚度的烈度增量的烈度增量I I1 1ii111vvLOG67. 1Iv vi ii i被研究土层的地震刚度；被研究土层的地震刚度；v v1 1p p1 1 由基本烈度研究时所确定的标准土层的地震刚度由基本烈度研究时所确定的标准土层的地震刚度（3 3）考

31、虑）考虑地下水埋深地下水埋深的烈度增量的烈度增量I I2 22h04. 02eIh -h -地下水埋深（地下水埋深（m m）当当h6-10mh6-10m时，时，I I2 20 0（4 4）考虑）考虑土层共振土层共振的烈度增量的烈度增量I I3 3 通过下覆基岩刚度和卓越周期和波速查表计算得出通过下覆基岩刚度和卓越周期和波速查表计算得出 （5）某一单元的烈度增量某一单元的烈度增量I I（可正可负）（可正可负） I II I1 1I I2 2 I I3 3（6）绘制各单元内的地震烈度等值线，各单元内绘制各单元内的地震烈度等值线，各单元内按调整后的场地烈度进行设计。按调整后的场地烈度进行设计。2.2

32、.反应谱小区划反应谱小区划动态小区划动态小区划（1 1）划分网格单元，单元大小可视精度、比例尺而定；）划分网格单元，单元大小可视精度、比例尺而定；（2 2）获得网格中代表性地层剖面，分别测定各层的）获得网格中代表性地层剖面，分别测定各层的Vs Vs 及阻尼及阻尼h h；（3 3）选用近期记录到的强震波谱，以此为依据计算各单）选用近期记录到的强震波谱，以此为依据计算各单元土层的地震加速度标准反应谱；元土层的地震加速度标准反应谱；（4 4）将标准划反应谱与设计用反应谱对照比较确定）将标准划反应谱与设计用反应谱对照比较确定场地类型，进行规划。场地类型，进行规划。第五节第五节 震区抗震原则及措施震区抗

33、震原则及措施（一）场地选择原则（一）场地选择原则1.1.避开避开活断层活断层2.2.尽可能尽可能避开避开具有强烈振动效应和地面效应的地段具有强烈振动效应和地面效应的地段3.3.避开避开不稳定斜坡地段不稳定斜坡地段4.4.尽可能尽可能避开避开孤立地区、地下水埋深浅的地区孤立地区、地下水埋深浅的地区（二）抗震措施（持力层和基础方案的选择）（二）抗震措施（持力层和基础方案的选择）1.1.基础砌置在坚硬土层上基础砌置在坚硬土层上2.2.砌置深度应大一些，以防发震时倾斜砌置深度应大一些，以防发震时倾斜3.3.不宜使建筑物跨越性质不明的土层上不宜使建筑物跨越性质不明的土层上4.4.建筑物结构设计要加强整体

34、强度，提供抗震性能。建筑物结构设计要加强整体强度，提供抗震性能。第六节 水库诱发地震v水库诱发地震水库诱发地震是指因水库蓄水而诱使坝区、是指因水库蓄水而诱使坝区、水库库盆或近岸范围内发生的地震。水库库盆或近岸范围内发生的地震。v最早的：最早的：19311931年希腊马拉松水库诱发地震年希腊马拉松水库诱发地震v震级最高的：震级最高的：19671967年印度柯依纳水库年印度柯依纳水库 M M6 65 5v据世界大坝登记：至据世界大坝登记：至19861986年，共有年，共有2929个国个国家报导了家报导了116116例水库地震，其中：美国例水库地震，其中：美国1919例例，中国，中国1818例，印度

35、例，印度1212例，其中例，其中6 6级以上级以上4 4例。例。一、水库诱发地震的类型一、水库诱发地震的类型（3 3）混合型）混合型在同一水库区同时或先后发生有构造型和非构造在同一水库区同时或先后发生有构造型和非构造型的地震，其特点兼而有之。型的地震，其特点兼而有之。（2 2）非构造型（岩溶塌陷或重力）非构造型（岩溶塌陷或重力）碳酸盐岩地区的岩溶发育，水库蓄水改变了外力地碳酸盐岩地区的岩溶发育，水库蓄水改变了外力地质作用的条件，导致地表和深度不等的局部岩体失质作用的条件，导致地表和深度不等的局部岩体失稳，发生破坏而伴生的地震现象。具有震级小、频稳，发生破坏而伴生的地震现象。具有震级小、频度低、

