第七章活断层与地震工程地质研究PPT课件

1、第七章 活断层和地震工程地质研究,地形变化监测结果,汶川地震烈度分布,中国地震台网自动测定:2013年4月20日8时2分在四川省雅安市芦山县(北纬30.3,东经103.0) 震源点在双石镇西川村发生7.0级地震,震源深度13公里。 “420”芦山地震断层破裂长度约为35-40公里，余震主要延北北东向展布在双石-大川断裂带上，震源破裂持续时间为30秒左右，断层面上的最大滑动量达到1.6米。,中国地质科学院地质力学研究所秦向辉等人指出，通过对比分析2003年、2008年和2010年在宝兴、康定地区4个钻孔的水压致裂应力测量资料，结果表明：龙门山断裂西南段，尤其是断裂西南端部的康定地区，地震后仍然积

2、累有较高的地应力。龙门山断裂西南端的最大水平主应力已经达到断层活动应力临界下限值，断裂活动进入临界状态，未来具有发生逆断层活动的可能性。结合地应力测量结果、地震地质等资料认为，龙门山断裂西南端具有潜在大震危险性，值得重点关注和研究。 从秦向辉等人的研究结论来看，他们明确指出了龙门山断裂西南段特别是西南端部有大震风险。 与此次雅安芦山地震的结果对比，他们只是更强调了同处西南端部的康定地区，而没有重点强调相距不远的宝兴、芦山地区。,导致断层沿岸的丰原、大境、务峰、中兴新村、南投和名间、竹川等市县村镇地区的灾难性破坏，大部分地段已被夷为平地。 整个灾区死亡2329人，伤8722人，失踪39人，倒塌各

3、种建筑9909栋，严重破坏7575栋，受灾人口250万，灾民32万，财产损失92亿美元。,1999年9月21日凌晨1时47分，台湾省南投县集集地区发生7.6级大地震，震源深度10km，重灾区在日月潭地区。该区有许多活断层，开始是“双冬断层”发生活动，同时牵动相邻的车笼埔断层的大规模滑动，,石岗大坝全长700m, 台湾1999.9.21集集地震中被断层切错，丧失蓄水功能。,日本地震,日本地震,区域地壳稳定性问题由活断层和地震活动所产生的工程地质问题 活断层与地震有密切关系，世界上90%以上的地震是由于断层活动引起的 粘滑断层与蠕滑（稳滑）断层,第一节 概述,1. 稳（蠕）滑持续、平稳地错动。仅伴

4、有小震或无地震活动。,2. 粘滑间断性、突然性发生错动。弹性应变能突然释放而发生较强地震。错动为间断地、周期性地发生。,3. 有些断层则兼有稳滑与粘滑的特点。,断层的活动方式,第二节 活断层,活断层(active fault) 一般理解为目前还在持续活动的断层，或在历史时期或近期地质时期活动过、极可能在不久的将来重新活动的断层。后一种情况也可称为潜在活断层(potentially active fault)。,一、活断层的概念及研究意义,断层在目前持续活动，是判定活断层的无可争议的证据。人类历史时期有过活动记录的是潜在活断层。 对“近期地质时期”却有不同的理解与限定。 将之限于全新世Q(即最近

5、1.1万年以内)； 将之限于最近3.5万年 (以14C确定绝对年龄的可靠上限)之内； 将之限于晚更新世Q3(最近10万年或12万年)之内； 第四纪以来（200万年）有重复活动。,不久的将来：工程的使用年限内。,San Andreas Fault,美国加州的圣安德烈斯断层（走滑型）,圣安德烈斯断裂的航空照片,（Rober E.Wallace，USGS）,120米,（1）断层的地面错动及其附近伴生的地面变形，往往会直接损害跨断层修建或建于其邻近的建筑物。,唐山地震：长达8km的、呈N30E方向通过市区地表错断。最大水平错距3m，垂直断距0.7一l m，错开了道路、围墙、房屋等建筑物。,1976年唐

6、山地震使铁路扭曲,活断层研究意义（活断层的危害）,靠近旧金山第六街的布鲁克桑姆街路面出现了深深的地裂缝并有明显的垂直位错,1906年4月18日凌晨5时12分，美国旧金山发生7.9级强烈地震（后来修正为8.3级）,跨圣安德烈斯断裂的篱笆在1906年旧金山地震之后发生了3-4m的错动,（G.K.Gilbert，USGS）,断层突然错动使地面变形,1999年9月21日凌晨1时47分，台湾南投县集集地区发生7.6级大地震，震源深度10公里左右，重灾区在日月潭。,5.12汶川地震后 白鹿镇中学校园,据闻学泽,（2）活断层多伴有地震，而强烈地震又会使建于活断层附近的较大范围内的建筑物受到损害。,彰化县员林

