工程地质与水文地质－地震

工程地质与水文地质凌贤长

博士·教授·博士生导师孙凯

博士·讲师唐亮博士·博士后·讲师地震地震地震灾害地震成因类型全球地震分布地震基本概念震害评估与抗震原则洋底地貌地震地震－地球岩石圈发生突发性颤动。地震灾害地震是人类面临最严重的自然灾害之一。中国是世界上地震灾害最为严重的国家。上一世纪，全球发生三次8.5级以上特大地震两次在中国，人员死亡超过20万的两次大震也发生在中国。地震灾害具有突发性、毁灭性、难以预测性、次生灾害严重、无灾有害等特点。地震对人类的危害主要有三个方面。造成人员伤亡与建筑物毁坏。破坏人类赖以生存的环境。冲击人类社会的正常运行秩序。

1999年台湾集集地震震后次生水灾——台中县石岗水坝震后次生火灾——日本阪神地震交通瘫痪——土耳其地震供电中断——唐山地震活断层造成道路破坏——张北地震桥梁破坏——美国洛杉矶

甘肃景泰地震台湾南投地震桥梁破坏桥梁破坏楼房破坏——台湾南投地震建筑物破坏——印度地震道路和输电破坏天然气管道破坏引起大火——美国洛杉矶桥梁破坏——日本阪神地震建筑物破坏——丽江地震桥梁破坏——邢台地震建筑物破坏——通海地震2003年新疆巴楚－伽狮地震2003年新疆巴楚－伽狮地震2003年新疆巴楚－伽狮地震2003年新疆巴楚－伽狮地震2003年新疆巴楚－伽狮地震灾后重建2002年1月14-15日昆仑山地震－青藏公路沿线震害2002年1月14-15日昆仑山地震－青藏公路沿线震害2002年1月14-15日昆仑山地震－青藏公路沿线震害20%世界人口世界地震死亡人数55％中国其它国家世界人口分布与地震死亡人数统计地震灾害气象、洪涝灾害地质灾害海洋、林业灾害其它灾害40%54%6%1949-2000年自然灾害死亡人数统计6级－6.9级地震，380次。7级－7.9级地震，65次。8级以上地震，7次。8.5级以上地震，2次。6级以上地震袭击的省份，28个。死亡人数，59万人。伤残人数，76万人。倒坍房屋，600余万间。受灾人数，数亿人次。直接经济损失，数百亿元。间接经济损失，数千亿元。20世纪中国大陆地震灾害统计地震成因类型构造地震火山地震潮汐地震塌陷地震水库地震深井注水地震爆破地震其它人工地震自然地震人工地震唐山地震遗址全球地震分布全球地震带环太平洋地震带，集中分布于太平洋西岸。喜马拉雅－地中海地震带。中国地震带东南沿海地震带。郯－庐断裂地震带。华北地震带。南北地震带。滇西－西藏地震带。全球地震带分布中国地震震中分布图印度板块与欧亚板块碰撞，导致青藏高原隆起，并形成喜马拉雅－地中海地震带。地震基本概念震源：岩石圈中发震位置。震源深度：震源至地表的垂直距离。震中：震源在地表的垂直投影点。震中距：地表任一点至震中的直线距离。震中区：地表围绕震中一定范围、震害最严重的地区。极震区：强烈地震的震中区。震源震源深度震中距震中区极震区震中等震线等震线【等烈度线】：场地及建筑物破坏程度相同的各点连线。震中距震中区极震区震中等震线震源震源深度震级：由震源所释放能量大小的等级，一次地震只有一个震级。李氏震级[M]：距离震中100km由标准地震记录仪所记录的以微米为单位的最大振幅A的对数值，M=lgA。标准地震记录仪：周期0.8s，阻尼比0.8，放大倍率2800。震级与震源释放能量E关系：lgE=4.8+1.5M。烈度：描述一次地震对地表、场地、建筑物的破坏程度。基本烈度:某一地区,在一般场地条件下，今后一定时期内可能遇到的最大地震烈度。场地烈度：在基本烈度基础上，据具体场地条件调整后的烈度。设计烈度：在场地烈度基础上，据工程的重要性、破坏危害性、抗震性、修复难易程度等调整后的烈度。地震烈度的影响因素震级。震源深度。震中距离。地形、地基土层结构与土性、地质构造、地下水含量与埋藏深、冻土类型与冻深、地表水等场地条件。建筑物的动力特性、建筑材料、设计标准、施工质量、维护状况等。地震波：震源释放的能量以波的形式向外传播。体波：只能在介质内部传播。纵波【压缩波】：质点振动方向与波的传播方向一致，可以在三相介质中传播。触发地面及建筑物上下跳动且传播速度快、振幅小、周期短、能量消散快、传播距离近，因而破坏性小。横波【剪切波】：质点振动方向与波的传播方向垂直，只能在固体中传播。触发地面及建筑物水平振动且传播速度慢、振幅大、周期长、能量消散慢、传播距离远，因而破坏性大。地面瑞利波波传播方向竖向面地面勒夫波波传播方向面波：由体波在介质表面或介质分界面上激发的次生波，只能沿介质表面、介质分界面及其附近的介质中传播，远离则迅速消散。传播速度最慢、振幅最大、周期最长、破坏性相当大。瑞利波：在介质表面或介质分界面上滚动传播，质点在平行于波的传播方向且垂直于介质表面的面内作椭圆轨迹振动。勒夫波：在介质表面或介质分界面内蛇行传播，质点在面内且垂直于波的传播方向作平行于面的振动。主要震害作用在地震惯性力和动反应力作用下，直接造成路基、路面、桥梁、隧道、建筑物等大变形、开裂、破坏。由于地面地震动而出现地错动、地裂缝、地倾斜、地沉陷等，间接引起路基、路面、桥梁、隧道等大变形、开裂、破坏。地震使得软土地基【软弱粘性土地基，可液化饱和砂土地基】大变形、承载力降低、失效，从而导致路基、路面、桥梁、隧道、建筑物等大变形、开裂、破坏。地震触发滑坡、崩塌、泥石流等，因而造成建筑物破坏或危害工程正常运营。砂土液化一般情况下，作用于饱和砂土或粉土地基上的外荷载【上覆压力和土颗粒自重力】W由孔隙水压力U和土颗粒有效应力Q共同承担，即W=U+Q。在动荷载持续作用下，土中孔隙水压力U不断上升，土颗粒承受的有效应力Q随之减小。当孔隙水压力Q达到某一值时，土颗粒承受的有效应力Q便全部转移给孔隙水压力U，即Q=W-U=0，致使土颗粒处于悬浮状态，地基失去承载力和抗剪强度。WUQW=U+QQ=W-U2003年新疆巴楚－伽狮地震触发砂土液化现象2003年新疆巴楚－伽狮地震触发砂土液化现象2003年新疆巴楚－伽狮地震触发砂土液化现象复习思考题地震及其成因类型？地震对人类的主要危害？地震引发的主要次生灾害？地震灾害的主要特点？全球主要地震带？中国主要地震带？2004年印度洋大地震的震级、波及的国家、主要次生灾害？海啸及其成因类型、危害？砂土液化？公路的主要震害作用？公路的抗震原则【总原则】？