地基基础抗震讲义

第九章抗震地基基础9.1概述

9.2地震和地震效应

9.3震级和烈度

9.4场地与地震危害

9.5地基抗震验算9.1概述地震定义：

由内力地质作用和外力地质作用引起的地壳振动现象的总称。我国地震灾害极为严重，原因有三:(1)地震活动区域的分布范围广。基本烈度在7度和7度以上地区的面积达312万km2，占全部国土面积32.5%，如果包括6度的地震区，则达到60%。

(2)地震的震源浅。我国地震总数的2/3发生在大陆地区，这些地震绝大多数属于二三十公里深的浅源地震，因此地面振动的强度大，对建筑物的破坏比较严重。

(3)地震区内的大中城市数量多。我国三百多个城市中有一半位于基本烈度为7度或7度以上的地区。特别是一批重要城市，像北京、银川、西安、兰州、太原、拉萨、呼和浩特、乌鲁木齐、包头、汕头、海口等城市都位于基本烈度为8度的高烈度地震区。世界上发生过的大地震汶川地震2008.5.12，14：28，四川省汶川县发生里氏8.0级强烈地震，死69197人，失踪18222人，伤374176人，直接经济损失约8451亿元。震区房屋大面积倒塌、交通、通讯中断数千万人无家可归。地震诱发严重的次生地质灾害。9.2地震和地震效应震源：发生地震的部位。震中：震源在地面的投影。震中距：地面上某一点到震中的距离。震源深度：震源到震中距离。深度<60km，浅源地震；占地震总数的72.5%。地震波的传播地震波体波：在地球内传播纵波：又称压缩波或P波，破坏力小，速度快

