第三章活斷層與地震

工程地質(zhì)研究第一節(jié)概述區(qū)域地殼穩(wěn)定性：指地球內(nèi)動力地質(zhì)作用,如地震、火山活動、斷層錯動以及顯著的地殼升降運動等對工程建設安全穩(wěn)定的影響程度。

指工程建設區(qū)域的現(xiàn)今地殼，由于天然或工程因素引起的地應力變化，主要產(chǎn)生構造、火山、地震等活動所造成的具有區(qū)域性地殼表層位移和破壞的程度?；顢鄬拥?/p>

震

破

裂

帶唐山大地震唐山大地震玉樹地震汶川地震印尼的活火山印尼的活火山印尼的活火山核爆試驗驗三峽水庫誘發(fā)地地震第二節(jié)活斷斷層概念及工程意義義活斷層基本特征征活斷層鑒別標志志活斷層調(diào)查研究究方法活斷層區(qū)建筑原原則斷裂與斷層的區(qū)區(qū)別斷裂：fracture,rupture，又稱破裂，物體體受力變形，當當應力達到破裂裂強度時，物體體就會發(fā)生斷斷開，使物體的的連續(xù)性和完整整性遭到破壞，，稱為斷裂或破破裂。巖石中的的斷裂包括裂隙隙、節(jié)理和斷層層等。不論斷裂裂兩側(cè)巖層或巖巖體是否沿斷裂裂面發(fā)生過相對對位移。斷層：fault，巖石在力的作作用下發(fā)生破裂裂，并在被破裂裂的兩個巖體之之間發(fā)生相對位位移的不連續(xù)面面，位移方向平平行于不連續(xù)面面。概念及工程意義義活斷層一般是指指現(xiàn)今正在活動動的斷層，或近近期曾活動過、、不久將來可能能重新活動的斷斷層。后者也稱稱為潛在活斷層層。《巖土工程勘察規(guī)規(guī)范》全新活動斷裂：：全新世（10000）年內(nèi)有過活動動或近期正在活活動，在將來（（100年）可能繼續(xù)活活動的斷裂。發(fā)震斷裂：近期期（500年）發(fā)生過5級以上地震，或或在未來100年內(nèi)預測可能發(fā)發(fā)生5級以上地震的斷斷裂?！端姽こ痰氐刭|(zhì)勘察規(guī)范》活斷層：最后一一次錯動距今10-15萬年（晚更新世世）內(nèi)的斷層。。美國原子能委員員會（USNRC）的定義是：（1）在3.5萬年內(nèi)有過一次次或多次活動的的斷層（2）與其他活動斷斷層有聯(lián)系的斷斷層（3）沿該斷裂正在在發(fā)生發(fā)生蠕動動或微震活動黃河小浪底工程程（中美聯(lián)合設計計，世界銀行貸貸款）壩址區(qū)半徑30公里內(nèi)有8條大斷裂其中王良斷裂在在壩下游6.5公里TQ1Q2斷層發(fā)生在Q1－Q2期間斷層泥熱釋光法法測年齡：15.4-18.3萬年，37.4-53.2萬年Q2的中后期，Q3以來再未活動過過抗震設計：8級→9級水平加速度：0.3伽→0.215伽，節(jié)約至少少2億元活斷層的工程程意義沿活動斷裂帶帶分布的房屋屋被摧毀沿活動斷裂帶帶道路出現(xiàn)波波狀節(jié)律性破破壞北川縣城Mainshockfault12BEICHUANCOUNTYShale&sandstoneLimestoneTHEFIVE-FLOORHOUSEWERECRUSHEDOVERLAYED①②④③⑤DamagedSchoolbuildingshows““typicalaxispressuretest”水平錯動0.5m2ndstoreyisgoneawayHorizontalMovingis0.5mHalfofoldtownwasburiedbylandslideWesttownLandslide1600fatalityFromsky從天而降拋擲振動液化（Liquefaction）.ElCentro,CA,1979LomaPrieta,CA,1989海嘯（Tsunami）主要介紹活斷斷層的類型與與活動方式、、繼承性與反反復性、長度度與斷距、錯錯動速率與周周期?；顢鄬拥幕颈咎卣饕弧⒒顢鄬拥牡念愋桶凑瘴灰品较蛳蚺c水平面的的關系：（1）正斷型活斷斷層差異升降活動動為它的斷陷陷盆地邊緣。。下降盤分支支斷層多見，，形成地塹式式的正斷層組組合。（2）逆斷型活斷斷層多分布于板塊塊碰撞擠壓帶帶。上盤變形形帶大，出現(xiàn)現(xiàn)多分支斷層層。（3）走滑型活斷斷層常分布于大陸陸內(nèi)部的地塊塊之間的接觸觸部位，水平平錯動量大，，斷層帶寬度度不大，很少少分支斷裂。。二、活斷層的的基本特征繼承性與反復復性1、繼承了老的的斷裂構造尤尤其是中生代代和第三紀以以來的斷裂構構造格架2、西部地區(qū)以以走滑和逆沖沖－走滑斷層層為主，且強強度明顯大于于東部3、東部以正斷斷層和走滑－－正斷層為主主。是深大斷裂復復活運動的產(chǎn)產(chǎn)物1、深大斷裂在在挽近期及現(xiàn)現(xiàn)代地殼構造造應力條件下下重新活動而而產(chǎn)生。2、深大斷裂：：切穿巖石圈圈、地殼或基基底的斷裂，，延伸數(shù)十～～數(shù)千km，切割深度數(shù)數(shù)公里～百余余公里.活斷層受控于于板塊構造全球構造（板板塊構造platetectonicstheory）理論的基本本點是，全球球劃分為六個個剛性的巖石石圈板塊在軟軟流層之上漂漂移，不斷地地運動。研究表明，印印度板塊與歐歐亞于始新世世末，即大約約3800萬年前相互碰碰撞，此后印印度板塊仍以以每年約5cm的速度向NNE方向推進，強強力地推擠著著歐亞板塊,板塊接觸帶的的兩個端點位位于察隅和伊伊斯蘭堡附近近。