地震安评基本概念

地震安评基本概念地震学是研究与地震有关的科学问题，哪几门学科的研究反映了地震学直接为社会抗震减灾的服务？这几门学科的主要研究内容。答：直接为社会减灾服务方面：地震预报、地震工程和地震社会学地震预报：短临预报，中长期预报。地震工程学：研究地震危害性的工程问题。工程地震：以中长期地震预报结果为依据，提供一个工程或地区在其设计寿命中可能遭遇的地震危险，作为工程抗震的设防标准或依据，以保证工程的安全性。工程抗震：应用结构地震反应分析估计工程的抗震能力，然后按照给定的抗震设防标准进行工程抗震设计。地震社会学：研究地震引起的社会问题，包涵震害预测与抗震减灾。抗震设计的目的、内容与抗震设防标准。抗震设计的目的：使工程在承受所考虑的荷载或作用下具有一定的安全性抗震设计的内容：地震作用、工程或社会的安全性□地震作用：大小、概率与频度、动态特征□工程/社会的安全性：工程到达何种安全程度为宜2012-9-18工程安全性或抗震设计标准□如何判断或定义工程的抗震安全性□如何选择适当的安全性，以得到安全与经济的平衡“小震不坏、中震可修、大震不到”工程场地地震安全评价工作的分级及各级的主要研究内容。工程场地地震安全性评价工作分为I、II、III、IV级要求进行地震危险性概率分析、保守的地震危险性确定性分析、能动断层的确定、设计地震动参数估计和详细地震地质安全性评价。适用于核电站以及特殊重要的大坝等。要求进行地震危险性概率分析及地震小区划。适用于位于VII度(含)以上地区的重大城市经济开发区、大型厂矿企业及重要生命线工程等。要求进行地震危险性概率分析、场地设计地震动参数估计和一般地震地质安全性评价。适用于除I、II级以外的位于烈度VII(含)以上地区的大型项目中的重要工程。要求应依据现行中国地震烈度区划图使用规定进行设防。凡需进行基本烈度复核者，均应进行烈度的地震危险性概率分析。适用于除I、II、III以外的工程。我国现行的有哪几个主要的抗震设计规范？《构筑物抗震设计规范》(GB50191-93)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073-2000)《公路工程抗震设计规范》(TJ004-89)《核电厂抗震设计规范》(GB50267-97)《铁路工程抗震设计规范》(GB50111-2006)核电厂的“运行安全地震动”与极限安全地震动。《构筑物抗震设计规范》(GB50191-93)《核电厂抗震设计规范》(GB50267-97)运行安全地震震动operationalsafetygroundmotion在设计基准期中年超越概率为2%。的地震震动，其峰值加速度不小于0.075g。通常为核电厂能正常运行的地震震动。极限安全地震震动ultimatesafetygroundmotion在设计基准期中年超越概率为0.1%。的地震震动，其峰值加速度不小于0.15g。通常为核电厂区可能遭遇的最大地震震动。板块构造运动学说。板块构造学说(Platetectonics)是在大陆漂移学说和海底扩张学说的基础上提出的。板块构造，又叫全球大地构造。所谓板块指的是岩石圈板块，包括整个地壳和莫霍面以下的上地幔顶部，也就是说地壳和软流圈以上的地幔顶部。全球地壳划分为六大板块；太平洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块、印度洋板块(包括澳洲)和南极洲板块。其中除太平洋板块几乎全为海洋外，其余五个板块既包括大陆又包括海洋。板块之间的边界是大洋中脊或海岭、深海沟、转换断层和地缝合线。这里提到的海岭，一般指大洋底的山岭。动力来源是地幔热对流。根据板块学说，大洋也有生有灭，它可以从无到有，从小到大；也可以从大到小，从小到无。