八地震学基础地震烈度

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1、第八章 宏观地震学 第一节、地震烈度 地震烈度是地震引 起的地震动及其对人、 人工结构、自然环境影 响的强弱程度，也间接 反映了地震动本身的强 烈程度。 烈度的不同定义 河角广：人体感觉到的某个地点的 地震强度 李善邦：某个地点受地震动影响表 现出的强弱程度 里克特：就某一地点的震动而言 麦德维杰夫：某一地点的地面震动 斯坦伯鲁格：地震影响的随意尺度 纽马克等：地方性的地震破坏度量 一次地震只有一个量度地震释放能量 大小的震级，但一次地震的不同地点有不 同的烈度值。地震烈度受震级、距离、震 源深度、地质构造、场地条件等多种因素 的影响；一般情况下，震源附近的震中地 区烈度最高，称为震中烈度；距

2、震源越远 烈度越低。震中烈度随震级增加而增大， 震级相同时则震源深度越浅震中烈度越高 。烈度只取整数值。 震级和烈度的区别和联系 首先，震级和烈度的含义不同。 震级是衡量地震本身释放能量大小的 级别。地震释放的能量越大，震级就越大 。一次地震只有一个震级。 烈度是指某地区受地震影响的强弱或 破坏程度。破坏越严重，烈度就越大。 区别 震级和烈度的区别和联系 其次，确定震级和烈度大小的依据不同。 震级是根据地震台站的仪器记录，按 一定公式推算得出。 地震烈度的大小，是根据地震发生时 人的感觉及室内摆设的动摇情况，以及房 屋和其他建筑物的破坏轻重程度，还有地 面破坏现象等来确定。 区别 震级和烈度的

3、区别和联系 地震震级与地震烈度有一定联系。烈 度大小与地震震级大小、离震中的远近、 震源深浅、当地的地质构造、场地条件等 因素有关。总的说来，地震震级越大，烈 度越大；距震中越近，震源越浅、烈度也 就越大。 联系 地震烈度表 烈度表是说明地震烈度的等级划分、评定方 法与评定标志的技术标准。烈度表规定了地震烈 度划分的等级、描述了对应不同烈度的地震影响 和破坏现象，提供了评定烈度的基本方法。 历史上的烈度表曾将烈度划分为8-12档次， 现以12度的烈度划分为主。 烈度表将评定烈度的依据归并为四类：人的 感觉和反应；器物反应；房屋等结构破坏和地表 破坏。度以人的感觉为主；度以房 屋震害为主；、度以

4、地表现象为主。 中国地震烈度表(1980) 度 无感 度 室内个别静止的人有感 度 室内少数静止的人有感，门、窗轻微作响， 悬挂物微动 度 室内多数人有感，室外少数人有感，少数人 惊醒；门、窗作响悬挂物明显摆动，器皿作 响 度 室内人普遍有感，室外多数人有感，多数人惊 醒；门窗、屋顶、屋架颤动作响，灰土掉落， 抹灰出现微细裂缝不稳的器物倾倒 度 人惊慌失措，仓皇出逃；个别房屋砖瓦掉落，墙体微 细裂缝，有的砖烟囱裂缝掉头；河岸和松散土出现裂 缝，饱和砂层出现喷砂冒水。 度 大多数人仓皇出逃；建筑轻度破坏（局部破坏开裂） 但不妨碍使用，大多数砖烟囱中等破坏；河岸出现塌 方，饱和砂层常见喷砂冒水；松

5、散土上地裂缝较多。 度 人摇晃颠簸，行走困难；建筑中等破坏，需要修理， 大多数 砖烟囱严重破坏；干硬土上亦有裂缝， 度 人坐立不稳，行动的人可能摔跤；建筑严重破坏（墙 体龟裂，局部倒塌），修复困难，砖烟囱出现倒塌； 干硬土上有许多裂缝。基岩可能出现裂缝，滑坡塌方 常见。 度 骑自行车的人会摔倒，处于不稳状态的人会摔处几尺 远，有抛起感；建筑大部倒塌，不堪修复，基岩上的 拱桥破坏，大多数砖烟囱从根部破坏或倒塌；山崩和 地震断裂出现。 度 建筑毁灭，基岩上拱桥毁坏；地 震断裂延续很长，山崩常见。 度 地面剧烈变化，山河改观 注： 一般房屋包括用木构架和土、石、砖墙构造的旧式房屋和单层 或多 层的新