在碰撞擠擠壓過程中歐歐亞板塊內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生了塑性或或粘性流動變變形。印度洋板塊青藏高原（1）粘滑型活斷斷層間歇性突然滑滑動，常伴有有地震活動，，也稱為地震震斷層。發(fā)生在強度較較高的巖石中中，斷層帶鎖鎖固能力強，，危害大。發(fā)震斷裂特征征：深斷裂，，裂谷，板塊塊接觸帶。（2）蠕滑型活斷斷層沿斷層面兩側(cè)側(cè)巖層連續(xù)緩緩慢地滑動發(fā)生在強度較較低的軟巖中中，斷層帶鎖鎖固能力弱一般無震發(fā)生生，有時可伴伴有小震?；顒臃绞娇煞址譃檎郴秃秃腿浠徒陙?，一些些研究者注意意到了粘滑型型斷層在大震震前后一段時時間內(nèi)在震源源區(qū)及其外圍圍的蠕滑現(xiàn)象象。1976年唐山地震前前后的一些宏宏觀現(xiàn)象，如如井壁坍塌變變形、沿八寶寶山斷層地下下水位的變化化、河北省中中部的井噴現(xiàn)現(xiàn)象等，都可可能與深部斷斷層的蠕動有有關。據(jù)唐山地震區(qū)區(qū)地形變資料料反演求得的的震中區(qū)8km×6km的地帶內(nèi)，于于1969—1975年發(fā)生了走滑滑錯距為104cm的無震蠕滑，，走向和傾向向滑動的平均均速率分別達達18.6cm/a和1.4cm／a。我國大陸內(nèi)部部還有一種特特殊的反映斷斷裂蠕動的構構造形式，就就是由于地殼殼塊體或斷裂裂帶蠕動，導導致在地面產(chǎn)產(chǎn)生一系列微微型破裂構造造，一般稱為為地裂縫(groundfissure)或“地裂”現(xiàn)現(xiàn)象。典型代表有西西安地裂縫和和1974—1976年在冀、魯、、豫、皖等省省先后出現(xiàn)的的大面積地裂裂現(xiàn)象。上述的地裂現(xiàn)現(xiàn)象不受地貌貌、土質(zhì)和水水文條件影響響而廣泛分布布在大范圍內(nèi)內(nèi)，與區(qū)域構構造方向和區(qū)區(qū)域應力場方方向協(xié)調(diào)，表表現(xiàn)出有統(tǒng)一一的受力方向向，反映出它它們可能是一一種大范圍構構造活動或深深部斷裂的蠕蠕動而引起的的地表蠕裂現(xiàn)現(xiàn)象。西安地裂縫就就被認為是由由于渭河斷陷陷南側(cè)的長安安臨潼斷裂的的張性蠕動，，為厚達一千千余米的第四四紀土層提供供了潛在臨空空面，在自重重應力場作用用下產(chǎn)生了側(cè)側(cè)向擴展(gravitationallateralspreading)而形成的?；顒訑鄬拥漠a(chǎn)產(chǎn)狀要素、長長度等均是重重要的幾何要要素，這些可可以通過勘探探等手段得到到確定。而活活動斷裂重新新活動往往并并非全斷裂都都活動，而是是部分段的活活動，指現(xiàn)活活動段長度及及兩旁相應的的錯斷距離。。通常用強震導導致的地面破破裂(地震斷層或地地表錯斷)的長度(L)和伴隨地震產(chǎn)產(chǎn)生的一次突突然錯斷的最最大位移值(D)表示。通過對地表錯錯斷的研究，，可以了解地地震破裂的方方式和過程，，判定地震斷斷層動力學特特征，又可了了解地震時的的地面效應，，判定地震危危險性和震害害程度，為在在活斷層區(qū)修修建建筑物的的抗震設計提提供參數(shù)。對于歷史活斷斷層長度和斷斷距，可以從從被錯動的形形跡得到，而而對于潛在活活斷層，要根根據(jù)有關方面面進行預測。。通常是根據(jù)活活斷層可能產(chǎn)產(chǎn)生最大地震震震級M，利用統(tǒng)計經(jīng)經(jīng)驗方式及查查表確定L和D?；顢鄬訁?shù)的的定量研究如下關系圖也也可以作為確確定L、D時使用（1）我國關系式式（四川省地地震局1986）：M=1.19lgL+5.25L=0.56M-2.25（2）日本松田時時彥得出的關關系式為：M=（1/0.6）lgL+4.85lgD=0.55M-3.71（3）博泥拉得出出的關系式：：Ms(L)=6.04+0.708lgL斷層長度1~數(shù)百公里不等等，一般小于于5.5級地震很少產(chǎn)產(chǎn)生地表錯動動。地表所見斷層層長度是地下下的1/2~1/5.活斷層地震活活動是否在地地表顯現(xiàn)形跡跡，與地表覆覆蓋層厚度、、震源深度及及震級有關，，一般覆蓋層層厚度大于30-50m、震源深度大大于10-30km、地震震級小小于6級條件下，很很少出現(xiàn)地表表斷裂現(xiàn)象。。有的情況下，，可以采用數(shù)數(shù)字分析（如如有限元）方方法確定斷層層長度及斷距距。1、錯動速率錯動速率是指斷層年錯錯動位移量，，一般是用若若干年總的錯錯動量計算得得到，因而也也稱平均錯動動速率。分為為水平和垂直直分量。斷層層錯動速率從從兩個方面獲獲得：活斷層活動速速率及相應周周期是表明活活斷層的活動動強度的重要要指標，是地地震強度的重重要資料。（1）精密地形變變測量是研究現(xiàn)今活活動斷裂的有有效方法。我我國許多著名名活斷層均設設有精密水準準、三角測量量、激光測距距等量測工作作。有了量測數(shù)據(jù)據(jù)，便可以計計算錯動速率率。如賀蘭山山東麓活斷裂裂紅果子溝處處，84年~86年測得斷層右右旋錯動，水水平8.48mm、垂直0.75mm。故錯動速率率：四、錯動速率率和活動周期期（2）根據(jù)第四紀紀地層、地質(zhì)質(zhì)的年代及錯錯動量來獲得得研究夷平面、、階地、水系系、斷崖、土土層等，通過過測量錯動量量及相對年齡齡，可以計算算出平均錯動動速率。