大洋的发展可分为胚胎期(如东非大裂谷)、幼年期(如红海和亚丁湾)、成年期(如大西洋)、衰退期(如太平洋)与终了期(如地中海)。板块构造学说将地球表面划分为若干刚性的岩石圈板块，板块之间为俯冲、碰撞带，中洋脊，以及转换断层等活动带。地震的一些基本概念：震级、震源、震中、震源距、震中距…震级：指地震的大小；是以地震仪测定的每次地震活动释放的能量多少来确定的。震源：地震发生的位置震中：地表水震源正上方的点震源距：地面上某一观测点到震源的距离，到U震中的距离称为震中距地震的分类。按震动的性质：天然地震、人工地震及脉动按成因划分：构造地震、火山地震和陷落地震按震源深度划分：浅源地震(<60km)、中源地震(60~300km)、深源地震(>300km)按震中距划分：地方震心<100km)、近震(△<1000km)、远震(△>1000km)按震级划分：弱震(M<3)、有感地震(M:3~4.6)、中强震(M:4.5~6)、强震(M>6，其中M>8为巨大地震)断层的基本类型与断层的几何参数。类型：走滑断层、正断层、逆断层几何参数：走向、倾伏角、倾角地震矩与矩震级。地震矩：矩震级：震害与次生灾害、地震烈度与等震线。地表破坏：断层破裂、重力性地裂、震陷、滑坡、沙土液化等；结构物破坏：房屋破坏、桥梁和坝体的破坏、工业设施和生命线工程的破坏、地下结构的破坏等；次生灾害：地震所引起的爆破、火灾、水灾和疫情等。地震烈度：等震线：地震波的基本类型。地震在地球内部产生2种体波：P波和S波面波是沿地球表面附件传播的一种弹性波，其传播速度比体波慢。最重要的面波有两种：Rayleigh波和Love波。区域地震构造综合评价的目标与内容。【范围】对工程场地地震安全性评价有影响的范围，其半径不应小于工程场地外围150千米。【目标】研究区域地震构造，其目的是找出区域内构造活动与地震活动的关系，为工程的地震安全性评价提供发震构造确定及潜在震源区和地震构造区划分的基本依据。【内容】①活动构造与破坏地震的关系;②地球物理场和地壳结构与破坏性地震活动的关系；在有足够现代地壳形变资料的地区，研究速度变化和形变特征与强震活动的关系；研究在现代构造应力场作用下，易于发生破坏性地震的构造。近场区地震构造调查的目的。“近场”一一可取为工程场地及其外围25km的地区。【目的】是详细查明近场范围内地震的发震构造，其中的关键工作是进行断裂活动性鉴定，并收集有关的深部构造环境资料，为编制1:20万(对I级工作，应为1:10万)地震构造图和最终确定发震构造、潜在震源区和本底地震提供依据。地震区与地震带。地震区、带是地震活动特点和地震地质条件都密切相关的地区，即同一地震区、带内的地震活动具有共同特点并相互联系。地震区是指大区域范围内地震活动和大地构造活动的特点具有明显相关的地区。同一地震区的地震活动在时、空、强上具有共同特征和相互联系，如我国东部的东北地震区、华北地震区等。地震带是指同一地震区内地震活动性和地质构造条件密切相关的地带。带内地震活动在时间、空间和强度上的相关性更为密切。一般来说，地震震中分布相对密集成带。能动断层与活动断层。能动断层(capablefault)：“在地表或接近地表很可能产生相对位移的断层”活动断层(activefault):“可能发生破坏性地震的断层”两者的区别：强调的重点不同：地表或近地表是否可能引起错动；活动断层强调“活动”时间上的差别：能动断层要求的时限明确：3.5万年以来活动的，或者50万年以来重复活动的，或晚更新世(或10万年左右)以来活动过的断层；适用范围不同：能动断层只用于核动力工程选址中以厂址为中心、一定范围(如半径5km)的断层鉴定；活动断层无此限制。弥散地震。