《第3节地震的工程地质研究-PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第3节地震的工程地质研究-PPT课件（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第3 3节节、地震的工程地质研究地震的工程地质研究地震的工程地质研究地震的工程地质研究第第2 2节节、活断层的工程地质研究活断层的工程地质研究活断层的工程地质研究活断层的工程地质研究第第1 1节节、基本概念基本概念基本概念基本概念第第4 4节节、水库地震水库地震水库地震水库地震第四章第四章 区域稳定性问题区域稳定性问题第第1 1节节 基本概念基本概念 指工程建设区内，在内、外力（以内动力为主）的综合作指工程建设区内，在内、外力（以内动力为主）的综合作指工程建设区内，在内、外力（以内动力为主）的综合作指工程建设区内，在内、外力（以内动力为主）的综合作用下，现今地壳及其表层的相对稳定程度。分析工
2、作的重点用下，现今地壳及其表层的相对稳定程度。分析工作的重点用下，现今地壳及其表层的相对稳定程度。分析工作的重点用下，现今地壳及其表层的相对稳定程度。分析工作的重点是：是：是：是：1 1 1 1研究区内大地构造特征；研究区内大地构造特征；研究区内大地构造特征；研究区内大地构造特征；2 2 2 2研究区域所受构造应力场的历史；研究区域所受构造应力场的历史；研究区域所受构造应力场的历史；研究区域所受构造应力场的历史；3 3 3 3研究新生代以来，继承性活动的区域性大断裂的空间分布规研究新生代以来，继承性活动的区域性大断裂的空间分布规研究新生代以来，继承性活动的区域性大断裂的空间分布规研究新生代以来
3、，继承性活动的区域性大断裂的空间分布规律和活动特征；律和活动特征；律和活动特征；律和活动特征；4 4 4 4研究表征地壳活动程度的地震指标；研究表征地壳活动程度的地震指标；研究表征地壳活动程度的地震指标；研究表征地壳活动程度的地震指标；5 5 5 5探讨地震效应和地震动力学问题，评价场地地震危险性。探讨地震效应和地震动力学问题，评价场地地震危险性。探讨地震效应和地震动力学问题，评价场地地震危险性。探讨地震效应和地震动力学问题，评价场地地震危险性。第第2 2节节 活断层的工程地质研究活断层的工程地质研究一、活断层的定义一、活断层的定义 活断层活断层活断层活断层active faultactive
4、 faultactive faultactive fault或称活动断裂，是指现今或称活动断裂，是指现今或称活动断裂，是指现今或称活动断裂，是指现今仍在活动，在人类历史记载时期或近代地质时期曾有过活动，仍在活动，在人类历史记载时期或近代地质时期曾有过活动，仍在活动，在人类历史记载时期或近代地质时期曾有过活动，仍在活动，在人类历史记载时期或近代地质时期曾有过活动，不久的将来还可能从新活动的断层。后一种情况也可称潜在不久的将来还可能从新活动的断层。后一种情况也可称潜在不久的将来还可能从新活动的断层。后一种情况也可称潜在不久的将来还可能从新活动的断层。后一种情况也可称潜在活断层。活断层。活断层。活断
5、层。目前，活断层的时间界限不很明确，有代表性的观点有：目前，活断层的时间界限不很明确，有代表性的观点有：目前，活断层的时间界限不很明确，有代表性的观点有：目前，活断层的时间界限不很明确，有代表性的观点有：1 1 1 1艾伦将活断层限定为艾伦将活断层限定为艾伦将活断层限定为艾伦将活断层限定为10101010万年或万年或万年或万年或1 1 1 1万年来有过活动的断层；万年来有过活动的断层；万年来有过活动的断层；万年来有过活动的断层；2 2 2 2华莱士将时间限定为华莱士将时间限定为华莱士将时间限定为华莱士将时间限定为1 1 1 1万年或晚第四纪以来；万年或晚第四纪以来；万年或晚第四纪以来；万年或晚
6、第四纪以来；3 3 3 3松田时彦将时间限定为第四纪或晚第四纪以来；松田时彦将时间限定为第四纪或晚第四纪以来；松田时彦将时间限定为第四纪或晚第四纪以来；松田时彦将时间限定为第四纪或晚第四纪以来；4 4 4 4邓起东把晚第三纪活动过的断层也包括在活断层中；邓起东把晚第三纪活动过的断层也包括在活断层中；邓起东把晚第三纪活动过的断层也包括在活断层中；邓起东把晚第三纪活动过的断层也包括在活断层中；5 5 5 5美国核管理委员会则将美国核管理委员会则将美国核管理委员会则将美国核管理委员会则将3.53.53.53.5万年作为时间界限。万年作为时间界限。万年作为时间界限。万年作为时间界限。 19731973
7、19731973年提出能动断层这一术语代替活断层。美国核管理年提出能动断层这一术语代替活断层。美国核管理年提出能动断层这一术语代替活断层。美国核管理年提出能动断层这一术语代替活断层。美国核管理委员会和国际原子能委员会规定，具有下列一个或几个特征的委员会和国际原子能委员会规定，具有下列一个或几个特征的委员会和国际原子能委员会规定，具有下列一个或几个特征的委员会和国际原子能委员会规定，具有下列一个或几个特征的断层，即可认为是能懂得：断层，即可认为是能懂得：断层，即可认为是能懂得：断层，即可认为是能懂得：（1 1 1 1）在过去）在过去）在过去）在过去3.53.53.53.5万年内，在地表或近地表处
8、至少发生过一次运动，万年内，在地表或近地表处至少发生过一次运动，万年内，在地表或近地表处至少发生过一次运动，万年内，在地表或近地表处至少发生过一次运动，或在过去或在过去或在过去或在过去50505050万年内发生过重复性质的活动；万年内发生过重复性质的活动；万年内发生过重复性质的活动；万年内发生过重复性质的活动；（2 2 2 2）有足够精确的仪器测定的记录证明大地震活动与断层有直）有足够精确的仪器测定的记录证明大地震活动与断层有直）有足够精确的仪器测定的记录证明大地震活动与断层有直）有足够精确的仪器测定的记录证明大地震活动与断层有直接关系；接关系；接关系；接关系；（3 3 3 3）与由）与由）与
9、由）与由(1(1(1(1）和）和）和）和(2(2(2(2）的特征确定的能动断层油构造联系，当已）的特征确定的能动断层油构造联系，当已）的特征确定的能动断层油构造联系，当已）的特征确定的能动断层油构造联系，当已知能动断层运动时，它会预期伴随活动。知能动断层运动时，它会预期伴随活动。知能动断层运动时，它会预期伴随活动。知能动断层运动时，它会预期伴随活动。在一定义已经在我国核安全局、国家地震局有关规定中采用。在一定义已经在我国核安全局、国家地震局有关规定中采用。在一定义已经在我国核安全局、国家地震局有关规定中采用。在一定义已经在我国核安全局、国家地震局有关规定中采用。6 6 6 6我国我国我国我国水
10、利水电工程地质勘察规范水利水电工程地质勘察规范水利水电工程地质勘察规范水利水电工程地质勘察规范（99999999年），根据第四纪构年），根据第四纪构年），根据第四纪构年），根据第四纪构造运动的研究，应力场的变迁和地质年龄的测定，把晚更新世造运动的研究，应力场的变迁和地质年龄的测定，把晚更新世造运动的研究，应力场的变迁和地质年龄的测定，把晚更新世造运动的研究，应力场的变迁和地质年龄的测定，把晚更新世（距今（距今（距今（距今1015101510151015万年）以来活动过的断层定义为活断层。万年）以来活动过的断层定义为活断层。万年）以来活动过的断层定义为活断层。万年）以来活动过的断层定义为活断层。
11、7 7 7 7美国垦务局在美国垦务局在美国垦务局在美国垦务局在1976197619761976年勘察设计规范中，提出以晚更新世早期年勘察设计规范中，提出以晚更新世早期年勘察设计规范中，提出以晚更新世早期年勘察设计规范中，提出以晚更新世早期（10101010万年）以来活动过的断层定为活断层。万年）以来活动过的断层定为活断层。万年）以来活动过的断层定为活断层。万年）以来活动过的断层定为活断层。二、活断层的鉴定标志二、活断层的鉴定标志 活断层可从地质、地貌、水文地质、地球物理、地边活断层可从地质、地貌、水文地质、地球物理、地边活断层可从地质、地貌、水文地质、地球物理、地边活断层可从地质、地貌、水文地
12、质、地球物理、地边性测量等方面的标志进行判别。性测量等方面的标志进行判别。性测量等方面的标志进行判别。性测量等方面的标志进行判别。1.1.1.1.地质标志地质标志地质标志地质标志（1 1 1 1）第四纪地层，特别是晚更新世以来的地层产生断裂错动、）第四纪地层，特别是晚更新世以来的地层产生断裂错动、）第四纪地层，特别是晚更新世以来的地层产生断裂错动、）第四纪地层，特别是晚更新世以来的地层产生断裂错动、变形、褶曲，砾石层中的砾石受剪断或压碎；变形、褶曲，砾石层中的砾石受剪断或压碎；变形、褶曲，砾石层中的砾石受剪断或压碎；变形、褶曲，砾石层中的砾石受剪断或压碎；（2 2 2 2）断层构造带松散、未胶