等級AAABCD錯動速率(㎜/a)>101－100.1－10.01－0.1<0.01活動性極強強弱微非活動2、錯動周期地震斷層兩次次突然錯動之之間的時間間間隔為活斷層層錯動周期。。斷層運動是地地質(zhì)體能量積積累釋放的結(jié)結(jié)果，顯然能能量積累要經(jīng)經(jīng)歷一個時期期，積累的過過程斷層處于于平靜期（休休眠期），釋釋放的過程為為活動期。斷斷層表現(xiàn)為活活動——平衡——再活動的周期期恢復。斷層層應變速率、、鎖固段深度度等不同，表表現(xiàn)了不同的的錯動周期。。對于粘滑型型斷層，一次次錯動對應的的是一次地震震活動?？砂匆韵路椒ǚù_定錯動周周期：①按地殼應變速速率（這是近近似當成斷層層平均錯動速速率）S及一次地震錯錯動量d計算R。按上式計算，，對于S＝1～10mm/a的A級活斷層，當當發(fā)生M＝7～8的地震時，R≈1000年。②根據(jù)2次地震條件、、時間間隔確確定③根據(jù)地震震級級及錯動速率率，由經(jīng)驗統(tǒng)統(tǒng)計式計算許多人研究了了震級M、錯動速率S與錯動周期的的關系；建立立了許多統(tǒng)計計關系。如日日本的松田時時彥對日本斷斷層錯動與地地震震級關系系時，得到lgd=0.6M-4.0,錯動周期是R=d(錯移量)/s(錯動速率)，即有④根據(jù)第四紀地地層、地質(zhì)錯錯動證據(jù)，結(jié)結(jié)合年齡測定定確定周期。。據(jù)研究，活斷斷層活動周期期一般在1—2千年左右，少少數(shù)上萬年或或幾百年。三次運動：①第一次（4200a）上盤塊體下下滑，產(chǎn)生張裂縫，，堆積W1.②第二次（2700a）上盤繼續(xù)下下滑，產(chǎn)生拉張裂縫縫，將W1拉開，途中堆積W2.②第三次（820a）繼續(xù)下滑，，出現(xiàn)F2斷裂，將W2錯斷（垂直距距離0.6m）.周期：一次→→二次4200-2700=1500年二次→三次2700-820=1880年速度：二次→三次0.6÷1880≈0.75mm/a北天山西部喀喀什河斷裂活斷層的年齡齡判據(jù)活斷層的年齡齡判據(jù)方法有有間接法（錯錯斷地層年齡齡法）和直接接法（斷層物物質(zhì)絕對年齡齡法）兩種：：間接法：適用用于錯斷斷層層帶及其所在在地質(zhì)體上覆覆蓋有第四紀紀沉積物的條條件。直接法：從斷斷層帶內(nèi)采取取樣品，并用用專門一起測測定樣品中某某些礦物、巖巖石、化石的的物理、化學學和顯微結(jié)構構的變化等，，用以確定絕絕對年齡。14C法：宇宙射線線中子沖擊高高空氮生成14C,新生的14C被氧化成為CO2,參加自然界碳碳循環(huán)，擴散散到整個生物物界以及大氣氣發(fā)生交換的的一切含碳物物質(zhì)中。這些些14C含量一方面衰衰減，一方面面從大氣中得得到補償，保保持平衡，但但是一旦動植植物死亡掩埋埋，則只會衰衰減而不得到到補償。即可可通過半衰期期測年。適用用范圍是距今今300年-50000年。熱釋光法：某某些固體物質(zhì)質(zhì)因長時間受受到射線的輻輻射，在輻射射電離作用下下，固體物質(zhì)質(zhì)產(chǎn)生電子-空穴對，一些些電子被晶體體的缺陷所俘俘獲。如果將將晶體加熱，，被俘獲的電電子則從陷阱阱中逃逸出來來與空穴復合合，同時以光光子的形式釋釋放出他們所所儲存的能量量，這就是熱熱釋光。當積積累熱釋光以以后，遇到光光-熱事件，就會會使積存的熱熱釋放，然后后重新積累熱熱釋光。一、地質(zhì)、地地貌、水文地地質(zhì)標志二、歷史地震震及歷史期地地震錯段標志志三、微地震測測量及地形變變檢測標志四、地球物理理標志斷層的活動性性與否要通過過一些標志加加以鑒別。鑒鑒別有直接測測定活動物質(zhì)質(zhì)年齡的方法法，也可以從從有關的地質(zhì)質(zhì)、地球物理理等現(xiàn)象間接接判斷。間接鑒別標志志有如下幾個個方面：活斷層的鑒別別標志地質(zhì)方面最新沉積物被被錯斷，斷層層破碎帶，砂砂土液化，地地面破裂等最新沉積物被被錯斷只要是見到第第四系中、晚晚期的沉積物物被錯斷，均均視斷層為活活斷層。如位位于汾渭地塹塹中段的平遙遙活斷層，錯錯斷晚更新世世中晚期的黃黃土，以及早早中期更新世世地層，斷距距40—50m。如圖：如上圖，可看看出幾期運動動：①C堆積以前，斷斷層已活動，，位移量大；；②C堆積以后，D堆積以前，斷斷層至少一次次運動（（CD的錯距不同））；③D堆積后，E堆積以前至少少一次活動。。斷層破碎帶構構造形跡活動斷層因其其形成時間較較晚，一般表表現(xiàn)為構造帶帶物質(zhì)欠固結(jié)結(jié)欠膠結(jié)狀態(tài)態(tài)，較為松散散。另外，表表現(xiàn)出脈體變變形被切斷，，構造巖片理理化，透鏡化化，斷面新鮮鮮無風化，第第四系物質(zhì)牽牽引彎折等。。斷層礦物的的顯微變形出出現(xiàn)顯微組構構（如不等顆顆粒拉長，長長軸微定向等等），如圖1、不同地貌單單元突然相接接，或兩邊沉沉積物厚度顯顯著差別地貌方面例如，隆起山山區(qū)與斷陷盆盆地突然相接接。一次錯動動量大的活斷斷層，沿線分分布斷層三角角面、斷層崖崖、陡坎、埡埡口、“V型谷”等。2、地貌單元的的分解和異常常例如，河流階階地、山脊、、水系、夷平平面、坡洪積積扇等地貌單單元，由于活活斷層作用，，使其產(chǎn)生錯錯斷、分解。。