弥散地震:在地震构造区，与已确认的发展构造无关的最大地震。根据我国实际的地震地质资料，将弥散地震按两种不同类型的地震来处理:一种是与已知发震构造关系不明显的中小地震，称之为“弥散型地震”；另一种是与已知发震构造不相关或者没有查清其发震构造的那些历史强震，这种类型地震称之为“特殊类型弥散型地震”。地震构造区与发震构造。地震构造区的含义：具有同样地质构造和地震活动性的地理区域。发震构造：发震构造(Seismogenicstructure):显示地震活动性的，或有历史地表破裂的，或古地震活动性影响的在现代构造条件下曾是地震震源的构造，在关心的时期内很可能发生强震的构造。地震活动断层分段的依据。潜在震源区与地震危险区。潜在震源区：指潜在有发生破坏性地震的源区，一般为未来可能发生破坏性地震的地区。“未来”：指几千年或更长的时间段内；“可能”：具有概率的含义；“破坏性地震”：M>5;“地区”：未来发生地震的震中所在的范围。地震危险区：未来百年内可能发生的最大地震的极震区(或称震中烈度范围)。(1977年中国地震烈度区划图)¥102-1潜在震潭区和地震危险区的差别类别时间尺度危险指稼范围潜在震源区事几千年霰圾上限M时年均发生率v谷类震缓震中的分布范圈地震也隆区-百年最大聂级抑・一(一般小于霰级上限)震中烈度区(或破震区)(21)潜在震源区的分类及潜在震源区划分的原则。1977年Kiureghian&Ang将震源区分为三类。I类源：断层走向和位置完全确定。震源模型的长度、走向以及相对于场地的位置是已知的，称为I类线源；II类源：断层走向确定但位置不确定(如有数条相互平行的断层组成的断裂系)。断层相对于场地的确切位置是不知的，但断层主要走向是清楚的。--II类面源；III类源：断层走向和位置完全不确定。--III类面源地震构造类比原则与地震活动重复原则地震构造类比原则：这是指某地区历史上虽然没有强地震或有中等强度地震记载，但与已经发生过强震地区的构造条件具有相似的特点，就可以划为具有同类震级上限的潜在震源区。或者是指虽无强震记载，但已发现有古地震遗迹的地段，可划为相当于最大古地震震级的潜在震源区。地震活动重复原则：指历史上已发生过强震的地段或地区，可以划为具有同类震级或高于原最大震级的潜在震源区。此外，地震活动在空间上的迁移、填空特点，有时也被用作划分潜在震源区的佐证。潜在震源区的震级上限及其确定的方法。潜在震源区的震级上限(Mu)是指该潜在震源区内预期未来发生超过该震级地震的概率趋近于零。潜在震源区的震级上限的确定方法历史地震法构造类比与古地震法地震地质灾害及其研究意义地震力触发地质体遭到破坏所引起的灾害一地震地质灾害研究地震地质灾害的意义：有助于了解地震地质灾害所发生的原因与规律，减少地震地质所造成的灾害；地震地质灾害的遗迹是研究历史地震或史前地震的重要标志；有助于地震相关信息的判定地震地质灾害的类型与成因地震海啸、砂土液化与淤泥软化、黄土崩塌与滑坡、基岩岩体崩塌与滑坡、地震断层①地腰榆造力的直接破坏②岩怵破环③土体破坏①地腰榆造力的直接破坏②岩怵破环③土体破坏④水怵破坏［咯六(灰岩与大理岩分布区溶桐腰动殖落)I开裂］沔坡1I用塌寸旱*}f史包萤层和商山冰川震动崩塌)i开裂《地&崟*7、'、沉陶与陷穴、、.土靖构破坏--;矛、砂-土赦化软土辈%:嫩淀软化)「土壤水笊坏Ql洪水曷泥石流地面水与地下潜水破坏—F』涌水(地面浦水与旷坑浦水)瑚面JK动L海啼地模断层地面呈现大慨度升降(隆起与凹陷)招饿、挠曲等拘造变形图11.3・3地震形成的地质灾害与地面破环类型海啸及其产生的条件海啸是有海底地震、火山喷发、泥石流、滑坡等海底地形突然变化所引发的具有超长波长和周期的大洋行波。