13、结，构造岩成分新鲜；）断层构造带松散、未胶结，构造岩成分新鲜；）断层构造带松散、未胶结，构造岩成分新鲜；）断层构造带松散、未胶结，构造岩成分新鲜；（3 3 3 3）沿断层带第四纪火山锥或熔岩作线状排列；）沿断层带第四纪火山锥或熔岩作线状排列；）沿断层带第四纪火山锥或熔岩作线状排列；）沿断层带第四纪火山锥或熔岩作线状排列；2.2.2.2.地貌标志地貌标志地貌标志地貌标志(1)(1)两大地貌单元长距离直线相接；两大地貌单元长距离直线相接；两大地貌单元长距离直线相接；两大地貌单元长距离直线相接；( (2)2)夷平面解体；夷平面解体；夷平面解体；夷平面解体；(3)(3)深切的直线型河谷或沉陷谷地，断层
14、陡坎，断层三角面新鲜；深切的直线型河谷或沉陷谷地，断层陡坎，断层三角面新鲜；深切的直线型河谷或沉陷谷地，断层陡坎，断层三角面新鲜；深切的直线型河谷或沉陷谷地，断层陡坎，断层三角面新鲜； (4) (4) (4) (4)同级阶地的高程在断层两侧发生突然变化，有时可相差同级阶地的高程在断层两侧发生突然变化，有时可相差同级阶地的高程在断层两侧发生突然变化，有时可相差同级阶地的高程在断层两侧发生突然变化，有时可相差 数十米；数十米；数十米；数十米； (5)(5)(5)(5)陡坎山山前经常分布有大规模的崩塌或滑坡；陡坎山山前经常分布有大规模的崩塌或滑坡；陡坎山山前经常分布有大规模的崩塌或滑坡；陡坎山山前经
15、常分布有大规模的崩塌或滑坡； (6)(6)(6)(6)山脊、山谷被错开，这是平移断层的标志；山脊、山谷被错开，这是平移断层的标志；山脊、山谷被错开，这是平移断层的标志；山脊、山谷被错开，这是平移断层的标志； (7)(7)(7)(7)水系作规律变迁。水系作规律变迁。水系作规律变迁。水系作规律变迁。3.3.3.3.水文地质标志水文地质标志水文地质标志水文地质标志: : : : (1) (1) (1) (1)地下水位在断层两侧地下水位在断层两侧地下水位在断层两侧地下水位在断层两侧有明显的变化有明显的变化有明显的变化有明显的变化; ; ; ; (2) (2) (2) (2)沿断层带温泉、地沿断层带温泉
16、、地沿断层带温泉、地沿断层带温泉、地热异常带呈带状分布；热异常带呈带状分布；热异常带呈带状分布；热异常带呈带状分布； (3)(3)(3)(3)水化学成分异常；水化学成分异常；水化学成分异常；水化学成分异常；4.4.4.4.历史地震标志历史地震标志历史地震标志历史地震标志 (1)(1)(1)(1)沿断层带历史上沿断层带历史上沿断层带历史上沿断层带历史上有发生地震的记录，震有发生地震的记录，震有发生地震的记录，震有发生地震的记录，震中呈有规律的带状分布；中呈有规律的带状分布；中呈有规律的带状分布；中呈有规律的带状分布；(2)(2)(2)(2)沿断层带有发生地震断层的历史记录沿断层带有发生地震断层的
17、历史记录沿断层带有发生地震断层的历史记录沿断层带有发生地震断层的历史记录(3)(3)(3)(3)水化学成分异常；水化学成分异常；水化学成分异常；水化学成分异常；5.5.5.5.其它标志其它标志其它标志其它标志(1)(1)根据大地测量所取得的地变形资料，表明断层有明显的根据大地测量所取得的地变形资料，表明断层有明显的根据大地测量所取得的地变形资料，表明断层有明显的根据大地测量所取得的地变形资料，表明断层有明显的位移或蠕动，可用地变形速率表示。位移大于位移或蠕动，可用地变形速率表示。位移大于位移或蠕动，可用地变形速率表示。位移大于位移或蠕动，可用地变形速率表示。位移大于0.10.10.10.1毫米
18、每年的毫米每年的毫米每年的毫米每年的即为活断层；即为活断层；即为活断层；即为活断层；(2)(2)(2)(2)地球物理场分布和变化异常地球物理场分布和变化异常地球物理场分布和变化异常地球物理场分布和变化异常(3)(3)(3)(3)断层错动，往往拌有小地震；断层错动，往往拌有小地震；断层错动，往往拌有小地震；断层错动，往往拌有小地震；(1(1(1(1）r r r r射线法射线法射线法射线法(2(2(2(2）热释光法（）热释光法（）热释光法（）热释光法（TLTLTLTL法）；法）；法）；法）；(3(3(3(3）14C14C14C14C测定法。测定法。测定法。测定法。其他方法其他方法其他方法其他方法研
19、究活断层常采用测年方法研究活断层常采用测年方法研究活断层常采用测年方法研究活断层常采用测年方法: :地震断层的特点和活动机制地震断层的特点和活动机制地震断层的特点和活动机制地震断层的特点和活动机制-对活断层的研究有特殊意义。对活断层的研究有特殊意义。对活断层的研究有特殊意义。对活断层的研究有特殊意义。 活断层判别活断层判别活断层判别活断层判别-密切结合现场工程地质勘察，采用综密切结合现场工程地质勘察，采用综密切结合现场工程地质勘察，采用综密切结合现场工程地质勘察，采用综合分析的方法。合分析的方法。合分析的方法。合分析的方法。三、活断层的工程地质研究三、活断层的工程地质研究活断层的基本特征包括：
20、活断层的基本特征包括：活断层的基本特征包括：活断层的基本特征包括：1 1 1 1活断层的类型活断层的类型活断层的类型活断层的类型 （1 1 1 1）走向滑动断层主要是沿断层面两侧相对的水平运动，相对的）走向滑动断层主要是沿断层面两侧相对的水平运动，相对的）走向滑动断层主要是沿断层面两侧相对的水平运动，相对的）走向滑动断层主要是沿断层面两侧相对的水平运动，相对的垂直升降很小；垂直升降很小；垂直升降很小；垂直升降很小； （2 2 2 2）逆断层在上冲时，上盘往往拌以多个分支或次级断层的错）逆断层在上冲时，上盘往往拌以多个分支或次级断层的错）逆断层在上冲时，上盘往往拌以多个分支或次级断层的错）逆断层
21、在上冲时，上盘往往拌以多个分支或次级断层的错动，断层线往往是波状起伏弯曲的，断层带宽。逆断层如重新动，断层线往往是波状起伏弯曲的，断层带宽。逆断层如重新动，断层线往往是波状起伏弯曲的，断层带宽。逆断层如重新动，断层线往往是波状起伏弯曲的，断层带宽。逆断层如重新活动，确切的位置难以确定和预测，错动的不位往往也不固定。活动，确切的位置难以确定和预测，错动的不位往往也不固定。活动，确切的位置难以确定和预测，错动的不位往往也不固定。活动，确切的位置难以确定和预测，错动的不位往往也不固定。 （3 3 3 3）张性活断层的变形和分支断层错动，主要集中于下降盘；）张性活断层的变形和分支断层错动，主要集中于下
22、降盘；）张性活断层的变形和分支断层错动，主要集中于下降盘；）张性活断层的变形和分支断层错动，主要集中于下降盘；2 2 2 2活断层的长度与错距活断层的长度与错距活断层的长度与错距活断层的长度与错距 在活断层区修建大坝和核电站等重要建筑物时，需要活在活断层区修建大坝和核电站等重要建筑物时，需要活在活断层区修建大坝和核电站等重要建筑物时，需要活在活断层区修建大坝和核电站等重要建筑物时，需要活断层最大错距的资料；在地震预报、水库诱发地震和场地危断层最大错距的资料；在地震预报、水库诱发地震和场地危断层最大错距的资料；在地震预报、水库诱发地震和场地危断层最大错距的资料；在地震预报、水库诱发地震和场地危险
23、性评价时，也需要了解地震震级与地表断裂长度和错距的险性评价时，也需要了解地震震级与地表断裂长度和错距的险性评价时，也需要了解地震震级与地表断裂长度和错距的险性评价时，也需要了解地震震级与地表断裂长度和错距的关系关系关系关系3 3 3 3活断层错动幅度的测量和平均错动速率的计算活断层错动幅度的测量和平均错动速率的计算活断层错动幅度的测量和平均错动速率的计算活断层错动幅度的测量和平均错动速率的计算 错动幅度是指断层自某一时期以来的总错动量；平均错错动幅度是指断层自某一时期以来的总错动量；平均错错动幅度是指断层自某一时期以来的总错动量；平均错错动幅度是指断层自某一时期以来的总错动量；平均错动（或蠕滑
24、）速率是断层单位时间内错动的距离。动（或蠕滑）速率是断层单位时间内错动的距离。动（或蠕滑）速率是断层单位时间内错动的距离。动（或蠕滑）速率是断层单位时间内错动的距离。 测量活断层水平错距用得最多的方法是调查错断测量活断层水平错距用得最多的方法是调查错断测量活断层水平错距用得最多的方法是调查错断测量活断层水平错距用得最多的方法是调查错断水系；阶地、夷平面、古海岸线和古海蚀洞是测量断层垂直水系；阶地、夷平面、古海岸线和古海蚀洞是测量断层垂直水系；阶地、夷平面、古海岸线和古海蚀洞是测量断层垂直水系；阶地、夷平面、古海岸线和古海蚀洞是测量断层垂直断距最常用的地貌标志。断距最常用的地貌标志。断距最常用的
