地震工程地质基础知识培训讲义PPT63

第二章地地震震工程程地质质第一节概概述地震:在在地壳表表层,因因弹性波波传播所所引起的的振动作作用或现现象

构造地震火山地震陷落地震诱发地震按成因分分类

浅源地震：0<70km大陆地震多属此类，占73%，30km以内更多中源地震：70~300km占23%深源地震：>300km占4%，最深达720km震源深度度：构造地震震最严重重一类，，数量多多规模大大，波及面广广，破坏坏性大，，世界90%以以上属于此类。。

大地震：M>=7级强烈破坏地震中地震：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

超微震：M<=1按地震M级大小第二节地地震震基基础础知知识识一、几个个概念：：1、震源源：地震震发源地地（能量量E、深度H）2、震中3、震中中距4、震源源深度5、地震震区（（烈度度>6度度区）；；地震作作用；远远场（烈烈度衰减减2度以以上）近近场地震震6、地震震波：质质点振动动，弹性性波，能能量传播播，产生生振动（（地震力力），破破坏源动动力，信信息息载体，，透、反反、折射射传播。。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体波瑞利波（R）：质点在XZ面上椭圆滚动前进勒夫波（Q）：质点在XY面上曲线前进面波（L）瑞利波勒夫波振幅A周期T波长波速VP波最最小小最最短最最短最最快快S波最最大大长长长长慢慢R波、Q波最最大最最长最最长最最慢慢地面为自自由界面面，建筑筑位于其其上，该该面只存存在面波波，它对对建筑的的基础破破坏性大大；体波波对建筑筑破坏性性最大，，P波能量最最大，S波及L波波长大大，使建建筑慌动动最大。。地震部部门最关关心P、S波。一般情况况下一一般般地震表表面秒，对对建筑界界面，P波先到达达，然后后是S波，最后后L波。7震级（M）：是衡量量地震本本身大小小的尺度度，由地震所释释放出来来的能量量大小所所决定。。M＝LOGA8烈烈度：一次地地震于某某地地面面震动强强烈程度度与地震释释放的能量大小小、震源深度度、震中距、震域介质质条件有关。一次地震震只有一一个M，但有不同同I。震中烈度度用I0表示。震源深度度和震中中距越小小，地表表岩土越越软弱，，地震烈烈度越大大。浅源地震震（据152次次大震统统计）震震级与烈烈度的关关系：M=0.68I0+0.98A：距震中100公公里处标标准地震震仪在地地面所记记录的震震波最大大振幅。。（微米））标准地震震仪：自自振周期期0.8秒，阻阻尼比0.8，，最大静静力放大大倍率为2800。能量E（J））与震级（（M)关系：：logE=4.8+1.5M理论上M无上限，，实际上上，因地地壳岩石石强度有有限，即即累积应应变能有有限，目目前最大大M为8.9级。烈度是估估算灾情情，进行行区划，，抗震设设计的直直接依据据。震害大小小取决于于地震破破坏力和和地物本本身抗震震性两方方面，烈烈度划分分以两方方面作为为标准。。目前全全世界均均是以一一次地震震造成一一个地区区的宏观观震害（（如房屋屋倒塌程程度等）），同时时引入地地震加速速度等物物理指标标作为参参考，划划分烈度度。国际上上有数数十种种划分分标准准，我我国是是国家家地震震局制制定的的标准准，根根据一一个地地区某某一地地震及及代表表性地地质条条件（（一般般二类类土层层）建建筑破破坏情情况划划分烈烈度。。根据据：人人的感感觉，，房屋屋及器器物地地物震震害程程度，，加速速度和和速度度（参参考）），等级：：1———12级烈度人的感觉一般房屋其它现象考物理指标大多数房屋震害程度平均震害指数加速度/（CM/S2）（水平向）速度/（CM/S2）（水平向）I无感II室内个别静止中的人感觉III室内少数静止中的人感觉门、窗轻微作悬挂物微动IV室内多数人感觉，少数人梦中惊醒门窗作响悬挂物明显摆动，器皿作响V室内普遍感觉，室外多数人感觉，多数人梦中惊醒门窗、屋顶、屋架颤动作响，灰土掉落，抹灰出现微细裂缝不稳定器翻倒31（22~44）3（2~4）VI惊