工程地震地震現(xiàn)象

工程地震地震現(xiàn)象第一頁，共四十三頁，2022年，8月28日工程地震緒論地震和地震現(xiàn)象地震的成因地震的描述地震活動(dòng)性地震效應(yīng)震源機(jī)制地震影響評(píng)價(jià)場地工程地震勘察與評(píng)價(jià)第二頁，共四十三頁，2022年，8月28日工程地震導(dǎo)論地震和地震現(xiàn)象第三頁，共四十三頁，2022年，8月28日工程地震導(dǎo)論地震和地震現(xiàn)象地震的概念地震現(xiàn)象宏觀地震現(xiàn)象微觀地震現(xiàn)象第四頁，共四十三頁，2022年，8月28日地震的概念地震由于在地球（地殼）介質(zhì)內(nèi)能量突然釋放導(dǎo)致的地球（地殼）介質(zhì)的震動(dòng)（波動(dòng)）。EarthquakeAshakingoftheEarth,causedbyvolcanicactivityormovementaroundgeologic

faults.

Anearthquake(alsoknownasaquake,tremorortemblor)istheresultofasuddenreleaseofenergyintheEarth's

crustthatcreatesseismicwaves.

FromWikipedia,thefreeencyclopedia第五頁，共四十三頁，2022年，8月28日地震的概念地震概念的解釋核心內(nèi)涵地球的震動(dòng)（震顫）AshakingoftheEarth成因能量在地球（地殼）介質(zhì)內(nèi)的突然釋放AsuddenreleaseofenergyintheEarth's

crust伴生現(xiàn)象產(chǎn)生地震波createsseismicwaves延伸含義（1）震源能量釋放者和能量釋放位置（2）成因類型天然源、人工源第六頁，共四十三頁，2022年，8月28日地震現(xiàn)象地震現(xiàn)象宏觀地震現(xiàn)象微觀地震現(xiàn)象地震發(fā)生時(shí)伴隨的地震影響和地震效應(yīng)。

人的觀感能夠察覺到的地震影響和效應(yīng)

需借助觀測儀器才能了解的地震影響和效應(yīng)地震影響：地震的作用過程地震效應(yīng)：地震作用的后果第七頁，共四十三頁，2022年，8月28日地震現(xiàn)象宏觀地震現(xiàn)象主要有地震動(dòng)、建筑物的破壞和地面破壞乃至山崩海嘯

第八頁，共四十三頁，2022年，8月28日中國百年大地震第九頁，共四十三頁，2022年，8月28日汶川地震第十頁，共四十三頁，2022年，8月28日第十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日第十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日震前的北川震后的北川第十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日2004年12月26日印度洋海嘯印度尼西亞蘇門答臘島以北海域當(dāng)?shù)貢r(shí)間2004年12月26日上午8時(shí)發(fā)生里氏8.5級(jí)強(qiáng)烈地震，并引發(fā)海嘯，東南亞和南亞數(shù)個(gè)國家受波及，造成重大人員傷亡。

第十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日第十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日第十六頁，共四十三頁，2022年，8月28日北大西洋海嘯衛(wèi)星影像第十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日2000年冰島地震間歇泉噴發(fā)第十八頁，共四十三頁，2022年，8月28日地震現(xiàn)象微觀地震現(xiàn)象主要是與地震波傳播有關(guān)的現(xiàn)象地震儀地震波第十九頁，共四十三頁，2022年，8月28日地震儀東漢張衡候風(fēng)地動(dòng)儀世界上最早的地震儀(公元132年)王振鐸（1912年—1992年）1951年的復(fù)原模型（簡稱傳統(tǒng)模型）模型外觀

結(jié)構(gòu)原理

第二十頁，共四十三頁，2022年，8月28日地震儀東漢張衡候風(fēng)地動(dòng)儀世界上最早的地震儀(公元132年)馮銳（1941年—）2005年的復(fù)原模型模型外觀

結(jié)構(gòu)原理

第二十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日三分之一尺度馮銳復(fù)原模型的結(jié)構(gòu)框架第二十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日地震儀美國內(nèi)務(wù)部曾經(jīng)使用過的滾筒地震儀垂直向滾筒地震儀第二十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日Amechanicalseismographconsistsofasturdyframeboltedtothegroundandaheavyweightwithanattachedpenhangsfromtheframe.

現(xiàn)代地震儀的工作原理HowaSeismographWorksWhenanearthquakeoccurs,theweightanditspenremainfixedinspace—becauseoftheirinertia—whiletheframeandthepaperrollaremovedbythevibratingground.Astherevolvingpapercylindermovesbackandforthbeneaththeweight,thepenrecordsthewaveforms.第二十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日現(xiàn)代地震儀的工作原理

HowaSeismographWorks機(jī)械式地震儀（70年代前）工作原理利用慣性原理和彈性原理來記錄地震引起的地面運(yùn)動(dòng)，機(jī)械傳感器的自振周期決定了地震儀能夠記錄到的地面運(yùn)動(dòng)的優(yōu)勢周期。固有問題機(jī)械元件（彈簧和重錘）的“靈敏程度”和“結(jié)實(shí)程度”是一對(duì)矛盾，靈敏和結(jié)實(shí)“妥協(xié)”的結(jié)果是大大地限制地震儀的動(dòng)態(tài)范圍。數(shù)字式地震儀（70年代后）電子反饋技術(shù)