25、地貌标志。断距最常用的地貌标志。4 4 4 4地震重复间隔和逼近时间计算（活动周期）地震重复间隔和逼近时间计算（活动周期）地震重复间隔和逼近时间计算（活动周期）地震重复间隔和逼近时间计算（活动周期） 断层活动和沿断层发生的地震是有节律的，有时活动，断层活动和沿断层发生的地震是有节律的，有时活动，断层活动和沿断层发生的地震是有节律的，有时活动，断层活动和沿断层发生的地震是有节律的，有时活动，有时平静，表现出某种周期性。有时平静，表现出某种周期性。有时平静，表现出某种周期性。有时平静，表现出某种周期性。 活断层有突然错动和缓慢蠕动两种基本方式；活断层有突然错动和缓慢蠕动两种基本方式；活断层有突然错
26、动和缓慢蠕动两种基本方式；活断层有突然错动和缓慢蠕动两种基本方式；蠕动可分为强震前后蠕动和平时蠕动两种。蠕动可分为强震前后蠕动和平时蠕动两种。蠕动可分为强震前后蠕动和平时蠕动两种。蠕动可分为强震前后蠕动和平时蠕动两种。5 5 5 5断层活动度和危险度的评定断层活动度和危险度的评定断层活动度和危险度的评定断层活动度和危险度的评定 日本活断层研究会根据活断层长期平均滑动速率，将活断层日本活断层研究会根据活断层长期平均滑动速率，将活断层日本活断层研究会根据活断层长期平均滑动速率，将活断层日本活断层研究会根据活断层长期平均滑动速率，将活断层分为四级；分为四级；分为四级；分为四级；断层的危险度是指活断层
27、未来实际发生破坏性地震的危险水平或程度断层的危险度是指活断层未来实际发生破坏性地震的危险水平或程度断层的危险度是指活断层未来实际发生破坏性地震的危险水平或程度断层的危险度是指活断层未来实际发生破坏性地震的危险水平或程度考虑长期平均滑动速率、同时还考虑地震重复间隔的综合定量指标考虑长期平均滑动速率、同时还考虑地震重复间隔的综合定量指标考虑长期平均滑动速率、同时还考虑地震重复间隔的综合定量指标考虑长期平均滑动速率、同时还考虑地震重复间隔的综合定量指标 第第3 3节节 地震的工程地质研究地震的工程地质研究 一、地震基本概念一、地震基本概念 earthquake1 1 1 1地震的类型地震的类型地震的
28、类型地震的类型（1 1 1 1）自然地震（构造地震）自然地震（构造地震）自然地震（构造地震）自然地震（构造地震tectonic earthquake tectonic earthquake tectonic earthquake tectonic earthquake 断层地震断层地震断层地震断层地震fault earthquakefault earthquakefault earthquakefault earthquake）（2 2 2 2）火山地震）火山地震）火山地震）火山地震volcanic earthquake volcanic earthquake volcanic earthqu
29、ake volcanic earthquake （3 3 3 3）陷落地震）陷落地震）陷落地震）陷落地震collapse earthquakecollapse earthquakecollapse earthquakecollapse earthquake（4 4 4 4）人工诱发地震）人工诱发地震）人工诱发地震）人工诱发地震 induced earthquake (men-made induced earthquake (men-made induced earthquake (men-made induced earthquake (men-made earthquake)earthqua
30、ke)earthquake)earthquake)a.a.a.a.水库诱发地震；水库诱发地震；水库诱发地震；水库诱发地震； b.b.b.b.深井注水诱发地震；深井注水诱发地震；深井注水诱发地震；深井注水诱发地震；c.c.c.c.核爆炸和地下爆破诱发的地震核爆炸和地下爆破诱发的地震核爆炸和地下爆破诱发的地震核爆炸和地下爆破诱发的地震d.d.d.d.地下流体资源开采诱发的地震；地下流体资源开采诱发的地震；地下流体资源开采诱发的地震；地下流体资源开采诱发的地震；e.e.e.e.矿山开采、排水诱发的地震矿山开采、排水诱发的地震矿山开采、排水诱发的地震矿山开采、排水诱发的地震2 2 2 2地震要素地震要
31、素地震要素地震要素n n震源震源震源震源seismic focusseismic focus、n n震中震中震中震中episentreepisentre、n n等震线等震线等震线等震线isoseismal lineisoseismal line、n n烈度区等。烈度区等。烈度区等。烈度区等。根据震源的深度根据震源的深度根据震源的深度根据震源的深度n n分为浅源地震分为浅源地震分为浅源地震分为浅源地震shallow-focus earthquakeshallow-focus earthquakeshallow-focus earthquakeshallow-focus earthquake（60
32、606060公里）、公里）、公里）、公里）、n n中源地震中源地震中源地震中源地震intermediate-focus earthquakeintermediate-focus earthquakeintermediate-focus earthquakeintermediate-focus earthquake（60300603006030060300公里）公里）公里）公里）n n深源地震深源地震深源地震深源地震deep-focus earthquakedeep-focus earthquakedeep-focus earthquakedeep-focus earthquake（大于（大于（
33、大于（大于300300300300公里）公里）公里）公里）3 3 3 3地震波地震波地震波地震波seismic waveseismic waveseismic waveseismic wave (1 (1 (1 (1）体波）体波）体波）体波body wavebody wavebody wavebody wave 纵波纵波纵波纵波longitudinal wave P wavelongitudinal wave P wavelongitudinal wave P wavelongitudinal wave P wave； 横波横波横波横波transverse wave S wavetransve
34、rse wave S wavetransverse wave S wavetransverse wave S wave (2 (2 (2 (2）面波）面波）面波）面波surface wavesurface wavesurface wavesurface wave 瑞利波瑞利波瑞利波瑞利波 Rayleigh waveRayleigh waveRayleigh waveRayleigh wave； 勒夫波勒夫波勒夫波勒夫波Love waveLove waveLove waveLove wave4 4 4 4地震形成机制地震形成机制地震形成机制地震形成机制 地震地面运动可由加速度地震地面运动可由加速
35、度地震地面运动可由加速度地震地面运动可由加速度accelerationaccelerationaccelerationacceleration、速度和位移幅度来表、速度和位移幅度来表、速度和位移幅度来表、速度和位移幅度来表示。示。示。示。(1(1(1(1）地震地面运动强度：表示某一给定地点发生地震地面运动量的）地震地面运动强度：表示某一给定地点发生地震地面运动量的）地震地面运动强度：表示某一给定地点发生地震地面运动量的）地震地面运动强度：表示某一给定地点发生地震地面运动量的大小。大小。大小。大小。( ( ( (用峰值加速度和峰值速度表示用峰值加速度和峰值速度表示用峰值加速度和峰值速度表示用峰值
36、加速度和峰值速度表示) ) ) )(2)(2)(2)(2)频谱特征：地震动不是简单的谐和振动，而是振幅和频率都在频谱特征：地震动不是简单的谐和振动，而是振幅和频率都在频谱特征：地震动不是简单的谐和振动，而是振幅和频率都在频谱特征：地震动不是简单的谐和振动，而是振幅和频率都在变化的振动，可看作随机振动或无规律振动。变化的振动，可看作随机振动或无规律振动。变化的振动，可看作随机振动或无规律振动。变化的振动，可看作随机振动或无规律振动。二、地震震级二、地震震级erathquake magnitude (magnitude of erathquake magnitude (magnitude of e