7、镇邦富贵名门大楼座落在中山路惠明街口，为16层钢筋混凝土住宅大楼。地震时其中一栋倾倒靠在呈L型平面大楼上,汶川地震后的北川县城,汶川地震前的美丽北川,震后,震前,（1）活断层是深大断裂复活运动的产物 （2）活断层的继承性和反复性 （3）活断层的活动方式 粘滑（突然性）和蠕滑（缓慢性）,二、活断层的基本特征 P91,四川省活动断层分布图,易桂喜,闻学泽(2000),鲜水河断裂带强震破裂时空分布,易桂喜,闻学泽(2000),分段复发行为相对简单,断裂带整体的复发行为较复杂,鲜水河断裂带强震破裂时空分布,（1）活断层的产状 （2）活断层的长度与断距,三、活断层参数的定量研究,（3）活断层的错动速率和

8、错动周期,（4）活断层的年龄判据,这些参数是在活断层区进行地震预报和设防的重要资料，有助于把握活动断裂的活动规律性，也是评价建设场地区域地壳稳定性的重要依据。,即断层面的走向、倾向和倾角,（1）活断层的产状,研究方法：,遥感影像判读 宏观地质调查 大地测量资料 震源机制断层面解 P99,活断层的长度和断距是表征活断层规模的重要数据。 活断层的长度：通常用强震导致的地面破裂(或地表错断)的长度(L)； 活断层的断距：地震时断层的最大位移值(D)。,（2）活断层的长度与断距,研究表明，地震地表错断长度自1km至数百公里，最大位移自几十厘米至十来米。一般说来地震震级愈大，震源深度愈浅，则地表错断就愈

9、长。大于7.0级的浅源地震均伴有地表错断，而小于5.5级的地震则除个别特例外均无地表错断。 地震震源断层长度与震级大小是正相关的。所以各国学者又开展了地震震级与地表破裂长度及地表断层位移的统计关系分析，力图建立它们之间的相关关系式，以便据已知断裂估计可能地震震级，或据已知震级估计工程场地可能出现的位错的大小。,我国地震学家据统计于1965年提出： M3.3+2.1lgL M表示地震震级，L表示断裂长度（km）。 日本松田时彦得出的关系式为： M=（1/0.6）lgL+4.85 lgD=0.55M-3.71 D为断距 博尼拉通过统计、回归分析，获得如下关系式： Ms(L)=6.04+0.708l

10、gL,活断层的错动速率是反映活断层活动强弱、断层所在地区应变速率大小的重要数据。 活断层以粘滑式间断性地产生突然错断，错动速率以平均错动速率表示。 错动周期(地震重现周期(earthquake recurrent interval)地震断层两次突然错动之间的时间间隔。,（3）活断层的错动速率和错动周期,活断层发生大地震的重现周期往往长达数百年至数千年。 错动速率和地震重现周期是长期地震预报的重要数据。,基于特征地震周期性复发模型，预计在19871993年发生的Parkfield地震，推迟至2004年才发生。,世界范围的活断层研究表明，活断层的错动速率很小，一般为每年不足1mm到几毫米，最强的也

11、仅有每年几十毫米。板块边缘断层最强，一般为几cma，如美国加州圣安德烈斯断层带最大速率为5cm/a。,错动速率一般通过重复、精密地形测量和研究第四纪沉积物年代及其错位量而获得。临震前往往加速，震后逐渐减缓。,自上新世晚期以来，我国活断层的错动速率华北为每年不足1mm到数mm(鄂尔多斯周边)，华南、东北则一般每年小于0.1mm。西部则达每年数mm至l0mm以上，具有明显的区域性。 教材P93-94,在地震地质、现代构造运动和大型工程设施区域稳定性研究中，确定断层最后一次活动时间至关重要。目前有两类确定方法： 其一为确定断层活动时代区间，即活动年代的上限和下限，多以被断层错断或未错断的地质体（地层