慌失措，仓惶逃出损坏——个别砖瓦掉落、墙体微细裂缝0~0.10河岸和松软土上出现裂缝，饱和砂层出现喷砂冒水，地面上有的砖烟囱轻度裂缝、掉头63（45~89）6（5~9）VII大数多人仓惶逃出轻度破坏——局部破坏、开裂，但不防碍使用0.11~0.30饱和砂层常见喷砂冒水，松软土上地裂缝较多，大多数砖烟囱中等破坏125(90~177)13(10~18)VIII摇晃颠簸，行走困难中等破坏——结构受损，需要修理0.31~0.50干硬土上变有裂缝，大多数砖囱严重破坏250(178~353)25(19~35)IX坐立不稳，行动的人可能摔跤严重破坏——墙体龟裂，局部倒塌，修复困难0.51~0.70地方出现裂缝、基岩上可能出现裂缝、滑坡、坍方常见，砖烟囱出现倒塌500(354~707)25(19~35)X骑自行车的人会摔倒，处不稳状态的人会摔出几尺远，有抛起感倒塌——大部倒塌，不堪修复0.71~0.90山崩和地震断裂出现，基岩上的拱桥破坏，大多数烟囱从根部破坏1000(708~1414)100(72~141)XI毁灭0.91~1.00地震断裂延续很长，山崩常见，基岩上的拱桥XII地面剧烈变化，山河改观《中国国地震震烈度度表（（1980）》》使用用说用用（１））烈度度>VI度，判判定地地震烈烈度以以房屋屋震害害为主主，人人的感感觉仅仅供参参考；；>X度应结结合建建筑物物或构构筑物物的破破坏程程度，，并根根据地地表现现象来来确定定；XI、、XII度的评评定，，需要要专门门研究究。（２））“一般房房屋”在《中中国地地震烈烈度表表（1980））》中中指土土构架架和土土、石石砖墙墙构造造的旧旧式房房屋和和单层层或多多层未未经抗抗震设设计的的新式式砖房房。由由于我我国城城市目目前一一般都都已设设防，，有的的乡村村也开开始设设防，，烈度度表中中的“一般房房屋”一般已已不普普遍，，调查查中应应区别别设防防与不不设防防的房房屋破破坏程程度对对烈度度的反反映，，给出出合理理的烈烈度值值。对对于质质量特特别差差或特特别好好的房房屋，，可根根据具具体情情况，，对表表列各各烈度度的震震害程程度和和震害害指数数予以以提高高或降降低。。（３））“人的感感觉”指平房房内或或楼房房低层层内人人的感感觉。。（４））表中中震害害指数数是对对上述述“一般房房屋”而言。。“完好”为０，，“毁灭”为１，，中间间按表表列震震害程程度分分级。。平均均震害害指数数是对对所有有房屋屋的震震害指指数的的总平平均值值而言言，可可以用用普查查或抽抽查的的方法法确定定之。。（５））使用用本表表时可可根据据地区区具体体情况况，作作出临临时的的补充充规定定。（６））烟囱囱指工工业或或取暖暖用的的锅炉炉房烟烟囱。。（７））表中中数量量词的的说明明：个个别：：１００％以以下；；少数数：１１０％％～５５０％％；多多数：：５００％～～７００％；；大多多数：：７００％～～９００％；；普遍遍：９９０％％以上上。（８））对重重要的的工业业设施施，如如桥梁梁、重重要车车间、、高层层建筑筑、巷巷道等等，要要进行行专门门的调调查，，在调调查中中应结结合设设防情情况进进行评评估。。（2））场地烈烈度（（I场）：同一一I基区，场地条条件不不同而而进一一步划划分，，对I基修正。。（3）设防烈度（（设计烈度度）（I设）：是抗震设设计所采用用的烈度。。依建筑物物重要性、、抗震性、、经济性、、对I基调整。原则则上一般建建筑用I基，重要建筑筑适当提高高。设计部部门很少用用I场。原则上小小于等于VI度区不设防防。几个烈度概概念：（1）地震基本烈烈度（I基）：一定时间间（今后100年内）和一一定地区范范围内一般般场地条件件下（二类类粘土）可可能遭遇的的最大烈度度。一个地地区的平均均烈度。二、地震震地质质基本本特征征1.介质条件2.结构条件活断层的一一些特定部部位：端点点、拐点、、交汇点等等。3.构造应力条条件构造应力场场包括1、3的大小方向向，构造应应力方向与与断层的关系。现代构造运运动强烈的的部位，应力集中4强震活动受受活动构造造的控制5绝绝大多数强强震发生在在一些稳定定断块边缘缘的深大断断裂带上,而稳定断断块内部很很少或基本本没有强震震分布。