工程地质分析原理课件-地震的工程地质研究.ppt

1、掌握地震及地震波的基础知识及研究意义；掌握地震及地震波的基础知识及研究意义；了解我国地震地质的基本特征；了解我国地震地质的基本特征；掌握地震力的静力分析方法，了解地震力的掌握地震力的静力分析方法，了解地震力的动力分析方法，地震区建筑物的破坏方式；动力分析方法，地震区建筑物的破坏方式；理解场地地质条件对震害的影响，了解抗震理解场地地质条件对震害的影响，了解抗震设计中考虑场地影响的途径。设计中考虑场地影响的途径。了解地震区抗震设计基本原则。了解地震区抗震设计基本原则。本章学习内容及要求本章学习内容及要求本章重点：本章重点：（1 1）场地地震效应和地震力的静力分析方法；）场地地震效应和地震力的静力分

2、析方法；(2)(2)地基岩（土）体的自振周期（卓越周期、特征周地基岩（土）体的自振周期（卓越周期、特征周期）及其对建筑物的影响；期）及其对建筑物的影响；(3)(3)地震区划和地震小区划的划分方法。地震区划和地震小区划的划分方法。本章难点：本章难点：（1 1）地基土卓越周期）地基土卓越周期;(2)(2)地震区划和地震烈度小区划分。发展过程、现状地震区划和地震烈度小区划分。发展过程、现状及发展趋势。及发展趋势。本章重点及难点本章重点及难点 接近地球表面的岩层中弹性波传播所引起的震动称为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。按其成因可分为地震。按其成因可分为构造地震、火山地震和陷落地震

3、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、地下核爆炸也可诱人类工程活动如采矿、水库蓄水、深井注水、地下核爆炸也可诱发地震。发地震。构造地震构造地震是现代地壳运动所产生、分布最广、数量最是现代地壳运动所产生、分布最广、数量最多（多（9090 ）、危害最重的地震。它产生于板块边缘和）、危害最重的地震。它产生于板块边缘和板块内部的活动构造带。岩石圈在地球内力作用下，应变板块内部的活动构造带。岩石圈在地球内力作用下，应变能不断积累，能不断积累，一旦一旦达到达到岩体强度极限岩体强度极限，就会发生突然的剪，就会发生突然的剪切破裂切破裂(脆性破坏脆性破坏)或沿已有破裂面产生突然错

4、动或沿已有破裂面产生突然错动(粘滑粘滑)，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。发生地震。5.1 5.1 基本概念及研究意义基本概念及研究意义断层错动断层错动与地震形成与地震形成地震的孕育与应力释放地震的孕育与应力释放全球板块与板块边界全球板块与板块边界板块运动与地震活动相关性板块运动与地震活动相关性1999年年9月月21日凌晨日凌晨1时时47分，台湾省南投县集集发生分，台湾省南投县集集发生7.6级大地震，震源深度级大地震，震源深度10km，重灾区在日月潭地，重灾区在日月潭地区。该区有许多活断层，开区。该区有许多活断层，开

5、始是始是“双冬断层双冬断层”发生活动发生活动，同时牵动相邻的车笼埔断，同时牵动相邻的车笼埔断层的大规模滑动，导致断层层的大规模滑动，导致断层沿岸的丰原、大境、务峰、沿岸的丰原、大境、务峰、中兴新村、南投和名间、竹中兴新村、南投和名间、竹川等市县村镇地区的灾难性川等市县村镇地区的灾难性破坏，大部分地段已被夷为破坏，大部分地段已被夷为平地。整个灾区死亡平地。整个灾区死亡2329人，伤人，伤8722人，失踪人，失踪39人人，倒塌各种建筑，倒塌各种建筑9909栋，栋，严重破坏严重破坏7575栋，受灾人栋，受灾人口口250万，灾民万，灾民32万，财产万，财产损失损失92亿美元。亿美元。石岗大坝全长石岗大

6、坝全长700m,台湾台湾1999.9.21地震中地震中受断层作用北段三跨受断层作用北段三跨泄洪道断塌，断裂处泄洪道断塌，断裂处南侧拱起约南侧拱起约9.8m，北，北侧约侧约2m。蓄水功能全。蓄水功能全失，上游水库底床露失，上游水库底床露出地表。出地表。地震后楼房倒塌地震后楼房倒塌(9.21地震地震)地震后高架桥倒塌地震后高架桥倒塌(9.21地震地震)地地震震造造成成中中空空的的电电杆杆折折断断彰化县员林镇邦富贵名门大楼座落在中山路惠明街口，为彰化县员林镇邦富贵名门大楼座落在中山路惠明街口，为16层钢筋层钢筋混凝土混凝土集合住集合住宅大楼。地震时其中一栋倾倒靠在呈宅大楼。地震时其中一栋倾倒靠在呈L

