孕震背景與地震危險(xiǎn)分析方法

孕震背景與地震危險(xiǎn)分析方法1ppt課件1、地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)與速度分布2、板塊運(yùn)動(dòng)與全球地震帶分布3、地震觀測(cè)與震源機(jī)制4、震級(jí)與烈度5、地震衰減關(guān)系6、地震危險(xiǎn)性確定性分析7、地震危險(xiǎn)性概率分析主要內(nèi)容：2ppt課件5.1地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)與地震成因5.1.1地球內(nèi)部分層與速度分布3ppt課件

眾所周知，地震波有縱波（又稱(chēng)P波或壓縮波）和橫波（又稱(chēng)S波或剪切波）之分，其傳播方向和振動(dòng)方如圖3所示:圖3P波和S波通過(guò)介質(zhì)時(shí)的傳播情況P波傳播方向與振動(dòng)方向一致，主要造成介質(zhì)壓縮和膨脹；S波傳播方向與振動(dòng)方向相互垂直，主要造成介質(zhì)剪切。兩種波的速度分別為：4ppt課件地球內(nèi)部P波S波速度分布5ppt課件

地殼與上地幔的分界面稱(chēng)之為Moho面，此面上地震波速發(fā)生突變的界面，P波從6.2km/s突變到8.3km/s；S波從3.5km/s突變到4.6km/s。地殼與上地幔頂部組成了一個(gè)堅(jiān)硬的外殼，稱(chēng)之為巖石圈，平均厚度為120~150km，其下部為軟流層。形象地講，巖石圈如同漂浮在水面上的竹筏。6ppt課件

1915年德國(guó)氣象學(xué)家魏格納（Wegener）提出現(xiàn)在地球表面的陸地是由一個(gè)稱(chēng)之泛大陸的整體經(jīng)過(guò)不斷破碎、又互相拼接而形成的。如圖所示的大陸位置變遷圖上：

5.1.2板塊運(yùn)動(dòng)與全球地震帶分布7ppt課件圖1大陸位置變遷圖

大約在200百萬(wàn)年以前，全球的大陸基本上是由北半球的勞亞大陸和南半球的岡瓦納大陸組成，中間被沿赤道分布特提斯洋所分隔。在200百萬(wàn)年的演化過(guò)程中，隨著大陸漂移形成了今天的格局。8ppt課件印度板塊的漂移歷程9ppt課件印度板塊與亞洲大陸的拼接造就了青藏高原的形成10ppt課件印度板塊與亞洲大陸拼接的縫合帶

11ppt課件雄偉的喜瑪拉雅山脈12ppt課件

大陸漂移的動(dòng)力來(lái)自地幔對(duì)流，由于熔融的地幔物質(zhì)從洋脊噴發(fā)，形成了新的海底，迫使舊的海底向兩側(cè)擴(kuò)張，由此牽動(dòng)了板塊的運(yùn)動(dòng)。13ppt課件

由于地幔對(duì)流將巖石圈板分割成了太平洋板塊、北美洲板塊、南美洲板塊、歐亞板塊、非洲板塊、澳大利板塊和南極板塊。地幔對(duì)流牽引著板塊的運(yùn)動(dòng)，造就了洋殼－洋殼、洋殼－陸殼、陸殼－陸殼的碰撞。其典型例子見(jiàn)日本海溝、秘魯－智利海溝、印度－歐亞板塊縫合帶。14ppt課件南極洲板塊太平洋板塊澳大利亞板塊歐亞板塊北美洲板塊南美洲板塊非洲板塊七大板板塊的分布及邊界15ppt課件16ppt課件

板塊之間的接觸形成了四種典型的邊界：（1）發(fā)散型（2）縫合型（3）轉(zhuǎn)換型（4）俯沖型在板塊接觸的過(guò)程中，將導(dǎo)致板塊不斷地發(fā)生破裂從而引發(fā)地震，因此板塊邊界是主要的地震帶。17ppt課件四種典型邊界18ppt課件板塊運(yùn)動(dòng)形成不同類(lèi)型的邊界及其地理分布19ppt課件大洋中脊的分布圖20ppt課件21ppt課件22ppt課件