12、）或地貌的年代来表示； 其二为直接测定断层活动过程中产生的物质的年代（相对年龄测定和绝对年龄测定），即提取断层活动生成的地质时期的计时信息。,（4）活断层的年龄判据,包括汶川8级地震在内，揭露了3次地震事件： 汶川地震 1.80.2ka BP 18.5 2.7ka BP,白鹿镇中心学校探槽（冉勇康，2010）,包括汶川8级地震在内，揭露了2次地震事件: 汶川地震 4000a BP左右 （发生于地层U2沉积之后）,小鱼洞镇罗元村探槽（冉勇康，2010）,地貌标志 地质标志 水文地质标志 历史地震和地表错断资料标志 地形变、地震等监测资料,四、活断层的鉴别标志,（1）地貌标志： 两种截然不同的地貌

13、单元的分界线； 错断同一地貌单元，如冲沟、溪流、阶地、冲积扇和山脊；,沿陡峻断层陡崖往往形成崩塌群、滑坡群、泥石流群；,伴有地震现象的活断层，地表出现断层陡坎和地裂缝,龙日乡北东侧龙日坝断层断错地貌,理塘断裂 理塘盆地段的地震地表破裂带,（2）地质标志 最新沉积物的错断:错断第四系地层特别是错断或扰动上更新统或全新统地层；,活断层带物质结构松散，未胶结； 老断层的破碎带有不同程度的胶结 。,(3)水文地质标志 导水性和透水性较强， 泉水（尤其是温泉），常沿断裂带呈线状分布。,如川西活动断裂带鲜水河断裂，沿断裂带发育了 30多个温泉。,(4) 历史地震和地表错断资料标志 地震记载: 各县志均对该

14、县历史地震破坏情况有详细描述。 古建筑的错断、地面变形: 宁夏石咀山红果子沟一带的活断层，将明代长城边墙水平错开1.45m(右旋)，且西升东降，垂直断距约0.9m。,(5)地形变、地震监测资料 重复精密水准测量和三角测量 密集的地震台网监测,LiDAR(激光雷达）即Light Detection And Ranging，大致分为机载和地面两大类。 机载LiDAR是一种主动式对地观测系统，其传感器发射的激光脉冲能部分地穿透树林遮挡，直接获取高精度三维地表地形数据。生成高精度的数字地面模型DTM、等高线图，具有传统摄影测量和地面常规测量技术无法取代的优越性。,利用LiDAR探测到的伊德里亚（Idr

15、ija）断层迹线,原始数据,剔除植被后的数据,地球物理标志 地热异常带；地球化学异常带；重力异常带；地磁异常带。,遥感影像： 具有明显的线性影像,西大滩遥感影像图,选址以避让为主，否则必须考虑建筑类型和防抗措施。 （1）避开活动断裂带，特别是高坝、核电站等重要工程。 （2）铁路、公路、运河、桥梁等跨越活断层时，应尽量使其与活断层大角度相交，并避开主断层。 （3）采取与之适宜的建筑型式和结构措施。如堆石坝、桥梁（结构措施）。,五、活断层区规划设计建筑物的原则,接近地球表面的岩层中弹性波传播所引起的震动称为地震。按其成因可分为构造地震、火山地震和陷落地震。此外，还有由于水库蓄水、采矿、核爆、深井注

16、水引起的诱发地震。 其中，构造地震是现代地壳运动所产生的一种突发事件，是地球上分布最广、数量最多、危害最为严重的地震，世界上80以上的地震和所有的强烈地震均属构造地震。,第三节 地震,硬脆性材料介质条件 活动断裂的锁固段（端点、拐点、交汇点、 分枝点、错列点）结构条件 新构造活动强烈地段构造应力场条件,一、地震地质及地震波基础,1. 强震发生的地质条件,光测弹性力学模拟实验（experiment by photoelastic method）简称光弹性实验、光弹性模拟实验，是采用具有特殊性质（暂时双折射现象）的透明材料制成研究对象的模型，用仪器测出模型在相似载荷作用下光学性质的变化，以达到分析

17、模型中的应力分布之实验方法。其测量仪器简称光弹仪，地质力学中常用光弹法模拟构造型式应力场和构造体系复合地区的现今构造应力场，为地震和其他地质环境灾害的预测预报提供依据。,地震波包括两种，在介质内部传播的体波和限于界面附近传播的面波。,2. 地震波,纵波是由震源传出的压缩波，质点振动与波的传播方向一致，一疏一密向前推进，周期短，振幅小。 横波是震源向外传播的剪切波，质点振动方向与波的前进方向垂直，传播时介质的体积不变但形状改变，周期长，振幅大。 纵波比横波的速度快，一般近地表处岩石中Vp=56km/s，Vs=34km/s。所以仪器记录的地震谱总是振幅小的纵波最先到达，故纵波也叫P波（初波Prim