37、arthquake)earthquake) 地震震级表示地震规模的大小，是由地震释放出来的能量地震震级表示地震规模的大小，是由地震释放出来的能量地震震级表示地震规模的大小，是由地震释放出来的能量地震震级表示地震规模的大小，是由地震释放出来的能量大小决定的。大小决定的。大小决定的。大小决定的。1 1 1 1地震震级的确定地震震级的确定地震震级的确定地震震级的确定（1 1 1 1）浅源地震震级的确定：）浅源地震震级的确定：）浅源地震震级的确定：）浅源地震震级的确定：a.a.a.a.震中距为震中距为震中距为震中距为100100100100公里处采用公式公里处采用公式公里处采用公式公里处采用公式4-5
38、4-54-54-5确定震级；确定震级；确定震级；确定震级；c.c.c.c.震中大于震中大于震中大于震中大于1000100010001000公里（远震）采用公式公里（远震）采用公式公里（远震）采用公式公里（远震）采用公式4-74-74-74-7确定远震面波震级；确定远震面波震级；确定远震面波震级；确定远震面波震级；b.b.b.b.震中小于震中小于震中小于震中小于1000100010001000公里（近震）采用公式公里（近震）采用公式公里（近震）采用公式公里（近震）采用公式4-64-64-64-6确定近震体波震级；确定近震体波震级；确定近震体波震级；确定近震体波震级；（2 2 2 2）深源地震震级
39、的确定：）深源地震震级的确定：）深源地震震级的确定：）深源地震震级的确定： 因面波太微弱或几乎测不到面波，只能先计算出体波震级，因面波太微弱或几乎测不到面波，只能先计算出体波震级，因面波太微弱或几乎测不到面波，只能先计算出体波震级，因面波太微弱或几乎测不到面波，只能先计算出体波震级，再用公式再用公式再用公式再用公式4-84-84-84-8换算出面波震级；换算出面波震级；换算出面波震级；换算出面波震级；（3 3 3 3）如果能够查清地震断层参数，长度和相对位移，可用经验公）如果能够查清地震断层参数，长度和相对位移，可用经验公）如果能够查清地震断层参数，长度和相对位移，可用经验公）如果能够查清地震
40、断层参数，长度和相对位移，可用经验公式式式式4-104-174-104-174-104-174-104-17确定震级。确定震级。确定震级。确定震级。如震级已知，可利用公式如震级已知，可利用公式如震级已知，可利用公式如震级已知，可利用公式4-64-64-64-6、-7-7-7-7计算任意震中距的工程场地的计算任意震中距的工程场地的计算任意震中距的工程场地的计算任意震中距的工程场地的最大地面运动位移振幅最大地面运动位移振幅最大地面运动位移振幅最大地面运动位移振幅2 2 2 2地震震级与释放能量地震震级与释放能量地震震级与释放能量地震震级与释放能量地震震级与释放能量的关系可用公式地震震级与释放能量的
41、关系可用公式地震震级与释放能量的关系可用公式地震震级与释放能量的关系可用公式4-18 4-18 4-18 4-18 确定。确定。确定。确定。从公式中可以看出，每增加一级地震，能量释放增加约从公式中可以看出，每增加一级地震，能量释放增加约从公式中可以看出，每增加一级地震，能量释放增加约从公式中可以看出，每增加一级地震，能量释放增加约30303030倍。倍。倍。倍。三、地震烈度三、地震烈度earthquake intensityearthquake intensity地震裂度是指某地区的地面和各种地震裂度是指某地区的地面和各种地震裂度是指某地区的地面和各种地震裂度是指某地区的地面和各种建筑物、构筑
42、物遭受一次地震时，建筑物、构筑物遭受一次地震时，建筑物、构筑物遭受一次地震时，建筑物、构筑物遭受一次地震时，影响和破坏程度。影响和破坏程度。影响和破坏程度。影响和破坏程度。1 1 1 1基本烈度（区域烈度）基本烈度（区域烈度）基本烈度（区域烈度）基本烈度（区域烈度）： 今今今今 后一定时期内，一个地区在一后一定时期内，一个地区在一后一定时期内，一个地区在一后一定时期内，一个地区在一般场地条件下，可能遇到的最大般场地条件下，可能遇到的最大般场地条件下，可能遇到的最大般场地条件下，可能遇到的最大烈度。烈度。烈度。烈度。是根据百年以上的历史地震资料，用数理统计法整理出的较大区是根据百年以上的历史地震
43、资料，用数理统计法整理出的较大区是根据百年以上的历史地震资料，用数理统计法整理出的较大区是根据百年以上的历史地震资料，用数理统计法整理出的较大区域或地区的烈度。域或地区的烈度。域或地区的烈度。域或地区的烈度。一般由国家或省、地区的地震部门给出。一般由国家或省、地区的地震部门给出。一般由国家或省、地区的地震部门给出。一般由国家或省、地区的地震部门给出。2 2 2 2场地烈度：场地烈度：场地烈度：场地烈度： 根据基本烈度或场地烈度，结合建筑物的重要性及根据基本烈度或场地烈度，结合建筑物的重要性及根据基本烈度或场地烈度，结合建筑物的重要性及根据基本烈度或场地烈度，结合建筑物的重要性及结构物的特点，将
44、基本烈度或场地烈度加以调整、修正，结构物的特点，将基本烈度或场地烈度加以调整、修正，结构物的特点，将基本烈度或场地烈度加以调整、修正，结构物的特点，将基本烈度或场地烈度加以调整、修正，在设计中采用的烈度。在设计中采用的烈度。在设计中采用的烈度。在设计中采用的烈度。 一般由设计部门给出。一般由设计部门给出。一般由设计部门给出。一般由设计部门给出。 指一个地区或场区，根据其场区地质条件（岩性、地形地貌、指一个地区或场区，根据其场区地质条件（岩性、地形地貌、指一个地区或场区，根据其场区地质条件（岩性、地形地貌、指一个地区或场区，根据其场区地质条件（岩性、地形地貌、地质构造、地下水、自然地质现象等）的
45、不同，参照该地区的基本地质构造、地下水、自然地质现象等）的不同，参照该地区的基本地质构造、地下水、自然地质现象等）的不同，参照该地区的基本地质构造、地下水、自然地质现象等）的不同，参照该地区的基本烈度而加以修正的烈度。一般由地质部门或勘察单位，结合当地条烈度而加以修正的烈度。一般由地质部门或勘察单位，结合当地条烈度而加以修正的烈度。一般由地质部门或勘察单位，结合当地条烈度而加以修正的烈度。一般由地质部门或勘察单位，结合当地条件给出。场地烈度有时可以等同基本烈度。件给出。场地烈度有时可以等同基本烈度。件给出。场地烈度有时可以等同基本烈度。件给出。场地烈度有时可以等同基本烈度。3 3 3 3设防烈
46、度（设计烈度或计算烈度）设防烈度（设计烈度或计算烈度）设防烈度（设计烈度或计算烈度）设防烈度（设计烈度或计算烈度）：我国我国我国我国水工建筑物抗震设计规范（水工建筑物抗震设计规范（水工建筑物抗震设计规范（水工建筑物抗震设计规范（1987198719871987）规定：规定：规定：规定：1)1)1)1)水工建筑物抗震设计一般采用基本烈度作为设计烈度；水工建筑物抗震设计一般采用基本烈度作为设计烈度；水工建筑物抗震设计一般采用基本烈度作为设计烈度；水工建筑物抗震设计一般采用基本烈度作为设计烈度；2 2 2 2）对于一级挡水建筑物，应根据其重要性和遭受震害的）对于一级挡水建筑物，应根据其重要性和遭受震
47、害的）对于一级挡水建筑物，应根据其重要性和遭受震害的）对于一级挡水建筑物，应根据其重要性和遭受震害的危险性，可按基本烈度提高一读。但应按规定报请有危险性，可按基本烈度提高一读。但应按规定报请有危险性，可按基本烈度提高一读。但应按规定报请有危险性，可按基本烈度提高一读。但应按规定报请有关部门批准。关部门批准。关部门批准。关部门批准。3 3 3 3）对于次要建筑物（如，仓库或辅助建筑物），设防烈）对于次要建筑物（如，仓库或辅助建筑物），设防烈）对于次要建筑物（如，仓库或辅助建筑物），设防烈）对于次要建筑物（如，仓库或辅助建筑物），设防烈度可以降低一度。但基本烈度为度可以降低一度。但基本烈度为度可以
48、降低一度。但基本烈度为度可以降低一度。但基本烈度为度时不降。度时不降。度时不降。度时不降。 根据我国经验，一般在根据我国经验，一般在根据我国经验，一般在根据我国经验，一般在度以上，度以上，度以上，度以上，以下的基以下的基以下的基以下的基本烈度区设防，而在本烈度区设防，而在本烈度区设防，而在本烈度区设防，而在以下，以下，以下，以下，以上的基本烈度区不以上的基本烈度区不以上的基本烈度区不以上的基本烈度区不设防。设防。设防。设防。四、地基的地震效应四、地基的地震效应1.1.1.1.场地地质因素对烈度的影响场地地质因素对烈度的影响场地地质因素对烈度的影响场地地质因素对烈度的影响( ( ( (1)1)岩
