地震工程地質(zhì)

第五章地震的工程地質(zhì)研究?第五章地震的工程地質(zhì)研究?1

5．1基本概念及研究意義地震:接近地球表面的巖層中彈性波傳播所引起的震動(dòng)。震源，震中，震中距，震源深度的概念分類(lèi)：1.按其成因分為：構(gòu)造地震、火山地震和陷落地震。人類(lèi)工程活動(dòng)如采礦、水庫(kù)蓄水、深井注水、地下接爆炸也可誘發(fā)地震。

構(gòu)造地震是現(xiàn)代地殼運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的一種突發(fā)事件，是地球上分布最廣、數(shù)量最多、危害最為嚴(yán)重的地震，世界上90％以上的地震和所有的強(qiáng)烈地震均屬構(gòu)造地震。?5．1基本概念及研究意義?2它產(chǎn)生于板塊邊緣和板塊內(nèi)部的活動(dòng)構(gòu)造帶，地殼和上地幔巖石在地球內(nèi)力作用下，產(chǎn)生構(gòu)造變形積蓄應(yīng)變能，一旦達(dá)到巖體強(qiáng)度極限，就會(huì)發(fā)生突然的剪切破裂(脆性破壞)或沿已有破裂面產(chǎn)生突然錯(cuò)動(dòng)(粘滑)，積蓄的應(yīng)變能就會(huì)以彈性波的形式突然釋放使地殼震動(dòng)而發(fā)生地震。2.按震源深度可分為：淺源地震（0—70km）中源地震（70—300km）深源地震（300--700km）?它產(chǎn)生于板塊邊緣和板塊內(nèi)部的活動(dòng)構(gòu)造帶，地殼和上地幔巖石在地3地震的一般過(guò)程和地震序列地震的一般過(guò)程：前震、主震、余震；地震序列：在一定時(shí)間內(nèi)，發(fā)生在同一地質(zhì)構(gòu)造區(qū)的一系列地震。我國(guó)的地震序列：主震型、群震型、孤立型全世界發(fā)生地震500萬(wàn)/a，有感地震5萬(wàn)/a造成破壞性1000/a強(qiáng)震十多次?地震的一般過(guò)程和地震序列?4??5??6??7??8??9??10??11地震前后水平位移監(jiān)測(cè)結(jié)果(GPS)?地震前后水平位移監(jiān)測(cè)結(jié)果(GPS)?12地震前后垂直位移監(jiān)測(cè)結(jié)果(GPS)?地震前后垂直位移監(jiān)測(cè)結(jié)果(GPS)?13地震引起大壩破壞(臺(tái)中石崗)?地震引起大壩破壞(臺(tái)中石崗)?14地震引起埠豐橋斷裂，河床抬高8m,形成疊水(石崗)?地震引起埠豐橋斷裂，河床抬高8m,形成疊水(石崗)?15

地震引起房屋倒塌(臺(tái)中石崗)?地震引起房屋倒塌(臺(tái)中石崗)?16

地震引起橋梁斷裂(南投集集鎮(zhèn))?地震引起橋梁斷裂(南投集集鎮(zhèn))?17??18地震引起稻田隆起(臺(tái)中霧峰)?地震引起稻田隆起(臺(tái)中霧峰)?19地震引起操場(chǎng)隆起(臺(tái)中國(guó)小)?地震引起操場(chǎng)隆起(臺(tái)中國(guó)小)?205．2地震及地震波的基礎(chǔ)知識(shí)5·2·1地震波

地震時(shí)震源釋放的應(yīng)變能以彈性波的形式向四面八方傳播，這種彈性被就是地震波。地震波是使建筑物在地震中破壞的原動(dòng)力、也是研究地震的最主要的信息和研究地球深部構(gòu)造的有力工具。地震波包括兩種在介質(zhì)內(nèi)部傳播的體波和兩種限于界面附近傳播的面波。?5．2地震及地震波的基礎(chǔ)知識(shí)?21

體波包括：縱波和橫波?？v波是由震源傳出的壓縮波。橫波是震源向外傳播的剪切波，傳播時(shí)介質(zhì)體積不變但形狀改變，周期較長(zhǎng)振幅較大。因?yàn)樵摬ㄊ乔凶儾ǎ运荒芡ㄟ^(guò)對(duì)切變沒(méi)有抵抗能力的液體。根據(jù)彈性理論，縱波傳播速度(Vp)和橫波速度(Vs),可分別以下列兩式計(jì)算：?體波包括：縱波和橫波。?22??235.2.2震源機(jī)制和震源參數(shù)

研究多個(gè)地震臺(tái)的地震譜，可以確定出地震發(fā)生的物理過(guò)程或震源物理過(guò)程，一般稱(chēng)為震源機(jī)制（localmechanism）。根據(jù)地震記錄圖，按彈性變位理論進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算，還可以求出限定震源物理過(guò)程的多個(gè)物理量，通稱(chēng)為震源參數(shù)（sourseparameters）。?5.2.2震源機(jī)制和震源參數(shù)?245.2.2.1震源機(jī)制