6.裂谷型的的断陷盆地地尤其是晚晚第三纪、、第四纪新新生盆地业业常发生强强震。一）世界范围内内的主要地地震带及其其形成的大大地构造环环境1环太平平洋地震带带这是世界上上最大的地地震带，在在狭窄条带带内震中密密度也最大大，全世界界约80％％的浅源地地震、90％的中源源地震和几几乎全部深深源地震集集中于此带带，释放的的能量约为为全世界地地震释放能能量的80％。很早早以前就已已经知道，，此带的震震源深度有有自岛孤外外线的深海海沟向大陆陆内部逐步步加深的规规律，并解解释为大陆陆与大洋之之间的一条条倾向大陆陆的大断裂裂面。。2地中海喜喜马拉雅地震震带或欧亚地地震带仅次于环太平平洋地震带的的第二大地震震带，震中分分布较前者为为分散，所以以带的宽度大大且有分支。。以浅源地震震为主，中源源地震在帕米米尔、喜马达达雅地区有所所分布，深源源地震主要分分布于印尼岛岛弧。环太平平洋地震带以以外的几乎所所有深源、中中源和大的浅浅源地震均发发生于此带，，释放能量约约占全球地震震能量的15％。3大洋海岭岭地震带主要呈线状分分布于各大洋洋的接近中部部。这一地震震带远离大陆陆是多为强震震，所以以前前未被人注意意，60年代代以前不把它它作为一个地地震带，海底底扩张和板块块构造的发展展才使人们注注意到这一地地震带。这一一带的所有地地震均产生于于岩石圈内，，震源深度小小于30km，震级除少数例例外均不超5级。二)我国国地震地质的的基本特征1我国强震震空间分布及及地震区带划划分我国大于6级级的强震的空空间分布极不均匀，大致以105度为界。。西部地震广广泛分布，东东部地震相对对稀少，震级均未达到到8级。在上述两地地震区域内强强震分布也是是极不均匀的的，东部域分分布于华北及及东南沿海一一带，而西部部分布面积大大，但塔里木木、准噶尔和和鄂尔多斯盆盆地等则地震震分布较为零零星。2我国强震震发生的地质质条件(1)强震震与活动断裂带的关系a）不同方向的断断裂的交汇部部位b）活动性深大断断裂的转折部部位c）活动性深大断断裂的端部或或其它锁闭段段(2)强震与与断陷盆地的关系a）倾斜断陷盆地地的较深、较较陡一侧活动动断裂裂的最大断距距段上；b）两盆地间或盆盆地内部由横横向断裂控制制的横向隆起起带两侧；c）断陷盆地的锐锐角尖端，或或断陷盆地带带内多组断裂裂交汇部位；；d）受不同方向多多组断裂控制制，内部构造造又比较强烈烈的复合盆地地的次级凹陷陷带上，如1966年邢邢台地震。(3)强震震产生的深部构造条件我国大陆板内内地震多发生生在地壳内10-25km深处，在我国西部还还发生在地壳壳内31-37km。由此可见，地地壳深部构造造活动和受力力状态，对地地震的孕育和和发生，是更更为直接的因因素。不同级别的断断裂如盖层断断裂、基底断断裂、岩石圈圈断裂和超岩岩石圈断裂，，层间断裂在深部的的活动往往是是地震发生的的主要原因。。3我国大大陆地震活动动与现代构造造应力场与形形变场的关系系根据大量震源源机制解及地地震时地表断断层错动方式式分析，我国国广大地区主压应力以近近水平方向者者为主。主压应力仰角小于30度者占80%以以上，且以东经105º为界，可区分分出两大应力力系统。西部为近南北向-北北东向挤挤压应力场。。东部为大面积的近近东西的水平平挤压应力场场。来自板块边界界的作用力是是中国大陆新新生代和现今今构造变形的的主要动力源源4我国现代地壳壳垂直形变与与地震活动的的相关性研究究中国大陆垂直直形变的的总总趋势是南升升北降，最大上升量量在喜马拉雅雅山地区，年年速率达10mm左右。下降最最强烈的新疆疆准噶尔盆地地，年速率为为-3到-4mm。大致以银川-昆明一线为为界，西部线线条密集，等等值线多呈东东西或北西西西走向，与主主要断裂线方方向一致，其其地形变断裂裂线多由3-4条等值线线组成的梯度度带绘出，表表明其活动强强度较大。东东部线条相对对稀疏，等值值线走向多为为北北东向-北东向，部部分为东西向向及南北向，，也与构造线线吻合较好。。东部地区的垂垂直变形大致致分为三区：华南-西南南区，华北区区和东北区。。