地质大工程地质学基础课件03活断层与地震工程地质研究

第三章活断层与地震

工程地质研究第一节概述区域地壳稳定性：指地球内动力地质作用,如地震、火山活动、断层错动以及显著的地壳升降运动等对工程建设安全稳定的影响程度。

指工程建设区域的现今地壳，由于天然或工程因素引起的地应力变化，主要产生构造、火山、地震等活动所造成的具有区域性地壳表层位移和破坏的程度。活断层地

震

破

裂

带唐山大地震唐山大地震玉树地震汶川地震印尼的活火山印尼的活火山印尼的活火山核爆试验三峡水库诱发地震第二节活断层概念及工程意义活断层基本特征活断层鉴别标志活断层调查研究方法活断层区建筑原则断裂与断层的区别断裂：fracture,rupture，

又称破裂，物体受力变形，当应力达到破裂强度时，物体就会发生断开，使物体的连续性和完整性遭到破坏，称为断裂或破裂。岩石中的断裂包括裂隙、节理和断层等。不论断裂两侧岩层或岩体是否沿断裂面发生过相对位移。断层：fault

，岩石在力的作用下发生破裂，并在被破裂的两个岩体之间发生相对位移的不连续面，位移方向平行于不连续面。

概念及工程意义活断层一般是指现今正在活动的断层，或近期曾活动过、不久将来可能重新活动过的断层。后者也称为潜在活断层。《岩土工程勘察规范》

全新活动断裂：全新世（10000）年内有过活动或近期正在活动，在将来（100年）可能继续活动的断裂。发震断裂：近期（500年）发生过5级以上地震，或在未来100年内预测可能发生5级以上地震的断裂。《水利水电工程地质勘察规范》

活断层：最后一次错动距今10-15万年（晚更新世）的断层。

美国原子能委员会（USNRC）的定义是：（1）在3.5万年内有过一次或多次活动的断层（2）与其他活动断层有联系的断层（3）沿该断裂发生过蠕动或微震活动活断层的工程意义沿活动断裂带分布的房屋被摧毁沿活动断裂带道路出现波状节律性破坏北川县城Mainshockfault12BEICHUANCOUNTYShale&sandstoneLimestoneHalfofoldtownwasburiedbylandslideWesttownLandslide1600fatalityTHEFIVE-FLOORHOUSEWERECRUSHEDOVERLAYED①②④③⑤DamagedSchoolbuildingshows“typicalaxispressuretest”水平错动0.5m2ndstoreyisgoneawayHorizontalMovingis0.5mFromsky从天而降抛掷振动液化（Liquefaction）.ElCentro,CA,1979LomaPrieta,CA,1989海啸（Tsunami）主要介绍活断层的类型与活动方式、继承性与反复性、长度与断距、错动速率与周期。活断层的基本特征一、活断层的类型

按照位移方向与水平面的关系：（1）正断型活断层差异升降活动为它的断陷盆地边缘。下降盘分支断层多见，形成地堑式的正断层组合。（2）逆断型活断层多分布于板块碰撞挤压带。上盘变形带大，出现多分支断层。（3）走滑型活断层常分布于大陆内部的地块之间的接触部位，水平错动量大，断层带宽度不大，很少分支断裂。二、活断层的基本特征继承性与反复性

1、继承了老的断裂构造尤其是中生代和第三纪以来的断裂构造格架

2、西部地区以走滑和逆冲－走滑断层为主，且强度明显大于东部

3、东部以正断层和走滑－正断层为主。是深大断裂复活运动的产物

1、深大断裂在挽近期及现代地壳构造应力条件下重新活动而产生

2、深大断裂：切穿岩石圈、地壳或基底的断裂，延伸数十～数千km，切割深度数公里～百余公里。活断层受控于板块构造全球构造（板块构造platetectonicstheory）理论的基本点是，全球划分为六个刚性的岩石圈板块在软流层之上漂移，不断地运动。研究表明，印度板块与欧亚于始新世末，即大约3800万年前相互碰撞，此后印度板块仍以每年约5cm的速度向NNE方向推进，强力地推挤着欧亚板块,板块接触带的两个端点位于察隅和伊斯兰堡附近。在碰撞挤压过程中欧亚板块内产生了塑性或粘性流动变形。印度洋板块青藏高原（1）粘滑型活断层间歇性突然滑动，常伴有地震活动，也称为地震断层。发生在强度较高的岩石中，断层带锁固能力强，危害大。发震断裂特征：深断裂，裂谷，板块接触带。（2）蠕滑型活断层沿断层面两侧岩层连续缓慢地滑动发生在强度较低的软岩中，断层带锁固能力弱一般无震发生，有时可伴有小震。活动方式可分为粘滑型和蠕滑型近年来，一些研究者注意到了粘滑型断层在大震前后一段时间内在震源区及其外围的蠕滑现象。1976年唐山地震前后的一些宏观现象，如井壁坍塌变形、沿八宝山断层地下水位的变化、河北省中部的井喷现象等，都可能与深部断层的蠕动有关。据唐山地震区地形变资料反演求得的震中区8km×6km的地带内，于1969—1975年发生了走滑错距为104cm的无震蠕滑，走向和倾向滑动的平均速率分别达18.6cm/a和1.4cm／a。