18、ary wave），横波其次到达，故也叫S波（次波secondary wave）。,体波包括纵波和横波,纵波（ P波 、压缩波）,注: S波不能在液体内传播,横波（ S波 、剪切波）,根据弹性理论，面波是体波到达地表后激发的次生波，限于在地面运动，向地面以下迅速消失。,面波分为瑞利波和勒夫波,振幅最大， 波长和周期最长， 传播速度较体波慢,建筑物破坏通常由横波和面波造成,面波,地震波记录图,地震震级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来衡量。释放能量越大，则震级越大。,二、地震的震级和烈度,基本定义：距震中100km处的标准地震仪在地面所记录的以微米表示的最大振幅A的对数值。M

19、=lgA,（据C.F.李希特）,(周期0.8s，阻尼比0.8，最大静力放大倍率2800倍),地震所释放的能量很大，一个7级地震所释放的能量，约相当于30个两万吨级原子弹的能量。 震级和能量之间不是简单的比例关系，而是对数关系，震级相差一级，能量约相差33倍。,微震 2级以下 有感地震 2-4级 破坏性地震 5级以上 强烈地震 7级以上,注：1erg（尔格）=10-7J,地震烈度的大小与震级、震源深度、震中距及地震传播介质的性质等有关。一般震级越大，震源深度越小，距震中越近，地震烈度越大；反之则越小。,地震烈度：是衡量地震所引起的地面震动强烈程度的尺度。,判断烈度大小是根据人的感觉、家具及物品的

20、震动情况、建筑物的破坏情况以及地面破坏现象等因素综合考虑确定的。目前，世界各国编制的烈度表有数十种。我国使用的是12度（ ）烈度表。,一次地震只有一个震级，但在不同地点，烈度大小可以不同。,中国地震烈度表(1980) (据国家地震局工程力学研究所),中国地震烈度表（1980）使用说用 （）烈度VI度，判定地震烈度以房屋震害为主，人的感觉仅供参考；X度应结合建筑物或构筑物的破坏程度，并根据地表现象来确定；XI、XII度的评定，需要专门研究。 （）“一般房屋”在中国地震烈度表（1980）中指土构架和土、石砖墙构造的旧式房屋和单层或多层未经抗震设计的新式砖房。由于我国城市目前一般都已设防，有的乡村也

21、开始设防，烈度表中的“一般房屋”一般已不普遍，调查中应区别设防与不设防的房屋破坏程度对烈度的反映，给出合理的烈度值。对于质量特别差或特别好的房屋，可根据具体情况，对表列各烈度的震害程度和震害指数予以提高或降低。 （）“人的感觉”指平房内或楼房低层内人的感觉。 （）表中震害指数是对上述“一般房屋”而言。“完好”为，“毁灭”为，中间按表列震害程度分级。平均震害指数是对所有房屋的震害指数的总平均值而言，可以用普查或抽查的方法确定之。 （）使用本表时可根据地区具体情况，作出临时的补充规定。 （）烟囱指工业或取暖用的锅炉房烟囱。 （）表中数量词的说明：个别：以下；少数：；多数：；大多数：；普遍：以上。

22、（）对重要的工业设施，如桥梁、重要车间、高层建筑、巷道等，要进行专门的调查，在调查中应结合设防情况进行评估。,汶川地震烈度分布,基本烈度：指在今后一定时间（一般按100年考虑）和一定地区范围内，一般场地条件下可能遭遇的最大烈度。 见“中国地震动参数区划图”,两种类型：基本烈度、设防烈度 P104,设防烈度：也叫设计烈度，是按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。一般情况，取50年内超越概率10%的地震烈度。,抗震设防烈度为度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。（建筑抗震设计规范GB50011-2010）,三、我国地震的分布及地震地质的基本特征,我国处于欧亚大陆板块与印度洋板块、