5我国大大陆板内现代代运动特征我国大陆处于于欧亚大陆的的东部，是一一个被周围板块挤挤压围限的区区域，影响板内变变形和运动状状况的边界动动力环境十分分复杂：（1）有印度度板块与欧亚亚大陆在喜马马拉雅一带的的碰撞及向向亚洲内部的的继续挤压；（2）西太平平洋板块向亚亚洲大陆的俯冲与挤压；（3）菲律宾宾板块向西的的俯冲和在台湾一带带的汇聚；（4）日本海海、东海东部部冲绳海槽及及南海盆地的的弧后局部扩张。在周边板块碰碰撞或俯冲的的推动下，板板块之间就产产生了不同形形式、不同规规模和速率的的相互错动。。大体上又可可分为西部板板内聚敛为主主的挤压区，，东部东北、、华北的拉张张裂陷区和东东南部处于西西部挤压与北北部围限下整整体稳定滑移移区。（1）西部挤挤压区（2）东南部部滑移区（3）东及东东北部张裂区区极射赤平投影影（Stereographicprojection）简称赤平投投影，主要用用来表示线、、面的方位，，相互间的角角距关系及其其运动轨迹，，把物体三维维空间的几何何要素（线、、面）反映在在投影平面上上进行研究处处理。它是一一种简便、直直观的计算方方法，又是一一种形象、综综合的定量图图解，广泛应应用于地质科科学中。运用用赤平投影方方法，能够解解决地质构造造的几何形态态和应力分析析等方面的许许多实际问题题，因此，它它是研究地质质构造的经常常采用的一种种手段。一切通过球心心的面和线，，延伸后均会会与球面相交交，并在球面面上形成大圆圆和点。以球球的北极为发发射点，与球球面上的大圆圆和点相连，，将大圆和点点投影到赤道道平面上，这这种投影称为为极射赤平投投影。三、震源机制制和震源参数数1.震源机制制：地震发生的的物理过程或或震源物理过过程。可以通通过多个地震震台的的地震震记录图来确确定。主要依依据初到P波的方向＋＋－－＋＋－－1313单力偶双力偶P波的初动具有有明显的象限限分布特点。。平移断层正断层逆断层2.震源参数数：反映震源断层层的一些特征征量或物理量量包括：断层走走向、倾向、、倾角、断层层错动方向、、震源断层长长度、宽宽度、、断层错距、、震源应力方方向等。求解：（1）震源机机制解（2）等震线线的几何特征征（3）根据据第一章介绍绍的经验式，，据震级等计计算断层长度度、错距，（4）根据据震前后大地地变形推求断断层位量、方方向、错距、、类型等第三节地地震效应应地震效应———地震作用影影响所及的范范围内，地表表出现的各种种震害和破坏坏。取决于三方面面：场地工程程地质条件、、震级、震中中距、建筑物物类型及结构构振动破坏效应——引起建筑物破坏地面破坏效应——地面破裂及地基液化、沉陷等斜坡破坏效应——滑坡等一振动破坏效应应地震地面运动建筑物振动建筑物破坏(强度、刚度、整体性不够产生破裂或倒塌）地震（a,v,A)三种破坏的效效两种分析方法法假设：1）建筑物是是刚体，即建筑物的的各部分作为为一个整体（一个质点）），具有有相同的加速速度。2）建筑物受受力振动加速速度和地面加加速度是相同的3）将地震力力视为由地面面振动a0max引起建筑物的的惯性力，即地震力就就是建筑自身身的惯性力，，固定不变。建筑物受到的的地震力P为：其中当amax为水平矢量，称其为水平地震系数kc，相应地为垂直地震系数k/c；g为重力加速度；amax=PW1.静力法我国规定Kc’=(1/2-1/3)Kc一般：不考虑虑Kc’,但在有倾覆、、滑动危险的的结构，如挡挡土墙、水坝坝等，需用Kc’核算。在高烈度（度以上）区必必须考虑地震震力核算的稳稳定性。（1）工业与与民用建筑，，建筑物的破破坏主要与水水平地震力作作用下的水平平滑动及结点点脱开有关，，故实际上为为稳定性课题题，其表达为为：式中：f、c为地基与基础础间或滑动面面上的摩擦擦系数及粘聚聚力；W为建筑物的重重量；A为建筑物基础础底面或滑动动面的面积；；Kc为水平地震系系数。（2）水坝坝应考虑虑两种情况：：只只考虑水平地地震力作用时时，在水水平与铅直地地震力共同作作用时，2.动力分析析法实际情况：地地震破坏取决决于地震力（（幅度、频率率、持续时间间）及受震体体特性（刚度度、自震周期期、阻尼）。