地表上震中的空間分布稱(chēng)之為地震活動(dòng)帶，全球的地震帶有：環(huán)太平洋地震帶；歐亞地震帶；海嶺地震帶。

23ppt課件公元前780年—2000年中國(guó)地震（M>5.0）分布24ppt課件中國(guó)地震帶分布天山地震帶、南北地震帶、華北地震帶、華南地震帶、西藏察隅地震帶、臺(tái)灣地震帶25ppt課件5.1.3地震觀測(cè)與震源機(jī)制大多數(shù)構(gòu)造地震發(fā)生于地殼中，地殼形變時(shí)能量緩慢積累且存儲(chǔ)于巖石中，由于局部地區(qū)力的不平衡狀態(tài)，使某些區(qū)域的應(yīng)力突然釋放，這就是引起地震的直接原因。

26ppt課件27ppt課件由于板塊之間的相互擠壓導(dǎo)致局部巖體突然錯(cuò)斷而形成地震，同時(shí)造就了地表景觀，另外，能量以地震波的形式傳到地表，并對(duì)地表造成破壞。28ppt課件地震波對(duì)地表的影響29ppt課件地震儀是用來(lái)測(cè)量地震引起的地表質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況，并將它記錄下來(lái)的儀器，在下圖中，支架定于地表，沙袋懸掛于支架上，當(dāng)?shù)乇戆l(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)，沙袋下面的紙上記錄下了沙袋運(yùn)動(dòng)的痕跡，這就是最簡(jiǎn)單的地震儀工作原理。30ppt課件單力作用于地球內(nèi)部，產(chǎn)生的P波初動(dòng)分布和節(jié)面。北半球膨脹，南半球壓縮。xqjRzy31ppt課件在指向正北的單力Z0作用下，在地表距震源R處，P波和S波引起的位移：時(shí)P波位移為零，此面稱(chēng)之為P波節(jié)面，節(jié)面兩側(cè)P波初動(dòng)的符號(hào)相反。分別為P波，S波速度和介質(zhì)密度。32ppt課件

斷層錯(cuò)動(dòng)模型：走滑斷層正斷層逆斷層33ppt課件

斷層錯(cuò)動(dòng)可等效為力偶的作用，其位移為：DxqjRxzy34ppt課件

斷層錯(cuò)動(dòng)可等效為力偶的作用，其位移為：在zx平面內(nèi)，時(shí)達(dá)到極大，時(shí)達(dá)到極大。35ppt課件

下圖是力偶作用所導(dǎo)致的P波初動(dòng)及其節(jié)面分布情況，2個(gè)1/4球體壓縮，另2個(gè)1/4球體膨脹，存在兩個(gè)P波節(jié)面，其中的一個(gè)是斷層面。36ppt課件利用地表的地震臺(tái)站記錄波形的初動(dòng)方向確定主壓應(yīng)力方向。一般把壓縮區(qū)涂為白色，表示主壓應(yīng)力的方向。

37ppt課件球面投影與平面投影38ppt課件走滑斷層、正斷層和逆斷層在地球表形成的P波初動(dòng)分布情況39ppt課件由地表初動(dòng)方向確定主壓應(yīng)力的方向40ppt課件汶川地震的震源機(jī)制41ppt課件汶川地震的震源機(jī)制42ppt課件5.2地震危險(xiǎn)性分析方法為了使工程具有抗御未來(lái)可能遭受到的地震破壞能力，在設(shè)計(jì)階段，需考慮工程壽命期內(nèi)內(nèi)可能遭受到的地震動(dòng)的強(qiáng)弱及其相關(guān)性。目的：為各類(lèi)建設(shè)工程選址與抗震設(shè)防要求的確定、防震減災(zāi)規(guī)劃、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃等提供抗震設(shè)防的依據(jù)。為已有工程的抗震可靠性分析和震害預(yù)測(cè)等提供地震作用依據(jù)為其它有關(guān)問(wèn)題決策（如投資決策、地震保險(xiǎn)、房屋出售）提供依據(jù)43ppt課件地震破壞作用與工程建設(shè)防震44ppt課件45ppt課件46ppt課件