我国大陆内部还有一种特殊的反映断裂蠕动的构造形式，就是由于地壳块体或断裂带蠕动，导致在地面产生一系列微型破裂构造，一般称为地裂缝(groundfissure)或“地裂”现象。典型代表有西安地裂缝和1974—1976年在冀、鲁、豫、皖等省先后出现的大面积地裂现象。上述的地裂现象不受地貌、土质和水文条件影响而广泛分布在大范围内，与区域构造方向和区域应力场方向协调，表现出有统一的受力方向，反映出它们可能是一种大范围构造活动或深部断裂的蠕动而引起的地表蠕裂现象。西安地裂缝就被认为是由于渭河断陷南侧的长安临潼断裂的张性蠕动，为厚达一千余米的第四纪土层提供了潜在临空面，在自重应力场作用下产生了侧向扩展(gravitationallateralspreading)而形成的。活动断层的产状要素、长度等均是重要的几何要素，这些可以通过勘探等手段得到确定。而活动断裂重新活动往往并非全断裂都活动，而是部分段的活动，指现活动段长度及两旁相应的错断距离。通常用强震导致的地面破裂(地震断层或地表错断)的长度(L)和伴随地震产生的一次突然错断的最大位移值(D)表示。通过对地表错断的研究，可以了解地震破裂的方式和过程，判定地震断层动力学特征，又可了解地震时的地面效应，判定地震危险性和震害程度，为在活断层区修建建筑物的抗震设计提供参数。对于历史活断层长度和断距，可以从被错动的形迹得到，而对于潜在活断层，要根据有关方面进行预测。通常是根据活断层可能产生最大地震震级M，利用统计经验方式及查表确定L和D。

活断层参数的定量研究如下关系图也可以作为确定L、D时使用（1）我国关系式（四川省地震局1986）：

M=1.19lgL+5.25L=0.56M-2.25（2）日本松田时彦得出的关系式为：

M=（1/0.6）lgL+4.85lgD=0.55M-3.71（3）博泥拉得出的关系式：

Ms(L)=6.04+0.708lgL

断层长度1~数百公里不等，一般小于5.5级地震很少产生地表错动。地表所见断层长度是地下的1/2~1/5。活断层地震活动是否在地表显现形迹，与地表覆盖层厚度、震源深度及震级有关，一般覆盖层厚度大于30-50m、震源深度大于10-30km、地震震级小于6级条件下，很少出现地表断裂现象。有的情况下，可以采用数字分析（如有限元）方法确定断层长度及断距。

1、错动速率

错动速率是指断层年错动位移量，一般是用若干年总的错动量计算得到，因而也称平均错动速率。分为水平和垂直分量。断层错动速率从两个方面获得：

活断层活动速率及相应周期是表明活断层的活动强度的重要指标，是地震强度的重要资料。（1）精密地形变测量是研究现今活动断裂的有效方法。我国许多著名活断层均设有精密水准、三角测量、激光测距等量测工作。

有了量测数据，便可以计算错动速率。如贺兰山东麓活断裂红果子沟处，84年~86年测得断层右旋错动，水平8.48mm、垂直0.75mm。故错动速率：四、错动速率和活动周期（2）根据第四纪地层、地质的年代及错动量来获得研究夷平面、阶地、水系、断崖、土层等，通过测量错动量及相对年龄，可以计算出平均错动速率。等级AAABCD错动速率(㎜/a)>101－100.1－10.01－0.1<0.01活动性极强强弱微非活动2、错动周期地震断层两次突然错动之间的时间间隔为活断层错动周期。