7、型平面大楼上，柱子间距型平面大楼上，柱子间距7至至10米。造成倾米。造成倾倒的原因是底层柱子数量少，间距太大数量偏少，间距太大。倒的原因是底层柱子数量少，间距太大数量偏少，间距太大。地震后地面开裂地震后地面开裂地震后桥体坍塌地震后桥体坍塌地震地震导致导致的滑的滑坡泥坡泥石流石流5 52 21 1 地震波地震波 地震时震源释放的应变能以弹性波的形式向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，这种弹性被就是四面八方传播，这种弹性被就是地震波地震波。地震波是使建筑物在地震中破坏的原动力、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也是研究地震的最主要的信

8、息和研究地球深部构造的有力工具。造的有力工具。地震波包括两种在介质内部传播的地震波包括两种在介质内部传播的体波和两体波和两种限于界面附近传播的面波。种限于界面附近传播的面波。5.2 5.2 地震及地震波的基础知识地震及地震波的基础知识引自闫肖武闫肖武,2006P-(压缩压缩)波波S-(剪切剪切)波波注注:S-波不能在液体内传播波不能在液体内传播纵波速度（纵波速度（Vp）和横波速度（）和横波速度（Vs）分别由下式表示：）分别由下式表示：式中：式中：E E、G G分别为介质的弹性模量、泊松比、密度和剪切模分别为介质的弹性模量、泊松比、密度和剪切模量。当量。当=0.22=0.22时：时：纵波比横波速

9、度快，一般近地表处的岩石中，所以，仪器记录的地震纵波比横波速度快，一般近地表处的岩石中，所以，仪器记录的地震波谱总是振幅小的纵波最先到达，故纵波也叫波谱总是振幅小的纵波最先到达，故纵波也叫P P波（初波：波（初波：P Primary rimary wavewave），横波依次到达，故叫），横波依次到达，故叫S S波（次波：波（次波：S Secondary waveecondary wave）。）。2111EVpGEVS12（5-1）SpVV67.1（5-2）体波包括纵波和横波体波包括纵波和横波 纵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，是由震源传出的压缩波，质点振动与波前进方向一

10、致，一疏一密向前推进，它周期短、振幅小。一疏一密向前推进，它周期短、振幅小。横波横波是震源向外传播的剪切波，质点振动方向与波前进方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。因为该波是切变波，所以它不能通过对切变没有幅较大。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。抵抗能力的液体。根据弹性理论，纵波传播速度根据弹性理论，纵波传播速度(Vp)(Vp)和面波是体波到达和面波是体波到达地表后激发的次生波，限于在地面运动，向地面以下迅速地表后激发的次生波，限于在地面运动，向地面

11、以下迅速消失。消失。这种波又有两种，一种是在地面上动的这种波又有两种，一种是在地面上动的瑞利波瑞利波（R R），），质点在平行于波传播方向的垂直平面内作椭圆运动。质点在平行于波传播方向的垂直平面内作椭圆运动。长轴垂直于地面，它与波的辐射有关。另一种在地平长轴垂直于地面，它与波的辐射有关。另一种在地平面上作蛇形运动的面上作蛇形运动的勒夫波勒夫波（Q Q），质点在水平面垂直），质点在水平面垂直于波前进方向作水平振动。面波传播速度比体波为慢，于波前进方向作水平振动。面波传播速度比体波为慢，瑞利波速（瑞利波速（V VP P）近似为横波波速的，夫波在层状介质）近似为横波波速的，夫波在层状介质界面传播，其

12、波速在介于上下两层介质界面传播，其波速在介于上下两层介质 横波速度之横波速度之间间 。一个地震波记录图或地震谱最先记录的总是振。一个地震波记录图或地震谱最先记录的总是振幅小，幅小，周期短的周期短的P P波，然后才是波，然后才是S S波，波，P P波到与波到与S S波到达之间的时间波到达之间的时间差（走时差），随地震台距震中愈远而愈大，故可用以测差（走时差），随地震台距震中愈远而愈大，故可用以测定震中距。最后到达的传播最慢、振幅最大、波长周期最定震中距。最后到达的传播最慢、振幅最大、波长周期最长的面波，统称为长的面波，统称为L L波（波（long wavelong wave）典型的地震记录如图）

13、典型的地震记录如图5-15-1所示。波进一步可以区分为先到达的勒夫波（所示。波进一步可以区分为先到达的勒夫波（Q Q）和后）和后到达的瑞利波（到达的瑞利波（R R）。深源地震面波往往是很微弱的，一般）。深源地震面波往往是很微弱的，一般情况下横波和面波到达时振动最强烈。建筑物破坏通常是情况下横波和面波到达时振动最强烈。建筑物破坏通常是由于横波和面波造成的。由于横波和面波造成的。5.2.25.2.2震源机制和震源参数震源机制和震源参数 研究多个地震台的地震谱，可以确定地震性研究多个地震台的地震谱，可以确定地震性的物理过程和震源物理过程，一般称为震源机制的物理过程和震源物理过程，一般称为震源机制（f