23、太平洋板块交接部位附近，地震活动强烈，是世界上最大的一块板内地震区。,我国地震构造环境,中国大陆地处欧亚板块东南部，受印度板块和太平洋板块夹持,我国位于环太平洋地震带和欧亚地震带的交汇带,分布广 频度高 强度大 震源浅,我国的地震活动特点,（1）强震活动一般分布于区域性活动断裂带内 例如：红河断裂、小江断裂、鲜水河断裂、安宁河断裂、龙门山断裂等 （2）西部地区地震活动的强度和频度明显大于东部 （3）强震活动经常发生在断裂带应力集中的特定地段 （4）绝大多数强震发生在稳定断块边缘的深大断裂带上 （5）裂谷型断陷盆地控制强震的发生 例如：银川地堑、汾渭地堑,我国地震地质的基本特征（23个地震带）,

24、我国大于6级的地震的空间分布极不均匀，大致以东经105为界。西部地震广泛分布，东部地震相对稀少，震级均未达到8级。,1900年以来我国5级以上地震活动,9,5级,6级,7级,8级,空间格局：西强东弱,（1）振动破坏效应 （2）地面破坏效应 （3）斜坡破坏效应,四、地震效应,在地震影响范围内，场地会出现各种破坏作用，通称为地震效应。,（1）振动破坏效应： 由于地震力作用直接引起的建筑物破坏。原因：承重结构的强度不够、结构刚度或整体性不足。,特征周期（卓越周期）:,地表岩土体对基岩传来的不同周期的地震波有选择放大作用，某种岩土体总是以某种周期的波选择放大得尤为明显和突出，这样就会使地震记录图上的这

25、种波记录得多而好，这种周期就是该表层岩土体的特征周期（卓越周期）。,特征周期的实质：是波的共振，即当地壳深部传来的地震波周期与地表岩土体的自振周期相同时，由于共振作用而使地表振动加强。,表层岩土体的卓越周期T可由剪切振动微分方程导出: T=4H/VS 式中：H为岩土层厚度，VS为剪切波速度，显然层厚越大，剪切波速度越低（岩土越松软），卓越周期就越长。,基岩的卓越周期约为0.15s， 更新统坚实土层为0.2-0.5s， 全新统较松散软土层为0.3-0.8s， 巨厚松散软土层为0.5-1.1s。,巨厚层松软土的卓越周期显著偏长，可能引起木结构及高层建筑（自振周期较长）共振而破坏。,1923年，日本

26、关东7.9级大地震：冲积层越厚，木结构房屋的震害越严重； 1967年，委内瑞拉加拉加斯6.4级地震：该市东部记录到的最大水平加速度仅为0.06-0.08g，西部为0.1-0.13g，但东部高层建筑破坏率明显大于西部，主要原因：东部全新统冲积层厚40-300米，西部厚45-90米。,（2）地面破坏效应：,（a）破裂效应：破坏性地震如果震源较浅，断层错动可以直达地表造成地表错断，对建于其上的房屋、大坝、道路、管线等造成直接破坏。,（b）地基效应：如果建筑物地基强度很低或地震动加速度很大，就会导致地基承载力的下降、丧失，由此造成的建筑物破坏即属地基失效造成的破坏。例如软土震陷、砂土液化、淤泥塑流变形

27、等。,饱水、疏松的砂土因地震而受到强烈振动，使砂粒处于悬浮状态，强度丧失，致使地基失效的现象。,砂土液化机理超孔隙水压力（u）增大，抗剪强度降低（公式7-15）：,砂土液化,砂土液化影响因素土的类型和性质、饱水砂土的埋藏分布条件、地震动的强度和历时等。,地震砂土液化,El Centro, CA,1979,地震导致砂土液化,（3）斜坡破坏效应：,斜坡破坏效应包括地震诱发的滑坡、崩塌和泥石流等。,萨尔瓦多 地震引发泥石流，1200多人遇难 2001年1月13日 7.6级,泥石流发生在首都圣萨尔瓦多附近的桑塔德克拉,汶川地震灾区山高谷深，地形陡峭，是频繁发生滑坡和泥石流的地区。汶川地震引起了严重的崩

28、塌、滑坡和泥石流等地质灾害。规模大，数量多，影响严重，世界地震灾害史上少见,纪念汶川大地震5周年国际学术研讨会 强震区地质灾害与风险长期效应 主 办：地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室 国际工程地质与环境协会中国分会 时 间：2013年5月12日18日,背景介绍： 国际工程地质与环境协会(IAEG)和中国国家自然科学基金委(NSFC)地球科学部的支持。 讨论热点和难点问题：1）地震与气候变化对地质灾害风险的长期影响；2)地表过程与地质灾害演化机制；3) 地质灾害与社会：过程与影响；4）地质灾害危险性评价、风险制图先进技术与方法；5)地质灾害防控与监测预警。 会议将全面展示汶川地震5周年以