例如，活斷層層作用使正常常發(fā)育的地貌貌系統(tǒng)出現(xiàn)異異常形態(tài)或特特殊地貌景觀觀。如斷層帶帶一側(cè)，河流流的同步肘狀狀拐彎、寬窄窄變異，活斷斷裂帶上線狀狀排列的洪積積群、泥石流流、滑坡、串串珠狀洼地等等。水文地質(zhì)方面面由于斷層帶構構造物質(zhì)松散散，容易形成成強導水帶，，因而活斷層層帶一線分布布泉水、溫泉泉，出現(xiàn)植被被發(fā)育現(xiàn)象。。也由于活斷斷層為深大斷斷裂，深循環(huán)環(huán)水將導致水水的化學異常常。歷史地震記載載資料我國有長達3000多年的歷史地地震記載資料料，尤其是較較近的歷史記記載，可以幫幫助判別活斷斷層的存在，，可能時據(jù)以以判斷活斷層層的錯距，斷斷裂長度等。。對古代建筑物物破壞、錯斷斷、掩埋等情情況調(diào)查，可可以幫助判斷斷活斷層當時時的錯距等情情況。微震及地形變變測量采用精密水準準測量和三角角測量在可能能活動斷層兩兩側(cè)進行地形形變測量，可可以有效地獲獲得斷層活動動性的有關證證據(jù)。斷層的現(xiàn)代活活動，必然導導致斷層帶內(nèi)內(nèi)產(chǎn)生物理、、化學變化，，其中如斷層層氣、放射性性異常；重力力、磁力、地地溫等物理異異常。通過測測量分析，可可以間接作為為活斷層的佐佐證。自70年代以來，我我國地震部門門在一些重要要地區(qū)設置了了密集的地震震臺網(wǎng)，監(jiān)測測微震震中位位置用以判別別活斷層，尤尤其在一些大大型水、著名名的活斷層地地區(qū)布置監(jiān)測測臺站，取得得了一系列監(jiān)監(jiān)測資料。它它是研究現(xiàn)代代地震活斷層層的最直接有有效的方法，，但其費時、、代價高，不不能作為研究究活斷層的主主要工具。地球化學及地地球物理標志志活斷層的工程程地質(zhì)調(diào)查目目的在于準確確確定建筑區(qū)區(qū)附近活斷層層帶位置，確確定建筑區(qū)內(nèi)內(nèi)有無活斷層層，活斷層帶帶的寬度，錯錯動最大幅值值及變形帶寬寬度，以及間間斷活動的時時間間隔，如如果伴有地震震，則應進行行地震研究。?；顢鄬拥恼{(diào)查查研究方法航測照片可可以以看到地表研研究所不能看看到的跡象，，近年來快鳥鳥(QUICKBIRD)衛(wèi)片精度達0.68m,在研究屬于線線性構造的斷斷層中是很有有用的。有些些主干走向錯錯動活斷層在在圖上極易看看出．另另一一些極端情況況，例如逆斷斷層，既使是是有豐富經(jīng)驗驗的解譯者也也只能定為可可疑斷層，所所以一定要兩兩個有經(jīng)驗的的人分別解譯譯，以排除不不可靠的主觀觀判斷。西大灘遙感影像圖圖開挖探槽是研究活斷層活動動特性、確定其間間斷活動時間間隔隔的必不可少的手手段。主要研究跨斷層的的最新沉積是否被被斷層錯斷及其錯錯動幅度；提供含含碳物質(zhì)的樣品以以定絕對年齡，以以便判定活動的時時代；揭露重復錯錯動證據(jù)，如較老老地層比新地層錯錯距大、多次的地地層砂土液化造成成的多次噴砂的地地層記錄等等，以以判定間歇錯動的的時間間隔。所需需探槽深度一般不不大，約為2-4m。活斷層調(diào)查-開挖探槽活斷層的監(jiān)測對工程或?qū)Πl(fā)生較較強地震有重要意意義的活斷層應監(jiān)監(jiān)測其活動動態(tài)。。監(jiān)測有位移監(jiān)測和和微震監(jiān)測兩方面面，兩者應配合進進行。位移監(jiān)測的的方法是多種的，，從不同時期的衛(wèi)衛(wèi)星影象的比較研研究、基線重復測測量到埋置儀器檢檢測。在坑道中跨過斷層層埋置伸長計可以以連續(xù)地監(jiān)測斷層層活動動態(tài)。建筑物場址一般應應避開活動斷裂帶帶。線路工程必須跨越越活斷層時，盡量量使其大角度相交交，并盡量避開主主斷層。必須在活斷層地區(qū)區(qū)興建的建筑物，，應盡可能地選擇擇相對穩(wěn)定地塊即即“安全島”，盡盡量將重大建筑物物布置在斷層的下下盤。在活斷層區(qū)興建工工程，應采用適當當?shù)目拐鸾Y(jié)構和建建筑型式。第五節(jié)活斷層區(qū)區(qū)的建筑原則第三節(jié)地震掌握地震及地震波波的基礎知識及研研究意義；了解我國地震地質(zhì)質(zhì)的基本特征；掌握地震力的靜力力分析方法，了解解地震力的動力分分析方法，地震區(qū)區(qū)建筑物的破壞方方式；理解場地地質(zhì)條件件對震害的影響，，了解抗震設計中中考慮場地影響的的途徑；了解地震區(qū)抗震設設計基本原則。一、概述地震:在地殼表層層,因彈性波傳播播所引起的振動作作用或現(xiàn)象。

構造地震火山地震陷落地震誘發(fā)地震（水庫蓄水、核爆、深井注水）按成因分類

淺源地震：0<70km大陸地震多屬此類，占73%，30km以內(nèi)更多中源地震：70~300km占23%深源地震：>300km占4%，最深達720km震源深度

大地震：M>=7級強烈破壞地震中地震：7>M>=5破壞性地震小地震：5>M>=3,2-4級有感地震微地震：3>M>=1