1935年里克特總結(jié)出：用伍德—安德森式標(biāo)準(zhǔn)地震儀（放大倍數(shù)2800，周期0.8s，阻尼0.8）在震中距處，記錄到兩水平分量最大振幅的平均值為的地震定義為零級(jí)地震。觀測(cè)表明，震級(jí)每增加0.5級(jí)，相當(dāng)于能量增加10倍。5.2.1震級(jí)與烈度的基本概念47ppt課件48ppt課件

對(duì)于任意震中距處，取兩個(gè)水平分量最大位移的算術(shù)平均（以微米作單位）的對(duì)數(shù)，再加上臺(tái)站較正和距離校正項(xiàng)：由此確定的震級(jí)之為里氏震級(jí)。49ppt課件震級(jí)標(biāo)定的過(guò)程50ppt課件

地震烈度與烈度表：按一定的宏觀標(biāo)準(zhǔn)，表示地震對(duì)地表破壞程度的一種量度稱(chēng)之為烈度，通常用I表示，按烈度值的大小排列成表，稱(chēng)為烈度表，我國(guó)使用的是12度烈度表。一次地震發(fā)生以后，僅用一個(gè)震級(jí)來(lái)衡量其強(qiáng)度，但對(duì)應(yīng)多個(gè)烈度，地表烈度相同的點(diǎn)的聯(lián)線稱(chēng)為等震線。震中烈度I0與震級(jí)級(jí)M之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系：51ppt課件地震烈度：地震對(duì)地面影響和破壞程度的一種度量。

烈度表等震線我國(guó)、歐美都是12度烈度表。日本為7度烈度表。I～V度以地面上人的感覺(jué)為主。VI～X度以房屋震害為主。XI、XII度以地表現(xiàn)象為主。52ppt課件53ppt課件等震線：地面上等烈度的聯(lián)線。

54ppt課件55ppt課件對(duì)地表建筑物的破壞主要取決于地震動(dòng)三要素：地震動(dòng)峰值（加速度、速度、位移）譜（反應(yīng)譜、富氏譜、功率譜等）持續(xù)時(shí)間5.2.2地震動(dòng)參數(shù)及其衰減關(guān)系t,秒a/g0a/g加速度時(shí)程包絡(luò)函數(shù)地震動(dòng)加速度時(shí)程a(t)56ppt課件1反應(yīng)譜單自由度體系在加速度作用下產(chǎn)生的最大加速的函數(shù)，其零周期的反應(yīng)譜值即為加速度時(shí)程的峰，它是周期，阻尼度稱(chēng)之為加速度反應(yīng)譜。

值57ppt課件地震動(dòng)的工程特性分析地震動(dòng)反應(yīng)譜定義：具有同一阻尼比的一系列單自由度體系在同一地震動(dòng)輸入下的反應(yīng)的絕對(duì)最大值與單自由度體系自振周期的關(guān)系，即為這一地震動(dòng)的反應(yīng)譜2個(gè)參數(shù)：周期、阻尼比3個(gè)譜量：加速度、速度、位移反應(yīng)譜58ppt課件一般情況下，地震動(dòng)峰值與震級(jí)M和震中距r相關(guān)，通過(guò)建立一定衰減模型，利用觀測(cè)的峰值記錄回歸得到其系數(shù)。原則：近場(chǎng)大震飽和；遠(yuǎn)場(chǎng)小震有感。59ppt課件地震動(dòng)衰減關(guān)系的形式與地震大小關(guān)系地震幾何擴(kuò)散大震飽和60ppt課件地震動(dòng)衰減關(guān)系模型點(diǎn)圓衰減橢圓衰減斷層距衰減61ppt課件不同震級(jí)時(shí)，長(zhǎng)、短軸方向的峰值加速度與隨距離的變化關(guān)系曲線：62ppt課件