29、来，世界各国科学家在这一领域及其他相关领域的研究成果，提供相互交流和分享各自研究成果的平台。,4.20芦山地震引起的地质灾害,唐家山堰塞湖是汶川大地震后形成的最大堰塞湖，地震后山体滑坡，阻塞河道形成的唐家坝堰塞湖位于涧河上游距北川县城约6公里处，是北川灾区面积最大、危险最大的一个堰塞湖。库容为1.45亿立方米。坝体顺河长约803米，横河最大宽约611米，顶部面积约30万平方米，由石头和山坡风化土组成，湖上游集雨面积3550平方公里。,一条由绵阳南郊机场到唐家山的“空中通道”，用以运输重型器械和兵力。包括35辆推土机、15辆挖掘机在内80余件重型机械因为道路被毁，只能紧急开辟一条“空中通道”运送

30、机械和兵力。 空投坝顶的武警水电部队开挖溢洪槽，破解悬于北川和江油之上的堰塞湖。 2008年6月7日7时零8分左右唐家山堰塞湖湖区泄流槽过水。6月10日，唐家山堰塞湖抢险工作取得决定性胜利，下泄的洪峰顺利通过绵阳市区，没有造成人员伤亡。,解决方案,搭“空中通道” 开挖溢洪槽,地震引发的海啸形成巨大漩涡,地震引起的其它次生灾害 海啸，火灾，毒气等有毒物质泄漏，瘟疫等。,2011年3月11日日本本州东海岸M 9.0级大地震，引发强烈海啸,强烈海啸导致福岛核电站损毁,岩土类型和性质： 断裂： 地形地貌： 地下水：,五、场地工程地质条件对震害的影响,场地条件一般指局部地形、地质条件，如近地表几十米至几

31、百米内的地基岩土类型及结构、有无断层破碎带、微地形、地下水水位等条件等。,P108-110,基岩上地震动幅值小、持续短、震害轻 震害：基岩硬土软土 地层结构下硬上软的结构震害重， 而下软上硬的结构震害可减轻。,丽江红太阳广场上，有一座建于1969年的毛泽东塑像 1996年2月3日19时14分，丽江发生7.0级地震,广场四周建筑大量坍塌，唯独这座毛泽东塑像却丝毫无损、巍然不动,深厚松软土地基卓越周期长，自振周期较长的高层建筑、烟囱和木结构房屋震害严重。 引起破坏的主要原因是共振。,1985年9月19日清晨7时19分，墨西哥西南岸外太平洋底发生8.1级强震，震波约2分钟后到达距震中400km处的首

32、都墨西哥城。墨西哥城出现了严重的震害，地面摇动强烈，部分地区烈度达到9度，地震引起许多建筑物基础产生非常大的沉陷和倾斜，建筑物的上部结构亦遭到破坏 。仅仅90秒钟的时间，市中心30%的建筑物便化为瓦砾。7000多人死亡，1.1万人受伤，30多万人无家可归，经济损失达11亿美元。 墨西哥城的破坏程度大大超过该城市周围地区，比距震中较近的沿海四个州遭受的损失还要重。,严重震害与软土地基的放大作用有关 。 墨西哥城中心区建在古湖床区，中高层建筑物遭到严重破坏。所有9-12层建筑物中的13.5%遭到严重损害。,美国著名地学专家斯纳教授形象地说：墨西哥城是在“一个碗中装上果冻”那样的地基上建造起来的大城

33、市。盆地周围是硬介质，而盆地内是软介质，地震波在盆地内多次反射和折射，并与盆地内的超松软沉积层发生共振，使得地面震动的幅度增大。这就造成墨西哥城市中心地面建筑的严重破坏。 墨西哥的地震专家利用此次地震的强地面运动记录和脉动记录，给出了墨西哥城湖积层地面运动放大作用的定量结果。湖积层和丘陵地区进行比较，地面运动放大8至50倍，而墨西哥城丘陵场地的地面运动比海岸震中区硬岩石场地的地面运动放大7.5倍。,非发震断层对震害无明显影响,场地选址时避开发震断裂,局部地形对震害影响显著 突出、孤立的地形使地震动加强，低洼平坦的地形震害相对减轻。 其原因是突出孤立的地形使地震波被多次反射引起地面位移、速度、加