超地震：M<=1按地震M級大小構造地震最嚴重一一類，數(shù)量多規(guī)模模大，波及面廣，，破壞性大，世界界90%以上屬于于此類。全球震中分布圖全球強震分布圖據(jù)統(tǒng)計，全世界每每年大約發(fā)生幾百萬次地震，人們能感感覺到的僅占1％左右，7級以上強烈破壞性的的災害性地震每年年多則二十幾次，，少則三、五次。。我國位于環(huán)太平洋和地中海海一喜馬拉雅兩個地震帶之間，是是一個多地震活動動的國家。在我國三千多年的的歷史資料中，記記錄地震近萬次，，其中上世紀以來來破壞性地震達6000多次；；據(jù)1200～1989年資料料統(tǒng)計，7級地震震147次，，8級及其以上巨巨大地震共19次。建國以來來發(fā)生>=7級的的地震12次次。我國地震分布布以西南、西北、、華北、東南沿海海和臺灣省區(qū)破壞壞性地震最多。其其中臺灣尤甚，大大震多，頻度高；；新疆和西藏次之之。若以地震烈度6度為輕微以上上破壞性標準，我我國約575萬萬平方公里屬于于輕微以上破壞區(qū)區(qū)，其中，寧夏、、蘭州、?？凇⒈北本?、太原、大同同、西安、昆明、、天津、呼市、汕汕頭位于8度度區(qū)。一次6級地震可釋釋放6×1020爾格的能量，大致致相當于30～～40萬噸TNT炸藥的巨大爆炸，，7級地震可可釋放2×1022爾格的能量，8級地震可釋放6×1026爾格的能量?？梢娨姷卣疳尫拍芰恐?。而且絕大部部分能量的集中釋釋放，于數(shù)秒種內(nèi)內(nèi)完成。因此，地震災害的的猝發(fā)性和慘重性性往往給人類生命命以極大威脅，造造成經(jīng)濟財產(chǎn)巨大大損失。據(jù)美國聯(lián)邦政府統(tǒng)統(tǒng)計，僅二十世紀紀以來，全世界就就有120余萬人遇難于地震震災害；五十年代代以來，全球破壞壞性地震造成的經(jīng)經(jīng)濟損失已逾2000億美元元。地震災害是最最重要的自然災害害之一。中國的地地震災害又居世界界之首。在我國歷歷史記載中，1556年陜西華縣縣地震8級死亡人人口達83萬；1920年寧夏海海原地震死亡人數(shù)數(shù)也超過20萬萬。令人痛心的1976年唐山山地震7.9級，死亡24.2萬萬多人，工業(yè)城城市毀于一旦，直直接經(jīng)濟損失100億元，為為世界地震史所罕罕見。還有66年年的邢臺地震，70年通海地震，，75年海域地震震。（我國這些些地震震源深都在在13km左右）。我國有3000多多年地震記錄歷史史，發(fā)明了地震儀儀，編制了地震區(qū)區(qū)劃圖，制定了抗抗震規(guī)范，建立了了地震監(jiān)測臺網(wǎng)，，組建了諸多地震震研究工作機構及及一大批從事地震震的科技工作者。。地震波對建筑物的的破壞作用不同工程地質(zhì)場地地的地震效應地震小區(qū)劃地震建筑場地的選選擇抗震措施的工程地地質(zhì)論證為地震區(qū)的城市和和各類工程的規(guī)劃劃、設計提供依據(jù)據(jù)地震地質(zhì)研究的工工程意義世界最大近斷層地地震斷層直接通過橋梁梁橋柱間相對位移過過大支撐長度不足欠缺缺防落裝置土壤液化橋梁崩塌橋梁錯屈、折斷橋柱撓曲破壞橋柱剪切破壞支承、支承座破壞壞防落裝置破壞、落落橋橋墩沉陷、傾斜、、側(cè)移石圖橋南下線落橋橋烏溪橋南下線橋墩墩剪力裂損名竹大橋崩塌桶頭橋全橋損毀東豐大橋大梁側(cè)移移懸空、折斷埠豐橋橋墩坍塌(南投集集鎮(zhèn))THEFIVE-FLOORHOUSEWERECRUSHEDOVERLAYED①②④③⑤DamagedSchoolbuildingshows“typicalaxispressuretest”水平錯動0.5m2ndstoreyisgoneawayHorizontalMovingis0.5m.ElCentro,CA,1979砂土液化地震引起埠豐橋斷斷裂，河床抬高8m,形成疊水(石崗)二、地震基基礎知知識一、幾個概念：1.震源：地震發(fā)源地地（能量E、深度H）2.震中3.震中距4.震源深度5.地震波：地震波是指從震源源產(chǎn)生向四周輻射的彈彈性波。體波：通過地球本體傳播的波面波：體波經(jīng)過反射、折射后，在介質(zhì)的界面或自由面（如地面）傳播縱波（P）：壓縮波橫波（S〕：剪切波體波瑞利波（R）：質(zhì)點在XZ面上橢圓滾動前進勒夫波（Q）：質(zhì)點在XY面上曲線前進面波（L）6.震級（M）：是衡量地震本身身大小的尺度，由地震所釋放出來的的能量大小所決定定。M＝lgAA：距震中100公里里處標準地震儀在在地面所記錄的震震波最大振幅。（（微米）標準地震儀：自振振周期0.8秒，，阻尼比0.8，，最大靜力放大倍倍率為2800。。能量E（J）與震級（M)關系：理論上M無上限，實際上，，因地殼巖石強度度有限，即累積應應變能有限，目前前最大M為8.9級。logE=4.8+1.5M7.烈度(I)：一次地震于某地地地面震動強烈程程度。是對地震發(fā)發(fā)生后的災害進行行評定的一種宏觀觀尺度，它是各種種因素（感覺、場場地地基、結(jié)構等等）綜合影響的后后果。與地震釋放的能量量大小、震源深度度、震中距、震域域介質(zhì)條件有關。。一次地震只有一個個M，但有不同I。震中烈度用I0表示。震源深度和震中距距越小，地表巖土土越軟弱，地震烈烈度越大。淺源地震（據(jù)152次大震統(tǒng)計））震級與烈度的關關系：M=0.68I0+0.98烈度是估算災情，，進行區(qū)劃，抗震震設計的直接依據(jù)據(jù)。震害大小取決于地地震破壞力和地物物本身抗震性兩方方面，烈度劃分以以兩方面作為標準準。目前全世界均均是以一次地震造造成一個地區(qū)的宏宏觀震害（如房屋屋倒塌程度等），，同時引入地震加加速度等物理指標標作為參考，劃分分烈度。