14、ocal mechanismfocal mechanism）。根据地震记录图，按照弹）。根据地震记录图，按照弹性变位理论进行复杂计算，还可以求出限定震源性变位理论进行复杂计算，还可以求出限定震源物理过程的多个物理量，通称为震源参数物理过程的多个物理量，通称为震源参数（source parameterssource parameters）5.2.2.15.2.2.1震源机制震源机制 地下核爆炸在地面所记录的地下核爆炸在地面所记录的P P波初动都是推波，波初动都是推波，或第一相位压缩，表明震动源的物理过程是由于或第一相位压缩，表明震动源的物理过程是由于爆炸引起的膨胀向周围介质施加的压力。爆炸引起的

15、膨胀向周围介质施加的压力。地震波地震波P P波初动的推拉分布同样能确定震源物理过程。波初动的推拉分布同样能确定震源物理过程。根据近几十年来的大量研究断层每一盘来说，断层错动的根据近几十年来的大量研究断层每一盘来说，断层错动的前进方向都会受到压缩，而相反的一个方向就受到拉伸，前进方向都会受到压缩，而相反的一个方向就受到拉伸，于是就呈现如图于是就呈现如图5 54 4所示的象限分布，即这种象限型所示的象限分布，即这种象限型初动初动推拉推拉分布是由于震源断层错动这种物理过程所造成的。所分布是由于震源断层错动这种物理过程所造成的。所以这样求得的结果称为以这样求得的结果称为震源机制断层面解。震源机制断层面

16、解。后来发现，不后来发现，不仅仅P P被初动是象限分布的，被初动是象限分布的，s s波的初动分布也有如图波的初动分布也有如图5 55(b)5(b)所示的象限分布的特点。但由于所示的象限分布的特点。但由于s s被初动难于测定，所以被初动难于测定，所以这一点很长时间是有争议的，直到发现由这一点很长时间是有争议的，直到发现由s s波激起的面波波激起的面波(亦即勒夫波亦即勒夫波)的初动也呈象限分布后才得到公认。的初动也呈象限分布后才得到公认。为使震源机制与各种波的初动分布的实际情况相符，为使震源机制与各种波的初动分布的实际情况相符，单力偶震源机制模式必须修正为双力偶模式，两节线上单力偶震源机制模式必须

17、修正为双力偶模式，两节线上力偶错动方向相反，一为左旋另一为右旋。实测的各种力偶错动方向相反，一为左旋另一为右旋。实测的各种波的初动分布与按此模式理论推导出的完全一致。双力波的初动分布与按此模式理论推导出的完全一致。双力偶合成的最大最小主应力分别为压偶合成的最大最小主应力分别为压(P)(P)和拉应力和拉应力(T)(T)，在，在垂直于中间主应力的主平面内，它的作用方向与两节线垂直于中间主应力的主平面内，它的作用方向与两节线夹角平分线一致。两节线是两个最大剪应力的截面与这夹角平分线一致。两节线是两个最大剪应力的截面与这一平面的交线，这两个截面也就是一对共轭剪切面。其一平面的交线，这两个截面也就是一对

18、共轭剪切面。其中之一为产生地震的断层。但究竟二者之中那一个是地中之一为产生地震的断层。但究竟二者之中那一个是地震断层面，必须根据震中区地质结构、地表错断方向和震断层面，必须根据震中区地质结构、地表错断方向和等震线的长轴方向等才能判定等震线的长轴方向等才能判定 图图5 5一一10(c).10(c).图图5-6 鲜水河断裂带震源机制解与断裂带形变组合关系鲜水河断裂带震源机制解与断裂带形变组合关系 5.2.2.2 5.2.2.2 震源参数震源参数 以上震源机制讨论是以点源模型为基础的。实际上以上震源机制讨论是以点源模型为基础的。实际上震源并非一点，而是一个产生有限错动的断层面，限震源并非一点，而是一

19、个产生有限错动的断层面，限定一个震源断层就需要有以下七个物理量，即；定一个震源断层就需要有以下七个物理量，即；(1)(1)断层面断层面长度长度(L)(L)；(2)(2)断层断层宽度宽度(W)W)；(3)(3)断层断层走向走向；(4)(4)断层断层倾向和倾角倾向和倾角；(5)(5)断层断层错动方向错动方向；(6)(6)断层断层错距错距(D)(D)；(7)(7)断层断层破裂破裂的扩展的扩展速度速度。这些量统称。这些量统称震源参数震源参数。从震源参数、震中距离和场地条件推算地面运动，作从震源参数、震中距离和场地条件推算地面运动，作为工程设计的依据，是目前国际上发展的方向。为工程设计的依据，是目前国际