6、式砖房。对于质量特别差的和特别好房屋，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。 使用本表时可根据地区具体情况作出临时的补充规定。 在农村以自然村为单位，在城镇可以分区进行烈度的评定，但 面积以1平方公里左右为宜。 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：10%以下；少数：10-50%；多数 ：50-70%；大多数：70-90%；普遍：90%以上。 常用烈度表的对应关系 地震烈度的宏观调查 宏观调查 的方式大致有三种，即现场实 地调 查、通讯调查 和航空摄影。 影响震灾大小的因素，主要来自地震本身地震本身和受震受震 体体二个方面。 （1 1）地震本身）

7、地震本身。由于形成震害的三要素是地震强 度、频谱特性、持续时间，所以地震本身主要指以下 几方面：震级、震中距离、震源深度、地震发生时间 、地震类型等。 烈度的影响因素 （2 2）地震受体因素）地震受体因素。主要包含天然天然环境因素、人为人为 环境因素和社会社会环境因素。 烈度的影响因素 天然环境因素：地理环境，地质环境，场地环境等 ； 人工环境：主要包括居民住宅，工业建筑，各类公 共设施，生命线工程以及其他人工建筑物等； 社会环境：主要包括城市，农村，社会文明程度， 人们的知识水平、抗灾意识、应变能力、科学管理水 平，震区人口密度、经济发展程度等。 震级与烈度统计对应关系 震 中 烈 度 震

8、级 1.92.53.13.74.34.95.56.16.77.3 7. 9 8.5 (1)震中烈度和震级的关系 对于我国的破坏性地震，由于震源深度大致在10- 20公里，经过统计发现震级M与震中烈度I0 满足下列 关系： M=0.58 I0 +1.5 烈度的影响因素 详解详解 烈度的影响因素 (2)震源影响 震源对地震烈度的影响有两个方面：震中距震中距及震震 源深度源深度。 震源距 对于一个给定的震级，地面震动随震源 距离的增加会逐渐衰减。但是，这种衰减不是均匀 的。人们发现不同地区之间地面震动随距离衰减变 化很大（如图2.2），要受地壳岩石的影响。 一个矩震级为6.5的地震的地震动水平加速度

9、从震源随距离增加的平均衰减 详解详解 烈度的影响因素 震源深度 对于给定地震震级，震源深度越深， 震动就越弱。这一点可以通过井下加速计的记录反映 出来，如下图所示，井下加速度计记录显示震动强度 随深度增加而减弱。说明，对于给定震级的地震，震 源深度越深，到达地面时能量越小，震动越弱。 井下加速度计记录显示震动强度随深度增加而减弱 详解详解 烈度的影响因素 (3)场地条件的影响 场地条件一般指局部地质条件，如近地表几十米 至几百米内的地基土壤、地下水位等工程地质情况、 地形及断层破碎带等。国内外震害经验一致表明场地 条件是震害或地震烈度的主要因素震害或地震烈度的主要因素。 详解详解 A、场地土壤

10、的影响 场地土壤对震害的影响在场地条件中占首要地位， 几乎每次大地震都可以看到这种影响的事例。如果把场 地土分为三类：坚硬的岩石、硬至中硬的土层、松散软 弱的地基。这三类地基从抗震角度看至少有两点不同： 一是它们的刚度不同；二是它们的动力强度不同，在地 震波动作用下，基岩强度很高，一般不破坏；相反，松 散软弱的地基则很容易产生地基失效。 1989年洛马普瑞特地震余震期间在基岩上和 人工填充地上监视台站记录到的两种地震图 填充地区将地震动放大了8倍 1976年7月28日唐山7.8级地震的地震烈度分布图 天 津 宁 河 烈度的影响因素 B、地质构造对地震烈度的影响 1976年唐山地震中，宁河为区中

11、的度异常区 （上图），除了地基条件外，可能还与地质构造有关 。宁河高烈度异常区在构造上位于黄骅凹陷内，第四 纪沉积物较厚，断层比较发育，有北西向宁河、宝坻 新构造断裂通过。 详解详解 C、局部地形的影响 国内外宏观震害表明，在孤立突出的小山包、小 山梁上的房屋震害一般较重。 烈度的影响因素 （4）影响地震烈度的其他因素 方位对烈度的影响与传播路径有关，所谓方位影 响指的是在断裂端部附近，等震线会出现偏于一侧或 两侧的尖端形。 除了震源、传播路径和场地条件对烈度的影响外 ，在强震现场还发现一些烈度异常区，可能由其他因 素引起，被提到最多的地震波的辐射干涉。 详解详解 1906年旧金山、1971年