國際上有數(shù)十種劃劃分標準，我國是是國家地震局制定定的標準，根據(jù)一一個地區(qū)某一地震震及代表性地質(zhì)條條件（一般二類土土層）建筑破壞情情況劃分烈度。根根據(jù)：人的感覺，，房屋及器物地物物震害程度，加速速度和速度（參考考）。烈度人的感覺一般房屋其它現(xiàn)象考物理指標大多數(shù)房屋震害程度平均震害指數(shù)加速度/（CM/S2）（水平向）速度/（CM/S2）（水平向）I無感II室內(nèi)個別靜止中的人感覺III室內(nèi)少數(shù)靜止中的人感覺門、窗輕微作懸掛物微動IV室內(nèi)多數(shù)人感覺，少數(shù)人夢中驚醒門窗作響懸掛物明顯擺動，器皿作響V室內(nèi)普遍感覺，室外多數(shù)人感覺，多數(shù)人夢中驚醒門窗、屋頂、屋架顫動作響，灰土掉落，抹灰出現(xiàn)微細裂縫不穩(wěn)定器翻倒31（22~44）3（2~4）VI驚慌失措，倉惶逃出損壞——個別磚瓦掉落、墻體微細裂縫0~0.10河岸和松軟土上出現(xiàn)裂縫，飽和砂層出現(xiàn)噴砂冒水，地面上有的磚煙囪輕度裂縫、掉頭63（45~89）6（5~9）VII大數(shù)多人倉惶逃出輕度破壞——局部破壞、開裂，但不防礙使用0.11~0.30飽和砂層常見噴砂冒水，松軟土上地裂縫較多，大多數(shù)磚煙囪中等破壞125(90~177)13(10~18)VIII搖晃顛簸，行走困難中等破壞——結(jié)構受損，需要修理0.31~0.50干硬土上變有裂縫，大多數(shù)磚囪嚴重破壞250(178~353)25(19~35)IX坐立不穩(wěn)，行動的人可能摔跤嚴重破壞——墻體龜裂，局部倒塌，修復困難0.51~0.70地方出現(xiàn)裂縫、基巖上可能出現(xiàn)裂縫、滑坡、坍方常見，磚煙囪出現(xiàn)倒塌500(354~707)25(19~35)X騎自行車的人會摔倒，處不穩(wěn)狀態(tài)的人會摔出幾尺遠，有拋起感倒塌——大部倒塌，不堪修復0.71~0.90山崩和地震斷裂出現(xiàn)，基巖上的拱橋破壞，大多數(shù)煙囪從根部破壞1000(708~1414)100(72~141)XI毀滅0.91~1.00地震斷裂延續(xù)很長，山崩常見，基巖上的拱橋XII地面劇烈變化，山河改觀《中國地震烈度表表（1980）》》使用說用（１）烈度>VI度，判定地震烈度度以房屋震害為主主，人的感覺僅供供參考；>X度應結(jié)合建筑物或或構筑物的破壞程程度，并根據(jù)地表表現(xiàn)象來確定；XI、XII度的評定，需要專專門研究。（２）“一般房屋屋”在《中國地震震烈度表（1980）》中指土構構架和土、石磚墻墻構造的舊式房屋屋和單層或多層未未經(jīng)抗震設計的新新式磚房。由于我我國城市目前一般般都已設防，有的的鄉(xiāng)村也開始設防防，烈度表中的““一般房屋”一般般已不普遍，調(diào)查查中應區(qū)別設防與與不設防的房屋破破壞程度對烈度的的反映，給出合理理的烈度值。對于于質(zhì)量特別差或特特別好的房屋，可可根據(jù)具體情況，，對表列各烈度的的震害程度和震害害指數(shù)予以提高或或降低。（３）“人的感覺覺”指平房內(nèi)或樓樓房低層內(nèi)人的感感覺。（４）表中震害指指數(shù)是對上述“一一般房屋”而言。。“完好”為０，，“毀滅”為１，，中間按表列震害害程度分級。平均均震害指數(shù)是對所所有房屋的震害指指數(shù)的總平均值而而言，可以用普查查或抽查的方法確確定之。（５）使用本表時時可根據(jù)地區(qū)具體體情況，作出臨時時的補充規(guī)定。（６）煙囪指工業(yè)業(yè)或取暖用的鍋爐爐房煙囪。（７）表中數(shù)量詞詞的說明：個別：：１０％以下；少少數(shù)：１０％～５５０％；多數(shù)：５５０％～７０％；；大多數(shù)：７０％％～９０％；普遍遍：９０％以上。。（８）對重要的工工業(yè)設施，如橋梁梁、重要車間、高高層建筑、巷道等等，要進行專門的的調(diào)查，在調(diào)查中中應結(jié)合設防情況況進行評估。2008年汶川地震震區(qū)烈烈度區(qū)劃分（1）地震基本烈度（I基）：一定時間和一定定地區(qū)范圍內(nèi)一般般場地條件下可能能遭遇的最大烈度度。一個地區(qū)的平平均烈度。（2）場地烈度（I場）：同一I基區(qū)，場地條件不同而進進一步劃分，對I基修正。（3）設防烈度（設計烈烈度）（I設）：是抗震設計所采采用的烈度。依建建筑物重要性、抗抗震性、經(jīng)濟性、、對I基調(diào)整。原則上一般般建筑用I基，重要建筑適當提提高。設計部門很很少用I場。V度區(qū)不設防。三、地震地地質(zhì)條件1.介質(zhì)條件硬脆性的巖石能夠夠積聚較大的彈性性勢能并最終突然然脆性破裂。軟塑性的巖石在應應力條件下多以塑塑性變形來調(diào)節(jié)，，將應變能逐漸釋釋放出去，因而不不可能發(fā)生強震。。我國華北地區(qū)地震震活動水平明顯高高于華南地區(qū)的一一個重要因素，就就是因為前者的結(jié)結(jié)晶基地以花崗巖巖石為主，而后者者的基地巖石大多多為叫軟弱的變質(zhì)質(zhì)巖系。2.結(jié)構條件活斷層的一些特定定部位：端點、拐拐點、交匯點等。。2008汶川地震觸發(fā)滑坡密度分布圖大光包滑坡3.