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1、地震的基本知识和地质灾害认识专 题 据联合国统计资料 20世纪全世界因地震死亡人数达260万 占 各种自然灾害死亡人数的58 地震每年造成的灾害达几十亿美元 为防震抗震投入的消耗也达几十亿美元 足见这种地质环境问题 对人类的巨大威胁 遭受地震破坏的北川县城 被地震摧毁的居民楼 遭地震摧毁的汶川县映秀镇 地震触发的大型滑坡摧 毁了北川中学 滑坡堰塞湖淹没了1座小 学和几个自然村 汶川县震中构造断裂处 据美国联邦政府统计 仅二十世纪以来 全世界就有 12O 余万 人遇难于地震灾害 五十年代以来 全球破坏性地震造 成的经济损失已逾 2000亿 美元 地震灾害是最重要的自然灾 害之一 中国的地震灾害又
2、居世界之首 在我国历史记载中 1556 年陕西华县地震8级死亡人口达 83万 1920年宁夏海原地震死 亡人数也超过 20万 令人痛心的 1976年唐山地震7 9级 死 亡 24 2万 多人 工业城市毁于一旦 直接经济损失 100亿 元 为世界地震史所罕见 还有1966年的邢台地震 1970年通 海地震 1975年海域地震 1999年的集集大地震 2010玉树 地震 我国这些地震震源深都在13km左右 5 12 汶川特大地震 震级为8 0级 截至2008年9月25日12 时 已确认造成69227人遇难 374643人受伤 17923人失踪 地 震诱发大量的山体滑坡 崩塌 泥石流 堰塞湖等次生地
3、质灾害 的发生 据评估 汶川地震共造成经济损失8451亿元人民币 国 家汶川地震专家委员会 史培军 2008年9月 对地震及其诱发次生灾害的研究 将是未来环境地质领域的一个重要方向 10 一 地震相关的基本概念 二 世界及我国地震的分布 特点 三 地震效应 四 地震的形成机理及发生原因 五 地震的活动特点及地震防范 地震 是什么 怎么样 为什么 怎么办 n n 一 地震相关的基本概念一 地震相关的基本概念 n n 地震地震 earthquakeearthquake 是指地壳某个部位的 是指地壳某个部位的岩层应力突然岩层应力突然 释放释放而引起的一定范围内而引起的一定范围内地面震动地面震动的现象
4、 的现象 n n 地震波地震波 Seismic waveSeismic wave 地震时震源释放的应变能以 地震时震源释放的应变能以弹弹 性波性波的形式向四面八方传播 这种弹性波就是地震波 的形式向四面八方传播 这种弹性波就是地震波 地震波是使建筑物在地震中破坏的地震波是使建筑物在地震中破坏的原动力原动力 也是研究地震 也是研究地震 的最主要的信息和研究地球深部构造的有力工具 的最主要的信息和研究地球深部构造的有力工具 体 波 面 波 勒夫波 L 纵纵波 P 横波 S 瑞利波 R 地震波 通过地球本体传播的波 沿地表传播的波 由震源向外传传 递递的压缩压缩 波 由震源向外传传 递递的剪切波 P
5、波和S波到达地表的时间 两种波速度比率 振幅等可以用 地震记录仪测定记录 从而提供地震的严重程度 震中及震 源深度等信息 n n 震源 震源 地球内部发生地震时震动的发源地地球内部发生地震时震动的发源地 n n 震源深度 震源深度 震源点到地面的垂直距离震源点到地面的垂直距离 n n 震中 震中 震源在地面上的投影点 实际上是一区域震源在地面上的投影点 实际上是一区域 n n 震中距 震中距 某点至震中的地面距离某点至震中的地面距离 n n 地震震级 地震震级 地震震级是表示地震震级是表示地震本身大小地震本身大小的尺度 是由地的尺度 是由地 震所释放出来的能量大小所决定的 震所释放出来的能量大
