工程地质学第十三章地震

1、第十三章第十三章 地震地震地震：地震：活动性断层突然错动使应变能释放活动性断层突然错动使应变能释放而产生地震波，引起地壳剧烈振动。而产生地震波，引起地壳剧烈振动。13.1 13.1 地震地震(earthquake)(earthquake)13.1.1 13.1.1 地震的基本概念地震的基本概念1 1 震源与震中震源与震中2 2 震源深度震源深度3 3 震中距和震源距震中距和震源距4 4 等震线和等震线图等震线和等震线图 在同一次地震影响下在同一次地震影响下, , 地面上破坏程度相地面上破坏程度相同各点的连线同各点的连线, ,称为等震线称为等震线 构造地震构造地震（90%90%）火山地震火山地震

2、（7%7%）陷落地震陷落地震（3%3%）诱发地震诱发地震13.1.2 13.1.2 地震成因类型地震成因类型世界火山和地震带分布世界火山和地震带分布13.1.3 13.1.3 地震分布地震分布图 835 中国地震分布中国地震分布中国地震分布体波体波1. 纵波纵波2. 横波横波面波面波1. 瑞雷波瑞雷波2. 勒夫波勒夫波图 832 地震名词图示13.1.4 13.1.4 地震波地震波13.2 13.2 震级和烈度震级和烈度震级震级：一次地震释放出的能量大小分一次地震释放出的能量大小分1010个等级个等级: : 2 25 5级是有感地震；级是有感地震； 5 57 7级是破坏性地震；级是破坏性地震；

3、 7 7级以上是大地震级以上是大地震。烈度：烈度：指地震时地面及建筑物的破坏程度。它与指地震时地面及建筑物的破坏程度。它与震源深度、震中距离、岩土性质、地质构造震源深度、震中距离、岩土性质、地质构造、地下水及建筑物的动力性质有关。我国分、地下水及建筑物的动力性质有关。我国分1212个等级。个等级。基本烈度：基本烈度：某地区在一定时间内可能发生的最大某地区在一定时间内可能发生的最大地烈度。地烈度。场地烈度：场地烈度：在一个区域内根据具体场地条件（地在一个区域内根据具体场地条件（地质构造、地基条件、地形条件）调质构造、地基条件、地形条件）调整后的烈度。整后的烈度。设防烈度：设防烈度：根据城市规模及

4、建筑物重要性，为工根据城市规模及建筑物重要性，为工程抗震而规定的烈度。程抗震而规定的烈度。地震烈度在地震烈度在V V度以下的地区，不会引起建筑物的破坏。度以下的地区，不会引起建筑物的破坏。地震烈度为地震烈度为VIVI度的地区，一般不对建筑物采取加固度的地区，一般不对建筑物采取加固措施。措施。地震烈度为地震烈度为VIIVIIIXIX度的地区，必须进行建筑物抗震度的地区，必须进行建筑物抗震设计。设计。X X度以上的地震区不应建造建筑物。度以上的地震区不应建造建筑物。场地工程地质条件对震害的影响场地工程地质条件对震害的影响1.1. 岩土类型及性质岩土类型及性质 软土埋藏越浅，厚度越大，震害越大。软土

5、埋藏越浅，厚度越大，震害越大。2.2.地质构造地质构造 离发震断层越近，震害越大。上盘尤其震离发震断层越近，震害越大。上盘尤其震害大。害大。3.3.地形地貌地形地貌 突出、孤立的地形，较低洼、沟谷平坦地区突出、孤立的地形，较低洼、沟谷平坦地区震害大震害大。4.4.水文地质条件水文地质条件 地下水埋深越小，震害越大地下水埋深越小，震害越大。13.2.4 13.2.4 场地的评价场地的评价工程实例：工程实例： 唐山陶瓷厂各类建筑震害都很轻，只有轻微裂隙。唐山陶瓷厂各类建筑震害都很轻，只有轻微裂隙。原因：原因：地基条件好，整个陶瓷厂位于唐山市内中部的一地基条件好，整个陶瓷厂位于唐山市内中部的一座丘陵