地下核爆破在地面所記錄的P波初動(dòng)都是推波，或第一相位為壓縮，表明震動(dòng)源的物理過(guò)程是由于爆炸引起的膨脹向周?chē)橘|(zhì)施加壓力。根據(jù)近幾十年來(lái)的大量研究證實(shí)，淺震源P波初動(dòng)明顯具有限象分布的特點(diǎn)(圖5-2)：推拉模式；單力偶模式；雙力偶模式?5.2.2.1震源機(jī)制?25??26??27??28??29??305.2.2.2震源參數(shù)

以上震源機(jī)制討論是以點(diǎn)源模型為基礎(chǔ)的。實(shí)際上震源并非一點(diǎn)，而是一個(gè)產(chǎn)生有限錯(cuò)動(dòng)的斷層面，限定一個(gè)震源斷層就需要有以下七個(gè)物理量，即；(1)斷層面長(zhǎng)度(L)；(2)斷層寬度(W)；(3)斷層走向p；(4)斷層傾向和傾角；(5)斷層錯(cuò)動(dòng)方向；(6)斷層錯(cuò)距(D)；(7)斷層破裂的擴(kuò)展速度。這些量統(tǒng)稱(chēng)震源參數(shù)。從震源參數(shù)、震中距離和場(chǎng)地條件推算地面運(yùn)動(dòng)，作為工程設(shè)計(jì)的依據(jù)，是目前國(guó)際上發(fā)展的方向，?5.2.2.2震源參數(shù)?31

5.2.3地震震級(jí)和烈度

地震能否使某一地區(qū)建筑物受到破壞，首先取決于地震本身的大小和該建筑區(qū)距震中的遠(yuǎn)近，距震中愈遠(yuǎn)則受到的震動(dòng)愈弱。所以需要有衡量地震本身大小和震動(dòng)強(qiáng)烈程度的兩個(gè)尺度，這就是震級(jí)(Magnitude，Ms)和烈度(intensity，代號(hào)I)，它們之間有一定聯(lián)系，但卻是兩個(gè)不同的尺度，不能混淆起來(lái)。?5.2.3地震震級(jí)和烈度?325.2.3.1地震震級(jí)地震震級(jí)：是表示地震本身大小的尺度，是由地震所釋放出來(lái)的能量大小所決定的。釋放能量大小可根據(jù)地震波記錄圖的最高振幅來(lái)確定。但是由于波動(dòng)遠(yuǎn)離震中要衰減，不同地震儀器的性能不同，記錄的波動(dòng)振幅也不同，所以必須以標(biāo)準(zhǔn)地震儀和標(biāo)準(zhǔn)震中距的記錄為準(zhǔn)。因此，按李希特一古登堡的最初定義，震級(jí)是距震中100km的標(biāo)推地震儀(周期0.8s，阻尼比0.8，放大倍率2800倍)所記錄的以微米表示的最大振幅震對(duì)數(shù)值。地震裂度：表示地震發(fā)生時(shí)對(duì)一個(gè)具體地點(diǎn)的實(shí)際震動(dòng)的強(qiáng)弱程度?；玖叶龋褐冈诮窈笠欢〞r(shí)期內(nèi)，在一定地點(diǎn)的一般場(chǎng)地可能遭受的最大烈度。

?5.2.3.1地震震級(jí)?33我國(guó)規(guī)定：近震（震中距<1000km，用體波ML震級(jí)實(shí)際地動(dòng)位移，其值地震記錄圖上量出表示最大振幅除以地震儀的放大倍數(shù)。起算函數(shù)遠(yuǎn)震（震中距<1000km）用面波震級(jí)MS為以最大地動(dòng)位移值，T為被測(cè)面波周期，c臺(tái)站校正值面波起算函數(shù)?我國(guó)規(guī)定：?34目前震級(jí)以面波震級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)震級(jí)與震源釋放能量的關(guān)系

M<2微震2—4級(jí)有感地震>5級(jí)破壞性地震>7級(jí)強(qiáng)烈地震?目前震級(jí)以面波震級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)?35烈度人的感覺(jué)一般房屋其它現(xiàn)象考物理指標(biāo)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(wú)感II室內(nèi)個(gè)別靜止中的人感覺(jué)III室內(nèi)少數(shù)靜止中的人感覺(jué)門(mén)、窗輕微作懸掛物微動(dòng)IV室內(nèi)多數(shù)人感覺(jué)，少數(shù)人夢(mèng)中驚醒門(mén)窗作響懸掛物明顯擺動(dòng)，器皿作響V室內(nèi)普遍感覺(jué)，室外多數(shù)人感覺(jué)，多數(shù)人夢(mèng)中驚醒門(mén)窗、屋頂、屋架顫動(dòng)作響，灰土掉落，抹灰出現(xiàn)微細(xì)裂縫不穩(wěn)定器翻倒31（22~44）3（2~4）VI驚慌失措，倉(cāng)惶逃出損壞——個(gè)別磚瓦掉落、墻體微細(xì)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(cāng)惶逃出輕度破壞——局部破壞、開(kāi)裂，但不防礙使用0.11~0.30飽和砂層常見(jiàn)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(gòu)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(yán)重破壞250(178~353)25(19~35)IX坐立不穩(wěn)，行動(dòng)的人可能摔跤嚴(yán)重破壞——墻體龜裂，局部倒塌，修復(fù)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(jiàn)，磚煙囪出現(xiàn)倒塌500(354~707)25(19~35)X騎自行車(chē)的人會(huì)摔倒，處不穩(wěn)狀態(tài)的人會(huì)摔出幾尺遠(yuǎn)，有拋起感倒塌——大部倒塌，不堪修復(fù)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(zhǎng)，山崩常見(jiàn)，基巖上的拱橋XII地面劇烈變化，山河改觀(guān)