当其接近近岸浅水区时，波速变小，振幅陡涨，有时可达20〜30m以上，骤然形成“水墙”，瞬时侵入沿海陆地，造成危害。地震海啸产生的三个必要条件：a深海：如果地震释放的能量要变为巨大水体的波动能量，地震必须发生在深海，只有在深海海底上面才有巨大的海体。b大地震：只有大地震才能产生海啸灾害，小地震产生的海啸形不成灾害。海底发生激烈的上下方向位移的地震才产生海啸。c开阔并逐渐变浅的海岸条件沙土液化及其减轻措施砂土液化将任何物质转变为液化态的作用或过程。在无粘性土中，这种转变是因孔隙水压增加和有效应力减少所导致的从固态到液态的变化。如何减轻砂土液化灾害1.建筑时，避开有可能液化的区域；2.建筑时，采用抗液化设计(LiquefactionResistantStructures)3.改善地基条件滑坡及其成因、地震的诱发作用滑坡(landslide)：是斜坡上的岩体或土体，受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素的影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或带，整体或分散顺坡向下滑动的一种自然现象。滑坡的成因：滑坡是内外动静环境因子产生山体滑落的产物。其产生的主要条件有地质和地貌、内外合力和人为作用。地震是滑坡诱发因素之一。I.滑坡环境条件：(1)岩土类型(2)地质构造条件(3)地形地貌条件(4)水文地质条件II.滑坡诱发因素地震动的诱发作用：世界上最大的滑坡是由地震触发的，其造成的灾害也最大。一、是使斜坡承受的惯性力发生改变；二、是造成地表形变和裂隙增加，降低岩土的力学强度，引起地下水的变化。崩塌现象崩塌(collapse;crumble;cave):是位于陡崖、陡坎陡坡上的岩体、土体以及它们的碎屑物在重力作用下突然脱离山体崩落、滚动，堆积在坡脚(或沟谷)的地质现象。泥石流及其形成的条件泥石流(debrisflow)：是沙石、泥土、岩屑、石块等松散固体物质和水的混合体由于地震动或在暴雨冰雪融水等激发下，在重力作用下沿坡面或沟床做突然的流动现象。泥石流的形成条件泥石流的形成必顼同时其备地形,松散闷体物质和水源三个条件，三者缺-不可.I孕育泥石流的流域一般地形陡峭，山坡的液虔大『％、沟床的坡度不小于L4\k-i.k的相时高荒使琴地去物质处于不稳定状态，容易在汁力械发｛降雨■述考融化.地震等)作用下,发生向下的带动，形成泥石流』派石摘览域的斜坡或沟京上必须有大量的松散堆积物，能为泥石流的形成提供必要的固体物质.作为泥石流主要成分之的固怀钩质的来源有：滞坡.崩塌的堆积物，山体霞面风化层和破碎原，坡枳物，冰枳物以及人工工程的堞升物等，水不但律泥壬•'流筋成嘤圳成部分一而目一IM是决定沌石流流崩特性的关键因素。我国多裁地区受求亚季Ml的影响，因此夏季暴耐是泥石流最主要的K源r其次，其水源来自冰％融化和水库渍坝等<,区域地震灾害评价的主要内容区域地质灾害评价是指在一定的面积范围内，根据区域地质条件背景、地质灾害触(诱)发因素及人类活动状况，对区域地质灾害发生的空间、时间和可能造成的危害、损失所做出的各种分析与判断。它包括区域易发性评价(以基本地质条件的分析为主)、区域危险性评价(在易发性基础上考虑人类活动等诱发因素)和区域风险性评价(在危险性基础上考虑生命和财产的损失)。近场地震活动性研究的目的【目的】判断近场区域范围内(工程场地及其附近地区)可能发生强震的地点(即潜在震源区或发震构造)，并进行发生强震的危险性分析。地震危险性分析的含义地震危险性分析：即给出一场地将来遭遇到超过地震动给定值的概率，或称超越概率P[A>a]，常用地震动超越概率曲线表示。常用的地震动参数有地震烈度、地震动加速度和速度，也有用反应谱的。