横波：又称剪切波或S波，破坏力大，速度慢面波：在只限于在地球表面传播，由体波反射所形成的次生波。振幅大，破坏力大

瑞利波：又称R波，在地表作椭圆运动

乐甫波：又称L波，在地表作蛇行摆动传播速度：纵波>横波>面波面波x:向x方向传播y:在xy平面内蛇形摆动z:z方向无振动x:向x方向传播y:y方向无振动z:在xz平面内滚动9.3震级和烈度M:震级A:标准地震仪在距震中100km处记录的以微米为单位记录的最大水平地动位移。震级：表示地震本身强度大小的等级,是衡量震源释放能量大小的一种量度。里希特（Richter)—里氏M<2:无感地震2<M<4:有感地震M>5：破坏性地震M>7：强烈地震一般1<M<8.5，震级增加一级能量增加30倍左右。地震烈度烈度：地面及建筑物受地震影响的强烈的程度。烈度大小：12度（中国）•比震中烈度低一度：近震•比震中烈度低2度及以上：远震与震级震源深度等有关震中距场地岩土情况地震烈度表烈度分类基本烈度：一个地区今今后一定时时期内，一一般场地条条件下可能遭遭遇的最大大地震烈度度。目前我国基基本上取50年超越概率率为10％的烈度值值作为基本本烈度。抗震设防烈烈度：一个地区区作为抗震震设防依据据的烈度。。设计烈度：各类不同同建筑物抗抗震设计所所采用的烈烈度。•甲类构造物物：专门设设计，采用用特殊抗震震措施。•乙类构造物物：烈度提提高一度•丙类构造物物：按设防防烈度•丁类构造物物：降低一一度（6度时不降））一般6度以下可不不进行地震震作用计算算。9.4场地与地震震危害•地形的影响响–孤突之处大大，鞍部较较小。•土性的影响响–土深厚而松松弱的覆盖盖层上的建建筑物震害害重。–基岩埋藏浅浅，土质坚坚硬时震害害较轻。•建筑物–自振周期长长（层高、、柔性大的的结构）在在深软地基上震害严严重。距震中远远时，短波波被过滤，，长波被叠加放放大，对自自振周期长长的建筑危危害较大。。–距震中近，短周期波波丰富，低层砖石结结构刚度大，易共振振损坏。1957年和1985年两次墨西哥地震震，附近自振振周期短的的老旧建筑筑完好无损损，距震中中400km外的墨西哥哥城中软土土层中的高高层建筑遭遭到巨大破破坏。受地震而破破坏的建筑筑物，可能能遭受直接破坏，也可能是是地基液化、、软土震陷陷而引起地基基失稳或过过量沉陷。。作为基础础工程师，，主要是避避免后者的的发生。地基震害的的主要形式式场地抗震性性评价-剪切波速法法场地类别的的判定场地(或地基)的液化地震液化：对于饱和松松砂、细砂砂，在振动动荷载下(剪切力)土有由松变变密的趋势势。这个过过程中，由由于水来不不及排走，颗粒粒在一段时时间内处于于悬浮状态态。有效应应力变为零，抗抗剪强度丧丧失——液化液化条件：饱和；松散散；细砂或或粉土注意：•粘土有粘聚聚力c,不易液化•密砂,不液化•埋深15m以下，一般般不液化液化机理地基液化可可能性判断断方法1)规范法2)抗液化剪应应力法（H.B.Seed）3)动力反应分分析法4)概率统计法法（谷本喜喜一）1)《抗震设计规规范》判别地基土土液化性•分两步进行行：•第一步：初步判别；；•第二步：根据标准贯贯入试验判判别。若初步判别别为不液化土，可不进行第二步判别别。初步判别：以下情况况判定为非非液化土①土层的地质质年代为第第四纪晚更更新世（Q3）或其以前前时，应判判为非液化化土；②粉土中粘粘粒含量（（粒径小于于0.005mm）不少于下下表所列百百分率时，，应判为非非液化土；；初步判别：以下情况况判定为非非液化土d0-液化土特征征深度，即即经常发生生液化的深深度。规范对近年年来邢台、、海城、唐唐山等地震震液化的现象资料统统计分析，，提出表9-11的特征深度度。d-基础埋置深深度（m），不超过过2m时采用2m；hu-上覆非液化化土厚度（（m），若上覆覆土层内有有淤泥和淤泥泥质土时，，应扣除；；式中：dw-地下水位深深度（m），宜按建建筑物使用用期内年平均均最高水位位采用，也也可按近期期内最高水位采采用；表9-11液化特征深深度(m)初步判别：以下情况况判定为非非液化土根据标准贯入试试验判别对于初步判判别为液化的土(饱和砂土或或饱和粉土)，应采用标标准贯入试试验进一步步判断：不液化液化待判别土层层在地面下下15m以内时:待判别土层层在地面下下15m-20m时:根据标准贯入试试验判别2)抗液化剪应应力法这一方法是是由美国学学者西特(H.B.Seed)等人提出的的地基液化化可能性评评定方法。。它的基本出出发点是把把地震作用看看成是一种种由基岩垂垂直向上传传播的水平平剪切波，，剪切波在在土层内引引起地震剪剪应力。另一方面，，对地基土土进行振动动液化试验验，测出引引起液化所所需的震动动剪应力，，称为抗液液化剪应力力。当作用于地地基土上的的地震剪应应力大于土土的抗液化化剪应力时时，土即发发生液化;反之，则不不液化。因此这一方方法的关键键在于计算算地震剪应力力和测定土的的抗液化剪应应力。等效地震剪剪应力等效地震剪剪应力抗液化剪应应力理论上讲，地基土液化。反之不液化。但由于饱和松散砂土和粉土的原状土难以取得或模拟，故由概念明确，却难以操作。抗液化剪应应力不同震级的的纯砂抗液液化剪应力力曲线7.5震级的粉砂砂抗液化剪剪应力曲线线抗液化剪应应力3)动力反应分分析法原理：将土土看作是粘粘弹性体，，通过振动动叠加法，，求得动剪剪应力的时时程曲线，，并与实验验室中的等等幅值周期期动力试验验结果对比比，将不规规则的动应应力时程曲曲线等价为为均匀周期期应力和振振次。假定定某种材料料在某一应应力循环下下发生破坏坏，循环次次数与施加加的能量大大小有关。。4)概率统计法法日本谷本喜喜一基于35个地震事例例提出。该该法具有地地区性，在在临界液化化灵敏性指指标的确定定上需修正正。判据场地液化判判别结论的的可信性：：判别成功功率78.5%，误判率21.5%地基液化等等级划分已判断为液液化土的地地基，要进进一步判断断地基的液液化等级。。地基液化等等级划分地基震陷9.5地基抗震验验算9.5.1建筑物抗震震设防标准准9.5.2地基抗震强强度验算地基抗震强强度验