地震危險(xiǎn)性分析實(shí)際上是長(zhǎng)期地震預(yù)報(bào)問(wèn)題，它要回答某一地區(qū)未來(lái)50或100年內(nèi)遭遇多大強(qiáng)度的地震，從而為工程抗震提供依據(jù)。1、地震構(gòu)造法在同樣地質(zhì)構(gòu)造和地震活動(dòng)性的區(qū)域，具有發(fā)生同樣大小的地震的可能。將最大潛在地震置于其可能發(fā)生范圍內(nèi)距場(chǎng)址最近處，利用衰減關(guān)系分別計(jì)算場(chǎng)址處的地震動(dòng)參數(shù)，取結(jié)果中的最大者。5.2.3地震危險(xiǎn)性確定性分析方法63ppt課件于其可能發(fā)生范圍內(nèi)距場(chǎng)址最近處

M64ppt課件2、歷史地震法

歷史上發(fā)生過(guò)地震的地方，仍然具有發(fā)生同樣大小地震的可能，這就是可重復(fù)性原則，因此可用歷史地震來(lái)預(yù)報(bào)將來(lái)場(chǎng)址可能遭受的地震強(qiáng)度。

（1）歷史地震參數(shù)不完備時(shí)當(dāng)歷史地震的位置不準(zhǔn)確時(shí)，通過(guò)調(diào)查，獲得歷史地震對(duì)場(chǎng)址的最大影響烈度，轉(zhuǎn)換成地震加速度峰值。

以上計(jì)算單位為gal(cm/ss)，并注意到重力加速度：65ppt課件（2）歷史地震參數(shù)完備時(shí)

根據(jù)歷史地震的位置，震中烈度，轉(zhuǎn)換得到歷史地震震級(jí)M：

選擇合適的衰減關(guān)系，利用歷史地震震級(jí)M，以及距場(chǎng)址的距離進(jìn)行計(jì)算，取以上二者中的最大值作為歷史地震的結(jié)果。66ppt課件5.2.4地震危險(xiǎn)性概率分析方法

在目前的科學(xué)認(rèn)識(shí)水平下，地震發(fā)生的地點(diǎn)和強(qiáng)度均具有不可預(yù)見(jiàn)性，必須以概率的方式來(lái)描述。具體的方法就是根據(jù)場(chǎng)址周?chē)臉?gòu)造環(huán)境，將其劃分為相應(yīng)的地震帶，地震帶內(nèi)劃分出相應(yīng)的潛在震源區(qū)，以概率的方式確定每一震級(jí)檔發(fā)生的概率、該震級(jí)檔落在每一潛源區(qū)的概率，根據(jù)衰減關(guān)系計(jì)算對(duì)場(chǎng)址的影響。67ppt課件工程場(chǎng)地地震M距離R地震影響：烈度I加速度aI=I(M,R)a=a(M,R)

烈度（加速度）衰減關(guān)系如果確切知道：距場(chǎng)址R處，要發(fā)生震級(jí)為M的地震68ppt課件工程場(chǎng)地地震M距離R地震影響：烈度I加速度a我們只能說(shuō)，由于距場(chǎng)址R處，可能發(fā)生震級(jí)為M的地震，場(chǎng)址可能受到烈度為I（加速度為a）的影響！

可能性的大小—概率如果只知道：距場(chǎng)址R處，可能發(fā)生震級(jí)為M的地震I=I(M,R)a=a(M,R)69ppt課件工程場(chǎng)地地震M距離R地震影響：烈度I加速度a地震發(fā)生概率