超过概率可以用年超越概率P1年表示，也可用T年内超越概率PT表示，或重复期Tr表示，Tr=1/P1年。概率地震危险性分析计算方法的基本步骤概率地震危险性分析计算方法包含下列四步第一步(a)：潜在震源区划分和上限震级的确定：根据地震活动性和地震地质等研究成果，确定该区的潜在震源及其最大地震强度(震级上限)。(a)表示一个假定的潜在震源区，其中黑三角为已知地震，实线为已知断层，虚线为推测断层；第二步(b)：地震活动性参数的确定：根据对该潜在震源区地震活动性特点认识和震级一频度关系(lgN=a-bM)给出潜在震源区的地震活动性参数，设定该参数反映各潜在震源区地震活动性复发特征，并能有效地代表该区未来的地震活动性。并假设由IgN和M关系式所确定的各级地震在潜在震源区内任何地方发生的可能性是相同的；第三步(c)：地震动衰减公式的确定：根据该区地震等震线分布规律和强震记录的分析研究，确定该区地震动(包括地震烈度I、峰值加速度A、峰值速度V等)的衰减关系，拟合适合本地区的地震动(I、A、V等)随震级和距离的衰减关系式；第四步(d):场点地震危险性评定：经地震危险性计算给定场点(或地区)预测年限内具有不同概率水平的地震动分布，或一定地震动值的概率分布等.起算震级M0与震级上限Muz震级上限的含义是指在地震带内可能发生的最大地震的震级，预期未来发生超过该震级地震的概率趋近于零。通常认为地震带的震级上限和它所处构造环境有关。确定Muz的依据：①历史地震判断；②构造类比与古地震法；③活断层特征参数估计法；④数学分析方法。起算震级是指对工程场点有可能有影响的最小震级。目前中国地震区划图起算震级一般取为4.0。震级-频度关系震级-频度关系(Gutenberg&Richter,1954)logN(m)=av一」；■,含义：N(m)=统计时间内、区域内发生的大于等于震级为m的地震地震数目(>m)0aN、bN是同区域有关的常数，aN是在统计时间、区域内的地震活动水平，是区域内单位时间发生>0地震的总数；bN区域内大小地震频数的比例关系，bN通常为1±0.3.a、b值虽是统计参数，但有一定的物理意义，它们共同表示了一个地区(一个地震带)地震活动的整体水平：a值为该地区统计时段内0级地震次数；b值为大小地震的比例关系，它们随时间和地区有所变化。b值规定了统计区范围内各震级地震的密度分布函数和各震级地震的年平均发生率。地震年平均发生率v0地震年平均发生率v0是指一定范围内(如地震带)平均每年发生等于和大于震级为M0的地震数(目前中国地震区划图起算震级一般取为M0=4.0)。地震年平均发生率代表了统计区内的地震活动水平，其大小对地震危险性分析计算结果影响颇大。影响地震带地震平均发生率的主要因素是b值大小和选取资料的统计时段。地震空间分布函数的含义fl,Mj为地震空间分布函数，即潜在震源区各震级档地震年平均发生率权系数。K,Mj是表征地震带内发生捋档震级的地震落在第/潜在震源区的概率，即第/潜在震源区、•/震级档的地震空间分布概率函数，是震级档吗的条件概率。震源破裂的方向性效应从近年来所积累的观测资料中，人们发现强地面运动的幅值并不完全遵从于随着震中距的增加而衰减，在某一方向，记录波形震相简单而幅值高，而相反方向的记录波形却震相复杂而幅值相对较低，即使前者的震中距要大于后者。经研究发现，这是震源破裂的方向性引起的(Somervilleetal.,1997)。断层的上、下盘效应由活断层产生的地面运动与断层的错动特性是密切相关的，对于接近地表的倾斜断层，由于断层相对于自由地表的非对称性，从而所产生的强地面运动沿断层两侧分布特征是不完全一致的。观测资料也表明上盘在地面所激发的强地面运动幅值大、衰减慢，而下盘所产生的强地