表5—2中國(guó)地震烈度表(1980)?烈人的感覺(jué)一般房屋其它現(xiàn)象考物理指標(biāo)大多數(shù)房屋平均震害指數(shù)加365.3我國(guó)地震地質(zhì)的基本特征

從震源機(jī)制的討論中已知，地震特別是淺源地震，其產(chǎn)生多與斷層錯(cuò)動(dòng)有關(guān)；從大區(qū)域震源機(jī)制的研究可以確定區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的情況可得出，地震的分布和發(fā)生與大地構(gòu)造密切相關(guān)。所以，用地質(zhì)學(xué)的方法探索可能發(fā)生破壞性地震的危險(xiǎn)構(gòu)造或活動(dòng)斷層，配合震源機(jī)制的研究判定區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)和發(fā)震斷層的錯(cuò)動(dòng)機(jī)制，研究地層中存在的古地震現(xiàn)象，古地震活動(dòng)周期和震級(jí)，為地震中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)和地震區(qū)劃提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料，就是地震地質(zhì)工作的基本任務(wù)。?5.3我國(guó)地震地質(zhì)的基本特征?37一世界范圍內(nèi)的主要地履帶及其形成的大地構(gòu)造環(huán)境(1)環(huán)太平洋地震帶這是世界上最大的地震帶，在挾窄條帶內(nèi)震中密度也最大，全世界約80％的淺源地震、90％的中源地震和幾乎全部灤源地震集中于此帶，釋放的能量約為全世界地震釋放能量的80％。很早以前就已經(jīng)知道，此帶的震源深度有自島孤外線(xiàn)的深海溝向大陸內(nèi)部逐步加深的規(guī)律，并解釋為大陸與大洋之間的一條傾向大陸的大斷裂面(因5—12)。?一世界范圍內(nèi)的主要地履帶及其形成的大地構(gòu)造環(huán)境?38（2)地中海喜馬拉雅地震帶或歐亞地震帶僅次于環(huán)太平洋地震帶的第二大地震帶，震中分布較前者為分散，所以帶的寬度大且有分支。以淺源震為主，中源震在帕米爾、喜馬達(dá)雅有所分布，深源震主要分布于印尼島弧。環(huán)太平洋地震借以外的幾乎所有淺源、中源和大的淺源地震均發(fā)生于此帶，釋放能量約占全球地震能量的15％。(3)大洋海嶺地震帶主要呈線(xiàn)狀分布于各大洋的接近中部(圖5—13)，這一地震帶遠(yuǎn)離大陸是多為強(qiáng)震，所以以前未被人注意，60年代以前不把它作為一個(gè)地震帶，海底擴(kuò)張和板塊構(gòu)造的發(fā)展才使人們注意到這一地震帶。這一帶的所有地震均產(chǎn)生于巖石圈內(nèi)，震源深度小于30km，震級(jí)除少數(shù)例外均不超過(guò)5級(jí)。?（2)地中海喜馬拉雅地震帶或歐亞地震帶?39由于地幔物質(zhì)對(duì)流，運(yùn)載著其上的剛性板快運(yùn)移，因而造成了板塊增生帶、板塊消減帶和轉(zhuǎn)換斷層三個(gè)發(fā)震構(gòu)造帶。?由于地幔物質(zhì)對(duì)流，運(yùn)載著其上的剛性板快運(yùn)移，因而造成40二我國(guó)地震地質(zhì)的基本特征1我國(guó)強(qiáng)震空間分布及地震區(qū)帶劃分