49、土层类型及性质的影响岩土层类型及性质的影响 a.a.a.a.地基刚度的不同对建筑场地的烈度具有明显的地基刚度的不同对建筑场地的烈度具有明显的地基刚度的不同对建筑场地的烈度具有明显的地基刚度的不同对建筑场地的烈度具有明显的影响影响影响影响 b.b.b.b.土层的厚度对震害也有明显影响土层的厚度对震害也有明显影响土层的厚度对震害也有明显影响土层的厚度对震害也有明显影响(2)(2)地形条件的影响地形条件的影响 在孤立突出的山丘、山梁、山脊、河谷边岸或在孤立突出的山丘、山梁、山脊、河谷边岸或在孤立突出的山丘、山梁、山脊、河谷边岸或在孤立突出的山丘、山梁、山脊、河谷边岸或悬崖陡壁边缘部位，都表现为震害加
50、大，烈度增高，悬崖陡壁边缘部位，都表现为震害加大，烈度增高，悬崖陡壁边缘部位，都表现为震害加大，烈度增高，悬崖陡壁边缘部位，都表现为震害加大，烈度增高，而低洼沟谷则震害减小。而低洼沟谷则震害减小。而低洼沟谷则震害减小。而低洼沟谷则震害减小。 (3) (3)地下水的影响地下水的影响 地下水影响了岩土层的物理力学性质，也影响地震波的传播。地下水影响了岩土层的物理力学性质，也影响地震波的传播。地下水影响了岩土层的物理力学性质，也影响地震波的传播。地下水影响了岩土层的物理力学性质，也影响地震波的传播。饱水的粉细砂地层，地震时容易发生液化现象，地表喷水冒砂，饱水的粉细砂地层，地震时容易发生液化现象，地表
51、喷水冒砂，饱水的粉细砂地层，地震时容易发生液化现象，地表喷水冒砂，饱水的粉细砂地层，地震时容易发生液化现象，地表喷水冒砂，地基强度丧失。地基强度丧失。地基强度丧失。地基强度丧失。特别饱水的软粘土强度明显降低。特别饱水的软粘土强度明显降低。特别饱水的软粘土强度明显降低。特别饱水的软粘土强度明显降低。a a a a地下水埋深为地下水埋深为地下水埋深为地下水埋深为01010101米时，土层的地震烈度增值为米时，土层的地震烈度增值为米时，土层的地震烈度增值为米时，土层的地震烈度增值为0.510.510.510.51度；度；度；度；b b b b地下水埋深地下水埋深地下水埋深地下水埋深4 4 4 4米时
52、，土层的地震烈度增值为米时，土层的地震烈度增值为米时，土层的地震烈度增值为米时，土层的地震烈度增值为0.250.50.250.50.250.50.250.5度；度；度；度；c.c.c.c.地下水埋深大于地下水埋深大于地下水埋深大于地下水埋深大于10101010米时，土层的地震烈度不受影响；米时，土层的地震烈度不受影响；米时，土层的地震烈度不受影响；米时，土层的地震烈度不受影响；（4 4 4 4）断层带的影响）断层带的影响）断层带的影响）断层带的影响建筑场地有较大的断层时，对地震烈度的影响是复杂的。建筑场地有较大的断层时，对地震烈度的影响是复杂的。建筑场地有较大的断层时，对地震烈度的影响是复杂的
53、。建筑场地有较大的断层时，对地震烈度的影响是复杂的。（这一问题有待于深入研究）（这一问题有待于深入研究）（这一问题有待于深入研究）（这一问题有待于深入研究）断层的隔震效应（减震效应或屏蔽效应）则已经被肯定。断层的隔震效应（减震效应或屏蔽效应）则已经被肯定。断层的隔震效应（减震效应或屏蔽效应）则已经被肯定。断层的隔震效应（减震效应或屏蔽效应）则已经被肯定。2.2.2.2.地震对建筑物的影响地震对建筑物的影响地震对建筑物的影响地震对建筑物的影响（1 1）地震力地震力地震力地震力seismic forceseismic forceseismic forceseismic force 地震波传播时施加
54、于建筑物的惯性力。由于地震波的垂地震波传播时施加于建筑物的惯性力。由于地震波的垂地震波传播时施加于建筑物的惯性力。由于地震波的垂地震波传播时施加于建筑物的惯性力。由于地震波的垂直加速度分量较水平的小，仅为其直加速度分量较水平的小，仅为其直加速度分量较水平的小，仅为其直加速度分量较水平的小，仅为其1/21/31/21/31/21/31/21/3，且建筑物的竖向安，且建筑物的竖向安，且建筑物的竖向安，且建筑物的竖向安全储备一般较大，所以设计时，在一般情况下只考虑水平地震全储备一般较大，所以设计时，在一般情况下只考虑水平地震全储备一般较大，所以设计时，在一般情况下只考虑水平地震全储备一般较大，所以设
55、计时，在一般情况下只考虑水平地震力。（水平地震系数也称地震系数）力。（水平地震系数也称地震系数）力。（水平地震系数也称地震系数）力。（水平地震系数也称地震系数）（2 2 2 2）振动周期与振动时间的影响）振动周期与振动时间的影响）振动周期与振动时间的影响）振动周期与振动时间的影响a a 振动周期振动周期振动周期振动周期vibration periodvibration periodvibration periodvibration period：建筑物地基受地震波冲击而：建筑物地基受地震波冲击而：建筑物地基受地震波冲击而：建筑物地基受地震波冲击而振动，同时也引起建筑物的振动。当地基土的卓越周期
56、与振动，同时也引起建筑物的振动。当地基土的卓越周期与振动，同时也引起建筑物的振动。当地基土的卓越周期与振动，同时也引起建筑物的振动。当地基土的卓越周期与建筑物的自振周期相等或相近时，两者便发生共振建筑物的自振周期相等或相近时，两者便发生共振建筑物的自振周期相等或相近时，两者便发生共振建筑物的自振周期相等或相近时，两者便发生共振resonanceresonanceresonanceresonance，从而使振动作用力、振幅和时间大大增加，导，从而使振动作用力、振幅和时间大大增加，导，从而使振动作用力、振幅和时间大大增加，导，从而使振动作用力、振幅和时间大大增加，导致建筑物的严重破坏。致建筑物的严
57、重破坏。致建筑物的严重破坏。致建筑物的严重破坏。地基土的卓越周期；取决于地基土的性质，松软地基周期长，地基土的卓越周期；取决于地基土的性质，松软地基周期长，地基土的卓越周期；取决于地基土的性质，松软地基周期长，地基土的卓越周期；取决于地基土的性质，松软地基周期长，坚硬地基周期短。（可用仪器测定或经验公式计算）坚硬地基周期短。（可用仪器测定或经验公式计算）坚硬地基周期短。（可用仪器测定或经验公式计算）坚硬地基周期短。（可用仪器测定或经验公式计算）建筑物的自振周期建筑物的自振周期建筑物的自振周期建筑物的自振周期 own vibration periodown vibration periodown
58、 vibration periodown vibration period； 取决于建筑取决于建筑取决于建筑取决于建筑物所用的材料、尺寸、高度及结构类型。柔性建筑物周期长，物所用的材料、尺寸、高度及结构类型。柔性建筑物周期长，物所用的材料、尺寸、高度及结构类型。柔性建筑物周期长，物所用的材料、尺寸、高度及结构类型。柔性建筑物周期长，刚性建筑物周期短。（可用仪器测定或经验公式计算）刚性建筑物周期短。（可用仪器测定或经验公式计算）刚性建筑物周期短。（可用仪器测定或经验公式计算）刚性建筑物周期短。（可用仪器测定或经验公式计算） 据统计：据统计：据统计：据统计：1 1 1 1、2 2 2 2层结构物约
59、为层结构物约为层结构物约为层结构物约为0.20.20.20.2秒；秒；秒；秒；4 4 4 4、5 5 5 5层结构物约为层结构物约为层结构物约为层结构物约为0.40.40.40.4秒；秒；秒；秒；11111111、12121212层可达层可达层可达层可达1 1 1 1秒。建筑物越高自振周期也越长。秒。建筑物越高自振周期也越长。秒。建筑物越高自振周期也越长。秒。建筑物越高自振周期也越长。（2 2）振动时间）振动时间）振动时间）振动时间vibration timevibration time； 地振动持续的时间越长，建筑物的破坏也越严重。土质越软地振动持续的时间越长，建筑物的破坏也越严重。土质越软
60、地振动持续的时间越长，建筑物的破坏也越严重。土质越软地振动持续的时间越长，建筑物的破坏也越严重。土质越软弱、土层越厚，振动的历时也越长。软土场地可比坚硬场地历时弱、土层越厚，振动的历时也越长。软土场地可比坚硬场地历时弱、土层越厚，振动的历时也越长。软土场地可比坚硬场地历时弱、土层越厚，振动的历时也越长。软土场地可比坚硬场地历时长几秒长几秒长几秒长几秒 十几秒。十几秒。十几秒。十几秒。3 3 3 3地面破坏与斜坡破坏效应地面破坏与斜坡破坏效应地面破坏与斜坡破坏效应地面破坏与斜坡破坏效应(1(1(1(1）地面破坏效应：）地面破坏效应：）地面破坏效应：）地面破坏效应： 是指地震形成地裂缝以及沿破裂面
