《工程地质学教学课件》6.6 地震

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1、工程地质学6.6 地震及其效应工程地质学 主要内容 地震的概念 地震的成因 地震波及其传播 地震震级和地震烈度 地震效应工程地质学 一、地震的概念地震是一种地质现象，它主要是由于地球的 内力作用而产生的一种地壳振动现象。地震主要发生在近代造山运动区和地球的大 断裂带上，即形成于地壳板块的边缘地带。地壳运动引起地壳岩石的弹性应变，当应力 最终超过岩石强度时就产生断层，在弹性应力的 作用下，已受到应变的岩石因释放弹性能以震波 的形式传播于周围岩石，引起相邻岩石振动而产 生地震。 工程地质学有关地震的几个名词词：震源 岩石圈内发生震动 的地方。 震中 震源在地面的垂直 投影。 地震震级级 地震能量的

2、量 度。 地震烈度 地震对地面及 建筑物的破坏程度。震源震中等震线震中距工程地质学二 地震的成因接近地球表面的岩层中弹性波传播所引起的震动称为地震。按其成因可分为构造地震、火山地震和陷 落地震。人类工程活动如采矿、水库蓄水、深井注水、地下接爆炸也可诱发地震。构造地震是现代地壳运动所产生的一种突发事件，是地球上分布最广、数量最多、危害最为严重的地 震，世界上90以上的地震和所有的强烈地震均属构 造地震。工程地质学它产生于板块边缘和板块内部的活动构造带，地壳和上地幔岩石在地球内力作用下，产生构造变形积 蓄应变能，一旦达到岩体强度极限，就会发生突然的 剪切破裂(脆性破坏)或沿已有破裂面产生突然错动(

3、粘 滑)，积蓄的应变能就会以弹性波的形式突然释放使地 壳震动而发生地震。工程地质学三、地震波及其传播地震时震源释放的应变能以弹性波的形式向四面 八方传播，这种弹性被就是地震波。地震波是使建筑物在地震中破坏的原动力、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。地震波包括两种在介质内部传播的体波（横波S和纵波P）和两种限于界面附近传播的面波（瑞利波R和勒夫波L）。工程地质学体波包括纵波和横波。纵波是由震源传出的压缩波，质点振动与波前进方向一致，一疏一密向前推进，它周期短、振幅小。横波是震源向外传播的剪切波，质点振动方向与波前进方向相垂直，传播时介质体积不变但形状改变，周期较长振幅较大。

4、因为该波是切变波，所以它不能通过对切变没有抵抗能力的液体。工程地质学四、地震震级和地震烈度地震能否使某一地区建筑物受到破坏，首先取决于地震本身的大小和该建筑区距震中的远近，距震中愈远则受到的震动愈弱。所以需要有衡量地震本身大小和震动强烈程度的两个尺度，这就是震级(Magnitude，Ms)和烈度(intensity，代号I)，它们之间有一定联系，但却是两个不同的尺度，不能混淆起来。工程地质学 地震震级地震震级是表示地震本身大小的尺度，是由地震 所释放出来的能量大小所决定的。释放出的能量愈大 则震级念大，因为一次地震释放的能量是固定的，所 以无论在任何地方测定只有一个震级。释放能量大小可根据地震

5、波记录图的最高振幅来 确定。但是由于波动远离震中要衰减，不同地震仪器 的性能不同，记录的波动振幅也不同，所以必须以标 准地震仪和标准震中距的记录为准。因此，按李希特- -古登堡的最初定义，震级是距震中100km的标准地震 仪(周期0.8s，阻尼比0.8，放大倍率2800倍)所记录的 以微米表示的最大振幅的对数值.工程地质学地震烈度地震烈度表明地震对具体地点的实际影响， 它不仅取决于地震能量，同时也受震源深度、 震中距离、地震波的传播介质及表土性质等的 强烈影响。地震烈度是根据地震时人的感觉、器物动 态、建筑物毁坏及自然现象的表现等宏观现象 判定的。地震时按照破坏程度的不同，而将地震的 强弱排列