断层运动是地质体能量积累释放的结果，显然能量积累要经历一个时期，积累的过程断层处于平静期（休眠期），释放的过程为活动期。断层表现为活动——平衡——再活动的周期恢复。断层应变速率、锁固段深度等不同，表现了不同的错动周期。对于粘滑型断层，一次错动对应的是一次地震活动。可按以下方法确定错动周期：①按地壳应变速率（这是近似当成断层平均错动速率）S及一次地震错动量d计算R。

按上式计算，对于S＝1～10mm/a的A级活断层，当发生M＝7～8的地震时，R≈1000年。②根据2次地震条件、时间间隔确定③根据地震震级及错动速率，由经验统计式计算

许多人研究了震级M、错动速率S与错动周期的关系；建立了许多统计关系。如日本的松田时彦对日本断层错动与地震震级关系时，得到lgd=0.6M-4.0,错动周期是R=d(错移量)/s(错动速率)，即有④根据第四纪地层、地质错动证据，结合年龄测定确定周期。据研究，活断层活动周期一般在1—2千年左右，少数上万年或几百年。三次运动：①第一次（4200a）上盘块体下滑，产生张裂缝，堆积W1.②第二次（2700a）上盘继续下滑，产生拉张裂缝，将W1拉开，途中堆积W2.②第三次（820a）继续下滑，出现F2

断裂，将W2错断（垂直距离0.6m）.周期：一次→二次4200-2700=1500年二次→三次2700-820=1880年速度：二次→三次

0.6÷1880≈0.75mm/a北天山西部喀什河断裂活断层的年龄判据活断层的年龄判据方法有间接法（错断地层年龄法）和直接法（断层物质绝对年龄法）两种：间接法：适用于错断断层带及其所在地质体上覆盖有第四纪沉积物的条件。直接法：从断层带内采取样品，并用专门一起测定样品中某些矿物、岩石、化石的物理、化学和显微结构的变化等，用以确定绝对年龄。14C法：宇宙射线中子冲击高空氮生成14C,新生的14C被氧化成为CO2,参加自然界碳循环，扩散到整个生物界以及大气发生交换的一切含碳物质中。这些14C含量一方面衰减，一方面从大气中得到补偿，保持平衡，但是一旦动植物死亡掩埋，则只会衰减而不得到补偿。即可通过半衰期测年。适用范围是距今300年-50000年。热释光法：某些固体物质因长时间受到射线的辐射，在辐射电离作用下，固体物质产生电子-空穴对，一些电子被晶体的缺陷所俘获。如果将晶体加热，被俘获的电子则从陷阱中逃逸出来与空穴复合，同时以光子的形式释放出他们所储存的能量，这就是热释光。当积累热释光以后，遇到光-热事件，就会使积存的热释放，然后重新积累热释光。一、地质、地貌、水文地质标志二、历史地震及历史期地震错段标志三、微地震测量及地形变检测标志四、地球物理标志

断层的活动性与否要通过一些标志加以鉴别。鉴别有直接测定活动物质年龄的方法，也可以从有关的地质、地球物理等现象间接判断。间接鉴别标志有如下几个方面：活断层的鉴别标志地质方面最新沉积物被错断，断层破碎带，砂土液化，地面破裂等最新沉积物被错断只要是见到第四系中、晚期的沉积物被错断，均视断层为活断层。如位于汾渭地堑中段的平遥活断层，错断晚更新世中晚期的黄土，以及早中期更新世地层，断距40—50m。如图：如上图，可看出几期运动：①C堆积以前，断层已活动，位移量大；②C堆积以后，D堆积以前，断层至少一次运动（CD的错距不同）；③D堆积后，E堆积以前至少一次活动。断层破碎带构造形迹

活动断层因其形成时间较晚，一般表现为构造带物质欠固结欠胶结状态，较为松散。另外，表现出脉体变形被切断，构造岩片理化，透镜化，断面新鲜无风化，第四系物质牵引弯折等。断层矿物的显微变形出现显微组构（如不等颗粒拉长，长轴微定向等），如图1、不同地貌单元突然相接，或两边沉积物厚度显著差别地貌方面

例如，隆起山区与断陷盆地突然相接。一次错动量大的活断层，沿线分布断层三角面、断层崖、陡坎、垭口、“V型谷”等。2、地貌单元的分解和异常

例如，河流阶地、山脊、水系、夷平面、坡洪积扇等地貌单元，由于活断层作用，使其产生错断、分解。

例如，活断层作用使正常发育的地貌系统出现异常形态或特殊地貌景观。如断层带一侧，河流的同步肘状拐弯、宽窄变异，活断裂带上线状排列的洪积群、泥石流、滑坡、串珠状洼地等。水文地质方面