36、延续时间短、震源极浅等特点。在序列上，度低、延续时间短、震源极浅等特点。在序列上，属于群震型。属于群震型。二、水库诱发地震的基本特征v空间分布特征空间分布特征震中位置震中位置震源深度震源深度等震线形状等震线形状v地震活动与库水位的关系地震活动与库水位的关系v地震活动的序列特点地震活动的序列特点震型震型地震频度与震级的关系地震频度与震级的关系主震主震M0与最大余震与最大余震M1的震级关系的震级关系v震中位置震中位置震中主要集中在断层破碎带附近震中主要集中在断层破碎带附近往往密集成条带状或团块状，其延伸方向大体往往密集成条带状或团块状，其延伸方向大体与库区主要断裂线平行或与与库区主要断裂线平行或与

37、X X型共轭剪切断裂型共轭剪切断裂平行平行常分布于库区岩溶发育部位或断裂构造与岩溶常分布于库区岩溶发育部位或断裂构造与岩溶裂隙带的复合部位裂隙带的复合部位v震源较浅，震源体较小，一般发生在低烈震源较浅，震源体较小，一般发生在低烈度区度区空间分布特征v等震线形状等震线形状 主要与库区构造、岩性条件有关主要与库区构造、岩性条件有关构造型水库地震构造型水库地震：椭圆形，长轴方向与所在地段：椭圆形，长轴方向与所在地段的主要构造线或发震断层走向一致或平行的主要构造线或发震断层走向一致或平行发生于新老地层接合部位的水库地震发生于新老地层接合部位的水库地震：等震线的：等震线的长轴方向与新老地层的接合线方向一

38、致长轴方向与新老地层的接合线方向一致岩溶区发生的水库地震岩溶区发生的水库地震：等震线多为不规则的多：等震线多为不规则的多边形或近似圆形，且与当地发育的岩溶形态一致边形或近似圆形，且与当地发育的岩溶形态一致或基本一致或基本一致v绝大多数水库的地震活动与库水位呈绝大多数水库的地震活动与库水位呈正相关正相关随着水库的蓄水，库区的地震活动逐步增强，且经过随着水库的蓄水，库区的地震活动逐步增强，且经过几个高水位之后即发生主震。几个高水位之后即发生主震。当库水位达到某一特定高程时并突然增高，便随之发当库水位达到某一特定高程时并突然增高，便随之发生主震。生主震。v少数水库区的地震活动性随着库水位的增加而明少

39、数水库区的地震活动性随着库水位的增加而明显地降低，呈显地降低，呈负相关负相关地震活动与库水位的关系地震活动的序列特点地震活动的序列特点1.1.震型震型2.地震频度与震级的关系 N Na-bMa-bM其中：其中：N N震级震级M M的地震数的地震数 a a与观测周期、观测区大小、地震活动水平有关的常与观测周期、观测区大小、地震活动水平有关的常数数 b b受震源深度、震源均一性、震源应力条件的控制受震源深度、震源均一性、震源应力条件的控制水库地震水库地震：b b值大于当地同震级的天然地震，值大于当地同震级的天然地震，b1b1，前震的前震的b b值一般略高于余震。值一般略高于余震。水库地震水库地震：

40、M0M0M1M11 1； M1M1M01M01天然地震天然地震：M0M0M1M11.2 (1.2 (浅源大震浅源大震) )M0M0M1 M1 与地震区应力状态和介质的不均一与地震区应力状态和介质的不均一性有关性有关主震M0与最大余震M1的震级关系三、水库诱发地震的水诱发机制三、水库诱发地震的水诱发机制（一）、水岩作用机理（一）、水岩作用机理1 1。水的物理化学效应。水的物理化学效应降低岩体及结构面强度降低岩体及结构面强度润滑作用润滑作用软化作用软化作用泥化作用泥化作用促进岩体断裂的生长促进岩体断裂的生长楔裂作用楔裂作用: :当裂隙岩体处于封闭水环境中时，由于高压水当裂隙岩体处于封闭水环境中时，由于高压水体局部集中于有限的裂隙带而产生体局部集中于有限的裂隙带而产生“楔入推移力楔入推移力”，造成，造成裂缝尖端的破坏和裂隙的发展裂缝尖端的破坏和裂隙的发展 应力腐蚀作用：在地下水和应力的持续作用下，当应力应力腐蚀作用：在地下水和应力的持续作用下，当应力强度因子高于某一界限值，但又低于快速破裂传播的临界强度因子高于某一界限