6、座丘陵大城山上，基岩是微风化的古生代奥陶纪石大城山上，基岩是微风化的古生代奥陶纪石灰岩；上覆坚硬状态的红黏土，承载力达（灰岩；上覆坚硬状态的红黏土，承载力达（250250300300）kPakPa。该厂建筑物基础有的直接做在基岩上；有的在红黏。该厂建筑物基础有的直接做在基岩上；有的在红黏土中，其厚度仅数米，属坚硬场地土，故震害都很轻。土中，其厚度仅数米，属坚硬场地土，故震害都很轻。强震后不久该厂即恢复正常生产。强震后不久该厂即恢复正常生产。 大城山上大城山上5 5幢幢3 3层住宅楼，其中两幢层住宅楼，其中两幢灰楼灰楼，震后只有轻，震后只有轻微裂缝。微裂缝。3 3幢幢红楼红楼( (距灰楼东部约距

7、灰楼东部约300m)300m)震后倒塌。震后倒塌。原因：原因：两者的场地类别不同。两者的场地类别不同。 灰楼基础埋深灰楼基础埋深2.02.02.5m2.5m，地基土，地基土3m3m下即为石灰岩基下即为石灰岩基岩；属于岩；属于I I类建筑场地。类建筑场地。 红楼基础埋深红楼基础埋深1.4m1.4m，基底下覆盖层很深。属于，基底下覆盖层很深。属于IVIV类建类建筑场地。筑场地。地震造成的破坏，称为地震造成的破坏，称为震害震害。引起震害。引起震害的反应称为的反应称为地震效应地震效应。地震效应有地震力效应，地震破裂效应，地震效应有地震力效应，地震破裂效应，地震液化效应和地震激发地质灾害效应等。地震液化

8、效应和地震激发地质灾害效应等。 13.3 13.3 工程震害及防震原则工程震害及防震原则1 1 对工程建筑的振动破坏：对工程建筑的振动破坏：节律性破坏节律性破坏水平偏振扭坏水平偏振扭坏强烈竖向地震力破坏强烈竖向地震力破坏波的聚能破坏波的聚能破坏共振破坏共振破坏2 2 、地表破坏现象：、地表破坏现象：图 8361 1）定义：在强烈地震作用下，处于地下水位以下的）定义：在强烈地震作用下，处于地下水位以下的饱和砂土或粉土，其性质可能发生明显的变化，饱和砂土或粉土，其性质可能发生明显的变化，致使它的表现具有类似液体的特证，这种现象，致使它的表现具有类似液体的特证，这种现象，人们称之为人们称之为砂土液化

9、现象砂土液化现象。2 2）宏观现象危害：）宏观现象危害： 1 1）喷砂冒水；）喷砂冒水； 2 2）震陷；）震陷； 3 3）滑塌；）滑塌； 4 4）上浮：）上浮：3 3）地基液化的条件：）地基液化的条件：（1 1）饱和疏松的粉、细砂）饱和疏松的粉、细砂 ；（2 2）土层处于地下水位以下；）土层处于地下水位以下；（3 3）遭遇大、中地震。）遭遇大、中地震。地基液化的实例：地基液化的实例： （l l）唐山柏格庄化肥厂：唐山地震时地基液化，办公）唐山柏格庄化肥厂：唐山地震时地基液化，办公楼东南角喷水冒砂（粉砂），使楼房下沉楼东南角喷水冒砂（粉砂），使楼房下沉60cm60cm，墙体严，墙体严重开裂，最大

10、缝宽重开裂，最大缝宽31cm31cm。该厂的合成车间柱基不均匀沉。该厂的合成车间柱基不均匀沉降达降达606070cm70cm，车间地坪中部隆起，地板开裂宽达，车间地坪中部隆起，地板开裂宽达202030cm.30cm. （2 2）李各庄中学：唐山地震地基液化，一教室喷水冒）李各庄中学：唐山地震地基液化，一教室喷水冒砂，造成地面开裂，宽度达砂，造成地面开裂，宽度达303040cm40cm，最大缝宽为，最大缝宽为75cm75cm，整个教室沉陷约整个教室沉陷约lmlm。 （3 3）日本神户一大贮罐：）日本神户一大贮罐：19951995年年1 1月月1717日凌晨日凌晨5 5：4646发发生生7.27.