20、上发展的方向。图图5-7 鲜水河断裂带的现代左旋走滑运动与局部应力形变场鲜水河断裂带的现代左旋走滑运动与局部应力形变场二滩工程二滩工程周围的震周围的震源机制源机制 5.2.3 5.2.3 地震震级和烈度地震震级和烈度 地震能否使某一地区建筑物受到破坏，首先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有衡量地震本身大小和震动强烈程度的两个尺度，这就是度，这就是震级震级(Magnitude(Magnitud

21、e，Ms)Ms)和烈度和烈度(intensity(intensity，I)I)，它们之间有一定联系，但却，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。是两个不同的尺度，不能混淆起来。5.2.3.1 5.2.3.1 地震震级地震震级 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愈大，出来的能量大小所决定的。释放出的能量愈大则震级愈大，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。定只有一个震级。释放能量大小可根据地

22、震波记录图的最高振幅来确定。释放能量大小可根据地震波记录图的最高振幅来确定。但是由于振动远离震中而衰减，不同地震仪器的性能不同，但是由于振动远离震中而衰减，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，距的记录为准。因此，按李希特古登堡的最初定义，震级震级是距震中是距震中100km100km的标准地震仪的标准地震仪(周期周期0.8s0.8s，阻尼比，阻尼比0.80.8，放大，放大倍率倍率28002800倍倍)所记录的以微米表示的最大振幅所记录的以微米表示的最大振幅烈度

23、烈度人的感觉人的感觉一般房屋一般房屋其他现象其他现象参考物理指标参考物理指标大多数房屋震害大多数房屋震害程度程度平均震害指数平均震害指数加速度加速度(水平水平向向)cm/s2速度速度(水平水平向向)cm/s无感无感室内个别静止中的人感觉室内个别静止中的人感觉室内多数静止中的人感觉室内多数静止中的人感觉门、窗轻微作响门、窗轻微作响悬挂物微动悬挂物微动室内多数人感觉。室外少数室内多数人感觉。室外少数人感觉。少数人梦中惊醒。人感觉。少数人梦中惊醒。门、窗作响门、窗作响悬挂物明显摆动，器皿作悬挂物明显摆动，器皿作响响室内普遍感觉。室外数人感室内普遍感觉。室外数人感觉。多数人梦中惊醒。觉。多数人梦中惊醒

24、。门窗、）门窗、）屋顶屋顶屋架颤动作响，屋架颤动作响，灰土掉落，抹灰灰土掉落，抹灰出现微细裂缝出现微细裂缝不稳定器物翻倒不稳定器物翻倒31(22-44)3(2-4)惊慌失措，仓惶逃逃出惊慌失措，仓惶逃逃出损坏损坏-个别砖瓦掉、个别砖瓦掉、落墙体微细裂缝落墙体微细裂缝0-0.1河岸和松土上出现裂缝。河岸和松土上出现裂缝。饱和砂层出现喷砂冒水。饱和砂层出现喷砂冒水。地面上有的砖烟囱轻度裂地面上有的砖烟囱轻度裂缝、掉头缝、掉头63(45-89)6(5-9)大多数人仓皇逃出大多数人仓皇逃出轻度破坏轻度破坏局部局部破坏、开裂破坏、开裂,但不但不妨碍使用妨碍使用0.11-0.30河岸出现坍方。饱和砂层河岸

25、出现坍方。饱和砂层常见喷砂冒水。松软土著常见喷砂冒水。松软土著人上地裂缝较多。大多数人上地裂缝较多。大多数砖烟囱中等破坏砖烟囱中等破坏125(90-177)13(10-18)表-2中国地震烈度表(1980)(据国家地震局工程力学研究所)摇晃颠簸摇晃颠簸,行走困难行走困难中等破坏中等破坏-结结构受损构受损,需要需要修理修理0.31-0.50干硬土亦有裂缝。干硬土亦有裂缝。大多数砖烟囱严重大多数砖烟囱严重破坏破坏250（178-353）25（19-35）坐立不稳。行动的坐立不稳。行动的人可能摔跤人可能摔跤严重破坏严重破坏墙体龟裂，墙体龟裂，局长倒塌，局长倒塌，复修困难复修困难0.51-0.70干硬

26、土上有许多地干硬土上有许多地方出现裂缝方出现裂缝,基岩上基岩上可能出现裂缝。滑可能出现裂缝。滑波波,坍方常见。砖烟坍方常见。砖烟囱出现倒塌囱出现倒塌骑自行车的人会摔骑自行车的人会摔倒。外不稳状态的倒。外不稳状态的人会摔出几尺远。人会摔出几尺远。有抛起感有抛起感倒塌倒塌-大部大部倒塌，不倒塌，不堪修复堪修复0.71-0.90山崩和地震断裂出山崩和地震断裂出现。基岩上的拱桥现。基岩上的拱桥破坏，大多数砖烟破坏，大多数砖烟囱从根部破坏或倒囱从根部破坏或倒毁毁1000(708-1414)100(72-141)毁灭毁灭0.91-1.00地震断裂延续很长。地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上山崩常见。基岩上