6、成一定的次序作为确定地震烈度的标 准，这就是地震烈度表。工程地质学烈度人的感觉一般房屋 其它现象参考物理指标大多数房屋 震害程度平均震害指数加速度/（ CM/S2）（ 水平向）速度/（ CM/S2）（ 水平向） I无感 II室内个别静止中的人感觉III室内少数静止中的人感觉门、窗轻微作悬挂物微动IV室内多数人感觉，少数人梦 中惊醒门窗作响悬挂物明显摆动，器皿作响V室内普遍感觉，室外多数人 感觉，多数人梦中惊醒门窗、屋顶、屋架颤 动作响，灰土掉落，抹灰 出现微细裂缝不稳定器翻倒31 （2244）3 （24）VI惊慌失措，仓惶逃出损坏个别砖瓦掉 落、墙体微细裂缝00.10河岸和松软土上出现裂缝，饱

7、和砂层出 现喷砂冒水，地面上有的砖烟囱轻度裂 缝、掉头63 （4589）6 （59）VII大数多人仓惶逃出轻度破坏局部破坏、 开裂，但不防碍使用0.110.30饱和砂层常见喷砂冒水，松软土上地裂 缝较多，大多数砖烟囱中等破坏125 (90177)13 (1018) VIII 摇晃颠簸，行走困难中等破坏结构受 损，需要修理0.310.50干硬土上变有裂缝，大多数砖囱严重破 坏250 (178353)25 (1935) IX坐立不稳，行动的人可能摔 跤严重破坏墙体龟裂， 局部倒塌，修复困难0.510.70地方出现裂缝、基岩上可能出现裂缝、 滑坡、坍方常见，砖烟囱出现倒塌500 (354707)25

8、 (1935) X骑自行车的人会摔倒，处不稳状态 的人会摔出几尺远，有抛起感倒塌大部倒塌， 不堪修复0.710.90山崩和地震断裂出现，基岩上的拱桥破 坏，大多数烟囱从根部破坏1000 (7081414)100 (72141) XI毁灭0.911.00地震断裂延续很长，山崩常见，基岩上 的拱桥 XII地面剧烈变化，山河改观中国地震烈度表(1980)工程地质学五、地震效应地震对场 地的地震效应有：地震力效应、地震破裂效应、地震液化效应、地震诱发 地质灾害的效应等。工程地质学地震造成的灾害地震波引起的地面震动（面波），使建筑物受到破 坏。在自然灾害中地震造成的损失最大：1950年以来，全 球地震灾

9、害造成的损失已达2000多亿美元。1976年的唐山的地震，使整个唐山毁于一旦，24万人 死亡，2008年的汶川地震，造成8万多人的死亡。地震常引起次生灾害：火灾、断水、断电、煤气管 道破裂爆炸、交通设施毁坏；在海洋中地震产生可以波 及很远的海啸啸，造成的灾害常超过地震本身。工程地质学工程地质学海啸工程地质学工程地质学地震引起大坝破坏(台中石岗)工程地质学地震引起埠 丰桥断裂， 河床抬高8m, 形成叠水 ( 石岗)工程地质学地震引起房屋倒塌(台中石岗)工程地质学地震引起桥梁断裂(南投集集镇)工程地质学工程地质学地震引起稻田隆起(台中雾峰)工程地质学地震引起操场隆起(台中国小)工程地质学萨尔瓦多地

10、震引发泥石流1200多人遇难 工程地质学工程地质学2008-05-12 14:28:04.0, 四川盆地西部的龙门山断裂 带发生Ms8.0 级强震. 工程地质学Dynamically, the main geodynamic source is from the collision of two big plates .Since 3.4 Ma, India plate has been pushing Eruasian Plate strongly and resulted in Tibet plateau uprising quickly. Now the movement velocit

11、y of India Plate towards Eruasian Plate is still 4-5 cm/y. 印度板块青藏高原欧亚板块工程地质学Displacement trajectory resulted by the pushing. Blocked up on the east margin of Tibet plateau due to the rigid Sichuan basin工程地质学Centroid Moment Tensor Sultion: Songpan-Ganzi plate thrust on the Longmen Mountain along the