故广泛用动动力分析法考虑地震对建建筑物的作用用与场地工程程地质条件、、建筑物结构构特点、地震震历时等因素素。地面与建建筑为一个动动态系三种方法：模模型模拟、计计算机模拟分分析、简化反反应谱计机算模拟分分析——输入入强震波谱模模拟地震作用用，了解振动动过程，求振振动阻力和动动位移。将建建筑控制在弹弹性变形限度度内。简化反应谱法法地震反应谱（（earthquakeresponsespectrum）------由于地震的作作用（简化为为简谐震动）），结构因振振动而产生惯惯性力，使使建筑物产生生内力，建筑筑物会产生位位移、速度和和加速度，人人们把不同周周期下建筑物物反应值的大大小画成曲线线，这些曲线线称为反应谱谱。即，单自自由度弹性系系统对于某个个实际地震加加速度的最大大反应（可以以是加速度、、速度和位移移）和体系的的自振特征（（自振周期或或频率和阻尼尼比）之间的的函数关系。。一般说来，，设计的直接接依据是加速速度反应谱。。——认为建筑筑为一个质点点M，为一个弹性系系数为K的振其振动性性能自由振周周期T和阻尼决定，，要考查在受受到不同时刻刻的地震加速速度a0后，建筑所表表现的加速度度a的大小。原理：由质点点受振动后的的性能可建立立微分方程，，该方程中包包括了质点a及地面a0，解方程时，按按简化的办法法输入一次地地震的不同时时刻的a0，得到一系列列amax值，得到一个个特定T、阻尼下反应谱谱曲线。抗震设计反应应谱（设计计用用标标准准反反应应谱谱））是根根据据大大量量实实际际地地震震记记录录分分析析得得到到的的地地震震反反应应谱谱进进行行统统计计分分析析，，并并结结合合震震害害经经验验综综合合判判断断给给出出的的。。也也就就是是说说设设计计反反应应谱谱不不像像实实际际地地震震反反应应谱谱那那样样具具体体反反映映1次地地震震动动过过程程的的频频谱谱特特性性，，而而是是从从工工程程设设计计的的角角度度，，在在总总体体上上把把握握具具有有某某一一类类特特征征的的地地震震动动特特性性。。由于于强强震震地地面面运运动动受受许许多多因因素素影影响响，，准准确确确确定定某某地地区区的的a0有困困难难，，抗抗震震部部门门是是根根据据不不同同岩岩土土地地面面历历史史上上多多次次强强震震平平均均值值a0的平平均均反反应应谱谱（（此此方方法法是是1959年美美国国Housner提出出））。。加速速度度反反应应谱谱在在周周期期很很短短时时有有一一个个上上升升段段（（高高层层建建筑筑的的基基本本自自振振周周期期一一般般不不在在这这一一区区段段）），，当当建建筑筑物物周周期期与与场场地地的的特特征征周周期期接接近近时时，，出出现现峰峰值值，，随随后后逐逐渐渐下下降降。。出出现现峰峰值值时时的的周周期期与与场场地地的的类类型型有有关关：：I类场场地地约约为为0．1～0．2s；Ⅱ类场场地地约约为为0．3～0．4s；Ⅲ类场场地地约约为为0．5～0．6s；Ⅳ类场场地地约约为为0．7～1．0s。反应应谱谱β-T有峰峰点点（（Tm，βm），，峰峰点点前前规规律律不不明明显显，，过过峰峰点点后后长长周周期期部部分分按按（（T>=Tm,n为衰衰减减系系数数））的的规规律律衰衰减减。。对对谱谱曲曲率率进进行行平平滑滑处处理理，，并并从从设设计计安安全全考考虑虑，把把β-T曲线线的的高高频频部部分分削削平平（（取取水水平平线线））。。为为保保证证最最低低抗抗震震能能力力，，对对低低频频部部分分取取一一个个下下限限值值，，成成为为一一般般规规范范给给出出的的谱谱曲曲线线，，作作为为设设计计用用标标准准反反映映谱谱。。为了了考考虑虑场场地地条条件件对对设设计计反反应应谱谱的的影影响响，，通通常常的的做做法法是是将将场场地地按按某某些些指指标标和和描描述述划划分分为为若若干干类类，，以以便便采采取取合合理理的的设设计计参参数数和和有有关关的的抗抗震震构构造造措措施施。。由由此此可可见见，，场场地地分分类类的的目目的的是是确确定定不不同同场场地地上上设设计计反反应应谱谱，，其其作作用用是是在在地地震震作作用用计计算算中中定定量量考考虑虑场场地地条条件件对对设设计计参参数数的的影影响响。。