61、可能产生是指地震形成地裂缝以及沿破裂面可能产生是指地震形成地裂缝以及沿破裂面可能产生是指地震形成地裂缝以及沿破裂面可能产生较小的相对错动，但不是发震断层或活断层。较小的相对错动，但不是发震断层或活断层。较小的相对错动，但不是发震断层或活断层。较小的相对错动，但不是发震断层或活断层。(2(2(2(2）斜坡破坏效应：是指在地震作用下边坡失稳）斜坡破坏效应：是指在地震作用下边坡失稳）斜坡破坏效应：是指在地震作用下边坡失稳）斜坡破坏效应：是指在地震作用下边坡失稳, , , ,发生崩塌发生崩塌发生崩塌发生崩塌collapsecollapsecollapsecollapse、 滑坡滑坡滑坡滑坡slides
62、lideslideslide等现象。等现象。等现象。等现象。4地基失效地基失效地基失效地基失效foundation effectfoundation effectfoundation effectfoundation effect；5 5 5 5水工建筑物的地震效应水工建筑物的地震效应水工建筑物的地震效应水工建筑物的地震效应 地震时，软弱地基土的物理力地震时，软弱地基土的物理力地震时，软弱地基土的物理力地震时，软弱地基土的物理力学性质会发生变化，使地基丧失承载能力学性质会发生变化，使地基丧失承载能力学性质会发生变化，使地基丧失承载能力学性质会发生变化，使地基丧失承载能力或出现残余变形，发生砂土
63、地基液化、软或出现残余变形，发生砂土地基液化、软或出现残余变形，发生砂土地基液化、软或出现残余变形，发生砂土地基液化、软土地基震陷、导致建筑物突然下沉、倾斜，土地基震陷、导致建筑物突然下沉、倾斜，土地基震陷、导致建筑物突然下沉、倾斜，土地基震陷、导致建筑物突然下沉、倾斜，土石坝则发生溃决、滑坡，这就是地基失土石坝则发生溃决、滑坡，这就是地基失土石坝则发生溃决、滑坡，这就是地基失土石坝则发生溃决、滑坡，这就是地基失效。效。效。效。(1)(1)(1)(1)如果抗震设计合理，用现代技术建成的土石坝可以在烈度如果抗震设计合理，用现代技术建成的土石坝可以在烈度如果抗震设计合理，用现代技术建成的土石坝可以
64、在烈度如果抗震设计合理，用现代技术建成的土石坝可以在烈度 5 5 5 5度以上地区不发生严重破坏度以上地区不发生严重破坏度以上地区不发生严重破坏度以上地区不发生严重破坏. . . .(2)(2)(2)(2)碾压式土坝抗震性强，在强震区内不宜采用水力冲填坝碾压式土坝抗震性强，在强震区内不宜采用水力冲填坝碾压式土坝抗震性强，在强震区内不宜采用水力冲填坝碾压式土坝抗震性强，在强震区内不宜采用水力冲填坝(3)(3)(3)(3)钢筋混凝土坝的震害实例较少钢筋混凝土坝的震害实例较少钢筋混凝土坝的震害实例较少钢筋混凝土坝的震害实例较少(4)(4)(4)(4)土石坝最普遍的震害是裂缝和变形土石坝最普遍的震害是
65、裂缝和变形土石坝最普遍的震害是裂缝和变形土石坝最普遍的震害是裂缝和变形一些认识：一些认识：一些认识：一些认识：五、地震导致的区域性砂土液化五、地震导致的区域性砂土液化定义：定义：定义：定义：液化液化液化液化liquefactionliquefactionliquefactionliquefaction 饱和砂土在振动荷载或地震作用下，土颗粒间因孔隙水压力的饱和砂土在振动荷载或地震作用下，土颗粒间因孔隙水压力的饱和砂土在振动荷载或地震作用下，土颗粒间因孔隙水压力的饱和砂土在振动荷载或地震作用下，土颗粒间因孔隙水压力的增加和有效应力的减小，导致丧失其抗剪强度，由固态而变为增加和有效应力的减小，导致
66、丧失其抗剪强度，由固态而变为增加和有效应力的减小，导致丧失其抗剪强度，由固态而变为增加和有效应力的减小，导致丧失其抗剪强度，由固态而变为接近流体状态。接近流体状态。接近流体状态。接近流体状态。喷水冒砂喷水冒砂喷水冒砂喷水冒砂土体中剩余孔隙土体中剩余孔隙土体中剩余孔隙土体中剩余孔隙水压力区水压力区水压力区水压力区的管涌所导致的的管涌所导致的的管涌所导致的的管涌所导致的水和砂的喷出水和砂的喷出水和砂的喷出水和砂的喷出。地震导致的区域性砂土液化是指宏观液化。地震导致的区域性砂土液化是指宏观液化。地震导致的区域性砂土液化是指宏观液化。地震导致的区域性砂土液化是指宏观液化。宏观液化宏观液化宏观液化宏观液
67、化 宏观液化的唯一鉴定标志就是该场地是否发生了喷水冒砂或宏观液化的唯一鉴定标志就是该场地是否发生了喷水冒砂或宏观液化的唯一鉴定标志就是该场地是否发生了喷水冒砂或宏观液化的唯一鉴定标志就是该场地是否发生了喷水冒砂或液化变形。不论喷水冒砂或液化变形严重，人们都可以肯定该土液化变形。不论喷水冒砂或液化变形严重，人们都可以肯定该土液化变形。不论喷水冒砂或液化变形严重，人们都可以肯定该土液化变形。不论喷水冒砂或液化变形严重，人们都可以肯定该土层发生了液化，和就是宏观液化层发生了液化，和就是宏观液化层发生了液化，和就是宏观液化层发生了液化，和就是宏观液化1 1 1 1）只有宏观液化才是实际有效进行判别的客
68、观标准；）只有宏观液化才是实际有效进行判别的客观标准；）只有宏观液化才是实际有效进行判别的客观标准；）只有宏观液化才是实际有效进行判别的客观标准；2 2 2 2）只有产生了喷水冒砂或液化变形的液化，）只有产生了喷水冒砂或液化变形的液化，）只有产生了喷水冒砂或液化变形的液化，）只有产生了喷水冒砂或液化变形的液化， 才有明显的工程意义。才有明显的工程意义。才有明显的工程意义。才有明显的工程意义。1.1.1.1.液化的影响因素液化的影响因素液化的影响因素液化的影响因素(1)(1)地震因素地震因素地震因素地震因素a. a.产生液化的烈度阀值为产生液化的烈度阀值为产生液化的烈度阀值为产生液化的烈度阀值为
69、度。当地震小于度。当地震小于度。当地震小于度。当地震小于5 5 5 5级时，从中国的级时，从中国的级时，从中国的级时，从中国的地震文献中没有发现喷水冒砂纪录。震级地震文献中没有发现喷水冒砂纪录。震级地震文献中没有发现喷水冒砂纪录。震级地震文献中没有发现喷水冒砂纪录。震级5 5 5 5级时震中烈度为级时震中烈度为级时震中烈度为级时震中烈度为度，据此估计，砂土液化的最低烈度是度，据此估计，砂土液化的最低烈度是度，据此估计，砂土液化的最低烈度是度，据此估计，砂土液化的最低烈度是度。度。度。度。b.b.b.b.液化最大震中距可由液化最大震中距可由液化最大震中距可由液化最大震中距可由4-244-244-
70、244-24、4-254-254-254-25确定。确定。确定。确定。(2)(2)(2)(2)地质地貌因素地质地貌因素地质地貌因素地质地貌因素a a. . . .土层液化的临界深度。土层液化的临界深度。土层液化的临界深度。土层液化的临界深度。 天然平坦场地且无深基础的情况，在天然平坦场地且无深基础的情况，在天然平坦场地且无深基础的情况，在天然平坦场地且无深基础的情况，在15151515米的深度内考虑地震米的深度内考虑地震米的深度内考虑地震米的深度内考虑地震液化危害。液化危害。液化危害。液化危害。岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范（94949494）；）；）；）；b
71、.b.最大地下水位埋深最大地下水位埋深最大地下水位埋深最大地下水位埋深 地下水位埋深小于地下水位埋深小于地下水位埋深小于地下水位埋深小于3 3 3 3米（甚至小于米（甚至小于米（甚至小于米（甚至小于1 1 1 1米），喷冒严重；米），喷冒严重；米），喷冒严重；米），喷冒严重； 地下水位埋深地下水位埋深地下水位埋深地下水位埋深34343434米时，发生液化的现象就很少；米时，发生液化的现象就很少；米时，发生液化的现象就很少；米时，发生液化的现象就很少； 地下水位埋深大于地下水位埋深大于地下水位埋深大于地下水位埋深大于5 5 5 5米时，液化几乎不发生。米时，液化几乎不发生。米时，液化几乎不发生。
72、米时，液化几乎不发生。(3)(3)(3)(3)土层因素土层因素土层因素土层因素 饱和的砾、粗砂、中砂，特别是粉、细砂和少粘性的粉土，饱和的砾、粗砂、中砂，特别是粉、细砂和少粘性的粉土，饱和的砾、粗砂、中砂，特别是粉、细砂和少粘性的粉土，饱和的砾、粗砂、中砂，特别是粉、细砂和少粘性的粉土，在一定条件下均可以产生液化。在一定条件下均可以产生液化。在一定条件下均可以产生液化。在一定条件下均可以产生液化。a.a.a.a.可液化土的平均粒径为可液化土的平均粒径为可液化土的平均粒径为可液化土的平均粒径为0.021.00.021.00.021.00.021.0毫米之间；毫米之间；毫米之间；毫米之间；b.b.
