灾害地质学-第4章地震

灾害地质学

第四章地震灾害

第一节地震与地震活动一、地震与地震波（一）地震1.地震的概念地震是岩石圈物质在地球内力作用下发生弹性应变，当应变能超过岩石强度时，岩石就会发生破裂或沿原有破裂面急速滑动，应变能以弹性波形式突然释放，使岩石圈剧烈震动的地质现象。2.震源与震中①震源②震中③震源深度④震中距⑤震源距地震仪B震源距B震源震源距A地震仪A震中震源深度图4-1地震震中、震源及地震波传播示意图图4-1地震震中、震源及地震波传播示意图图4-1地震震中、震源及地震波传播示意图（二）地震波1.体波①P波②S波③体波的传播速度—初波与次波2.面波①勒夫波（Lovewave）勒夫波是在地表做蛇形运动的面波，质点在水平面上垂直于波的传播方向水平振动；与横波不同的是勒夫波只在水平面上左右摆动。②瑞利波（Rayleighwave）瑞利波是在地面上向前滚动传播的面波，质点在与平行传播方向的垂直平面内做椭圆形运动。其波速：υR≈0.9υS地震波在地表附近的传播方式示意图体波面波二、地震的震级与烈度

（一）地震的震级1.里氏震级震级是指距震中100km的标准地震仪所记录的以微米表示的最大振幅（A）的对数值，其表达式：

M=LogA标准地震仪是指周期为0.8s，阻尼比为0.8，放大倍数为2800倍。里氏震级最大为9级。里氏震级每年的数量修正的烈度居住震动的特有效应<3.4800000I只能被仪器记录到3.5~4.230000Ⅱ，Ⅲ室内的一些人有感觉4.3~4.84800Ⅳ大多数人有感觉，窗户响动4.9~5.41400V每个人均有感觉，门晃动5.5~6.1500VI，Ⅶ建筑物轻微破坏，墙面破裂6.2~6.9100VI，Ⅸ建筑物破坏较重，烟筒倒塌，房屋脱离基础7.0~7.315X严重破坏，桥梁塌落，许多高大建筑物倒塌7.4~7.94XI大毁灭，绝大多数建筑物倒塌>8.05—10年一次Ⅻ完全破坏，可见地面波动，物体被抛向空中2.面波震级3.震级与能量

Ⅰ级地震的能量相当于2×106J，每增大一级，能量约增大30倍。一个7级地震释放的能量相当于30个20000t级的原子弹。（二）地震的烈度1.地震烈度及其影响因素地震的烈度是指地面以及各类建筑物的破坏程度。地震的烈度的大小与震级、震源深度、震中距、地震波的传播介质及地质构造条件有关。震级高，烈度大；震源深度小，烈度大；震中距近，烈度大；震中烈度最大。对浅源地震震中烈度（I）与震级的关系可用经验公式表示：MS=0.58I+1.5

一次地震，震级只能有一个；而烈度可以有若干个。震中烈度最大，相外呈椭圆形缩减，长轴方向一般平行于构造。2.地震烈度表为了表示地震的影响程度，必须有一个烈度评定标准，即地震烈度表。

目前多数国家采用12度的烈度表，欧洲有些国家采用10度的，日本采用8度的烈度表。3.基本烈度基本烈度是指某一地区在以后一定期限内（50～100年）可能遭遇的地震最大烈度。

4.场地烈度

场地烈度是建筑物场地地质构造、地形、地貌和地层结构等工程地质条件产生的烈度。三、地震的成因与类型

（一）地震的成因1.弹性回跳说2.岩浆冲击说3.结晶相变说（二）地震的类型1.按震源深度分地震可分为浅源地震（0～70km）、中源地震（70～300km）和深源地震（>300km）。2.按震级与人的关系分可分为微震（<2级，人感觉不到）、有感地震（2～5级）和破坏性地震（5级）。3.按地震成因①天然地震②人为地震四、地震的发生条件及一般规律

地震的发生条件及一般规律取决于岩石的弹性应变能（U

），弹性应变能积累足够大时，才能发生地震。弹性应变能的表达式为：

U=Kδ其中U为弹性应变能；K为弹性系数；δ为地应力。五、地震的分布

（一）地震的垂直分带性地震的震源具有垂直分带性的特点，地壳中的地震（0～33km）占72%，上地幔（33～300km）的地震占24%，大于300km上地幔中的深震占4%。

（二）地震的水平分带性1.环太平洋地震带2.地中海～喜马拉雅地震带3.大洋中脊地震带4.大陆裂谷地震带5.转换断层地震带6.地表无断层线形分布的地震带（三）中国的地震分布1.中国地震的活动特点①地震活动分布广②地震活动频度高③地震震源深度浅2.地震的空间分布①台湾地震带②西南地震带③天山地震带④西北地震带⑤华北地震带⑥东南地震带3.地震的时间分布①地震活跃期②地震活跃幕二、中国地震的时空分布第二节诱发地震一、诱发地震的类型及其特点（一）流体诱发地震1.水库诱发地震①水库诱发地震概况②水库诱发地震特点③水库诱发地震的成因2.抽注流体(液、气)诱发地震①深井注液诱发地震②石油(天然气)开采诱发地震③矿坑排水诱发地震(二)非流体诱发地震1.采矿诱发地震①采矿诱发地震概况②采矿诱发地震的特点③采矿诱发地震的成因④诱发矿震的地质条件2.地下核爆炸及其诱发地震二、预防诱发地震的对策