从从各各国国规规范范场场地地分分类类的的总总趋趋势势看看，，分分类类的的标标准准应应当当反反映映影影响响地地面面运运动动特特征征的的主主要要因因素素，，但但现现有有的的强强震震资资料料还还难难以以用用更更细细的的尺尺度度与与之之对对应应，，所所以以场场地地分分类类一一般般至至多多分分为为3或4类，划分指标标尤以土层软软硬描述为最最多，它虽然然只是一种定定性描述，由由于其精度能能与场地分类类要求相适应应，似乎已为为各国规范认认同。作为定定量指标覆盖盖层厚度亦已已被许多规范范所接受，采采用剪切波速速作为土层描描述软硬的指指标近年来逐逐渐增多。我我国近年来修修订的规范，，如《建筑抗震设计计规范》(GB50011—2001)、《构筑物抗震设设计规范》(GB50191—93)等都采用了这这类指标进行行场地分类。。类别土类型岩土名称和性状特征周期值Tg(s)近震远震I坚硬土稳定岩石，密实的碎石土；土层vs>500m/s0.200.25II中硬土中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、中砂，fk>200kPa的粘性土和粉土；土层vs=250~500m/s0.300.40III中软土稍密的砾、粗、中砂，除松散状态的粉、细砂，fk<=200kPa的粘性土和粉土，fk>=200kPa的填土；vs=140~250m/s0.400.55IV软弱土淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉积的粘性土和粉土，fk<130kPa的填土；vs<=140m/s0.650.85烈度6789αmax0.040.080.160.32场地土类别及及特征周期值值结构物截面抗抗震验算的水水平地震影响响系数最大值值应用：1、设计时不不一定进行动动力分析计算算，直接根据据T，Tg查（T），以及a0max后，便可得到到amax。2、等效静力分析析方法：地震力式中：c为结构影响系系数，α为地震影响系数数。注意：Kc,α两系数分别表表达地面加速速度及建筑物物振动加速度度与g的比值。而β表达场地建筑筑是震动放大大的倍数。地震力大小与与建筑物的质质量与刚度有有关。在同等等的烈度和场场地条件下，，建筑物的重重量越大，受受到地震力也也越大，因此此减小结构自自重不仅可以以节省材料，，而且有利于于抗震。同样样，结构刚度度越大、周期期越短，地震震作用也大，，因此，在满满足位移限值值的前提下，，结构应有适适宜的刚度。。适当延长建建筑物的周期期，从而降低低地震作用，，这会取得很很大的经济效效益。上述设计实质质是采用一个个最大加速度度平均值，有有人提出考考虑震动的时时间因素，按按反应谱形状状的特征进行行设计即时程程设计方法，，(给amax标准化，定义义动力系数β)二地地面破坏效应应地面破裂效应地基基底效应地震断层地面裂缝沉降砂土液化地基滑移1.地面破裂裂效应——指地震震时断层错断及地面裂裂缝引起的破破坏。强烈地地震均会出现现。断层长度及宽宽度可按估计计的震级用经经验公式计算算。延伸数十十至数百公里里不等。位置一般按已已有的主干断断层线或分支支断裂线出现现。走向断裂—地地表断裂方方向与之相吻吻合。逆断裂——地表表断裂与原断断层有一定偏偏移。正断裂——介于于走、逆之间间。走滑型正正断型逆逆断型AD、AB、、AD’最易出现的断断裂及范围。。主要产生于于上盘。产生的可能性性：与断层活活动方式、震震源深、M、覆盖层厚等有有关。（1）断裂活活动就可能产产生地表断裂裂。（2）与上部部土层厚有关关。临界厚度—土层剪损应变变临界值，硬硬土5%，软软土10%。。—下部断裂错动动垂直位移（（m），一般<3m。一般覆盖层30-50m以上很少出现现地表断裂。。（3）M>7.2级几乎都产生生，M=6级、震源10-30Km时，很少产生生。地表断裂宽度度：由一条主主干断裂带构构成，可能为为狭长断面，，或一个带包括影响带常常常有几英尺尺至几十英尺尺以上。