73、b.b.粘粒含量，在烈度为粘粒含量，在烈度为粘粒含量，在烈度为粘粒含量，在烈度为、时，分别不大于时，分别不大于时，分别不大于时，分别不大于10%10%10%10%、13%13%13%13%、16%16%16%16%。c.c.c.c.不均均系数不大于不均均系数不大于不均均系数不大于不均均系数不大于10101010。d.d.d.d.相对密度不大于相对密度不大于相对密度不大于相对密度不大于0.750.750.750.75；e.e.e.e.塑性指数不大于塑性指数不大于塑性指数不大于塑性指数不大于10101010。c. c. c. c. 地貌条件地貌条件地貌条件地貌条件 发生液化的场所，多是全新世海相和
74、河相沉积平原。发生液化的场所，多是全新世海相和河相沉积平原。发生液化的场所，多是全新世海相和河相沉积平原。发生液化的场所，多是全新世海相和河相沉积平原。2.2.2.2.液化势的判别法则液化势的判别法则液化势的判别法则液化势的判别法则(1)(1)(1)(1)对于天然土层构成的平坦场地上的砂土和粉土液化问题，对于天然土层构成的平坦场地上的砂土和粉土液化问题，对于天然土层构成的平坦场地上的砂土和粉土液化问题，对于天然土层构成的平坦场地上的砂土和粉土液化问题，可采用宏观判别法则；可采用宏观判别法则；可采用宏观判别法则；可采用宏观判别法则；(2)(2)(2)(2)倾斜场地或人工填筑土体的液化势以微观判别
75、方法为主。倾斜场地或人工填筑土体的液化势以微观判别方法为主。倾斜场地或人工填筑土体的液化势以微观判别方法为主。倾斜场地或人工填筑土体的液化势以微观判别方法为主。3.3.3.3.液化土的现场判别方法液化土的现场判别方法液化土的现场判别方法液化土的现场判别方法(1)(1)(1)(1)标准贯入判别法标准贯入判别法标准贯入判别法标准贯入判别法a. a.建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范（8989）规定：）规定：）规定：）规定：4-264-26、4-274-27公式；公式；公式；公式；b.b.水运工程水工建筑物抗震设计规范水运工程水工建筑物抗震设计规范水运工程水工建筑物抗震
76、设计规范水运工程水工建筑物抗震设计规范（8989）规定：）规定：）规定：）规定：4-294-29式。式。式。式。(2)(2)(2)(2)静力触探试验判别法（公式静力触探试验判别法（公式静力触探试验判别法（公式静力触探试验判别法（公式4-304-304-304-30、4-314-314-314-31）(3)(3)(3)(3)等效均匀循环剪力法（席德法）（公式等效均匀循环剪力法（席德法）（公式等效均匀循环剪力法（席德法）（公式等效均匀循环剪力法（席德法）（公式4-324-324-324-32）六、软土地基震陷六、软土地基震陷 七、地面脉动卓越周期的测试七、地面脉动卓越周期的测试八、工程场地的地震危
77、险性评价八、工程场地的地震危险性评价1.1.1.1.地震危险性评价的确定性方法地震危险性评价的确定性方法地震危险性评价的确定性方法地震危险性评价的确定性方法2.2.2.2.地震危险性评价的概率性方法地震危险性评价的概率性方法地震危险性评价的概率性方法地震危险性评价的概率性方法第第4 4节节 水库地震水库地震一、概述一、概述一、概述一、概述 水库诱发地震水库诱发地震水库诱发地震水库诱发地震reservior induced seismicity-reservior induced seismicity-reservior induced seismicity-reservior induced
78、seismicity-水库水库水库水库地震，是指水库蓄水后，改变了库区的水文地质条件和天然应地震，是指水库蓄水后，改变了库区的水文地质条件和天然应地震，是指水库蓄水后，改变了库区的水文地质条件和天然应地震，是指水库蓄水后，改变了库区的水文地质条件和天然应力厂，使库区及其邻近地带的地震活动性明显增强的现象。力厂，使库区及其邻近地带的地震活动性明显增强的现象。力厂，使库区及其邻近地带的地震活动性明显增强的现象。力厂，使库区及其邻近地带的地震活动性明显增强的现象。二、水库地震的特征二、水库地震的特征二、水库地震的特征二、水库地震的特征 与一般构造地震相比，水库地震主要有以下特征与一般构造地震相比，水
79、库地震主要有以下特征与一般构造地震相比，水库地震主要有以下特征与一般构造地震相比，水库地震主要有以下特征：1 1 1 1震中分布在水库的边缘或库底，特别是大坝附近的峡谷区，常震中分布在水库的边缘或库底，特别是大坝附近的峡谷区，常震中分布在水库的边缘或库底，特别是大坝附近的峡谷区，常震中分布在水库的边缘或库底，特别是大坝附近的峡谷区，常密集在特定范围内，一般不超过库周外密集在特定范围内，一般不超过库周外密集在特定范围内，一般不超过库周外密集在特定范围内，一般不超过库周外10101010公里，空间上重复率公里，空间上重复率公里，空间上重复率公里，空间上重复率较高；较高；较高；较高；2 2 2 2蓄
80、水初期，地震活动与库水位变化相关性密切；蓄水初期，地震活动与库水位变化相关性密切；蓄水初期，地震活动与库水位变化相关性密切；蓄水初期，地震活动与库水位变化相关性密切；3 3 3 3震级有限，多为微震、弱震，少数为强震。一般震级小，但震震级有限，多为微震、弱震，少数为强震。一般震级小，但震震级有限，多为微震、弱震，少数为强震。一般震级小，但震震级有限，多为微震、弱震，少数为强震。一般震级小，但震中烈度大，破坏性强。中烈度大，破坏性强。中烈度大，破坏性强。中烈度大，破坏性强。4 4 4 4震型上常为前震震型上常为前震震型上常为前震震型上常为前震foreshockforeshockforeshock
81、foreshock主震主震主震主震main shockmain shockmain shockmain shock余震余震余震余震aftershockaftershockaftershockaftershock型（少数为群震型），与天然地震相比，余震衰减型（少数为群震型），与天然地震相比，余震衰减型（少数为群震型），与天然地震相比，余震衰减型（少数为群震型），与天然地震相比，余震衰减率缓慢的多；率缓慢的多；率缓慢的多；率缓慢的多；( ( ( (地震序列地震序列地震序列地震序列seismic sequence)seismic sequence)seismic sequence)seismic s
82、equence)5 5 5 5具有较高的地面峰值加速度，但持续时间短；具有较高的地面峰值加速度，但持续时间短；具有较高的地面峰值加速度，但持续时间短；具有较高的地面峰值加速度，但持续时间短；6 6 6 6标示大小地震比例关系，即频率与震级关系的标示大小地震比例关系，即频率与震级关系的标示大小地震比例关系，即频率与震级关系的标示大小地震比例关系，即频率与震级关系的b b b b值较高。值较高。值较高。值较高。三、诱发水库地震的工程地质条件三、诱发水库地震的工程地质条件三、诱发水库地震的工程地质条件三、诱发水库地震的工程地质条件engineering engineering geological
83、conditionsgeological conditions 1 1 1 1岩性岩性岩性岩性characters of rockcharacters of rockcharacters of rockcharacters of rock 以碳酸盐岩地区水库诱震率较高，但震级则以火山岩以碳酸盐岩地区水库诱震率较高，但震级则以火山岩以碳酸盐岩地区水库诱震率较高，但震级则以火山岩以碳酸盐岩地区水库诱震率较高，但震级则以火山岩特别是花岗岩地区较高。特别是花岗岩地区较高。特别是花岗岩地区较高。特别是花岗岩地区较高。 2 2 2 2地质构造地质构造地质构造地质构造geologic structurege
84、ologic structuregeologic structuregeologic structure 水库地震大多出现在活动性大地构造环境中，尤其以新生代水库地震大多出现在活动性大地构造环境中，尤其以新生代水库地震大多出现在活动性大地构造环境中，尤其以新生代水库地震大多出现在活动性大地构造环境中，尤其以新生代断陷盆地、第三纪以来的断陷谷地及其边缘为多。断陷盆地、第三纪以来的断陷谷地及其边缘为多。断陷盆地、第三纪以来的断陷谷地及其边缘为多。断陷盆地、第三纪以来的断陷谷地及其边缘为多。3 3 3 3地应力地应力地应力地应力natural stressnatural stressnatural
85、stressnatural stress 大多数的发震构造的力学性质是剪切破裂，已有断裂能大多数的发震构造的力学性质是剪切破裂，已有断裂能大多数的发震构造的力学性质是剪切破裂，已有断裂能大多数的发震构造的力学性质是剪切破裂，已有断裂能否产生新的剪切破裂，取决于区域最大主应力与断裂走向的否产生新的剪切破裂，取决于区域最大主应力与断裂走向的否产生新的剪切破裂，取决于区域最大主应力与断裂走向的否产生新的剪切破裂，取决于区域最大主应力与断裂走向的夹角。因此，查明现代地壳活动的应力场是十分重要的；夹角。因此，查明现代地壳活动的应力场是十分重要的；夹角。因此，查明现代地壳活动的应力场是十分重要的；夹角。因