P如果這個(gè)地震地震發(fā)生的概率為P，則我們說(shuō)：場(chǎng)址受到地震影響的烈度為I（或加速度為a）的概率也是P。70ppt課件如果A，B兩地都有發(fā)生地震的可能，則工程場(chǎng)地受到地震影響（烈度，加速度）將來(lái)自?xún)蓚€(gè)地震：工程場(chǎng)地地震M1發(fā)生概率P1距離R1I1或a1地震M2發(fā)生概率P2距離R2I2或a271ppt課件這個(gè)例子的結(jié)果是：工程場(chǎng)地受到地震M1的影響，地震影響為I1（a1）的概率為P1，地震M2的影響為I2（a2）的概率為P2。最簡(jiǎn)單的情況，M1=M2，R1＝R2，而且P1＝P2自然：I1=I2＝I（a1=a2=a）那么，問(wèn)：由于兩個(gè)地震的影響，工程場(chǎng)址受到地震影響為I（或a）的概率是多少？72ppt課件a地震活動(dòng)總體水平b大小地震的比例小地震遺漏時(shí)，b變小表示m級(jí)以上的累積地震數(shù)目。在實(shí)際使用時(shí)，震級(jí)m取離散值，一般按間隔將最小震級(jí)mmin以上震級(jí)分成n檔，mi取震級(jí)區(qū)間的下限值，a，b為回歸系數(shù)。

各震級(jí)地震統(tǒng)計(jì)的時(shí)間段統(tǒng)一地震活動(dòng)性參數(shù)73ppt課件V是m級(jí)以上的年平均發(fā)生率。各震級(jí)v的統(tǒng)計(jì)年限不一定一致，但要保證該震級(jí)在所統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)是完整的。74ppt課件Lg(N)M0.7575ppt課件某地震帶1500年以來(lái)6級(jí)以上地震資料基本完整，根據(jù)樣本統(tǒng)計(jì)得到該帶b值為0.62，該地震帶1500年至2000年間共發(fā)生過(guò)7級(jí)以上地震8次，則依7級(jí)以上地震推斷該地震帶4級(jí)以上地震年平均發(fā)生率應(yīng)為（1.16）（注：100.62=4.168）V4=8/(2000-1500)×100.62(7-4)某地震帶ν4=2.4，b值=0.7，則該地震帶7.0-7.9震級(jí)段地震的年平均發(fā)生率為（0.0159）（注：100.71=5.1286）

2.4=ν7×5.1286（7-4）2.4=ν8×5.1286（8-4）,ν7-ν8=0.014321某地震帶ν4=1.12，ν6=0.112，則該地震帶的b值約為（0.50）1.12=0.112×102b,10=102b,b=0.576ppt課件某地震帶6級(jí)以上地震的年平均發(fā)生率為0.004，6.5級(jí)以上地震的年平均發(fā)生率為0.002，7.0級(jí)以上地震的年平均發(fā)生率為0.001。帶內(nèi)劃分有一個(gè)震級(jí)上限為7級(jí)潛在震源區(qū)，6.0-6.4震級(jí)檔空間分布函數(shù)為0.02，6.5-6.9震級(jí)檔空間分布函數(shù)為0.03，則該潛在震源區(qū)6.0級(jí)以上地震的年平均發(fā)生率為0.00007

=(6.0～6.4)的發(fā)生率+(6.5～6.9)的發(fā)生率=(0.004-0.002)×0.02+(0.002-0.001)×0.0377ppt課件未來(lái)t年發(fā)生n次M0級(jí)以上地震的概率為：未來(lái)t年，事件發(fā)生的次數(shù)為0，也就是不發(fā)生的概率：為至少發(fā)生一次的概率78ppt課件T年內(nèi)超越概率重現(xiàn)期三者關(guān)系如下：

年超越概率例如50年超越概率10%，P50=0.1

P1=0.0021T=47579ppt課件共有N個(gè)潛源（地震帶）