且逆逆断层>正断断层>走滑。。对于倾角45-90度度断层，宽度度约等于2.地基效应应——强烈震动作用用下，土体较较大变形移动动，使地基承承载力下降或或丧失，由此此造成建筑物物的破坏。机理：饱水砂土在在地震、动力力荷载或其它它物理作用下下，受到强烈烈振动而丧失失抗剪强度，，使砂粒处于于悬浮状态，，致使地基失失效的作用或或现象。1液化机理：砂土的抗剪强强度：砂基液化问题题：砂土液化（横横向移动）系系因地震时球球粒（理想砂砂粒）的重新新堆集。地震震振动造成这这种固体颗粒粒堆集更加有有效，这会占占据少量体积积。一部分覆覆盖层荷载由由水来支撑，，这就无法阻阻止水体横向向运移。2.影响砂土土液化的因素素1）土的类型及性性质★粒度粉、细砂土最最易液化；高高烈度时，亚亚砂土、轻亚亚粘土、中砂砂也可液化。。我国90%发生在粉组组、砂、亚砂砂土中。粉粒粒含量>40%时，极易易液化；粘粒含量>12.5%时，极难液液化。极易液液化土的特征征是：平均粒度0.02-0.10mm，ŋ=2-8，粘粒含量<10%★密实度松砂极易液化化，密砂不易易液化。相对密度Dr<50%时，很易液化化，Dr>80%时，不易液化化。★成因及年代代多为冲积成因因的粉细砂土土，如滨海平平原、河口三三角洲等。沉积年代较新新：结构松散散、含水量丰丰富、地下水水位浅2）饱和砂土的埋埋藏分布条件件埋藏条件包括括：砂层厚度度、上覆非液液化土层厚度度（即埋藏深深度）、地下下水埋深。★砂层上覆非液液化土层愈厚厚，液化可能能性愈小。一一般埋深大于10-15m以下就难以液液化了。★地下水位埋深深愈大，愈不易易液化。实际际上，地下水水埋深3-4m时，液化现象象很少，一般般把液化最大大地下水埋深深定为5m。★砂层越厚越易易液化。3）地震活动的强强度及历时地震力（剪应应力）是砂土液化的的动力地震愈强，历历时愈长，则则愈易引起砂砂土液化，而而且波及范围围愈广。Ⅵ度以下下地区区很少少有液液化现现象；；Ⅶ度区只只能使使疏松松的粉粉、细细砂层层液化化；而而Ⅸ度以上上地区区才能能使粗粗粒及及粘粒粒含量量较高高的土土液化化。强强度很很高的的地区区即震震中区区附近近，因因地振振动以以垂直直为主主，也也不易易产生生液化化。液液化范范围（（液化化最远远点，，以震震中距距R表示，，Km））lgR=0.77M-3.63.砂砂土液液化的的判别别根据地质条条件，，可初初步判判定该该区土土层是是否存存在液液化的的可能能。若若有可可能，，需进进一步步的工工作,作出出准确确判别别。（1））初步步判别别饱和砂砂土或或粉土土，当当符合合下列列条件件之一一，可可判为为不液液化土土或不不考虑虑液化化作用用。①Q3及Q3以前的的土②粉土土的粘粘粒含含量不不小于于表列列数据据③上覆覆非液液化土土层厚厚度和和地下下水埋埋深符符合下下列条条件之之一：du>do+db-2液化土土特征征深度度dw>do+db-3du+dw>1.5do+2db-4.5dw—地下水水埋深深（m），，年最高高水位位du—上覆非非液化化土层层厚（（m）db—基础砌砌置深深度（（m)do—液化土土特征征深度度（m）粉土的粘粒含量℅7度8度9度101316烈度789粘土678砂土789①现场标标准贯贯入试试验，，地面面以下下15m以内的的液化化土应应符合合下列列要求求：其中：：N63.5－－饱和土土标贯贯实测测值Ncr－－判别砂砂土液液化的的临界界锤击击数N0－－基准锤锤击数数（贯贯人点点深3米，地下下水埋埋深2米）），查表ds－－饱和土土标准准贯入入试验验点深深度（（m）dw－－地下水水埋深深(m)c－－粘粒百百分含含量，，当c<3％％时，取取c＝3判据：：Ncr<N63.5不液化化（2））进一步步判别别方法有有:①①现场实实验,②剪应应力对对比法法烈度789近震61016远震812—液化程程度等等级定义：：液化化指数数In——15m以内标标贯实实验段段总数数—i段标贯贯实测测值，，当实实测值值大于于临界界值时时取临临界值值—i段标贯贯临界界值—i段土层层厚度度（m)—i层单位位土层层厚度度影响响权函函数（（m-1）该层中中点深深度<5m，取10该层中中点深深度=15m，取0该层中中总深深度5-15m，，取内插插值等级判判别：：I<5轻微，，无灾灾害I=5-15中等，，不均均匀沉沉陷，，冒砂砂I>15严重，，建筑筑倾倒倒，地地面变变形②剪应力力对比比法此法是是希德德在日日本新新泻地地震后后提出出的，，是目目前国国内外外比较较流行行的判判别方方法。。