27、拱桥毁坏拱桥毁坏地面剧烈变化，山地面剧烈变化，山河改观河改观 地震特别是浅源地震，其产生多与断层错地震特别是浅源地震，其产生多与断层错动有关动有关,地震的分布和发生与大地构造密切相关。地震的分布和发生与大地构造密切相关。用地质学的方法探索可能发生破坏性地震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，为地震中长期预报判定古地震活动

28、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，是地震地质工作和地震区划提供基础地质资料，是地震地质工作的基本任务。的基本任务。5.3 5.3 我国地震地质的基本特征我国地震地质的基本特征中国地震烈度表（中国地震烈度表（19801980）使用说用使用说用 （）烈度（）烈度VIVI度，判定地震烈度以房屋震害为主，人的度，判定地震烈度以房屋震害为主，人的感觉仅供参考；感觉仅供参考；XX度应结合建筑物或构筑物的破坏程度，并度应结合建筑物或构筑物的破坏程度，并根据地表现象来确定；根据地表现象来确定；XIXI、XIIXII度的评定，需要专门研究。度的评定，需要专门研究。（）（）“一般房屋一般房屋

29、”在在中国地震烈度表（中国地震烈度表（19801980）中中指土构架和土、石砖墙构造的旧式房屋和单层或多层未经抗指土构架和土、石砖墙构造的旧式房屋和单层或多层未经抗震设计的新式砖房。由于我国城市目前一般都已设防，有的震设计的新式砖房。由于我国城市目前一般都已设防，有的乡村也开始设防，烈度表中的乡村也开始设防，烈度表中的“一般房屋一般房屋”一般已不普遍，一般已不普遍，调查中应区别设防与不设防的房屋破坏程度对烈度的反映，调查中应区别设防与不设防的房屋破坏程度对烈度的反映，给出合理的烈度值。对于质量特别差或特别好的房屋，可根给出合理的烈度值。对于质量特别差或特别好的房屋，可根据具体情况，对表列各烈度

30、的震害程度和震害指数予以提高据具体情况，对表列各烈度的震害程度和震害指数予以提高或降低。或降低。（）（）“人的感觉人的感觉”指平房内或楼房低层内人的感觉。指平房内或楼房低层内人的感觉。（）表中震害指数是对上述（）表中震害指数是对上述“一般房屋一般房屋”而言。而言。“完好完好”为，为，“毁灭毁灭”为，中间按表列震害程度分级。平均震害为，中间按表列震害程度分级。平均震害指数是对所有房屋的震害指数的总平均值而言，可以用普查指数是对所有房屋的震害指数的总平均值而言，可以用普查或抽查的方法确定之。或抽查的方法确定之。（）使用本表时可根据地区具体情况，作出临时的补充规（）使用本表时可根据地区具体情况，作出

31、临时的补充规定。定。（）烟囱指工业或取暖用的锅炉房烟囱。（）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：以下；少数：（）表中数量词的说明：个别：以下；少数：；多数：；大多数：；多数：；大多数：；普遍：以上。；普遍：以上。（）对重要的工业设施，如桥梁、重要车间、高层建筑、（）对重要的工业设施，如桥梁、重要车间、高层建筑、巷道等，要进行专门的调查，在调查中应结合设防情况进行巷道等，要进行专门的调查，在调查中应结合设防情况进行评估。评估。5.3.1 5.3.1 世界范围内的主要地震带及其形成的大世界范围内的主要地震带及其形成的大 地构造环境地构造环境 (1)(1)环太平洋地震带环太平

32、洋地震带 这是世界上最大的地震带，在狭窄条带内震中密度也这是世界上最大的地震带，在狭窄条带内震中密度也最大，全世界约最大，全世界约8080的浅源地震、的浅源地震、9090的中源地震和几的中源地震和几乎全部深源地震集中于此带，释放的能量约为全世界地乎全部深源地震集中于此带，释放的能量约为全世界地震释放能量的震释放能量的8080。此带的震源深度有自岛弧外线的深。此带的震源深度有自岛弧外线的深海沟向大陆内部逐步加深的规律，为大陆与大洋之间的海沟向大陆内部逐步加深的规律，为大陆与大洋之间的一条倾向大陆的大断裂面一条倾向大陆的大断裂面(图图5 514)14)。汇聚型大陆边缘与地震分布汇聚型大陆边缘与地震