12、圣费尔南多、18111812年 新马德里和1886年查理斯顿地震的等震线图 地震烈度的特点 在没有地震观测仪器和地震观测普遍开展之 前，人们描述震害大小和地震动强弱，只能凭借 宏观观察；烈度概念的建立之初，它就被赋予震 害大小和地震动强弱的双重内涵。然而，地震动 强弱仅是影响震害的因素之一，两者之间并不存 在简单明确的物理关系，至少，在相同地震动作 用下，抗震能力不同的房屋将产生不同程度的破 坏，这一点即使是初期的烈度研究者也注意到了 。烈度内涵的双重性决定了它不是一个严格科学 的物理概念、并具有以下特点。 模糊性 综合性 平均性 主观性 在描述不同破坏（影响）现象 的数量时，使用个别、少数、

13、多 数、大多数、普遍等模糊词语。 在描述房屋破坏程度时使用的微 细裂缝、局部破坏、结构受损、 墙体龟裂、局部倒塌，以及不妨 碍使用、需要修理、修复困难和 不堪修复等词语也不能以定量方 法判断。 地震烈度评定原则上 要综合考虑人的感觉、 器物反应、建筑破坏和 地面破坏等四类宏观现 象。 由于烈度评定指标的不 确定性，烈度一般不能由某 种现象的一次出现进行判断 ，例如，不能凭借一栋房屋 的破坏程度评定烈度而必须 考虑一定地域范围内房屋群 体的平均破坏状态。地域范 围大小的界定在烈度表中并 无严格规定，原则上农村以 自然村为单位，城市则应分 区评定，面积以1平方公里为 宜。 既然烈度评定以宏观观 察

14、为依据，烈度表大量 使用模糊词语，则烈度 评定很大程度上是一种 经验行为，评定结果必 然包括因评定者经验多 寡和正误所引起的主观 性。 地震烈度评定 地震烈度是按照地震烈度表评定的。烈度评 定的基本方法是现场宏观考察；也可利用通信方 法了解震害情况，作为评定烈度的辅助手段。烈 度评定的最终结果是绘制地震的等震线图。 唐山地震等震线图 烈度异常区 当若干烈度异常点密集成区时，可勾画为烈 度异常区。烈度异常区的勾画不能仅由个别烈度 异常点决定，其范围应足够大、跨越一个或数个 乡镇、甚或一个县。烈度异常现象往往是场地影 响的结果，例如山间软土盆地、滨海软土区、古 河道、古湖沼泽地等场地的震害相对较重

15、，形成 高烈度异常区；而台地或大片坚硬场地则可能形 成低烈度异常区。 如1976年中国唐山地震出现许多烈度异常区 ，包括宁河-汉沽（度高烈度异常区）、天津（ 度高烈度异常区）、玉田（度低烈度异常区 ）；1679年三河-平谷地震（8级）时，玉田地区 也是较周围震害较轻的低烈度异常区。 汶川地震等震线图 101102103104105106107108E109 35 34 33 31 30 29 N28 成都 重庆 西安 绵阳 德阳 广元 都江堰 北川 青川 文县 康县 汉中 汶川 茂县 江油 红原 若尔盖 岷县 漳县 平凉 通渭 庄浪 庆阳 灵台 甘谷 麟游 宝鸡 扶风 武功 凤县 宁陕 镇巴

16、万源 宣汉 梁平 邻水 合川 大足 荣昌 内江 自贡 水富 绥江 永善 雷波 乐山 沐川 马边 汉源 石棉 冕宁 九龙 康定 丹巴 金川 小金 马尔康 黑水 理县 道孚 雅江 平武 松潘 九寨沟 西和 舟曲 武都 勉县 略阳 宁强 南江 旺苍 剑阁 苍溪 三台中江 青白江 安县 彭州 绵竹 什坊 郫县 邛崃 宝兴 芦山 映秀 32 仪器震中 等震线 镇原 震害指数法 采用房屋破坏程度的统计指标评定地震烈度 的方法。震害指数是表示一座房屋破坏程度的数 ，取值范围为01，震害指数0.0表示房屋完好无 损，震害指数1.0表示房屋毁坏；其间的数值表示 不同的破坏程度。 取某类震害经验丰富的房屋w为基准，以各调查点该类房屋平均震害 指数为横坐标，其他类房屋的平均震害指数为纵坐标，用回归分析或目视 拟合方法，得到图示的基准房屋与它类房屋震害指数的换算关系（如图中 曲线），记第j类房屋与基准w类房屋震