構造應力條件件現(xiàn)代構造運動強烈烈的部位，應力集集中。構造應力場包括1、3的大小方向，構造造應力方向與斷層層的關系。由于不同地質(zhì)歷史史時期的構造運動動之間往往表現(xiàn)出出一定的繼承性，，所以在研究現(xiàn)代代構造應力場的發(fā)發(fā)生、發(fā)展演化和和形成機制時，需需要聯(lián)系早期的構構造應力特征，特特別是晚第三紀以以來的新構造應力力特征。四、震源機制和震震源參數(shù)1.震源機制：地震發(fā)發(fā)生的物理過程或或震源物理過程。。可以通過多個地地震臺的地震記錄錄圖來確定。主要要依據(jù)：初到P波的方向。研究表明，淺源地地震P波初動與震源體初初動方向之間的較為簡簡單而明確，即P波初動具有明顯的象限分布布特點。＋＋－－＋＋－－1313單力偶雙力偶P波的初動具有明顯顯的象限分布特點點。震源斷層面解（faultplatesolutionoffocalmechanism）平移斷層正斷層逆斷層我國某些地震的震震源機制解阿爾泰山-蒙古西部強震震源源機制解2.震源參數(shù)：：反映震源斷層層的一些特征量或或物理量包括：斷層走向、、傾向、傾角、斷斷層錯動方向、震震源斷層長長度、寬度、斷層層錯距、震源應力力方向等。求解：（1）震源機制解解（2）等震線的幾幾何特征（3）根據(jù)經(jīng)驗式式，據(jù)震級等計算算斷層長度、錯距距（4））根根據(jù)震震前后后大地地變形形推求求斷層層位量量、方方向、、錯距距、類類型等等五、地地震震效效應應取決于于三方方面：：場地地工程程地質(zhì)質(zhì)條件件；震震級、、震中中距；；建筑筑物類類型及及結(jié)構構。地震效效應———地地震作作用影影響所所及的的范圍圍內(nèi)，，地表表出現(xiàn)現(xiàn)的各各種震震害和和破壞壞。振動破破壞效效應———引引起建建筑物物破壞壞地面破破壞效效應———地地面破破裂及及地基基液化化、沉沉陷等等斜坡破破壞效效應———滑滑坡等等三種破壞效應振動破破壞效效應地震地地面面運動動建建筑筑物振振動建建筑物物破壞壞(強度、、剛度度、整整體性性不夠夠產(chǎn)生生破裂裂或倒倒塌））地震（（a,v,A)兩種分分析方方法1.靜靜力法法2.動動力分分析法法由于地地震力力作用用直接接引起起建筑筑的破破壞，，稱為為震動動破壞壞效應應。假設：：1）建建筑物物是剛剛體，，即建建筑物物的各各部分分作為為一個個整體體（一一個質(zhì)質(zhì)點）），具具有相相同的的加速速度。。2）建建筑物物受力力振動動加速速度和和地面面加速速度是是相同同的3）將將地震震力視視為由由地面面振動動a0max引起建建筑物物的慣慣性力力，即即地震震力就就是建建筑自自身的的慣性性力，，固定定不變變。建筑物物受到到的地地震力力P為：其中當amax為水平平矢量量，稱稱其為為水平平地震震系數(shù)數(shù)kc，相應地地為垂垂直地地震系系數(shù)k/c；g為重力力加速速度；；PW1.靜靜力力法我國規(guī)規(guī)定Kc’=(1/2-1/3)Kc一般：：不考考慮Kc’,但在有有傾覆覆、滑滑動危危險的的結(jié)構構，如如擋土土墻、、水壩壩等，，需用用Kc’核算。。在高烈烈度（（VI度以上上）區(qū)區(qū)必須須考慮慮地震震力核核算的的穩(wěn)定定性。。（1））工業(yè)業(yè)與民民用建建筑，，建筑筑物的的破壞壞主要要與水水平地地震力力作用用下的的水平平滑動動及結(jié)結(jié)點脫脫開有有關，，故實實際上上為穩(wěn)穩(wěn)定性性課題題，其其表達達為：：式中：：f、c為地基基與基基礎間間或滑滑動面面上的的摩摩擦系系數(shù)及及粘聚聚力；；W為建筑筑物的的重量量；A為建筑筑物基基礎底底面或或滑動動面的的面積積；Kc為水平平地震震系數(shù)數(shù)。（2））水壩壩應考考慮兩兩種情情況：：只考慮慮水平平地震震力作作用時時，在水平平與鉛鉛直地地震力力共同同作用用時，，2.動動力力分析析法實際情情況：：①建建筑筑物與與地面面所受受到的的加速速度并并不一一致。。②建建筑物物的震震動破破壞，，除了了受到到最大大加速速度的的影響響外，，還與與振動動持續(xù)續(xù)時間間、振振動周周期以以及建建筑物物的結(jié)結(jié)構特特性有有關。。故廣泛泛用動動力分分析法法考慮地地震對對建筑筑物的的作用用與場場地工工程地地質(zhì)條條件、、建筑筑物結(jié)結(jié)構特特點、地震歷歷時等等因素素。a.簡化反反應譜譜b.地震加加速度度時程程曲線線a.簡化反反應譜譜法認為建建筑為為一個個質(zhì)點點系彈彈性體體M，其振動動性能能由自自振周周期和和阻尼尼比決決定，，要考考查在在受到到不同同時刻刻的地地震加加速度度a0后，建建筑所所表現(xiàn)現(xiàn)的加加速度度a的大小小。質(zhì)點受受振動動后的的性能能可建建立微微分方方程，，該方方程中中包括括了質(zhì)質(zhì)點a及地面面a0，解方程程時，，按簡簡化的的辦法法輸入入一次次地震震的不不同時時刻的的a0，得到到一系系列amax值，得得到一一個特特定T、阻尼下下反應應譜曲曲線。。給amax標準化化，定定義動動力系系數(shù)，物物理含含義是是質(zhì)點點對a0的放大大倍數(shù)數(shù)。