無需“勞動(dòng)”傳感器自己振動(dòng)，而是用試圖阻止這種振動(dòng)所必須提供的電流來作為地震儀的輸出。數(shù)字化技術(shù)

數(shù)字化技術(shù)的采用使得地震儀可以“聰明地”根據(jù)地面運(yùn)動(dòng)的大小來調(diào)整自己的放大倍數(shù)，這就使得大動(dòng)態(tài)的地震觀測成為可能。信息無線傳輸技術(shù)信息無線傳輸技術(shù)使得地震儀實(shí)現(xiàn)了遙測、遙控第二十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日第二十六頁，共四十三頁，2022年，8月28日第二十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日地震微觀現(xiàn)象——地震波OY水平面X第二十八頁，共四十三頁，2022年，8月28日地震微觀現(xiàn)象——地震波ZX入射面入射線與界面法線確定的平面hRF地面OidRd視速度V*=d/dt真速度V

=dR/dtV*＞V

V/V*

=sini波前任一時(shí)刻在介質(zhì)空間中分割已經(jīng)擾動(dòng)和未被擾動(dòng)區(qū)域的曲面。波陣面擾動(dòng)區(qū)中的一系列等相位面。等相位面經(jīng)過相同的傳播時(shí)間震源擾動(dòng)所到達(dá)的空間點(diǎn)構(gòu)成的曲面。S波射線波陣面的法線，代表波的傳播方向。地震波傳播的幾何描述入射角i入射線與界面法線的夾角第二十九頁，共四十三頁，2022年，8月28日地震微觀現(xiàn)象——地震波地震波Seismicwave體波Bodywave縱波（P—Primarywave）橫波（S—Secondarywave）面波Surfacewave瑞利波（R—Rayleighwave）勒夫波（L—Lovewave）震源擾動(dòng)在地球介質(zhì)中傳播形成的彈性波在地球介質(zhì)內(nèi)部傳播的地震波——自由波沿某些界面或自由表面?zhèn)鞑サ牡卣鸩ā拗撇ㄙ|(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向一致。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向正交。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡為在入射面內(nèi)的橢圓。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡在水平面內(nèi)與波的傳播方向正交。SV波—質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)在入射面內(nèi)。SH波—質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)與入射面正交。第三十頁，共四十三頁，2022年，8月28日體波的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)與波的傳播方向第三十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日面波的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)與波的傳播方向第三十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日地震微觀現(xiàn)象——地震波關(guān)于地震波傳播的定理費(fèi)馬原理——最速路徑原理地震擾動(dòng)沿時(shí)間為極值（最小值）的路徑傳播。施奈爾定律——射線方程波的入射角的正弦與波傳播速度的比值為常數(shù)。本多夫定律——相鄰射線之間的關(guān)系視速度大于真速度，真速度與視速度的比值等于入射角的正弦。第三十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日地震微觀現(xiàn)象——地震波地震體波的反射、透射介質(zhì)1VP1,VS1介質(zhì)2VP2,VS211221SV′PP′PSV介質(zhì)1VP1,VS1介質(zhì)2VP2,VS211221SV′SVP′PSV第三十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日地震微觀現(xiàn)象——地震波臨界入射—全反射（以SH波入射為例）介質(zhì)1VP1,VS1介質(zhì)2VP2,VS2102=90°SH′SH10SH10質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向垂直于入射面指向里

臨界入射角質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向垂直于入射面指向外臨界入射，入射角

1=10

超臨界入射，入射角1

＞

10

全反射，入射角1

≥

10

，無能量透入介質(zhì)2第三十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日VS1VS2xzxzVS2＞VS1SH波在低速薄層中全反射，波動(dòng)能量集中在薄層中，無能量透入下層介質(zhì)，形成在薄層內(nèi)沿水平方向傳播的Love波。SVPP—不均勻平面P波SV—不均勻平面SV波UWW—垂直向振幅U—水平向振幅oo波傳播方向波傳播方向h0h0

—水平向振幅為零的深度沿水平方向傳播的不均勻平面P波和不均勻平面SV波疊加形成Rayleigh波。Rayleigh波Love波Rayleigh波和Love波的形成機(jī)制第三十六頁，共四十三頁，2022年，8月28日近震地震波近震三分量地震記錄圖第三十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日南美中西部1990-1999年M>6的地震震中分布圖遠(yuǎn)震地震波=17.93°（1993km）=343°h=27km第三十八頁，共四十三頁，2022年，8月28日遠(yuǎn)震地震波遠(yuǎn)震三分量地震記錄圖P波質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)空間軌跡圖第三十九頁，共四十三頁，2022年，8月28日地震波的應(yīng)用震源位置測定地震震級(jí)測定震源機(jī)制求解第四十頁，共四十三頁，2022年，8月28日震源位置的測定方法定位原理FSROhF—震源O—震中S—觀測點(diǎn)—震中距離R—震源距離h—震源深度直達(dá)P波走時(shí)t

P

t

P=R/VP直達(dá)S波走時(shí)t

S

t

S=R/VS走時(shí)差t

S－

t

P

t

S－

t

P=R[(1/VS)–(1/VP)]=R(VP–VS)/(VPVS)虛波速度VV=(VP

VS)/(VP–VS)震源距離RR=V

(t

S－

t

P)

VP—縱波速度VS—橫波速度VP＞VS第四十一頁，共四十三頁，202