由于断层带构造物质松散，容易形成强导水带，因而活断层带一线分布泉水、温泉，出现植被发育现象。也由于活断层为深大断裂，深循环水将导致水的化学异常。历史地震记载资料

我国有长达3000多年的历史地震记载资料，尤其是较近的历史记载，可以帮助判别活断层的存在，可能时据以判断活断层的错距，断裂长度等。

对古代建筑物破坏、错断、掩埋等情况调查，可以帮助判断活断层当时的错距等情况。微震及地形变测量

采用精密水准测量和三角测量在可能活动断层两侧进行地形变测量，可以有效地获得断层活动性的有关证据。

断层的现代活动，必然导致断层带内产生物理、化学变化，其中如断层气、放射性异常；重力、磁力、地温等物理异常。通过测量分析，可以间接作为活断层的佐证。

自70年代以来，我国地震部门在一些重要地区设置了密集的地震台网，监测微震震中位置用以判别活断层，尤其在一些大型水、著名的活断层地区布置监测台站，取得了一系列监测资料。它是研究现代地震活断层的最直接有效的方法，但其费时、代价高，不能作为研究活断层的主要工具。地球化学及地球物理标志活断层的工程地质调查目的在于准确确定建筑区附近活断层带位置，确定建筑区内有无活断层，活断层带的宽度，错动最大幅值及变形带宽度，以及间断活动的时间间隔，如果伴有地震，则应进行地震研究。活断层的调查研究方法航测照片

可以看到地表研究所不能看到的迹象，近年来快鸟(QUICKBIRD)卫片精度达0.68m,在研究属于线性构造的断层中是很有用的。有些主干走向错动活断层在图上极易看出．

另一些极端情况，例如逆断层，既使是有丰富经验的解译者也只能定为可疑断层，所以一定要两个有经验的人分别解译，以排除不可靠的主观判断。西大滩遥感影像图开挖探槽是研究活断层活动特性、确定其间断活动时间间隔的必不可少的手段。主要研究跨断层的最新沉积是否被断层错断及其错动幅度；提供含碳物质的样品以定绝对年龄，以便判定活动的时代；揭露重复错动证据，如较老地层比新地层错距大、多次的地层砂土液化造成的多次喷砂的地层记录等等，以判定间歇错动的时间间隔。所需探槽深度一般不大，约为2-4m。活断层调查-开挖探槽活断层的监测对工程或对发生较强地震有重要意义的活断层应监测其活动动态。监测有位移监测和微震监测两方面，两者应配合进行。位移监测的方法是多种的，从不同时期的卫星影象的比较研究、基线重复测量到埋置仪器检测。在坑道中跨过断层埋置伸长计可以连续地监测断层活动动态。活断层活动年代的测定在地震地质、现代构造运动和大型工程设施区域稳定性研究中，确定断层最后一次活动至关重要。目前有两类确定方法：其一为确定断层活动时代区间，即活动年代的上限和下限，多以被断层错断或未错断的地质体或地貌的年代来表示；其二为直接测定断层活动过程中产生的物质的年代，即提取断层活动生成的地质时期的计时信息。最大主应力最小主应力数值模拟建筑物场址一般应避开活动断裂带。线路工程必须跨越活断层时，尽量使其大角度相交，并尽量避开主断层。必须在活断层地区兴建的建筑物，应尽可能地选择相对稳定地块即“安全岛”，尽量将重大建筑物布置在断层的下盘。在活断层区兴建工程，应采用适当的抗震结构和建筑型式。第五节活断层区的建筑原则第三节地震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；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；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；了解地震区抗震设计基本原则。一、概述地震:在地壳表层,因弹性波传播所引起的振动作用或现象。