34、速度的放大。其中位移放大最明显，可达7倍，速度放大3-4倍，加速度放大一般不超过2倍。,1976年唐山7.8级地震，位于凤山山顶的微波站机房严重破坏（度），而位于山脚下的专家楼基本完好（度） （二者结构和地基条件基本相同）,1974年5月11日 7.1级,由我校黄润秋教授、王运生教授负责的中国地质调查局川西深切河谷斜坡地震动评价技术研究项目，从2009年开始实施，主要在斜坡不同高程通过掘进平硐的方法布设监测点，观测强震条件下斜坡动力响应，该方法在国际上尚属首次，目前已在四川青川县东山-狮子梁、泸定冷竹关沟、泸定摩西、以及石棉县城南桠河两岸布设了监测点。该科研项目旨在通过对“Y”字型构造带典型峡

35、谷岸坡的强震动观测，研究地震波的动力特性、传播方向，并结合各监测部位的地形地貌、地层岩性、地质构造及地下水等工程地质条件的综合研究，为强震条件下斜坡动力稳定性评价提供科学依据。,青川县东山-狮子梁剖面监测数据,泸定冷竹关剖面监测数据,地下水条件的影响,饱水的岩土体会影响地震波的传播速度，使场地地震烈度增高； 地下水埋深愈小，烈度增加值愈大，特别是埋深1-5m范围内影响最为明显；当地下水埋深大于10米时，影响就不明显了。,六、地震区抗震设计原则和建筑物防震、抗震措施,1.建筑场地的选择,（1）尽可能避开产生强烈地基失效及其它加重震害效应的场地或地基。 如：活断层带、可能产生地震液化的砂层或强烈沉

36、降的淤泥层，厚填土层，可能产生不均匀沉降的地基以及可能受地震引起的崩塌、滑坡、泥石流等斜坡破坏效应影响的地区。,（2）考虑到地基土石的卓越周期和建筑物的自振周期，尽可能避免结构与地基土石之间产生共振。如：自振周期长的建筑物尽可能不建在深厚松软沉积之上。,（3）岩溶地区地下不深处有大溶洞，地震时可能塌陷的地区不宜作为场地。,（4）避免以加重震害的孤立、突出地形作为建筑场地。,对抗震有利的场地条件是；地形开阔平坦；基岩地区岩性均一坚硬或上有较薄的覆盖层；若为较厚的覆盖层则应较密实；地下水埋藏较深；崩塌、滑波、泥石流、岩溶等不发育。,云南某村寨,场地如已选定，即应根据详细查明的场地内地质条件，为各类

37、不同建筑物选择适宜的持力层和基础方案。,2. 地基持力层和基础方案的选择,P110,一般来说，地基持力层以基岩或硬土为好，避免以高压缩性及液化土层作为持力层。 地震区在松散层进行建筑，有地下室的深基础有利，如采用桩基应用端承桩而不能用摩擦桩，在易于产生不均匀沉降的地基上宜采用钢筋混凝土筏式基础或箱形基础（整体性和刚性较强）。,3. 建筑物结构型式和抗震措施,选择有利抗震的平面和立面形状，尽量使建筑物的质量中心和刚度中心重合,减轻重量、降低重心，加强整体性，使各部分、各构件之间有足够的刚度和强度。,增加木构架整体性的措施,一般，砖混承重墙结构抗拉或抗剪强度较低，抗震性能较差，震害严重。 提高灰缝

38、强度以增强抗拉强度，每层楼间以拉接钢筋和圈梁补强，提高楼板与墙体的整体性，是这类结构抗震的主要措施。,钢筋混凝土框架结构抗震性能良好，但也有承重柱薄弱环节破坏的例子。 主要抗震措施是增加角柱配筋和加强柱的箍筋以增加抗弯抗扭性能。,框剪结构、剪力墙结构、筒式结构抗震性能好。,地震灾害,据不完全统计，全世界每年大约发生20起严重的自然灾害，平均死亡约8万多人，造成经济损失40多亿美元。其中地震灾害最为严重，仅20世纪以来，全世界约有120多万人在地震中死亡。自20世纪50年代以来，全世界破坏性地震造成的经济损失已超过2000亿美元。强烈的地震活动还可能引起山崩、地裂、墙倒屋塌、海啸、滑坡、泥石流等破