我國(guó)大于6級(jí)的強(qiáng)震的空間分布極不均勻，大致以105度為界。西部地震廣泛分布，東部地震相對(duì)稀少，震級(jí)均未達(dá)到8級(jí)。在上述兩地震區(qū)域內(nèi)強(qiáng)震分布也是極不均勻的，東部域分布于華北及東南沿海一帶，而西部分布面積大，但塔里木、準(zhǔn)噶爾和鄂爾多斯盆地等則地震分布較為零星。地震發(fā)震深度西部40-70km，東部20km，東南沿海僅10km.?二我國(guó)地震地質(zhì)的基本特征?412.我國(guó)板塊邊緣地震區(qū)地震地質(zhì)特征（1)喜馬拉雅山南麓地震區(qū)（2)臺(tái)灣地震區(qū)（3)吉林東部深源地震區(qū)?2.我國(guó)板塊邊緣地震區(qū)地震地質(zhì)特征（1)喜馬拉雅山南麓地震區(qū)423.我國(guó)板內(nèi)活動(dòng)地震區(qū)地震構(gòu)造背景中國(guó)大陸板塊內(nèi)部構(gòu)造活動(dòng)的基本形式為塊體運(yùn)動(dòng)?；顒?dòng)塊體的邊界被活動(dòng)斷裂、活動(dòng)盆地和活動(dòng)褶皺所圍。Ⅰ級(jí)活動(dòng)地塊區(qū)：青藏地塊、西域、南華、滇緬、華北、和東北亞6個(gè)地塊。?3.我國(guó)板內(nèi)活動(dòng)地震區(qū)地震構(gòu)造背景中國(guó)大陸板塊內(nèi)部構(gòu)造活動(dòng)的435.4地震區(qū)劃及地震危險(xiǎn)性分析減輕地震災(zāi)害有兩種途徑。

一種是地震預(yù)報(bào)，它是以地震發(fā)生前應(yīng)變能積累過(guò)程中地球物理場(chǎng)的變化而出現(xiàn)的前兆和歷史地震活動(dòng)規(guī)律為依據(jù)，以短期內(nèi)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)出地震發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、強(qiáng)度為主要目標(biāo)，以便人員及時(shí)撤離或其他防范措施。

?5.4地震區(qū)劃及地震危險(xiǎn)性分析?44

另一種地震工程途徑，它是以地震地質(zhì)和地震活動(dòng)規(guī)律研究所做出的地震發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)、強(qiáng)度、頻度的長(zhǎng)期預(yù)報(bào)為依據(jù)，經(jīng)濟(jì)、安全而又合理地規(guī)定新建工程的抗震設(shè)防技術(shù)措施，使所興建的工程能抗御未來(lái)發(fā)生的地震，即

“小震不壞，中震可修，大震不倒”，從而大大減輕人民生命財(cái)產(chǎn)在地震中的損失。按其工程階段可以分為地震危險(xiǎn)性分析與地震區(qū)劃、抗震規(guī)范、抗震設(shè)計(jì)、抗震鑒定和加固和抗震救災(zāi)五個(gè)部分。表5-27。?另一種地震工程途徑，它是以地震地質(zhì)和地震活動(dòng)規(guī)律研究所做45一

地震區(qū)劃、地震危險(xiǎn)性分析的原則和方法地震區(qū)劃是針對(duì)量大面廣的一般工程需要給出的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn),重大工程的抗震設(shè)計(jì),需要考慮場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件及其局部影響因素.地震小區(qū)劃是根據(jù)具體場(chǎng)地條件給出小范圍內(nèi)今后可能發(fā)生的地震影響分布第一代地震區(qū)劃圖:1957年編制了中國(guó)地震烈度區(qū)域劃分圖，以烈度作為地震危險(xiǎn)性標(biāo)志。當(dāng)時(shí)評(píng)定各地基本烈度的兩條主要原則是：（1）曾經(jīng)發(fā)生過(guò)地震的地區(qū)，同樣強(qiáng)度的地震可以重演，或簡(jiǎn)稱(chēng)歷史地震重演；（2）地質(zhì)構(gòu)造（或地質(zhì)特征）相同的地區(qū)，地震活動(dòng)也可能相同，或簡(jiǎn)稱(chēng)構(gòu)造外推，同一構(gòu)造地震帶可以發(fā)生相同強(qiáng)度的地震。?一地震區(qū)劃、地震危險(xiǎn)性分析的原則和方法?461977年國(guó)家地震局又編制和發(fā)表了第二代地震區(qū)劃圖。該圖繪制了我國(guó)各地未來(lái)100年內(nèi)可能遭受的最大烈度，稱(chēng)為地震基本烈度（在今后一個(gè)時(shí)期內(nèi)（一般取100年）在一定地點(diǎn)的一般場(chǎng)地條件下可能遇到的最大烈度）。

編圖原則是在總結(jié)地震地質(zhì)背景、地震活動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)上充分考慮地震活動(dòng)的時(shí)間非平穩(wěn)性（即平靜期和活躍期之分）和空間非均勻性（強(qiáng)震發(fā)生于一定構(gòu)造部位），明確確定某地未來(lái)百年內(nèi)發(fā)生地震的危險(xiǎn)性。