构造地震火山地震陷落地震诱发地震（水库蓄水、核爆、深井注水）按成因分类

浅源地震：0<70km大陆地震多属此类，占73%，30km以内更多中源地震：70~300km占23%深源地震：>300km占4%，最深达720km震源深度

大地震：M>=7级强烈破坏地震中地震：7>M>=5破坏性地震小地震：5>M>=3,2-4级有感地震微地震：3>M>=1

超地震：M<=1按地震M级大小构造地震最严重一类，数量多规模大，波及面广，破坏性大，世界90%以上属于此类。全球震中分布图全球强震分布图据统计，全世界每年大约发生几百万次地震，人们能感觉到的仅占1％左右，7级以上强烈破坏性的灾害性地震每年多则二十几次，少则三、五次。我国位于环太平洋和地中海一喜马拉雅两个地震带之间，是一个多地震活动的国家。在我国三千多年的历史资料中，记录地震近万次，其中上世纪以来破坏性地震达6000多次；据1200～1989年资料统计，7级地震147次，8级及其以上巨大地震共19次。建国以来发生>=7级的地震12次。我国地震分布以西南、西北、华北、东南沿海和台湾省区破坏性地震最多。其中台湾尤甚，大震多，频度高；新疆和西藏次之。若以地震烈度6度为轻微以上破坏性标准，我国约575万平方公里属于轻微以上破坏区，其中，宁夏、兰州、海口、北京、太原、大同、西安、昆明、天津、呼市、汕头位于8度区。一次6级地震可释放6×1020尔格的能量，大致相当于30～40万吨TNT炸药的巨大爆炸，7级地震可释放2×1022尔格的能量，8级地震可释放6×1026尔格的能量。可见地震释放能量之大。而且绝大部分能量的集中释放，于数秒种内完成。因此，地震灾害的猝发性和惨重性往往给人类生命以极大威胁，造成经济财产巨大损失。据美国联邦政府统计，仅二十世纪以来，全世界就有120余万人遇难于地震灾害；五十年代以来，全球破坏性地震造成的经济损失已逾2000亿美元。地震灾害是最重要的自然灾害之一。中国的地震灾害又居世界之首。在我国历史记载中，1556年陕西华县地震8级死亡人口达83万；1920年宁夏海原地震死亡人数也超过20万。令人痛心的1976年唐山地震7.9级，死亡24.2万多人，工业城市毁于一旦，直接经济损失100亿元，为世界地震史所罕见。还有66年的邢台地震，70年通海地震，75年海域地震。（我国这些地震震源深都在13km左右）。我国有3000多年地震记录历史，发明了地震仪，编制了地震区划图，制定了抗震规范，建立了地震监测台网，组建了诸多地震研究工作机构及一大批从事地震的科技工作者。地震波对建筑物的破坏作用不同工程地质场地的地震效应地震小区划地震建筑场地的选择抗震措施的工程地质论证为地震区的城市和各类工程的规划、设计提供依据地震地质研究的工程意义世界最大近断层地震断层直接通过桥梁桥柱间相对位移过大支撑长度不足欠缺防落装置土壤液化桥梁崩塌桥梁错屈、折断桥柱挠曲破坏桥柱剪切破坏支承、支承座破坏防落装置破坏、落桥桥墩沉陷、倾斜、侧移石图桥南下线落桥乌溪桥南下线桥墩剪力裂损名竹大桥崩塌桶头桥全桥损毁东丰大桥大梁侧移悬空、折断埠丰桥桥墩坍塌(南投集集镇)THEFIVE-FLOORHOUSEWERECRUSHEDOVERLAYED①②④③⑤DamagedSchoolbuildingshows“typicalaxispressuretest”水平错动0.5m2ndstoreyisgoneawayHorizontalMovingis0.5m.ElCentro,CA,1979砂土液化地震引起埠丰桥断裂，河床抬高8m,形成叠水(石岗)二、地震基础知识一、几个概念：

1.震源：地震发源地（能量E、深度H）2.震中3.震中距4.震源深度

5.地震波：地震波是指从震源产生向四外辐射的弹性波。体波：通过地球本体传播的波面波：体波经过反射、折射后，在介质的界面或自由面（如地面）传播纵波（P）：压缩波横波（S〕：剪切波体波瑞利波（R）：质点在XZ面上椭圆滚动前进勒夫波（Q）：质点在XY面上曲线前进面波（L）6.震级（M）：是衡量地震本身大小的尺度，由地震所释放出来的能量大小所决定。M＝lgAA：距震中100公里处标准地震仪在地面所记录的震波最大振幅。（微米）标准地震仪：自振周期0.8秒，阻尼比0.8，最大静力放大倍率为2800。能量E（J）与震级（M)关系：理论上M无上限，实际上，因地壳岩石强度有限，即累积应变能有限，目前最大M为8.9级。logE=4.8+1.5M7.烈度(I)：一次地震于某地地面震动强烈程度。是对地震发生后的灾害进行评定的一种宏观尺度，它是各种因素（感觉、场地地基、结构等）综合影响的后果。