33、分布 (2)(2)地中海喜马拉雅地震带或欧亚地震带地中海喜马拉雅地震带或欧亚地震带 此带震中分布较前者为分散，带的宽度大且有分支。此带震中分布较前者为分散，带的宽度大且有分支。以浅源震为主，中源震在帕米尔、喜马拉雅有所分布，以浅源震为主，中源震在帕米尔、喜马拉雅有所分布，深源震主要分布于印尼岛弧。环太平洋地震带以外的几深源震主要分布于印尼岛弧。环太平洋地震带以外的几乎所有深源、中源和大的浅源地震均发生于此带，释放乎所有深源、中源和大的浅源地震均发生于此带，释放能量约占全球地震能量的能量约占全球地震能量的1515。（3 3）大洋海岭地震带）大洋海岭地震带 主要呈线状分布于各大洋的接近中部主要呈线

34、状分布于各大洋的接近中部(图图5 513)13)。这。这一带的所有地震均产生于岩石圈内，震源深度小于一带的所有地震均产生于岩石圈内，震源深度小于30km30km，震级除少数例外均不超过震级除少数例外均不超过5 5级。级。5.3.2 5.3.2 我国地震地质的基本特征我国地震地质的基本特征 5.3.2.1 5.3.2.1 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 我国大于我国大于6 6级的强震的空间分布极不均匀，大致以级的强震的空间分布极不均匀，大致以东经东经105105为界。西部地震广泛分布，东部地震相对稀为界。西部地震广泛分布，东部地震相对稀少，震级均未达到少，震级均未达

35、到8 8级。在上述两地震区域内强震分布级。在上述两地震区域内强震分布也是极不均匀的，东部域分布于华北及东南沿海一带，也是极不均匀的，东部域分布于华北及东南沿海一带，而西部分布面积大，但塔里木、准噶尔和鄂尔多斯盆地而西部分布面积大，但塔里木、准噶尔和鄂尔多斯盆地等则地震分布较为零星。等则地震分布较为零星。5.3.2.2 我国强震发生的地质条件我国强震发生的地质条件1.1.强震与活动断裂带的关系强震与活动断裂带的关系（1 1）不同方向的断裂的交汇部位）不同方向的断裂的交汇部位（2 2）活动性深大断裂的转折部位）活动性深大断裂的转折部位（3 3）活动性深大断裂的端部或其它锁闭段）活动性深大断裂的端部

36、或其它锁闭段2.2.强震与断陷盆地的关系强震与断陷盆地的关系（1 1）倾斜断陷盆地的较深、较陡一侧活动断裂的最大断距段上；）倾斜断陷盆地的较深、较陡一侧活动断裂的最大断距段上；（2 2）两盆地间或盆地内部由横向断裂控制的横向隆起带两侧；）两盆地间或盆地内部由横向断裂控制的横向隆起带两侧；（3 3）断陷盆地的锐角尖端，或断陷盆地带内多组断裂交汇部位；）断陷盆地的锐角尖端，或断陷盆地带内多组断裂交汇部位；（4 4）受不同方向多组断裂控制，内部构造又比较强烈的复合盆地）受不同方向多组断裂控制，内部构造又比较强烈的复合盆地的次级凹陷带上，如的次级凹陷带上，如19661966年邢台地震。年邢台地震。3.

37、3.强震产生的深部构造条件强震产生的深部构造条件 我国大陆板内地震多发生在地壳内我国大陆板内地震多发生在地壳内10-25km10-25km深深处，在我国西部还发生在地壳内处，在我国西部还发生在地壳内31-37km31-37km。由。由此可见，地壳深部构造活动和受力状态，对此可见，地壳深部构造活动和受力状态，对地震的孕育和发生，是更为直接的因素。地震的孕育和发生，是更为直接的因素。不同级别的断裂如盖层断裂、基底断裂、岩不同级别的断裂如盖层断裂、基底断裂、岩石圈断裂和超岩石圈断裂，层间断裂在深部石圈断裂和超岩石圈断裂，层间断裂在深部的活动往往是地震发生的主要原因。的活动往往是地震发生的主要原因。5

38、.3.2.3 我国大陆地震活动与现代构造应力场与形我国大陆地震活动与现代构造应力场与形变场的关系变场的关系 根据大量震源机制解及地震时地表断层错动方式分根据大量震源机制解及地震时地表断层错动方式分析：我国广大地区主压应力析：我国广大地区主压应力以近水平方向以近水平方向为主。主压应力为主。主压应力仰角小于仰角小于3030者占者占80%80%以上，且以东经以上，且以东经105105为界，可区分为界，可区分出两大应力系统。出两大应力系统。西部为近南北向西部为近南北向-北北东向挤压应力场。北北东向挤压应力场。东部为大面积的近东西的水平挤压应力场东部为大面积的近东西的水平挤压应力场。5.3.2.4 5.

