工程地震学基本概念

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1、(1) 地震学是研究与地震有关的科学问题，哪几门学科的研究反映了地震学直接为社 会抗震减灾的服务？这几门学科的主要研究内容。 地震预报：短临预报，中、长期预报。 地震工程学：研究地震危害性的工程问题。 地震社会学：研究地震引起的社会问题，包涵震害预测与抗震减灾。 (2) 抗震设计的目的、内容与抗震设防标准。 抗震设计目的：是建筑结构能够达到抗震的要求 内容：通过确定抗震设计的要求、抗震设计以及抗震设计施工，使得建筑结构物 达到抗震设计标准。 设防标准：小震不坏，中震可修，大震不倒 (3) 板块构造运动学说。 板块构造学说是在大陆漂移学说和海底扩张学说的基础上提出的。根据这一新学 说，地球表面覆

2、盖着不变形且坚固的板块（岩石圈），这些板块确实在以每年1厘米 到10厘米的速度在移动 (4) 地震的一些基本概念：震级、震源、震中、震源距、震中距 震级: 用地震释放的能量来表示地震的大小 震源: 地球内部岩层破裂引起振动的地方 震中:震源在地面上的投影位置 震源距:某一点到震源的距离 震中距:某一点到震中的距离 震源深度:震源到震中的距离 (5) 地震的分类。 震动的性质：天然地震、人工地震及脉动 成因划分：构造地震、火山地震和陷落地震 震源深度划分：浅源地震(300 km) 震中距划分：地方震(1000 km) 震级划分：弱震(M6，其 中M8为巨大地震) (6) 断层的基本类型与断层的几

3、何参数。 正断层、逆断层、走滑断层 参数：走向，倾向，倾角，倾伏角。 (7)地震矩与矩震级。 地震矩：受构造应力影响使断裂面突然滑移的力学模型，推导出地震整体大小的 最有用的量度 矩震级：(8)震害与次生灾害、地震烈度与等震线。 指为测定地震矩而引入的衡量地震能量以及地震错动。 震害：地震引起强烈的地震动或地表破裂与变形产生的灾害 次生灾害：原生灾害诱发出来的灾害 地震烈度：地震发生在某一区域的地震震动强度及其产生的影响、造成破坏的强 烈程度。 等震线：在地图上把地面震度相似的各点连接起来的曲线 (9)地震波的基本类型。 P波 S波 面波（瑞利波、勒夫波） (10)区域地震构造综合评价的目标与

4、内容。 内容：大地构造单元 新构造活动特征 深部构造环境 现代地壳运动与应力场 断裂构造 目标：归纳区域范围内强震发生的条件，给出不同震级档的地震构造标志，判定 区域发震构造。 为地震区带划分，潜源划分及地震活动性参数确定提供必要的依据。 (11)近场区地震构造调查的目的。 目的：详细查明近场范围内地震的发震构造，编制近场地震构造图，为近场范围 内划分潜在震源区提供依据切实的依据。 范围：工程场址及其外围25km的地区。 原则：近场活动构造调查的基本原则是在收集和研究前人资料的基础上，对确定 厂址的地震动参数有重要贡献的地震活动断层做详细的实地调查。 内容：近场活动构造调查是指与发生破坏性地震

5、有关的地震活动断层和深浅部地 质构造环境的调查，这种调查不仅包括现场考察，而且还包括对近场有关 的深浅部地质构造资料的收集。具体包括以下四个方面的内容： a.第四纪地质和地貌调查 b.主要断层的活动性鉴定 c.发震构造及最大潜在地震震级的判定 d.编制近场地震构造图 (12)地震区与地震带。 地震区：指区域地震活动性、现代构造应力场、地质构造背景及现代地球动力学 环境相类似的区域。 地震带：指地震集中成带或密集分布、由一条大的活动构造带或一组现代构造应 力条件和变形条件相似的构造带所控制的地带。 (13)能动断层与活动断层。 能动断层：距今1万到3.5万年以来有错动，仪器记录到有小震活动和多次