与地震释放的能量大小、震源深度、震中距、震域介质条件有关。

一次地震只有一个M，但有不同I。震中烈度用I0表示。震源深度和震中距越小，地表岩土越软弱，地震烈度越大。浅源地震（据152次大震统计）震级与烈度的关系：M=0.68I0+0.98烈度是估算灾情，进行区划，抗震设计的直接依据。震害大小取决于地震破坏力和地物本身抗震性两方面，烈度划分以两方面作为标准。目前全世界均是以一次地震造成一个地区的宏观震害（如房屋倒塌程度等），同时引入地震加速度等物理指标作为参考，划分烈度。国际上有数十种划分标准，我国是国家地震局制定的标准，根据一个地区某一地震及代表性地质条件（一般二类土层）建筑破坏情况划分烈度。根据：人的感觉，房屋及器物地物震害程度，加速度和速度（参考）。烈度人的感觉一般房屋其它现象考物理指标大多数房屋震害程度平均震害指数加速度/（CM/S2）（水平向）速度/（CM/S2）（水平向）I无感II室内个别静止中的人感觉III室内少数静止中的人感觉门、窗轻微作悬挂物微动IV室内多数人感觉，少数人梦中惊醒门窗作响悬挂物明显摆动，器皿作响V室内普遍感觉，室外多数人感觉，多数人梦中惊醒门窗、屋顶、屋架颤动作响，灰土掉落，抹灰出现微细裂缝不稳定器翻倒31（22~44）3（2~4）VI惊慌失措，仓惶逃出损坏——个别砖瓦掉落、墙体微细裂缝0~0.10河岸和松软土上出现裂缝，饱和砂层出现喷砂冒水，地面上有的砖烟囱轻度裂缝、掉头63（45~89）6（5~9）VII大多数人仓惶逃出轻度破坏——局部破坏、开裂，但不防碍使用0.11~0.30饱和砂层常见喷砂冒水，松软土上地裂缝较多，大多数砖烟囱中等破坏125(90~177)13(10~18)VIII摇晃颠簸，行走困难中等破坏——结构受损，需要修理0.31~0.50干硬土上变有裂缝，大多数砖囱严重破坏250(178~353)25(19~35)IX坐立不稳，行动的人可能摔跤严重破坏——墙体龟裂，局部倒塌，修复困难0.51~0.70地方出现裂缝、基岩上可能出现裂缝、滑坡、坍方常见，砖烟囱出现倒塌500(354~707)25(19~35)X骑自行车的人会摔倒，处不稳状态的人会摔出几尺远，有抛起感倒塌——大部倒塌，不堪修复0.71~0.90山崩和地震断裂出现，基岩上的拱桥破坏，大多数烟囱从根部破坏1000(708~1414)100(72~141)XI毁灭0.91~1.00地震断裂延续很长，山崩常见，基岩上的拱桥XII地面剧烈变化，山河改观《中国地震烈度表（1980）》使用说用（１）烈度>VI度，判定地震烈度以房屋震害为主，人的感觉仅供参考；>X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；XI、XII度的评定，需要专门研究。

（２）“一般房屋”在《中国地震烈度表（1980）》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“一般房屋”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，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，对表列各烈度的震害程度和震害指数予以提高或降低。（３）“人的感觉”指平房内或楼房低层内人的感觉。（４）表中震害指数是对上述“一般房屋”而言。“完好”为０，“毁灭”为１，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，可以用普查或抽查的方法确定之。（５）使用本表时可根据地区具体情况，作出临时的补充规定。（６）烟囱指工业或取暖用的锅炉房烟囱。（７）表中数量词的说明：个别：１０％以下；少数：１０％～５０％；多数：５０％～７０％；大多数：７０％～９０％；普遍：９０％以上。（８）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评估。2008年汶川地震烈度区划分（1）

地震基本烈度（I基）：一定时间和一定地区范围内一般场地条件下可能遭遇的最大烈度。一个地区的平均烈度。（2）场地烈度（I场）：同一I基区，场地条件不同而进一步划分，对I基修正。（3）设防烈度（设计烈度）（I设）

：是抗震设计所采用的烈度。依建筑物重要性、抗震性、经济性、对I基调整。原则上一般建筑用I基，重要建筑适当提高。设计部门很少用I场。V度区不设防。三、地震地质条件1.介质条件硬脆性的岩石能够积聚较大的弹性势能并最终突然脆性破裂。