39、3.2.4 我国现代地壳垂直形变与地震活动的相我国现代地壳垂直形变与地震活动的相关性研究关性研究 （1 1）中国大陆垂直形变的的总趋势是南升北降，最大上升）中国大陆垂直形变的的总趋势是南升北降，最大上升量在喜马拉雅山地区，年速率达量在喜马拉雅山地区，年速率达10mm10mm左右。下降最强烈的左右。下降最强烈的新疆准噶尔盆地，年速率为新疆准噶尔盆地，年速率为-3-3到到-4mm-4mm。（2 2）大致以银川）大致以银川-昆明一线为界，西部线条密集，等值线昆明一线为界，西部线条密集，等值线多呈东西或北西西走向，与主要断裂线方向一致，其地形多呈东西或北西西走向，与主要断裂线方向一致，其地形变形断裂线

40、多由变形断裂线多由3-43-4条等值线组成的梯度带绘出，表明其活条等值线组成的梯度带绘出，表明其活动强度较大。东部线条相对稀疏，等值线走向多为北北东动强度较大。东部线条相对稀疏，等值线走向多为北北东向向-北东向，部分为东西向及南北向，也与构造线吻合较好。北东向，部分为东西向及南北向，也与构造线吻合较好。（3 3）东部地区的垂直变形大致分为三区：华南）东部地区的垂直变形大致分为三区：华南-西南区，西南区，华北区和东北区。华北区和东北区。5.3.2.5 我国大陆板内现代运动特征我国大陆板内现代运动特征 我国大陆处于欧亚大陆的东部，是一个被周围板块挤我国大陆处于欧亚大陆的东部，是一个被周围板块挤压围

41、限的区域，影响板内变形和运动状况的边界动力环境压围限的区域，影响板内变形和运动状况的边界动力环境十分复杂：十分复杂：（1 1）有印度板块与欧亚大陆在喜马拉雅一带的碰撞及）有印度板块与欧亚大陆在喜马拉雅一带的碰撞及 向向亚洲内部的继续挤压；亚洲内部的继续挤压；（2 2）西太平洋板块向亚洲大陆的俯冲与挤压；）西太平洋板块向亚洲大陆的俯冲与挤压；（3 3）菲律宾板块向西的俯冲和在台湾一带的汇聚；）菲律宾板块向西的俯冲和在台湾一带的汇聚；（4 4）日本海、东海东部冲绳海槽及南海盆地的弧后局部扩）日本海、东海东部冲绳海槽及南海盆地的弧后局部扩张。张。在周边板块碰撞或俯冲的推动下，板块之间就在周边板块碰撞

42、或俯冲的推动下，板块之间就产生了不同形式、不同规模和速率的相互错动。产生了不同形式、不同规模和速率的相互错动。大体上又可分为西部板内聚敛为主的挤压区，大体上又可分为西部板内聚敛为主的挤压区，东部东北、华北的拉张裂陷区和东南部处于西东部东北、华北的拉张裂陷区和东南部处于西部挤压与北部围限下整体稳定滑移区。部挤压与北部围限下整体稳定滑移区。（1 1）西部挤压区）西部挤压区（2 2）东南部滑移区）东南部滑移区（3 3）东及东北部张裂区）东及东北部张裂区 一个地区未来一个地区未来5050年内一般场地条件下可能遭受的年内一般场地条件下可能遭受的具有具有10%10%超越概率的地震烈度值称为该地区的基本烈度

43、。超越概率的地震烈度值称为该地区的基本烈度。用用I Ib b表示。表示。相当于相当于475475年一遇的最大地震的烈度。年一遇的最大地震的烈度。基本烈度也称为偶遇烈度或中震烈度。基本烈度也称为偶遇烈度或中震烈度。5.4 5.4 地震区划及地震危险性分析地震区划及地震危险性分析地震烈度表是评定烈度指标的具体标准。目地震烈度表是评定烈度指标的具体标准。目前国际上普遍采用前国际上普遍采用12度划分的烈度表，也度划分的烈度表，也有一些国家沿用有一些国家沿用10度或度或7度烈度标准度烈度标准(表表a)。对于工程抗震设防，要求烈度标准提出抗震设对于工程抗震设防，要求烈度标准提出抗震设计所需的工程参数，即定

44、量指标。由于地震荷计所需的工程参数，即定量指标。由于地震荷载是一种惯性力，一般认为这种惯性力对工程载是一种惯性力，一般认为这种惯性力对工程结构的影响，主要取决于地面最大加速度。然结构的影响，主要取决于地面最大加速度。然而，地震加速度的量值与地震所释放的能量和而，地震加速度的量值与地震所释放的能量和地壳表层岩体的物质组成、结构特征及力学性地壳表层岩体的物质组成、结构特征及力学性状等复杂因素有关，研究难度相当大。虽然各状等复杂因素有关，研究难度相当大。虽然各国学者进行了大量的研究工作，但至今尚未有国学者进行了大量的研究工作，但至今尚未有效解决该项问题，目前能够给出的相关数值关效解决该项问题，目前能