編圖方法是先判定各地震區(qū)，編制出以最大可能震級(jí)為標(biāo)志的地震活動(dòng)區(qū)劃圖，再根據(jù)我國(guó)歷史地震震級(jí)和震中烈度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，將各級(jí)地震危險(xiǎn)區(qū)換算成相應(yīng)的震中烈度，地震影響烈度及其分布范圍，則可根據(jù)所在地震區(qū)、帶的烈度衰減統(tǒng)計(jì)規(guī)律圈定。?1977年國(guó)家地震局又編制和發(fā)表了第二代地震區(qū)劃圖。該圖繪制47第三代區(qū)劃圖:采用地震危險(xiǎn)性概率分析法編制,圖上所示的地震烈度值系指50年期限內(nèi)，一般場(chǎng)地條件可能遭遇的地震事件中超過(guò)概率10%所對(duì)應(yīng)的烈度區(qū),是目前國(guó)際上普遍采用的一般建筑物抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn).該區(qū)劃吸收三個(gè)方面的成果,(1)采用地震危險(xiǎn)性分析概率法,(2)反映了中國(guó)各個(gè)地區(qū)的地震活動(dòng)時(shí)、空不均勻性。（3）吸收了地震預(yù)測(cè)方面的科研成果。第四代區(qū)劃圖：第三代區(qū)劃圖使用的資料截止到1986年，區(qū)劃圖上的參數(shù)以地震烈度來(lái)表達(dá)。90年代高速發(fā)展，減輕震害最有效的途徑是在正確預(yù)測(cè)地震活動(dòng)基礎(chǔ)上，制定合理的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。編制完成以地震動(dòng)參數(shù)表示的、綜合反映場(chǎng)地影響和地震環(huán)境特點(diǎn)的適用一般的抗震設(shè)防區(qū)劃圖第五代區(qū)劃圖：首先考慮將抗倒塌地震動(dòng)參數(shù)作為編圖的基準(zhǔn)，保證抗倒塌水準(zhǔn)的地震動(dòng)參數(shù)的科學(xué)性和合理性。?第三代區(qū)劃圖:采用地震危險(xiǎn)性概率分析法編制,圖上所示的地震48最終將全國(guó)區(qū)劃為>X，IX，VIII，VII，VI及<VI類(lèi)地震危險(xiǎn)區(qū)。第三代地震區(qū)劃圖（地震危險(xiǎn)性概率分析）63.2%10%2-3%眾值烈度基本烈度罕見(jiàn)烈度?63.2%10%2-3%眾值烈度基本烈度罕見(jiàn)烈度?49二、地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)地震烈度區(qū)劃圖與地震動(dòng)參數(shù)圖均為全國(guó)范圍的小比例尺圖件，只能供國(guó)家建設(shè)規(guī)劃和中小型建設(shè)工程抗震設(shè)計(jì)使用。對(duì)大型工程必須對(duì)工程場(chǎng)地（大致以工程場(chǎng)地為中心、以4km為半徑的范圍)進(jìn)行地震危險(xiǎn)性分析、或稱(chēng)工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)。?二、地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)地震烈度區(qū)劃圖與地震動(dòng)參數(shù)圖均為全國(guó)范圍的505.5場(chǎng)地地震反應(yīng)及地震小區(qū)劃一、場(chǎng)地地震效應(yīng)及地震小區(qū)劃類(lèi)型（一)、場(chǎng)地破壞效應(yīng)

（1）地面破壞效應(yīng)（2）地基失效：（3）斜坡破壞效應(yīng)?5.5場(chǎng)地地震反應(yīng)及地震小區(qū)劃?51薩爾瓦多地震引發(fā)泥石流1200多人遇難

?薩爾瓦多地震引發(fā)泥石流1200多人遇難?52不同地質(zhì)條件下地基失效造成的建筑物破壞

?不同地質(zhì)條件下地基失效造成的建筑物破壞?53（二).強(qiáng)烈地震動(dòng)的破壞強(qiáng)烈地震動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)破壞的倒塌是造成大量生命財(cái)產(chǎn)損失的的最普遍和最主要的原因。

地震動(dòng)參數(shù)：

(1).振幅：通常指地面最大加速度amax，最大速度Vmax或最大位移dmax(2).頻譜：地震地面運(yùn)動(dòng)周期與建筑物的自震周期呈三種不同的關(guān)系：

(3).持續(xù)時(shí)間??54??55二場(chǎng)地條件對(duì)震害和地震動(dòng)的影響

場(chǎng)地條件一般指局部地形地質(zhì)條件，如近地表幾十米至幾百米內(nèi)的地基土石性質(zhì)、地下水水位等水文地質(zhì)條件，微地形以及有無(wú)斷層破碎帶等。1.基巖上地震動(dòng)幅值小、持續(xù)短、震害輕2.深厚覆蓋層上地震動(dòng)周期長(zhǎng)某些周期的地震波傳到第四紀(jì)地層之后,這些松軟的土層就對(duì)地震波產(chǎn)生反射、折射，使得波產(chǎn)生疊加而增強(qiáng)，（不同的土層對(duì)波有選擇放大作用）在這類(lèi)波周期的長(zhǎng)易與建筑物產(chǎn)生共振，這些波就是該該層土的卓越周期。?二場(chǎng)地條件對(duì)震害和地震動(dòng)的影響?56