12、centre faultYinxiu-Beichuan fault with N30E direction and then lateral displacement towards NE along it. The epicenter depth is only 10-20km.松潘- 甘孜地块震级高, 震源浅，震源机制复杂工程地质学余震多,持续时间长总余震达36000余次 ，其中大于4级的近 300次，大于6级的6 次。工程地质学 破坏性大，受 灾范围广重灾区面积:120,000km2; 最大 PGA : 1-2 g工程地质学映秀镇映秀镇摧毁城镇和乡村映秀镇：92%的房屋倒塌！工程地质学

13、北川县城：80%的房屋倒塌！工程地质学这样一次巨震，发生在人口相对密集、地质环境本身就比较脆弱 的四川西部的中、高山地区，其触发地质灾害数量之多,分布之广是可 以想象的，同时也是超出人们所预料的！地震触发了大量的次生地质灾害！工程地质学震前5184处“5.12”地震重灾区的44个县(市)，震前发现的 地质灾害隐患点就达5184处，其中滑坡3300 处、崩塌492处、泥石流604处、不稳定斜坡 751处，直接威胁到291098名群众的生命财产 安全。工程地质学 震后9671处截至7.20日，经实地排查，44个重灾县(市) ，震后新增地质灾害隐患9671处。在统计 的8627中，滑坡3627处、崩

14、塌2383处、泥 石流837处、不稳定斜坡1694处，其他86处 。直接威胁804945名群众的生命财产安全 。n还有难以计数的“野”滑坡。据估计，其总数在5 万处以上！极重灾区平均3.5个/km2.工程地质学类类 型规规 模百分比(/%)巨型大型中型小型 滑 坡38340108121683627/41崩 塌5830376112602383/28 泥石流9092300355837/10不稳定斜坡或 震裂山体119240711841694/20总 计 197/ 2.3%837/ 9.7%2549/ 29.5%4967/ 57.6%8541/99*8627处统计，其中其他86处不在统计之列。512

15、汶川大地震地质灾害规模分类工程地质学4km1km2km安县大光包滑坡工程地质学 满目疮痍！工程地质学老县城 新县城 家园被毁！工程地质学5.12地震诱发灾难性滑坡、崩塌一览表 (死亡30人，17个)工程地质学地震以前的北川县城工程地质学王家岩滑坡新北川中学滑坡老县城 新县城工程地质学700人死亡！ 新北川中学岩崩工程地质学1600人死亡！ 老县城 工程地质学9.24泥石流后的北川县城 工程地质学汶川大地震是新中国成立以来，破坏性最大、受灾范围最广、救灾难度最大、灾后重建最为困难 的一次地震灾害！。死亡: 69,197 失踪: 18,222 受伤: 374,176 灾区面积: 440,000 k

16、m2 受灾人口: 46,240,000 经济损失: 10000- 12000 亿工程地质学北川县城前后对比工程地质学汶川县映秀镇工程地质学汶川县工程地质学工程地质学 崩、滑、流工程地质学工程地质学工程地质学工程地质学工程地质学工程地质学 堰塞湖（悬湖）工程地质学附录1 我国地震地质的基本特征从震源机制的讨论中已知，地震特别是浅源地震 ，其产生多与断层错动有关；从大区域震源机制的研 究可以确定区域构造应力场的情况这一点也可得出， 地震的分布和发生与大地构造密切相关。所以，用地 质学的方法探索可能发生破坏性地震的危险构造或活 动断层，配合震源机制的研究判定区域构造应力场和 发震断层的错动机制，研究地层中存在的古地震现象 ，配合历史地震的研究判定古地震活动周期和震级， 为地震中长期预报和地震区划提供基础地质资料，就 是地震地质工作的基本任务。工程地质学对中国产生影响的主要地震带(1)环太平洋地震带这是世界上最大的地震带，在挟窄条带内震中密度 也