6、地震历 史活动，或蠕滑，而在将来可能出现地表错动的断层 活动断层：晚更新世以来一直活动，现在活动，未来一段时间内仍将活动的断层 (14)弥散地震。 弥散地震：在地震构造区中，与已确认的发震构造无关的最大地震 (15)地震构造区与发震构造。 地震构造区：具有相同地质构造和相同地震活动性的区域 发震构造：可能产生破坏性地震的地质构造 (16)地震活动断层分段的依据。 古地震和历史地震破裂差异 断裂活动习性差异 断层地形地貌、几何形态与结构差异 地球物理异常差异 地震活动性差异 (17)潜在震源区与地震危险区。 潜在震源区：未来可能发生破坏性地震的区域 地震危险区：发生地震可能性比较高的的地区 (1

7、8)潜在震源区的分类及潜在震源区划分的原则。 分类： 原则：地震构造类比原则 地震活动重复原则 方法：划分地震带、地震区 在地震带、地震区划分出不同震级上限的潜在震源区 (19)潜在震源区的震级上限及其确定的方法。 震级上限： 潜在震源区中可能发生的最大地震震级。 （在地震区或潜在震源区中， 可能发生最大地震震级的极限值） 起算震级：指对场地具有破坏性影响的最小震级值。（一般取4.0） 确定方法：历史地震法 古地震法 活断层特征法 构造类比法 综合评价法 (20)地震地质灾害及其研究意义 地震地质灾害：地震作用引起地基失效、砂土液化、边坡失稳、泥石流、地面塌 陷等地质灾害，进而造成结构破坏。

8、研究意义： 有助于了解地震地质灾害所发生的原因与规律，减少地震地质所造成的灾害； 地震地质灾害的遗迹是研究历史地震或史前地震的重要标志； 有助于地震相关信息的判定 (21)地震地质灾害的类型与成因 地震动 地震地质灾害 海啸和湖涌 (22)海啸及其产生的条件 海啸：由海底地震、火山爆发、海底滑坡等瞬时发生大规模的竖向错动引起的长 周期海浪 产生条件：海底大地震 地震位于深海 一定形状的海岸和浅海海底地形 (23)砂土液化及其减轻措施 砂土液化; 是指饱和砂土在动力作用（如地震）下的特殊现象，使得地基丧失承 载力、且失稳而引起土体大范围流动或滑移。 减轻措施：理选择场地；采取振冲、夯实、爆炸、挤

9、密桩等措施，提高砂土密度； 排水降低砂土孔隙水压力；换土，板桩围封，以及采用整体性较好的筏基、深桩基等 方法。 (24)滑坡及其成因、地震的诱发作用 滑坡： (25)泥石流及其形成的条件 泥石流： (26)区域地震灾害评价的主要内容 地面破裂、地基失稳（砂土液化、软土震陷）、边坡失稳、地面塌陷、泥石流等 地质灾害 (27)近场地震活动性研究的目的 对地震活动研究的主要目的是对其未来的活动进行预测。识别关键设施关键设 施是指在地震中被破坏，在震后产生不能承受的严重的不利影响。 。 (28)地震危险性分析的含义 地震危险性分析：对某一特定的地区或工程场址，评定在工程有效使用期内遭遇 一定地震动强度

10、的危险性。 (29)概率地震危险性分析计算方法的基本步骤 概率性主要步骤： （1）划分潜在震源区。采用两级划分原则，即首先按照发震构造背景和地震活 动性点划分地震区、带，然后进一步划分潜在震源区，进而研究确定每个潜在震源区 的震级上限等参数。 （2）建立地震活动的模型。以震级-频率关系为基础，确定地震随震级大小的概 率分布和概率密度函数，并选择随时间变化的地震发生时间概率模型，并求出危险系 数。 （3）确定地震动参数衰减关系。根据确定的设计地震参数，如地震烈度、加速 度峰值、速度峰值或反应谱，选择或研究本地区的地震参数或衰减关系。 （4）计算地震动参数的概率。根据地震发生的强度概率模型，时间概