基巖的震動(dòng)周期約為0.15s,更新統(tǒng)堅(jiān)實(shí)土層為0.2-0.5s，全新統(tǒng)較松散軟土層0.3-0.8s，巨厚松散軟土層為0.5-1.1s。土層的卓越周期T可由表土層剪切振動(dòng)微分方程導(dǎo)出:?土層的卓越周期T可由表土層剪切振動(dòng)微分方程導(dǎo)出:?573.非發(fā)震斷層對(duì)震害無(wú)明顯影響4.局部地形對(duì)震害影響顯著

突出孤立的地形使地震動(dòng)加強(qiáng)，低洼溝谷使地震動(dòng)減弱。5.砂土液化對(duì)震害的影響有雙重性

??585.5.3我國(guó)的地震小區(qū)劃及其演進(jìn)地震小區(qū)劃的目的：預(yù)測(cè)某一城市或廠(chǎng)礦范圍內(nèi)可能遭遇到的地震破壞作用的分布。地震小區(qū)劃的具體任務(wù)：1.為一般工程和重要工程的抗震設(shè)計(jì)提供地震動(dòng)參數(shù)2.為城市和廠(chǎng)礦與土地利用規(guī)劃的制定提供基礎(chǔ)資料；3.為震害預(yù)測(cè)和減災(zāi)防災(zāi)措施的制定提供基礎(chǔ)資料。結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析————地震小區(qū)劃靜力反應(yīng)分析靜力調(diào)整烈度小區(qū)劃準(zhǔn)動(dòng)力的反應(yīng)譜準(zhǔn)動(dòng)力調(diào)整反應(yīng)譜小區(qū)劃動(dòng)力的反應(yīng)譜設(shè)計(jì)地震動(dòng)小區(qū)劃?5.5.3我國(guó)的地震小區(qū)劃及其演進(jìn)?591.調(diào)整烈度小區(qū)劃

區(qū)劃方法是將場(chǎng)地劃分為邊長(zhǎng)300一2000m的方格．每格內(nèi)應(yīng)有一代表性地層剖面和地下水埋深資科。然后根據(jù)地基土層的地震剛度(彈性坡傳播速度與密度之積)、地下水位的深淺和土層共振特性的不同，確定每格內(nèi)的烈度增量值。?1.調(diào)整烈度小區(qū)劃?60動(dòng)力系數(shù)β動(dòng)力系數(shù)是按反應(yīng)譜理論進(jìn)行建筑物抗震設(shè)計(jì)的基本參數(shù)。它表示不同自振周期的單質(zhì)點(diǎn)彈性結(jié)構(gòu)在水平地震力作用下的最大加速度反應(yīng)與地面最大加速度的比值

不同阻尼時(shí)的加速度反應(yīng)譜2調(diào)整反應(yīng)譜小區(qū)劃?動(dòng)力系數(shù)β動(dòng)力系數(shù)是按反應(yīng)譜理論進(jìn)行建筑物抗61??62三設(shè)計(jì)地震動(dòng)反應(yīng)譜小區(qū)劃強(qiáng)震觀(guān)測(cè)記錄，震害經(jīng)驗(yàn)積累加上電子計(jì)算技術(shù)，結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)數(shù)值分析。?三設(shè)計(jì)地震動(dòng)反應(yīng)譜小區(qū)劃?635.6地震區(qū)劃抗震設(shè)計(jì)原則

5.6·1選擇場(chǎng)地和地基

選擇對(duì)抗震設(shè)計(jì)有利的場(chǎng)地和地基是抗震設(shè)計(jì)中最重要的一環(huán)。最主要的有：(1)盡可能避開(kāi)產(chǎn)生強(qiáng)烈地基失效及其它加重震害地面效應(yīng)的場(chǎng)地或地基.用于這類(lèi)場(chǎng)地或地基的主要有：活斷層帶．可能產(chǎn)生地震液化的砂層或強(qiáng)烈沉降的淤泥層，厚填土層，可能產(chǎn)生不均勻沉降的地基以及可能受地震引起的崩塌、滑坡等斜坡效應(yīng)影響的地區(qū)，如陡山坡、斜坡及河坎旁。

?5.6地震區(qū)劃抗震設(shè)計(jì)原則?64(2)考慮到地基土石的卓越周期和建筑物的自振周期，盡可能避免結(jié)構(gòu)與地基土石之間產(chǎn)生共振。也就是自振周期長(zhǎng)的建筑物盡可能不建在深厚松軟沉積之上，而剛性建筑物則不建于卓越周期短的地基上。

(3)巖溶地區(qū)地下不深處有大溶洞，地震時(shí)可能塌陷的地區(qū)不宜作為場(chǎng)地。

(4)避免以加重震害的孤立突出地形作為建筑場(chǎng)地。對(duì)抗震有利的場(chǎng)地條件是；地形開(kāi)闊平坦；基巖地區(qū)巖性均一堅(jiān)硬或上有較薄的覆蓋層；若為較厚的覆蓋層則應(yīng)較密實(shí)；地下水埋藏較深；崩塌、滑波泥石流等不發(fā)育。?(2)考慮到地基土石的卓越周期和建筑物的自振周期，盡可能避免655·6·2選探適宜的持力層和基礎(chǔ)方案