其原原理是是：引引起砂砂土液液化的的地震震剪切切波大大致以以垂直直方向向自基基岩向向覆盖盖层传传播，，并在在不同同深处处产生生随时时间而而变化化的不不均匀匀的反反复剪剪切应应力。。当这这种剪剪应力力超过过砂土土液化化所需需的剪剪应力力时，，即发发生液液化。。也即即当地地震剪剪切波波在砂砂土中中引起起的剪剪应力力超过过该砂砂土的的抗剪剪强度度时，，即发发生液液化。。根据地地震剪剪切波波及室室内、、现场场实验验测得得的土土体液液化时时的剪剪应力力大小小，对对比判判断。4.砂砂土液液化的的防护护措施施（1））慎重重选择择场地地（2））选择择基础础类型型（3））地基基处理理处理标标准：：★应处理理至液液化深深度下下限★处理后后的土土层标标贯击击数实实测值值应大大于临临界值值压密通过振振动、、夯击击、爆爆破等等手段段，使使砂土土急剧剧液化化排水水，而而达到到压密密，提提高天天然地地基土土的相相对密密度Dr排渗法法通过排排渗井井等来来消散散因振振动时时而产产生的的孔隙隙水压压力，，防止止液化化换土或或盖重重用非液液化土土更换换地表表的液液化土土层，，或在在地表表液化化土层层上覆覆盖填填土第四节节场场地工工程地地质条条件对对震害害的影影响及及地震震小区区划一、场场地工工程地地质条条件对对震害害的影影响目前为为止，，将地地震烈烈度和和地震震力作作用运运用于于工程程设计计中时时，都都没有有很好好考虑虑一个个场地地实际际地质质条件件的影影响。。实际际上，，例如如场地地条件件的差差别，，可能能使同同一基基本烈烈度区区不同同场地地的实实际烈烈度相相差2-3度。。解决途途径：：①按场地地条件件进行行动力力分析析；②场地烈烈度小小区划划主要影影响因因素：：岩土土类型型、地地形地地貌、、断裂裂、地地下水水。1.岩岩土类类型及及性质质（1））强度度及刚刚度震害程程度：：岩性性：：时代代：：以基岩岩为准准，高高1~2倍倍小大大基岩——密实砾砾石——粘土——饱水砂砂——淤泥、、填土土老新新（工基基教材材中列列出了了不同同岩性性烈度度差值值。））原因：：①介质对对波的的吸收收放大大作用用，软软土对对低频频率周周期波波选择择放大大作用较较大，，A↑，T↑，a↑，持续时时间↑，对长周周期建建筑（（如高高层建建筑））破坏坏大。。②地基震震动破破坏效效应不不同。。基岩岩强度度高，，震动动下一一般不不致破破坏，，土体体相反反。地震波波在岩岩土层层传播播时，，某一一类土土层往往往对对某种种周期期的波波多次次反射射叠加加而放放大增增强使使其波波而长长，这这种周周期就就是该该土层层的特特征周周期，，称其其为““卓越周周期”（（remarkableperiod)。特征征周期期的实实质是是波的的共振振，即即地震震波与与土体体自振振周期期相同同时产产生共共振作作用。一般般，土土层愈愈厚、、愈松松软则则特征征周期期愈大大。由土层层剪切切震动动微分分方程程式推推得：：H——土层厚厚度（（m）；；Vs——土层剪剪切波波（横横波））速度度通过测测定土土层的的剪切切波速速可以以获得得土层层的To设计上上，尽尽可能能不要要把与与土样样卓越越周期期相同同周期期的建建筑建建于该土土层处处。（2））松软软土层层厚度度土层厚厚度越越大，，震害害越大大，但但对于于不同同建筑筑影响响程度度不同同，如如下下图：：原因：：地震震波多多次反反射，，长周周期波波叠加加,土层越越厚增增强越越明显显。旧金山山地震震，土土层对对10层房房屋最最大底底部剪剪力原因：：软软层的的隔震震作用用，夹夹软层层效应应，当当软层层的比比邻层层小30%时，夹层有明明显的减振作作用，软层埋埋深25m以上越厚影响响越显著。（（