6、小所决定的 一次地震只有一个震级 一次地震只有一个震级 释放能量大小可根据地震波记释放能量大小可根据地震波记 录图的最高振幅来确定 按李希特一古登堡的最初定义 录图的最高振幅来确定 按李希特一古登堡的最初定义 震震 级 级 M M 是按标准地震仪 伍德是按标准地震仪 伍德 安德森式标准扭力地震仪 安德森式标准扭力地震仪 在距震中在距震中100km100km的地面所记录到的最大振幅的地面所记录到的最大振幅A A 微米 微米 计算的 计算的 M lg A 目前世界上最大地震震级为9 0级 弱震 3级 有感地震 3 4 5级 中强震 4 5 6级 强震 6级 巨大地震 8级 n n 地震烈度 地震烈
7、度 地震在地面产生的地震在地面产生的实际影响实际影响 即地震活动造 即地震活动造 成的地面和建筑物的破坏程度 成的地面和建筑物的破坏程度 受地震释放的能量大小 震源深度 震中距 震域介质受地震释放的能量大小 震源深度 震中距 震域介质 条件的影响 条件的影响 震源深度和震中距越小 地震烈度越大 震源深度和震中距越小 地震烈度越大 在震源深度和震中距相同的条件下 坚硬基岩场地较松在震源深度和震中距相同的条件下 坚硬基岩场地较松 软土场地烈度小 软土场地烈度小 一次地震只有一个震级 但可划分出若干个烈度不同的地区一次地震只有一个震级 但可划分出若干个烈度不同的地区 n n 等烈度线图 在同一次地震
8、下 破坏程度相同的各点的连线等烈度线图 在同一次地震下 破坏程度相同的各点的连线 1 等烈度线的几何特征 等震线图上最内一根等震线长轴方向就是断层面的走向 当极震区两侧的等震线基本对称时 断层面近乎直立 当 等震线不对称时 断层面向波及得宽的那个方向倾斜 不对 称性愈显著 说明断层面愈缓 2 地表断层和裂缝 一般认为 大地震时在地面产生的地震断层和变形带的走 向代表了震源断层面的走向 n n 烈度表 地震破坏程度大小的分级标准 中国 十二度表 烈度表 地震破坏程度大小的分级标准 中国 十二度表 n n 二 世界及我国地震的分布特点二 世界及我国地震的分布特点 n n 世界范围内的主要地震带世界
9、范围内的主要地震带 1 环太平洋地震带 2 地中海 喜马拉雅地震带或欧亚地震带 3 大洋海岭地震带 n n 我国强震空间分布及地震区带划分我国强震空间分布及地震区带划分 板块边缘地震带 台湾地震带 西藏 滇西地震带 板块内部地震带 郯城 庐江地震带 华北地震带 南北地震带 天山地震带 本世纪以来发生 的9次大于8级的大地 震 除2次发生于台湾 临近海域 其余7次均 发生于新疆 西藏 宁夏 甘肃 等西部 省份 本世纪以来 中 国大陆发生的300多次 6级以上的地震 西部 地区为250多次 占83 n n 地震灾害表现为西部强于东部 在东部地区北强南弱地震灾害表现为西部强于东部 在东部地区北强南弱
10、 我国东部地区人口 建筑物以及城市等密 集 经济发达 西部人 烟稀少 这就决定了我 国地震灾情必然是东部 严重 特别是地震多发 的南北地震带 华北地 区及台湾的地震灾情最 为严重 特别是地震多 发的南北地震带 华北 地区及台湾的地震灾情 最为严重 n n 地震灾情总体特点 东重西轻地震灾情总体特点 东重西轻 4 中国地震灾害 n n 我国地震灾害的周期性我国地震灾害的周期性 我国地震活动呈现出时间上的明显的周期性 由于东 西部构造运动的差异 东部地震活动周期普遍比西部长 研究表明 东部地区地震周期大约为300年左右 西部为 100 200年 台湾为几十年 我国大陆地区在20世纪以来已经经历了4
11、次大地震活跃 幕 每个活跃幕持续约10 20年左右 有活动高潮与低潮交 替的现象 目前已进入了新的活动幕 n n 三 地震效应三 地震效应 地震产生的直接和间接结果 称为地震效应 地震产生的直接和间接结果 称为地震效应 振动破坏效应振动破坏效应 地面破坏效应地面破坏效应 次生灾害效应次生灾害效应 地震 破坏 效应 其主要包括由地震引起的地表位移 断裂 地震所造成的其主要包括由地震引起的地表位移 断裂 地震所造成的 建筑物和地面毁坏 以及水面的异常波动 建筑物和地面毁坏 以及水面的异常波动 一 振动破坏效应 一 振动破坏效应 地震 地面 地面建筑物强迫振动 建筑物破坏 地震波 由震动力作用直接引