45、够给出的相关数值关系见表系见表b。减轻地震灾害有两种途径。减轻地震灾害有两种途径。一种是地震预报一种是地震预报，它是以地震发生前应变能积，它是以地震发生前应变能积累过程中地球物理场的变化而出现的前兆和历史地累过程中地球物理场的变化而出现的前兆和历史地震活动规律为依据，以短期内准确预报出地震发生震活动规律为依据，以短期内准确预报出地震发生的时间、地点、强度为主要目标，以便人员及时撤的时间、地点、强度为主要目标，以便人员及时撤离或其他防范措施。其优点是可以避免重大人员伤离或其他防范措施。其优点是可以避免重大人员伤亡，但缺点为即使预报准确，如果建筑物没有进行亡，但缺点为即使预报准确，如果建筑物没有进

46、行防震设计或采取抗震措施，仍然会造成局部或全部防震设计或采取抗震措施，仍然会造成局部或全部毁坏。毁坏。另一种地震工程途径另一种地震工程途径，它是以地震地质和地震活动，它是以地震地质和地震活动规律研究所做出的地震发生时间、地点、强度、频规律研究所做出的地震发生时间、地点、强度、频度的长期预报为依据，经济、安全而又合理地规定度的长期预报为依据，经济、安全而又合理地规定新建工程的抗震设防技术措施，使所兴建的工程能新建工程的抗震设防技术措施，使所兴建的工程能抗御未来发生的地震，即抗御未来发生的地震，即 “小震不坏，中震可修，小震不坏，中震可修，大震不倒大震不倒”，从而大大减轻人民生命财产在地震中，从而

47、大大减轻人民生命财产在地震中的损失。按其工程阶段可以分为地震危险性分析与的损失。按其工程阶段可以分为地震危险性分析与地震区划、抗震规范、抗震设计、抗震鉴定和加固地震区划、抗震规范、抗震设计、抗震鉴定和加固和抗震救灾五个部分和抗震救灾五个部分 （表（表5-275-27）。）。5.4.1 地震区划、地震危险性分析的原则和方法地震区划、地震危险性分析的原则和方法 (1)(1)地震烈度区划地震烈度区划基本烈度基本烈度:一个地区未来一个地区未来5050年内一般场地条件下可能遭年内一般场地条件下可能遭受的具有受的具有10%10%超越概率的地震烈度值称为该地区的基超越概率的地震烈度值称为该地区的基本烈度。用

48、本烈度。用IbIb表示。表示。基本烈度也称为偶遇烈度或中震烈度。基本烈度也称为偶遇烈度或中震烈度。地震烈度区域原则：地震烈度区域原则：（1 1）曾经发生过地震的地区，同样强度的地震可以重）曾经发生过地震的地区，同样强度的地震可以重演，或简称历史地震重演；演，或简称历史地震重演；（2 2）地质构造（或地质特征）相同的地区，地震活动）地质构造（或地质特征）相同的地区，地震活动也可能相同，或简称构造外推，同一构造地震带可以也可能相同，或简称构造外推，同一构造地震带可以发生相同强度的地震。发生相同强度的地震。编图方法编图方法是先判定各地震区，编制出以最大可能震级是先判定各地震区，编制出以最大可能震级为

49、标志的地震活动区划图，再根据我国历史地震震级和为标志的地震活动区划图，再根据我国历史地震震级和震中烈度的经验关系，将各级地震危险区换算成相应的震中烈度的经验关系，将各级地震危险区换算成相应的震中烈度，地震影响烈度及其分布范围，则可根据所在震中烈度，地震影响烈度及其分布范围，则可根据所在地震区、带的烈度衰减统计规律圈定。最终将全国区划地震区、带的烈度衰减统计规律圈定。最终将全国区划为为XX，IXIX，VIIIVIII，VIIVII，VIVI及及VIVI类地震危险区。类地震危险区。各地区的基本烈度由各地区的基本烈度由中国地震动参数区划图中国地震动参数区划图（GB18306-2001)确定。确定。5

50、.4.2 潜在震源区的划分潜在震源区的划分 潜在震源区潜在震源区指未来可能发生破坏性地震的部位，指未来可能发生破坏性地震的部位，其可能出现的最大地震危险程度用地震上限其可能出现的最大地震危险程度用地震上限M Mu u表示。表示。潜在震源区的划分是地震危险性概率分析中的最潜在震源区的划分是地震危险性概率分析中的最重要的工作内容。它是反映场地所在地区地震地质条重要的工作内容。它是反映场地所在地区地震地质条件，区域构造稳定性、历史大地震、近代小地震的活件，区域构造稳定性、历史大地震、近代小地震的活动规律，以及其它地球物理场分布特征的基本标志，动规律，以及其它地球物理场分布特征的基本标志，也是控制工程