不同阻阻尼比比時的的加速速度反反應譜譜卓越周周期設計反反應譜譜抗震設設計中中所采采用的的反應應譜應應是建建筑物物在其其使用用期限限內(nèi)可可能經(jīng)經(jīng)受的的地震震作用用的預預測結(jié)結(jié)果。。根據(jù)據(jù)255個地震震記錄錄統(tǒng)計計分析析結(jié)果果，《建筑抗抗震設設計規(guī)規(guī)范》給出了了設計計反應應譜。。特征周周期：：由于于地表表巖土土體對對不同同周期期的地地震波波有選選擇放大大作用用，某某種巖巖土體體總是是以某某種周周期的的波選選擇放放大得尤尤為明明顯而而突出出，使使地震震記錄錄圖上上的這這種波波記錄錄得多而而好，，這種種周期期即為為該巖巖土體體的特特征周周期，，也叫叫卓越周周期。。近震遠遠震示示意圖圖地震影影響系系數(shù)：：表示示單質(zhì)質(zhì)點系系彈性性結(jié)構構在地地震作作用下下的最大大加速速度反反應與與重力力加速速度比比值的的統(tǒng)計計平均均值，，即：烈度67890.040.080.160.32應用：：(a)設計時時不一一定進進行動動力分分析計計算，，直接接根據(jù)據(jù)T，Tg查a。(b)等效靜靜力分分析方方法：：式中：：為為地震震影響響系數(shù)數(shù)2.地震加加速度度時程程曲線線彈塑性性體變變形總總值不不僅隨隨荷載載的增增加而而增大大，而而且還還隨反反復加加載的的次數(shù)數(shù)增加加而增增大。。同理理，給給出結(jié)結(jié)構遭遭遇強強震進進入彈彈塑性性變形形階段段以后后，強強震持持續(xù)時時間越越長，，結(jié)構構的累累加變變形也也就越越大。。所以以，對對結(jié)構構的彈彈塑性性變形形計算算，要要同時時考慮慮地震震波的的頻譜譜特性性（振振幅大大小，，周期期長短短）及及強震震持續(xù)續(xù)時間間。這這樣計計算才才能把把地震震過程程中結(jié)結(jié)構受受到地地震作作用的的大小小及反反復次次數(shù)多多少等等影響響因素素體現(xiàn)現(xiàn)出來來。這這就需需要對對結(jié)構構進行行彈塑塑性變變形時時程分分析。。映秀牛牛眠溝溝高速速遠程程離散散元數(shù)數(shù)值模模型地震水水平和和數(shù)值值加速速度時時程曲曲線t=1.60st=7.00st=21.00st=15.00st=42.00st=309.2s地面破破壞效效應地面破破裂效效應地基基基底效效應地震斷斷層地面裂裂縫沉降砂土液液化地基滑滑移地面破破裂效效應地震時時斷層層錯斷斷及地地面裂裂縫引引起的的建筑筑物破破壞。。強烈烈地震震均會會出現(xiàn)現(xiàn)。與斷層活動方方式、震源深深、M、覆蓋層厚等有有關。（1）斷裂活活動就可能產(chǎn)產(chǎn)生地表斷裂裂。（2）與上部部土層厚有關關。臨界厚度—土層剪損應變變臨界值，硬硬土5%，軟軟土10%。。D—下部斷裂錯錯動垂直位移移（m），一般<3m。一般覆蓋層30-50m以上很少出現(xiàn)現(xiàn)地表斷裂。。（3）M>7.2級幾乎都產(chǎn)生生，M=6級、震源10-30Km時，很少產(chǎn)生生。地基效應強烈震動作用用下，土體較較大變形移動動，使地基承承載力下降或或喪失，由此此造成建筑物物的破壞。飽水砂土在地地震、動力荷荷載或其它物物理作用下，，受到強烈振振動而喪失抗抗剪強度，使使砂粒處于懸懸浮狀態(tài)，致致使地基失效效的作用或現(xiàn)現(xiàn)象。液化機理：在地震過程程中，較疏松松的飽和砂土土在地震動引引起的剪切反反復作用下，，砂粒間相互互位置產(chǎn)生調(diào)調(diào)整，使砂土土趨于密實。。砂土要變密密實就勢必排排水，但在急急劇變化的周周期性地震力力作用下，伴伴隨砂土孔隙隙度減小而透透水性變?nèi)?，，因而排水愈愈來愈不通暢暢。應排除的的水來不及排排走，而水又又是不可壓縮縮的，于是就就產(chǎn)生了超孔孔隙水壓力。。砂基液化問題題砂土的強度日本新瀉1964年地震時砂土土液化影響。。這些設計為為抗震的建筑筑物傾斜而未未受損壞。加州沃森維爾爾附近的野外外涌沙唐山地造成的的噴水冒砂區(qū)區(qū)分布圖震影響砂土液化化的因素1）土的類型型及性質(zhì)★粒度粉、細砂土最最易液化；高高烈度時，亞亞砂土、輕亞亞粘土、中砂砂也可液化。。我國90%發(fā)生在粉組組、砂、亞砂砂土中。粉粒粒含量>40%時，極易易液化；粘粒粒含量>12.5%時，，極難液化。。極易液化土土的特征是：：平均粒度0.02-0.10mm，?=2-8，粘粘粒含量<10%?！锩軐嵍人缮皹O易液化化，密砂不易易液化。相對對密度Dr<50%時，很易液化化，Dr>80%時，不易液化化。★成因及年代代多為沖積成因因的粉細砂土土，如濱海平平原、河口三三角洲等。沉積年代較新新：結(jié)構松散散、含水量豐豐富、地下水水位淺2）飽和砂土土的埋藏分布布條件埋藏條件包括括：砂層厚度度、上覆非液液化土層厚度度（即埋藏深深度）、地下下水埋深?！锷皩由细卜欠且夯翆佑瘢夯煽赡苄杂?。。一般埋深大大于10-15m以下就難以液液化了?！锏叵滤宦衤裆钣?，愈愈不易液化。。實際上，地地下水埋深3-4m時，液化現(xiàn)象象很少，一般般把液化最大大地下水埋深深定為5m?！锷皩釉胶裨皆揭滓夯?）地震活動動的強度及歷歷時是砂土液液化的動力地震愈強，歷歷時愈長，則則愈易引起砂砂土液化，而而且波及范圍圍愈廣。Ⅵ度以下地地區(qū)很少有液液化現(xiàn)象；ⅦⅦ度區(qū)只能能使疏松的粉粉、細