12、起建筑物破坏由震动力作用直接引起建筑物破坏 附加荷载 卓越周期 地震波在地层中传播时 经过各种不同性质的界面 时 由于多次反射 折射 将出现不同周期的地震波 而土体对于不同的地震波有选择放大的作用 某种岩土 体总是对某种周期的波选择放大得突出 明显 这种被 选择放大的波的周期即称为该岩土体的卓越周期 卓越周期与土层的厚度 土层的性质 尤其是剪切 波在土层中的传播速度有关 单单一土层层 不同土层层 二 地面破坏效应 二 地面破坏效应 地震发生时 地层错动 开裂 地陷 地基不均匀变形及地震发生时 地层错动 开裂 地陷 地基不均匀变形及 砂土液化等使地基失稳 导致建筑物发生破坏 包括 砂土液化等使地
13、基失稳 导致建筑物发生破坏 包括 1 1 地面破裂效应 地面破裂效应 n n 地基沉降或不均匀沉降 岩性差异 厚度不同地基沉降或不均匀沉降 岩性差异 厚度不同 n n 地基水平滑移 斜坡或半挖半填 地基水平滑移 斜坡或半挖半填 n n 砂土液化 饱水粉细砂岩 砂土液化 饱水粉细砂岩 2 2 地基基底效应 地基基底效应 砂土液化 饱水砂土在地震 动力荷载或其它物理作用下 受到强烈 振动而丧失抗剪强度 使砂粒处于悬浮状态 致使地基失效的 作用或现象 1 影响砂土液化的因素 1 土的类型及性质 粒度 粉 细砂土最易液化 密实度 松砂极易液化 密砂不易液化 成因及年代 多为冲积成因的粉细砂土 如滨海平
14、原 河口三角洲等 沉积年代较新 结构松散 含水量丰富 地下水位浅 2 饱和砂土的埋藏分布条件 砂层上覆非液化土层愈厚 液化可能性愈小 地下水位埋深愈大 愈不易液化 2 砂土液化的防护措施 1 慎重选择场地 2 选择基础类型 穿入深度计算确定 坚硬粘土 砾 粗砂土 0 5m 其他非岩石 2m 3 地基处理 处理标准 应处理至液化深度下限 处理后的土层标贯击数实测值应大于临界值 压密法 通过振动 夯击 爆破等手段 使砂土急剧液化排水 而 达到压密 提高天然地基土的相对密度Dr 排渗法 通过排渗井等来消散因振动时而产生的孔隙水压力 防止 液化 换土或盖重 用非液化土更换地表的液化土层 或在地表液化土
15、层上覆盖 填土 三 次生灾害效应 三 次生灾害效应 由地震引发的海啸 崩塌 滑坡 泥石流 洪水等次生灾害 由地震引发的海啸 崩塌 滑坡 泥石流 洪水等次生灾害 如1960年5月智利中部连接发生了三次超过7级的大地震 地震使瑞尼 赫湖区发生了300万m3的滑坡 使湖水陡涨24米 洪水淹没了湖东65km以 外的互尔的维亚城 城内水深达2米 这次地震还引起了海啸 智利附近 的海面浪高达30米 使中部沿海的房屋和码头全部冲毁 巨浪以每小时 640多公里的速度横扫太平洋 冲毁了夏威夷的防波坝和沿岸的楼房 接 着又袭击了日本本洲和北海道的太平洋沿岸 海港设施和码头遭到严重破 坏 又如 2008年的汶川大地
16、震 导致大量人员伤亡和财产损失的主要是 次生地质灾害 初步统计 次生地质灾害总数多达12000多处 潜在隐患 点近8700处 有危险的堰塞湖30多座 萨萨尔瓦多地震引发发泥石流1200多人遇难难 n n 四 地震的形成机理及发生原因四 地震的形成机理及发生原因 近代关 于地震 形成机 理的假 说 1 断层说 地壳中产生的能量积累于岩体中当能量积累到一 定程度就会在地层的薄弱地带 断层附近以快速应变的形式 释放 使两盘发生突变性的相对位移 从而引发地震 2 岩浆冲击说 3 相变说 4 温度应力说 5 黏滑说 n n 地震形成机理地震形成机理 岩浆冲击学说 是日本学者石本己四雄于1931年提出的 他认为 地壳部存在的岩 浆 因物理化学变化使岩浆产生巨大的推力 当局部地段围岩强度较底 时 岩浆就会突破围岩向地壳最软弱的部位侵入 而引发地震 他的依 据是 地震的P波 纵波 在扩张传播的形态 日本及环太平洋地震 带中地震带与火山活动带相一致 相变说 新西兰地震学家爱维森 F F Evision 于1963年提出的 其基本观 点是 处于一定深度和压力环境中的地壳和地幔物质 当压力和温度改 变时因原