場(chǎng)地如已選定，即應(yīng)根據(jù)詳細(xì)查明的場(chǎng)地內(nèi)地質(zhì)條件，為各類(lèi)不同建筑物選擇適宜的持力層和基礎(chǔ)方案。(1)在地震區(qū)的松散層上進(jìn)行建筑，有地下室的深基礎(chǔ)有利；如采用樁基應(yīng)為支撐樁而不能用摩擦樁，且樁基不能改變地基土的類(lèi)別；高層建筑物以采用達(dá)到良好持力層的管樁基礎(chǔ)為宜，有的資料認(rèn)為圓柱形薄殼基礎(chǔ)能大大提高地基承強(qiáng)力和減少基礎(chǔ)變形，對(duì)抗震有利；在易于產(chǎn)生不均勻沉降的地基上以采用鋼筋混疑土條形基礎(chǔ)或筏式基礎(chǔ)為宜。?5·6·2選探適宜的持力層和基礎(chǔ)方案?66

5.6.3建筑物合理布置和結(jié)構(gòu)選型一工業(yè)民用建筑物1.選擇有利抗震的平面和立面是抗震設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，盡量使建筑物的質(zhì)量中心和剛度中心重合，平面上選擇矩形、方形、圓形或其它沒(méi)有凸出凹進(jìn)的形狀，立面上各部分層數(shù)盡量一致。2．減輕重量、降低重心，加強(qiáng)整體性使各部分、各構(gòu)件之間有足夠的剛度和強(qiáng)度。

?5.6.3建筑物合理布置和結(jié)構(gòu)選型?67

(1)屋架(梁)與柱的連接處，除柱頂用榫還應(yīng)加角撐(斜撐)或夾板(圖5—54)。(2)增加剪刀撐(圖5—55)或每柱間支撐或柱間砌實(shí)心墻以保證必要的縱向剛度。(3)木柱柱腳宜用鐵件與基礎(chǔ)固定，連接宜用螺栓。(4)所有連接的支撐、斜呈撐、夾板等均應(yīng)用螺栓連接，不宜用釘結(jié)合。

?(1)屋架(梁)與柱的連接處，除柱頂用榫還應(yīng)加角撐(68主要抗震措施為加強(qiáng)墻體之間及墻與樓、蓋板之間的整體性。在VIII度區(qū)在這些部位應(yīng)每隔一定高度于灰縫內(nèi)配置拉接鋼筋。設(shè)置抗震圈梁是加強(qiáng)房屋整體性、加固各部分墻體連接的有效措施，國(guó)內(nèi)外震害調(diào)查證明，不設(shè)置圈梁房屋破壞率比有圈梁者高多倍。

圈梁盡量設(shè)在樓蓋板周?chē)顾蔀闃巧w板周?chē)?，以加?qiáng)水平向整體性，?主要抗震措施為加強(qiáng)墻體之間及墻與樓、蓋板之間的整體性。?695·6·3.2水工建筑物

1．選擇壩型選擇抗震性能良好的壩型是很重要的。主要震害形式如下。

土石壩：以堆石壩抗震性能最好。例如美國(guó)的卡斯泰克壩(高104m)，在197I年圣費(fèi)爾南多地震時(shí)距震中32km．壩址加速度水平達(dá)0.39g，垂直0.18g壩體未受損壞。墨西哥的英菲爾尼羅壩(高149m)于1964—1966年遭受三次IV-VIII地震，壩體未受損害。日本御母衣壩(高131m)1961年遭受VIII度以上強(qiáng)震除壩頂沉陷，向下游位移5cm外，壩體基本完好。?5·6·3.2水工建筑物?70

沖填土壩抗震性能較差，比較容易產(chǎn)生壩坡滑坡、壩頂裂縫、嚴(yán)重者能潰決?；炷翂危阂灾亓渭肮皦握w性強(qiáng)抗震性能良好，而大頭壩和連拱壩等，因側(cè)向剛度不足抗震性能較差。?沖填土壩抗震性能較差，比較容易產(chǎn)生壩坡滑坡、壩頂裂縫71