11、2级阪神大地震，地基液化，造成大贮罐倾倒。级阪神大地震，地基液化，造成大贮罐倾倒。 （4 4）日本新泻市：）日本新泻市：19641964年年6 6月月1616日发生日发生7.57.5级强烈地震，级强烈地震，使大面积砂土地基液化，毁坏房屋使大面积砂土地基液化，毁坏房屋28902890幢。机场建筑物幢。机场建筑物震沉震沉915mm915mm。地下一座污水池被浮出地面高达。地下一座污水池被浮出地面高达3m 3m 。19641964年日本新泻地震地基的大面积液化年日本新泻地震地基的大面积液化 19641964年日本新泻地震地基的大面积液化年日本新泻地震地基的大面积液化19951995年日本阪神地震中的

12、房屋倾斜年日本阪神地震中的房屋倾斜阪神地震中桩基上房屋周围填方地基液化后的沉降阪神地震中桩基上房屋周围填方地基液化后的沉降阪神地震液化引起的储油罐倾斜阪神地震液化引起的储油罐倾斜液化引起的公路破坏液化引起的公路破坏阪神地震液化引起的河道破坏阪神地震液化引起的河道破坏阪神地震液化引起的道路塌陷阪神地震液化引起的道路塌陷码头挡土墙之后地面由于液化而下沉码头挡土墙之后地面由于液化而下沉19991999年年9 9月月2121日台湾大地震日台湾大地震液化与地基破坏液化与地基破坏1999 1999 年年9 9月月2121日台湾大地震日台湾大地震液化与地基破坏液化与地基破坏图图 839 839 唐山矿冶学院

13、书库震沉一层楼唐山矿冶学院书库震沉一层楼 天津塘沽一航局宿舍：天津塘沽一航局宿舍：19741974年建成，年建成，3 34 4层楼高。地基为淤泥质土，含水量高达层楼高。地基为淤泥质土，含水量高达6060，超，超过液限；压缩系数过液限；压缩系数a a1 12 2（0.70.71.81.8）MpaMpa-1-1，属，属高压缩性土；快剪试验结果：高压缩性土；快剪试验结果：c c=7kPa=7kPa， = = 1.91.9，很低。采用筏板基础。，很低。采用筏板基础。 19761976年年6 6月实测地基沉降量：月实测地基沉降量：3 3层楼层楼 S S=20cm=20cm；4 4层楼层楼S S=30cm

14、=30cm。唐山地震时，塘沽地区地震烈度。唐山地震时，塘沽地区地震烈度为为8 8度，度，2626栋宿舍楼普遍发生震沉，栋宿舍楼普遍发生震沉，3 3层楼为层楼为151520cm20cm；4 4层楼为层楼为171725cm25cm，其中，其中1111号楼震前倾斜号楼震前倾斜12.412.4。震后倾斜增加。震后倾斜增加1.51.5倍，达倍，达30.6 30.6 。地震时地震时, , 由于地震诱发的地质灾害：软土由于地震诱发的地质灾害：软土的震陷的震陷、滑坡滑坡、泥石流泥石流、堰塞湖等堰塞湖等4 4、地震激发地质灾害的效应、地震激发地质灾害的效应 地震滑坡和地裂的实例地震滑坡和地裂的实例 (1)(1)

15、日本神户海港码头：日本神户海港码头：19751975年阪神大地震，年阪神大地震，当地地震烈度高达当地地震烈度高达VIVIVIIVII度度( (日本烈度最高为日本烈度最高为VIIVII度度) )，大量建筑物毁坏，神户的海港码头大面积滑，大量建筑物毁坏，神户的海港码头大面积滑坡。坡。 (2)(2)天津市结核病防治院：该防治院位于柳林天津市结核病防治院：该防治院位于柳林区历史上海河故道东侧。唐山地震时，防治院区历史上海河故道东侧。唐山地震时，防治院250m250m长范围向海河故道滑动。滑动面穿过围长范围向海河故道滑动。滑动面穿过围墙使围墙折断；穿过办公房，使房屋从屋顶至墙使围墙折断；穿过办公房，使房屋从屋顶至基础整体断裂，外墙大幅度错开。基础整体断裂，外墙大幅度错开。神户海港码头滑坡神户海港码头滑坡1.1.建筑场地选择建筑场地选择 地形平坦开阔；岩土坚硬均匀；无大的断裂带；地形平坦开阔；岩土坚硬均匀；无大的断裂带；地下水埋深大。地下水埋深大。2. 2. 地基持力层和基础方案的选择地基持力层和基