公路地震地质灾害及其防灾减灾-地震灾害的基本知识

地震灾害的基本知识一、地震的定义地震：又称地动、地振动，是因地球的内力作用而产生的一种快速释放能量的地壳振动现象，期间会产生地震波的一种自然现象。地震是地壳运动的表现之一，是地球上经常发生的一种自然现象，地震是极其频繁的，全球每年发生地震约550万次。地震常常造成严重人员伤亡，能引起火灾、水灾、有毒气体泄漏、细菌及放射性物质扩散，还可能造成海啸、滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害。本课程中，公路地震灾害是指由于地震导致的交通领域路基、桥涵、隧道、服务区建筑及其附属结构设施的破坏现象。地震灾害的基本知识二、常用地震术语：地震常用术语有震源、震源深度、震中、震中区、震中距、等震线等。地震灾害的基本知识震源：地震发生时岩层断裂或错动，产生振动的部位；震源深度：震源至地面的垂直距离；震中：震源在地表的垂直投影点；震中区：地震发生时震动和破坏最大地区；震中距：受地震影响地区至震中的距离；等震线：在同一地震中，具有相同地震烈度地点的连线。常用地震术语图示地震灾害的基本知识三、地震的衡量标准：目前衡量地震的大小和地面破坏程度的标准主要有震级和烈度两种。1、震级：是衡量一次地震释放出来的能量大小的等级指标，用符号M表示。目前的震级标准，是由地震学家查尔斯·里克特（Richter）1935年公布的，以他的姓氏命名，即“里克特震级表”，简称“里氏震级表”。地震震级从低到高分为1～10级。震级M与地震释放能量E（单位erg）之间：当震级相差1级时（如：2011年日本东北部太平洋海域3·11地震9.0级，2008年中国汶川8.0级），地面振幅相差10倍，能量相差32倍。地震灾害的基本知识微震：M＜2的地震，人们感觉不到。有感地震：M=2～4的地震。破坏性地震：M＞5的地震，建筑物有不同程度的破坏。强烈地震或大地震：M=7～8的地震。特大地震：M＞8的地震。日本3.11大地震地震灾害的基本知识2、地震烈度：是指地震时某一地点震动的强烈程度，用符号I表示。它不仅取决于地震能量，同时也受震源深度、震中距离、地震波的传播介质及表土性质等条件的影响。

地震发生时，震中区的地震烈度称为震中烈度，用符号I0表示。

震级与地震烈度的关系：一次地震，震级只有一个，但距震中由近至远，地震烈度会有多个。震级指明地震大小量级；烈度说明破坏程度。距离震中愈远，受地震的影响就愈小，烈度也就愈低。按破坏程度地震烈度分为12度，见下图《中国地震烈度表》（GB/T17742-2020）。路网分布与地震烈度关系图地震灾害的基本知识四、地震波：

地震发生时能量通过地球本体以波动的形式传播的现象叫“地震波”，也叫“体波”。地震波分为纵波（P）与横波（S）。1、纵波（P）：即压缩波，类似于空气中传播的声波。纵波是由震源向外传递的压缩波，质点的振动方向与波的前进方向一致。纵波在固体、液体、气体中都能传播，特点是振幅小、周期短、传播速度较快，在地壳中平均速度为7～8km/s，地震发生时，地震纵波（P）先期到达，震中附近发生强烈的水平摇动。地震灾害的基本知识2、横波（S）：即剪切波，质点的振动方向与波的前进方向相垂直，破坏性最大。横波只能在固体中传播，特点是周期较长、振幅较大，传播速度比纵波慢，在地壳中平均速度为4.5～5km/s。人们在感觉到一个左右摇晃的P波振动之后，会有一个短暂的停顿，然后会是一个更猛烈的上下颠簸形式的振动，持续的时间也相对长一些，大多数房屋在水平摇晃变“酥”之后，便在上下颠簸中进一步毁坏倒塌，这就是地震S波的作用。地震灾害的基本知识3、地震P波预警技术简介：日本是较早使用地震P波预警技术的国家。基本原理是：地震时会产生纵波（P）和横波（S），P波的传播速度是7km/s，S波传播速度是4km/s。根据先探测到的P波预测出地震，赶在S波到达前发出了警报。类似于雨天打雷闪电，虽然同时发生，但我们先看到闪电，后听到打雷声。地震灾害的基本知识