软塑性的岩石在应力条件下多以塑性变形来调节，将应变能逐渐释放出去，因而不可能发生强震。

我国华北地区地震活动水平明显高于华南地区的一个重要因素，就是因为前者的结晶基地以花岗岩石为主，而后者的基地岩石大多为叫软弱的变质岩系。2.结构条件活断层的一些特定部位：端点、拐点、交汇点等。2008汶川地震触发滑坡密度分布图大光包滑坡3.构造应力条件现代构造运动强烈的部位，应力集中。构造应力场包括1、3的大小方向，构造应力方向与断层的关系。

由于不同地质历史时期的构造运动之间往往表现出一定的继承性，所以在研究现代构造应力场的发生、发展演化和形成机制时，需要联系早期的构造应力特征，特别是晚第三纪以来的新构造应力特征。四、震源机制和震源参数1.震源机制：地震发生的物理过程或震源物理过程。可以通过多个地震台的地震记录图来确定。主要依据初到P波的方向。研究表明，浅源地震P波初动与震源体出动方向之间的较为简单而明确，即P波初动具有明显的象限分布特点。＋＋－－＋＋－－1313单力偶双力偶P波的初动具有明显的象限分布特点。震源断层面解（faultplatesolutionoffocalmechanism）平移断层正断层逆断层我国某些地震的震源机制解阿尔泰山-蒙古西部强震震源机制解2.震源参数：反映震源断层的一些特征量或物理量包括：断层走向、倾向、倾角、断层错动方向、震源断层长度、宽度、断层错距、震源应力方向等。

求解：（1）震源机制解（2）等震线的几何特征（3）根据经验式，据震级等计算断层长度、错距（4）根据震前后大地变形推求断层位量、方向、错距、类型等五、地震效应取决于三方面：场地工程地质条件；震级、震中距；建筑物类型及结构。地震效应——地震作用影响所及的范围内，地表出现的各种震害和破坏。振动破坏效应——引起建筑物破坏地面破坏效应——地面破裂及地基液化、沉陷等斜坡破坏效应——滑坡等三种破坏效应振动破坏效应地震地面运动建筑物振动建筑物破坏(强度、刚度、整体性不够产生破裂或倒塌）地震（a,v,A)两种分析方法1.静力法2.动力分析法由于地震力作用直接引起建筑的破坏，称为震动破坏效应。假设：1）建筑物是刚体，即建筑物的各部分作为一个整体（一个质点），具有相同的加速度。2）建筑物受力振动加速度和地面加速度是相同的3）将地震力视为由地面振动a0max引起建筑物的惯性力，即地震力就是建筑自身的惯性力，固定不变。建筑物受到的地震力P为：其中

当amax为水平矢量，称其为水平地震系数kc，相应地为垂直地震系数k/c；g为重力加速度；PW1.静力法我国规定Kc’=(1/2-1/3)Kc

一般：不考虑Kc’,但在有倾覆、滑动危险的结构，如挡土墙、水坝等，需用Kc’核算。在高烈度（VI度以上）区必须考虑地震力核算的稳定性。（1）工业与民用建筑，建筑物的破坏主要与水平地震力作用下的水平滑动及结点脱开有关，故实际上为稳定性课题，其表达为：

式中：f、c为地基与基础间或滑动面上的摩擦系数及粘聚力；W为建筑物的重量；A为建筑物基础底面或滑动面的面积；Kc为水平地震系数。

（2）水坝应考虑两种情况：只考虑水平地震力作用时，在水平与铅直地震力共同作用时，2.动力分析法

实际情况：①建筑物与地面所受到的加速度并不一致。②建筑物的震动破坏，除了受到最大加速度的影响外，还与振动持续时间、振动周期以及建筑物的结构特性有关。故广泛用动力分析法考虑地震对建筑物的作用与场地工程地质条件、建筑物结构特点、地震历时等因素。

a.简化反应谱b.地震加速度时程曲线a.简化反应谱法认为建筑为一个质点系弹性体M，其振动性能由自振周期和阻尼比决定，要考查在受到不同时刻的地震加速度a0后，建筑所表现的加速度a的大小。质点受振动后的性能可建立微分方程，该方程中包括了质点a及地面a0，解方程时，按简化的办法输入一次地震的不同时刻的a0，得到一系列amax值，得到一个特定T、阻尼下反应谱曲线。给amax标准化，定义动力系数，物理含义是质点对a0的放大倍数。不同阻尼比时的加速度反应谱卓越周期特征周期：由于地表岩土体对不同周期的地震波有选择放大作用，某种岩土体总是以某种周期的波选择放大得尤为明显而突出，使地震记录图上的这种波记录得多而好，这种周期即为该岩土体的特征周期，也叫卓越周期。近震远震示意图地震影响系数：表示单质点系弹性结构在地震作用下的最大加速度反应与重力加速度比值的统计平均值，即：烈度67890.040.080.160.32