(一)水库诱发地震的对策1.在可行性研究阶段，根据已有坝区地震地质资料，通过现场勘察、对比研究或其他方法，进行诱发地震可能性的初步评价，从而对水库坝址进行优化筛选。2.在初步设计阶段，对可能发震的水库库区和坝址进一步评价其诱发地震危险性，确定可能发震的地段和可能发生的最大震级。同时进行地震动参数的分析，为工程抗震设防提供依据。3.在大坝兴建和运行阶段，对于具有诱发地震危险的水库，在可能的发震地段设立地震监测台网进行监测。4.水库蓄水后如发生地震，则应及时组织进行专门研究，以便尽快对地震的发展趋势作出评价，从而为工程加固、防震抗震采取应急措施提供依据。(二)其他因素诱发地震的对策对于抽、注液诱发的地震，应当考虑注水孔的合理布局和控制水压力的变化，使之不致诱发地震。对于采矿诱发地震，应当合理布置巷道，采取合理的采矿方式，使巷道和采场承受较小的应力，不致引起较大的能量释放。在矿山中，当观测到应力集中程度较高时，可采用注水或爆破法诱发应力缓慢释放；对于地震可能危及的巷道和地面建筑物应加强支护和抗震设防。

第三节地震灾害

一、地震效应

(一)场地破坏效应

1.地面破裂效应

2.斜坡破坏效应

3.地基变形破坏效应

(二)强烈地振动破坏效应

1.地震力对建筑物的作用

2.地震周期对建筑物的影响①一般来讲，建筑物愈高，自振动周期愈长；所以，长周期的地基振动使较高的多层建筑物破坏，而低层建筑物却无损坏。②距震中愈远，地面振动的周期愈长，因而常见到距震中较远处的高层建筑物遭受破坏的现象。③在厚层松散堆积物地区，由于堆积物对深部基岩传来的地震起选择放大作用，使地面振动周期变长，自振动周期较长的高层建筑常因共振而破坏，而自振动周期较短的低层建筑的破坏反而轻微

二、地震灾害的特点与破坏形式

(一)地震灾害的特点

1.地震灾害发生突然，来势凶猛，可在几秒到几十秒钟内摧毁一座文明的城市。

2.地震成因的特殊性使得地震临震预报工作还很不成熟。

3.地震不仅直接毁坏建筑物、造成人员伤亡，还不可避免地诱发多种次生灾害。有时次生灾害的严重程度大大超过地震灾害本身造成的损失。

4.在地震灾害的发生过程中，有时无震成灾。(二)地震灾害的破坏形式

1.地面运动的破坏形式

2.断裂与地面破裂

3.余震

4.火灾

5.斜坡变形破坏

6.砂土液化

7.地面标高改变

8.海啸

9.洪水第四节地震活动的监测与预报一、地震监测二、地震预报

(一)预报的主要内容1、地震参数预报:以地震事件的发生时间、地点和强度3个参数(简称时、空、强三要素)为主，即狭义的地震预报。

2、地震灾害预测:分长期预测(几年到几十年或更长时间)、中短期预报(几个月到几年)和临震预报(几天之内)。3、地震灾害损失预测：就是评估潜在地震灾害的损失，预测未来地震灾害中人员伤亡和经济损失。

(二)预报方法

1.大地形变测量异常分析

2.定点形变测量

3.水文地球化学方法

4.地下水动态微观异常

5.地电阻率法

6.地磁短周期变化

7.钻孔应力、应变异常

8.地热

9.地震综合预报方法

(三)地震预报的发展方向及研究途径地震前兆现象的复杂性和前兆异常与地震关系的不确定性。(i)实际震例的研究；(ii)实验与理论研究。第五节地震灾害损失预测

地震灾害损失预测是指在建筑物及其他人工设施和人口状态及分布的详细调查基础上，通过地震危险性评价、建筑物和生命线工程等易损性分析，预测未来地震灾害造成的经济损失和人员伤亡。一、地震灾害损失预测的内容地震危险性分析和建筑物等的易损失分析。

二、地震灾害损失预测方法

建筑物易损性分析主要包括：

(一)以地震震动时不同建筑物对破坏的抵抗力为依据，建立某一地区建筑物的分类系统。

(二)制定易损性分析需要考虑的建筑物和其他设施易损性清单，包括建筑物设施的地理位置、抗震类型、经济价值、用途类型等。

(三)对清单中的每一项，建立地震灾害损失率与地面震动强度之间的关系，如平均损失曲线，损失率用可比价值的百分率表示。三、地震灾害损失的等级划分经济损失／元人e107d108c109b1010a无上限员伤亡

E1~9人E.eD10~99人D.dC100~999人C.cB1000~9999人B.bA≥10000人A.a

第六节减轻地震灾害的对策

一、国际减轻地震灾害的对策(一)加强地震灾害基础性研究工作

1.收集整理出版地震史料

2.注重地震灾害的监测预报

3.开展地震危险性评估

4.加强地震工程学研究

(二)建立和完善地震灾害防抗体制(三)提高地震防灾能力和防灾水平(四)颁布实施防御震害的法律二、中国减轻地震灾害的对策

(一)监测预报(二)抗灾(三)预防(四)