86、此，查明现代地壳活动的应力场是十分重要的； 4 4 4 4水文地质条件水文地质条件水文地质条件水文地质条件hydrogeological conditionshydrogeological conditionshydrogeological conditionshydrogeological conditions 库区周围隔水层的分布，可形成大致封闭的水文库区周围隔水层的分布，可形成大致封闭的水文库区周围隔水层的分布，可形成大致封闭的水文库区周围隔水层的分布，可形成大致封闭的水文地质条件，有利于保持较大的水头压力，使库水得以向深部地质条件，有利于保持较大的水头压力，使库水得以向深部地质条件，有
87、利于保持较大的水头压力，使库水得以向深部地质条件，有利于保持较大的水头压力，使库水得以向深部渗入，增加构造裂隙及断层中的孔隙水压力渗入，增加构造裂隙及断层中的孔隙水压力渗入，增加构造裂隙及断层中的孔隙水压力渗入，增加构造裂隙及断层中的孔隙水压力pore water pore water pore water pore water pressurepressurepressurepressure，降低岩体的抗剪强度，降低岩体的抗剪强度，降低岩体的抗剪强度，降低岩体的抗剪强度shear strenghshear strenghshear strenghshear strengh，因而，因而，因而，
88、因而 容容容容易诱发水库地震易诱发水库地震易诱发水库地震易诱发水库地震5 5 5 5历史地震历史地震历史地震历史地震6 6 6 6坝高坝高坝高坝高dam dam dam dam 和库容和库容和库容和库容高坝诱发水库地震的机率大，高坝与诱震强度有明显的正相关。高坝诱发水库地震的机率大，高坝与诱震强度有明显的正相关。高坝诱发水库地震的机率大，高坝与诱震强度有明显的正相关。高坝诱发水库地震的机率大，高坝与诱震强度有明显的正相关。四、水库地震的成因四、水库地震的成因四、水库地震的成因四、水库地震的成因1 1 1 1水库荷载成因说水库荷载成因说水库荷载成因说水库荷载成因说其依据是：其依据是：其依据是：其
89、依据是：1 1 1 1）水库蓄水前，库区没有或很少有地震历史，蓄水后库底库）水库蓄水前，库区没有或很少有地震历史，蓄水后库底库）水库蓄水前，库区没有或很少有地震历史，蓄水后库底库）水库蓄水前，库区没有或很少有地震历史，蓄水后库底库区边缘地带地震活动频繁，集中或局限于库区周围；区边缘地带地震活动频繁，集中或局限于库区周围；区边缘地带地震活动频繁，集中或局限于库区周围；区边缘地带地震活动频繁，集中或局限于库区周围；2 2 2 2）地震的频度和强度随着库水位的升降而增减；）地震的频度和强度随着库水位的升降而增减；）地震的频度和强度随着库水位的升降而增减；）地震的频度和强度随着库水位的升降而增减；3
90、3 3 3）地壳变形的精密水准网复测成果和理论计算结果相符；）地壳变形的精密水准网复测成果和理论计算结果相符；）地壳变形的精密水准网复测成果和理论计算结果相符；）地壳变形的精密水准网复测成果和理论计算结果相符；4 4 4 4）库水位的猛涨，意味着水体自重对库底和边坡急剧的迭加）库水位的猛涨，意味着水体自重对库底和边坡急剧的迭加）库水位的猛涨，意味着水体自重对库底和边坡急剧的迭加）库水位的猛涨，意味着水体自重对库底和边坡急剧的迭加和挤压，导致岩层破裂而产生一系列小地震。和挤压，导致岩层破裂而产生一系列小地震。和挤压，导致岩层破裂而产生一系列小地震。和挤压，导致岩层破裂而产生一系列小地震。2 2
91、2 2地质构造成因说地质构造成因说地质构造成因说地质构造成因说其依据是：其依据是：其依据是：其依据是：1 1 1 1）震中并未集中在库水最深的部位；）震中并未集中在库水最深的部位；）震中并未集中在库水最深的部位；）震中并未集中在库水最深的部位；2 2 2 2）震中分布的走向和库区周围的断层走向一致；）震中分布的走向和库区周围的断层走向一致；）震中分布的走向和库区周围的断层走向一致；）震中分布的走向和库区周围的断层走向一致；3 3 3 3）震源浅，这与地壳上部的地震多数是断层错动引起是一致的；）震源浅，这与地壳上部的地震多数是断层错动引起是一致的；）震源浅，这与地壳上部的地震多数是断层错动引起是
92、一致的；）震源浅，这与地壳上部的地震多数是断层错动引起是一致的；4 4 4 4）大量震源机制解的成果说明，水库地震的震源力学机制基本上）大量震源机制解的成果说明，水库地震的震源力学机制基本上）大量震源机制解的成果说明，水库地震的震源力学机制基本上）大量震源机制解的成果说明，水库地震的震源力学机制基本上是构造地震；是构造地震；是构造地震；是构造地震；5 5 5 5）库水和地下水只有沿着断层、节理、裂隙活动时，才能产生孔）库水和地下水只有沿着断层、节理、裂隙活动时，才能产生孔）库水和地下水只有沿着断层、节理、裂隙活动时，才能产生孔）库水和地下水只有沿着断层、节理、裂隙活动时，才能产生孔隙水压力。隙
93、水压力。隙水压力。隙水压力。3 3 3 3岩溶塌陷与气爆成因说岩溶塌陷与气爆成因说岩溶塌陷与气爆成因说岩溶塌陷与气爆成因说 浅部岩溶洞穴在水库荷载的作用下，顶板塌陷而引起浅源地震；浅部岩溶洞穴在水库荷载的作用下，顶板塌陷而引起浅源地震；浅部岩溶洞穴在水库荷载的作用下，顶板塌陷而引起浅源地震；浅部岩溶洞穴在水库荷载的作用下，顶板塌陷而引起浅源地震； 深部岩溶和古岩溶，可能有残留古岩溶水，水库荷载和渗透深部岩溶和古岩溶，可能有残留古岩溶水，水库荷载和渗透深部岩溶和古岩溶，可能有残留古岩溶水，水库荷载和渗透深部岩溶和古岩溶，可能有残留古岩溶水，水库荷载和渗透可引起古岩溶束缚水发生气爆而产生地震。可引
94、起古岩溶束缚水发生气爆而产生地震。可引起古岩溶束缚水发生气爆而产生地震。可引起古岩溶束缚水发生气爆而产生地震。五、水库地震工程地质研究的基本内容五、水库地震工程地质研究的基本内容n n区域地质及地应力环境的研究，区域地质及地应力环境的研究， 特别要查明最新构造体系和区域最大主应力作用方向：有特别要查明最新构造体系和区域最大主应力作用方向：有特别要查明最新构造体系和区域最大主应力作用方向：有特别要查明最新构造体系和区域最大主应力作用方向：有无断陷盆地尤其是被活断层围限的断陷盆地；库坝区及邻区无断陷盆地尤其是被活断层围限的断陷盆地；库坝区及邻区无断陷盆地尤其是被活断层围限的断陷盆地；库坝区及邻区无
95、断陷盆地尤其是被活断层围限的断陷盆地；库坝区及邻区有无深断裂；库坝区断裂构造空间组合特征及其活动性。有无深断裂；库坝区断裂构造空间组合特征及其活动性。有无深断裂；库坝区断裂构造空间组合特征及其活动性。有无深断裂；库坝区断裂构造空间组合特征及其活动性。n n历史地震研究，历史地震研究， 判明活断层及区域性孕震构造及发震断裂。判明活断层及区域性孕震构造及发震断裂。判明活断层及区域性孕震构造及发震断裂。判明活断层及区域性孕震构造及发震断裂。n n测定岩体的初始应力测定岩体的初始应力， 研究地应力随深度的变化规律及断层带的抗剪强度。研究地应力随深度的变化规律及断层带的抗剪强度。研究地应力随深度的变化规
96、律及断层带的抗剪强度。研究地应力随深度的变化规律及断层带的抗剪强度。n n研究水文地质条件研究水文地质条件， 包括岩体和断裂带的透水性。地下水位和孔隙水压力对岩体包括岩体和断裂带的透水性。地下水位和孔隙水压力对岩体包括岩体和断裂带的透水性。地下水位和孔隙水压力对岩体包括岩体和断裂带的透水性。地下水位和孔隙水压力对岩体强度的影响。强度的影响。强度的影响。强度的影响。n n可行性研究阶段可行性研究阶段可行性研究阶段可行性研究阶段 水库诱发地震潜在危险性预测应包括可能诱发地震的地段及水库诱发地震潜在危险性预测应包括可能诱发地震的地段及水库诱发地震潜在危险性预测应包括可能诱发地震的地段及水库诱发地震潜
97、在危险性预测应包括可能诱发地震的地段及各地段可能发生的最大震级和烈度。可能发震地段可根据库区各地段可能发生的最大震级和烈度。可能发震地段可根据库区各地段可能发生的最大震级和烈度。可能发震地段可根据库区各地段可能发生的最大震级和烈度。可能发震地段可根据库区的地质环境、地应力状态、孕震断裂、附近岩体的导水性和发的地质环境、地应力状态、孕震断裂、附近岩体的导水性和发的地质环境、地应力状态、孕震断裂、附近岩体的导水性和发的地质环境、地应力状态、孕震断裂、附近岩体的导水性和发震机理判定。地震强度可根据发震断裂的长度、已有震例的类震机理判定。地震强度可根据发震断裂的长度、已有震例的类震机理判定。地震强度可
98、根据发震断裂的长度、已有震例的类震机理判定。地震强度可根据发震断裂的长度、已有震例的类比或参照区域地震活动水平进行估计。比或参照区域地震活动水平进行估计。比或参照区域地震活动水平进行估计。比或参照区域地震活动水平进行估计。n n初步设计阶段初步设计阶段初步设计阶段初步设计阶段 水库诱发地震预测：除前述内容外，还应预测水库诱发地震水库诱发地震预测：除前述内容外，还应预测水库诱发地震水库诱发地震预测：除前述内容外，还应预测水库诱发地震水库诱发地震预测：除前述内容外，还应预测水库诱发地震的类型、潜在震源区及其震级上限。当可行性研究勘察认为可的类型、潜在震源区及其震级上限。当可行性研究勘察认为可的类型、潜在震源区及其震级上限。当可行性研究勘察认为可的类型、潜在震源区及其震级上限。当可行性研究勘察认为可能发生水库诱发地震时，应设置临时台站或地震台网，监测地能发生水库诱发地震时，应设置临时台站或地震台网，监测地能发生水库诱发地震时，应设置临时台站或地震台网，监测地能发生水库诱发地震时，应设置临时台站或地震台网，监测地震活动。震活动。震活动。震活动。n n如蓄水后发现地震频繁，应增设流动台站如蓄水后发现地震频繁，应增设流动台站如蓄水后发现地震频繁，应增设流动台站如蓄水后发现地震频繁，应增设流动台站