设计反应谱抗震设计中所采用的反应谱应是建筑物在其使用期限内可能经受的地震作用的预测结果。根据255个地震记录统计分析结果，《建筑抗震设计规范》给出了设计反应谱。应用：(a)设计时不一定进行动力分析计算，直接根据T，Tg查a。(b)等效静力分析方法：

式中：为地震影响系数

2.地震加速度时程曲线弹塑性体变形总值不仅随荷载的增加而增大，而且还随反复加载的次数增加而增大。同理，给出结构遭遇强震进入弹塑性变形阶段以后，强震持续时间越长，结构的累加变形也就越大。所以，对结构的弹塑性变形计算，要同时考虑地震波的频谱特性（振幅大小，周期长短）及强震持续时间。这样计算才能把地震过程中结构受到地震作用的大小及反复次数多少等影响因素体现出来。这就需要对结构进行弹塑性变形时程分析。映秀牛眠沟高速远程离散元数值模型地震水平和数值加速度时程曲线t=1.60st=7.00st=21.00st=15.00st=42.00st=309.2s地面破坏效应地面破裂效应地基基底效应地震断层地面裂缝沉降砂土液化地基滑移地面破裂效应

地震时断层错断及地面裂缝引起的建筑物破坏。强烈地震均会出现。与断层活动方式、震源深、M、覆盖层厚等有关。（1）断裂活动就可能产生地表断裂。（2）与上部土层厚有关。临界厚度

—土层剪损应变临界值，硬土5%，软土10%。

D—下部断裂错动垂直位移（m），一般<3m。

一般覆盖层30-50m以上很少出现地表断裂。（3）M>7.2级几乎都产生，M=6级、震源10-30Km时，很少产生。

地基效应强烈震动作用下，土体较大变形移动，使地基承载力下降或丧失，由此造成建筑物的破坏。

饱水砂土在地震、动力荷载或其它物理作用下，受到强烈振动而丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用或现象。液化机理：在地震过程中，较疏松的饱和砂土在地震动引起的剪切反复作用下，砂粒间相互位置产生调整，使砂土趋于密实。砂土要变密实就势必排水，但在急剧变化的周期性地震力作用下，伴随砂土孔隙度减小而透水性变弱，因而排水愈来愈不通畅。应排除的水来不及排走，而水又是不可压缩的，于是就产生了超孔隙水压力。砂基液化问题砂土的强度日本新泻1964年地震时砂土液化影响。这些设计为抗震的建筑物倾斜而未受损坏。加州沃森维尔附近的野外涌沙唐山地造成的喷水冒砂区分布图震影响砂土液化的因素1）土的类型及性质★粒度

粉、细砂土最易液化；高烈度时，亚砂土、轻亚粘土、中砂也可液化。我国90%发生在粉组、砂、亚砂土中。粉粒含量>40%时，极易液化；粘粒含量>12.5%时，极难液化。极易液化土的特征是：平均粒度0.02-0.10mm，ŋ=2-8，粘粒含量<10%。★密实度松砂极易液化，密砂不易液化。相对密度Dr<50%时，很易液化，Dr>80%时，不易液化。★成因及年代多为冲积成因的粉细砂土，如滨海平原、河口三角洲等。沉积年代较新：结构松散、含水量丰富、地下水位浅2）饱和砂土的埋藏分布条件埋藏条件包括：砂层厚度、上覆非液化土层厚度（即埋藏深度）、地下水埋深。★砂层上覆非液化土层愈厚，液化可能性愈小。一般埋深大于10-15m以下就难以液化了。★地下水位埋深愈大，愈不易液化。实际上，地下水埋深3-4m时，液化现象很少，一般把液化最大地下水埋深定为5m。★砂层越厚越易液化。3）地震活动的强度及历时是砂土液化的动力地震愈强，历时愈长，则愈易引起砂土液化，而且波及范围愈广。Ⅵ度以下地区很少有液化现象；Ⅶ度区只能使疏松的粉、细砂层液化；而Ⅸ度以上地区才能使粗粒及粘粒含量较高的土液化。强度很高的地区即震中区附近，因地振动以垂直为主，也不易产生液化。液化范围（液化最远点，以震中距R表示，Km）