(2)工程措施土石壩應(yīng)防止地基失穩(wěn)，提高壩體壓實(shí)度，降低浸潤(rùn)曲線(xiàn)，以防壩體滑坡，適當(dāng)增加壩頂寬和壩頂超高，以防涌浪和潰決?；炷翂沃械闹亓魏痛箢^壩應(yīng)適當(dāng)增加壩體頂部剛度，頂部破折宜取弧形，壩面和壩墩頂部的幾何形狀應(yīng)盡量平緩、避免突變以減少應(yīng)力集中。支墩壩應(yīng)盡可能增加整體性，增強(qiáng)側(cè)向剛度。拱壩應(yīng)注意拱頂兩岸巖體的穩(wěn)定性。拱頂附屬結(jié)構(gòu)應(yīng)力求輕型、簡(jiǎn)單、整體性好并加強(qiáng)連接部位。?(2)工程措施?72三設(shè)計(jì)地震動(dòng)反應(yīng)譜確定的規(guī)范方法設(shè)計(jì)地震動(dòng)是通過(guò)對(duì)地震環(huán)境和場(chǎng)地環(huán)境的分析判斷和分類(lèi)方法確定。工程勘察單位至少提供：設(shè)計(jì)基本地震加速度和設(shè)計(jì)特征周期場(chǎng)地環(huán)境：覆蓋層厚度、剪切波速、土層鉆孔資料1.設(shè)計(jì)基本地震加速度和設(shè)計(jì)特征周期根據(jù)場(chǎng)地在中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖上的位置判斷確定。?三設(shè)計(jì)地震動(dòng)反應(yīng)譜確定的規(guī)范方法?73??742010版抗震規(guī)范?2010版抗震規(guī)范?752010版抗震規(guī)范?2010版抗震規(guī)范?76水平地震影響系數(shù)是多次地震作用下不同周期相同阻尼比的理想簡(jiǎn)化的單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)與重力加速度之比，是多次地震反應(yīng)的包絡(luò)線(xiàn)是所謂標(biāo)準(zhǔn)反映譜?？拐鹪O(shè)防烈度6789設(shè)計(jì)基本地震加速度0.051.0（0.15）0.2（0.30）0.4?水平地震影響系數(shù)是多次地震作用下不同周期相同阻尼比的理想簡(jiǎn)化77??78土層剪切波速的測(cè)量應(yīng)符合下列要求:1在場(chǎng)地初步勘察階段對(duì)大面積的同一地質(zhì)單元測(cè)量土層剪切波速的鉆孔數(shù)量不宜少于3。2在場(chǎng)地詳細(xì)勘察階段對(duì)單幢建筑測(cè)量土層剪切波速的鉆孔數(shù)量不宜少于2個(gè)數(shù)據(jù)變化較大時(shí)可適量增加對(duì)小區(qū)中處于同一地質(zhì)單元的密集高層建筑群測(cè)量土層剪切波速的鉆孔數(shù)量可適量減少但每幢高層建筑下不得少于一個(gè)。3對(duì)丁類(lèi)建筑及層數(shù)不超過(guò)10層且高度不超過(guò)30m的丙類(lèi)建筑當(dāng)無(wú)實(shí)測(cè)剪切波速時(shí)可根據(jù)巖土名稱(chēng)和性狀按表4.1.3劃分土的類(lèi)型再利用當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)在下表的剪切波速范圍內(nèi)估計(jì)各土層的剪切波速。?土層剪切波速的測(cè)量應(yīng)符合下列要求:?79??80建筑場(chǎng)地覆蓋層厚度的確定應(yīng)符合下列要求:1一般情況下應(yīng)按地面至剪切波速大于500m/s的土層頂面的距離確定（且其下臥層沿途的剪切波速均不小于500m/s）。2當(dāng)?shù)孛?m以下存在剪切波速大于（其上部各土層）相鄰上層土剪切波速2.5倍的土層且其下臥巖土的剪切波速均不小于400m/s時(shí)可按地面至該土層頂面的距離確定3剪切波速大于500m/s的孤石、透鏡體應(yīng)視同周?chē)翆?.土層中的火山巖硬夾層應(yīng)視為剛體其厚度應(yīng)從覆蓋土層中扣除?建筑場(chǎng)地覆蓋層厚度的確定應(yīng)符合下列要求:?81土層的等效剪切波速應(yīng)按下列公式計(jì)算:?土層的等效剪切波速應(yīng)按下列公式計(jì)算:?82第一組0.2第二組0.25第三組0.3?第一組0.2第二組0.25第三組0.3?83公路抗震規(guī)范?公路抗震規(guī)范?84??85??86水利水電抗震規(guī)范水工抗震設(shè)計(jì)規(guī)范與公路抗震設(shè)計(jì)規(guī)范思路一樣采用的形式確定設(shè)計(jì)反應(yīng)譜：1.水平向設(shè)計(jì)加速度代表值?水利水電抗震規(guī)范水工抗震設(shè)計(jì)規(guī)范與公路抗震設(shè)計(jì)規(guī)范思路一樣采872.最大放大系數(shù)的確定?2.最大放大系數(shù)的確定?883.場(chǎng)地類(lèi)別確定?3.場(chǎng)地類(lèi)別確定?89??904.確定場(chǎng)地特征周期?4.確定場(chǎng)地特征周期?915.設(shè)計(jì)反應(yīng)譜?5.設(shè)計(jì)反應(yīng)譜?92例題：吉林省松原市某民用建筑場(chǎng)地地質(zhì)資料如下：（1）0-5m粉土，=150=180m/s(2)5-12m中砂土=200=240m/s（3）12-24m粗砂土=230=310m/s(4)24-45m硬塑粘土=260=300m/s