11、率模型和 地震动衰减关系，按照概率理论计算场地的地震参数在一定年限内的超越概率，得到 地震危险性曲线。 （5）确定设计地震动。根据设防标准在地震危险性曲线上确定设计地震动。 (30)起算震级 M0与震级上限 Muz 起算地震：场点有破坏性影响的最小震级 震级上限：潜在震源区中可能发生最大地震的震级。 (31)震级-频度关系 Log10N=a-bM (32)地震年平均发生率 v0 指一定区域范围内平均每年发生大于或等于起算地震的地震数。 (33)地震空间分布函数的含义 地震危险性概率分析中， 表征地震带内各震级档地震发生在每个潜在震源区可能 性的函数。 (34)震源破裂的方向性效应 地震发生破坏

12、程度随着断层前方向延伸会增加 (35)断层的上、下盘效应 上盘效应：发震断层上盘的地质灾害发育程度明显比下盘高 (36)地震记录的反应谱、傅氏谱、功率谱 反应谱：在具有统一临界阻尼比的一系列单自由度体系的最大反应值与周期的 关系。 傅氏谱：利用傅里叶分析对地震动时程进行分析的结果，将任意非周期的函数 转变为简单周期性函数。（傅氏相位谱和傅氏幅值谱） 功率谱：功率谱密度函数描述随机振动中所包含的各频率分量强度与相应频率 间关系，简称为功率谱。 (37)经验格林函数法的基本思路 经验格林函数：一个小地震记录，如前震或余震可以做为每一对源点接收点的 “经验格林函数”，通过这种经验格林函数与变化的震源

13、空间时间函数做卷积，可以 合成大地震所引起的地面运动。包含了震源条件、传播路径以及场地条件等信息。 (38)什么是地震的局部场地条件（地震动场地反应），工程场地的分类 地震的局部场地条件： 破坏性地震如果震源较浅，断层错动可以直 达地表造成地表错断，对建于 其上的房屋、大坝、道路、管线 等造成直接破坏。 地基失效：如果建筑物地基强度很低或地震动加速度很大， 就会导致地基 承载力的下降、丧失以至变位、移动，由此造成 的建筑物破坏即属地基失效造成的 破坏。 斜坡破坏效应斜坡破坏效应包括地震诱发的滑坡、崩塌和泥石流。 工程场地分类：建筑抗震设计：分为4类 基于场地土类型和覆盖层厚度 构筑物抗防设计规

14、范 4类 基于土层平均剪切模量和覆盖层 厚度 硬场地，中硬场地，中软场地，软场地 地形地貌 岩性 3类 有利地形 不利地形 危险地形 （根据土质岩性、土的剪切波速土的剪切波速、覆盖层厚度覆盖层厚度、平均剪切模量平均剪切模量、地基承载 力、标准贯入击数、脉动卓越周期） (39)地震动的衰减规律 地震动随着震级、距离、场地等因素变化的函数关系。 (40)震源动力学模型中常用的摩擦准则（本构关系）、摩擦准则在震源动力破裂过程 中的作用 概率状态摩擦准则（rate and state friction law） 滑动弱化摩擦准则（slip-weakening friction law） 滑动速率弱化摩

15、擦准则（slip-velocity weakening friction law） 作用：震源动力学模型的关键，控制着破裂的起始、扩展和停止。 (41)何为应力降？ 应力降是岩石破坏时应力由峰值强度降为残余强度的现象。 或指岩石在变形过程 中应力随变形增长而下降的现象。（介质积蓄的应力得到释放） (42)地震小区划 地震小区划是对某一特定区域范围内地震安全环境进行划分， 预测这一范围内可 能遭遇到的地震影响分布，包括设计地震动参数的分布和地震地质灾害的分布。 (43)什么是仪器烈度 地震仪器烈度是指根据仪器观测记录计算得到的地震动强度,并能直接反映地震 的影响程度 (44)地震烈度速报与快速响应的原理与作用 地震烈度速报与快速预报：是根据地震监测台网观测的地震动记录，无需现场调 查而快速计算各观测点的地震影响程度（以仪器烈度和地震动参数表示）。 作用：进而给出完整的地震影响场，为地震人员伤亡估计和经济损失评估以及地 震应急救援决策和工程抢险修复决策提供依据。