据资料表明：日本3·11大地震中，比较准的是第四报，用了8.6秒发出，对于距离震中较近区域，预警信号和地震横波几乎同时到达，预警没起到什么作用；对距离较远的东京地区，预警信号是起作用了，但意义相对小一些。根据地震P波预警技术发出警报后，所有搭载这一功能的电视机会自动开机并报警。虽然只争取到10秒的时间差，但对于逃生、以及同样会接收到预警并自动停止的电梯、核电站、地铁、高铁来说是很关键的。地震灾害的基本知识五、地震的分类1、按地震产生的原因分类，分为：火山地震、陷落地震、人工诱发地震和构造地震。2、按震源深度分类。分为：浅源地震（小于60km）、中源地震（60～300km）、深源地震（大于300km）。震源深度越小，地震对地面造成的破坏性越大。我国发生的地震绝大多数属于浅源地震（震源深度为10～20km）汶川地震中损坏与残存的建筑物地震灾害的基本知识六、地震的破坏作用，分为：地表的破坏、建筑物的破坏和次生灾害三个方面。1、地表的破坏（1）

地裂缝：重力地裂缝：由地面剧烈震动产生的惯性力超过土的抗剪强度所致。构造地裂缝：与地质构造有关，是地壳深部断层错动延伸至地面的裂缝。（2）

喷砂冒水：地下水位较高的平原或沿海地区，埋藏较浅的饱和砂土层或粉土层，在地震强烈震动作用下使饱和砂土或粉土颗粒处于悬浮状态，形成土体液化，从地裂缝或土质松软的地方冒出地面，称为喷砂冒水现象。（3）

地面下沉：在强烈的地震作用下，在回填土和孔隙较大黏性土等松软而压缩性较高的土层中，往往发生震陷，使建筑物破坏。此外，在岩溶洞和采空区也常发生震陷。（4）

滑坡、塌方：在强烈的地震下，常引起河岸、陡坡滑坡，有时规模很大，造成公路堵塞、岸边建筑物破坏。地震灾害的基本知识2、建筑物的破坏（1）

结构丧失整体性：建筑物因构件连接不牢、支撑长度不够，或作为支座的墙体倒塌、柱断裂，引起结构丧失整体性而破坏。（2）结构承载力不足而引起的破坏：承重构件，如：墙、柱、梁等由于破坏，造成房屋倒塌。（3）地基失效：当建筑物建在软弱的地基土上或建在可液化的地基土上，而又未进行特殊处理，在地震发生时地基土的抗剪承载能力不能抵抗重力的继续作用，从而造成房屋的局部倾斜或不均匀下沉。地震灾害的基本知识3、次生灾害：地震除直接造成建筑物破坏外，还会引起火灾、水灾、有毒物质污染、瘟疫等次生灾害，尤其在大城市，由次生灾害造成的损失有时比地震直接产生的灾害造成的损失还要大。地震灾害的基本知识七、工程构造物抗震基本知识1、抗震设防目标：建筑物抗震采用三级设防，即“小震不坏、中震可修、大震不倒”，这种抗震设计理念，可以大大减少建筑物倒塌的可能性，以保障公众的生命安全。地震灾害的基本知识2、抗震设防分类：《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）综合分析确定分为四个抗震设防类别。（1）需要进行特殊设防的建筑为特殊设防类（简称甲类），涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果。（2）需要提高设防标准的建筑为重点设防类（简称乙类），指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果。

地震灾害的基本知识（3）指大量的除1、2、4款以外按标准要求进行设防的建筑为标准设防类（简称丙类）。

（4）允许在一定条件下适度降低要求的建筑，为适度设防类（简称丁类），指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害。

地震灾害的基本知识3、抗震设计的基本要求：（1）场地选择：选择建筑场地时，应对场地进行抗震有利、不利、危险地段和可进行建设的一般做出综合评价。对不利的地段提出避开要求；当无法避开时应采取有效措施；不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。（2）地基和基础抗震设计：加强整体性和刚度。（3）建筑和结构的规则性：不应采用严重不规则的设计方案；建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称；应设置防震缝，伸缩缝、沉降缝应符合防震缝的要求。

地震灾害的基本知识（4）建筑物结构体系设计抗震：如抗震结构体系应有合理的地震作用传递途径、应具备必要的抗震承载力、耗地震能量的变形能力等。

目前，我国建筑物结构一般有八种：砌体结构、剪力墙结构、木结构、框架剪力墙结构、筒体结构、钢结构框架、框架结构（或现浇结构）、钢筋混凝土结构。（5）材料与施工的抗震设计：结构材料如砖的强度、小型砌块的强度、混凝土强度、构造柱、芯柱、圈梁及其他构件的性能应符合最低要求。

地震灾害的基本知识4、建筑物抗震设防：

地震引起的建筑物和工程设施的破坏是导致人员伤亡和财产损失的根本原因，做好建筑物的抗震设防是减轻地震灾害最有效的途径之一，而建筑物抗震设防的主要依据就是地震动参数区划图。2016年实施的《中国地震动参数区划图》（GB