災(zāi)害地質(zhì)學(xué)-第4章地震

災(zāi)害地質(zhì)學(xué)

第四章地震災(zāi)害

第一節(jié)地震與地震活動(dòng)一、地震與地震波（一）地震1.地震的概念地震是巖石圈物質(zhì)在地球內(nèi)力作用下發(fā)生彈性應(yīng)變，當(dāng)應(yīng)變能超過巖石強(qiáng)度時(shí)，巖石就會(huì)發(fā)生破裂或沿原有破裂面急速滑動(dòng)，應(yīng)變能以彈性波形式突然釋放，使巖石圈劇烈震動(dòng)的地質(zhì)現(xiàn)象。2.震源與震中①震源②震中③震源深度④震中距⑤震源距地震儀B震源距B震源震源距A地震儀A震中震源深度圖4-1地震震中、震源及地震波傳播示意圖圖4-1地震震中、震源及地震波傳播示意圖圖4-1地震震中、震源及地震波傳播示意圖（二）地震波1.體波①P波②S波③體波的傳播速度—初波與次波2.面波①勒夫波（Lovewave）勒夫波是在地表做蛇形運(yùn)動(dòng)的面波，質(zhì)點(diǎn)在水平面上垂直于波的傳播方向水平振動(dòng)；與橫波不同的是勒夫波只在水平面上左右擺動(dòng)。②瑞利波（Rayleighwave）瑞利波是在地面上向前滾動(dòng)傳播的面波，質(zhì)點(diǎn)在與平行傳播方向的垂直平面內(nèi)做橢圓形運(yùn)動(dòng)。其波速：υR≈0.9υS地震波在地表附近的傳播方式示意圖體波面波二、地震的震級與烈度

（一）地震的震級1.里氏震級震級是指距震中100km的標(biāo)準(zhǔn)地震儀所記錄的以微米表示的最大振幅（A）的對數(shù)值，其表達(dá)式：

M=LogA標(biāo)準(zhǔn)地震儀是指周期為0.8s，阻尼比為0.8，放大倍數(shù)為2800倍。里氏震級最大為9級。里氏震級每年的數(shù)量修正的烈度居住震動(dòng)的特有效應(yīng)<3.4800000I只能被儀器記錄到3.5~4.230000Ⅱ，Ⅲ室內(nèi)的一些人有感覺4.3~4.84800Ⅳ大多數(shù)人有感覺，窗戶響動(dòng)4.9~5.41400V每個(gè)人均有感覺，門晃動(dòng)5.5~6.1500VI，Ⅶ建筑物輕微破壞，墻面破裂6.2~6.9100VI，Ⅸ建筑物破壞較重，煙筒倒塌，房屋脫離基礎(chǔ)7.0~7.315X嚴(yán)重破壞，橋梁塌落，許多高大建筑物倒塌7.4~7.94XI大毀滅，絕大多數(shù)建筑物倒塌>8.05—10年一次Ⅻ完全破壞，可見地面波動(dòng)，物體被拋向空中2.面波震級3.震級與能量

Ⅰ級地震的能量相當(dāng)于2×106J，每增大一級，能量約增大30倍。一個(gè)7級地震釋放的能量相當(dāng)于30個(gè)20000t級的原子彈。（二）地震的烈度1.地震烈度及其影響因素地震的烈度是指地面以及各類建筑物的破壞程度。地震的烈度的大小與震級、震源深度、震中距、地震波的傳播介質(zhì)及地質(zhì)構(gòu)造條件有關(guān)。震級高，烈度大；震源深度小，烈度大；震中距近，烈度大；震中烈度最大。對淺源地震震中烈度（I）與震級的關(guān)系可用經(jīng)驗(yàn)公式表示：MS=0.58I+1.5

一次地震，震級只能有一個(gè)；而烈度可以有若干個(gè)。震中烈度最大，相外呈橢圓形縮減，長軸方向一般平行于構(gòu)造。2.地震烈度表為了表示地震的影響程度，必須有一個(gè)烈度評定標(biāo)準(zhǔn)，即地震烈度表。

目前多數(shù)國家采用12度的烈度表，歐洲有些國家采用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區(qū)在以后一定期限內(nèi)（50～100年）可能遭遇的地震最大烈度。

4.場地烈度

場地烈度是建筑物場地地質(zhì)構(gòu)造、地形、地貌和地層結(jié)構(gòu)等工程地質(zhì)條件產(chǎn)生的烈度。三、地震的成因與類型

（一）地震的成因1.彈性回跳說2.巖漿沖擊說3.結(jié)晶相變說（二）地震的類型1.按震源深度分地震可分為淺源地震（0～70km）、中源地震（70～300km）和深源地震（>300km）。2.按震級與人的關(guān)系分可分為微震（<2級，人感覺不到）、有感地震（2～5級）和破壞性地震（5級）。3.按地震成因①天然地震②人為地震四、地震的發(fā)生條件及一般規(guī)律

地震的發(fā)生條件及一般規(guī)律取決于巖石的彈性應(yīng)變能（U

），彈性應(yīng)變能積累足夠大時(shí)，才能發(fā)生地震。彈性應(yīng)變能的表達(dá)式為：

U=Kδ其中U為彈性應(yīng)變能；K為彈性系數(shù)；δ為地應(yīng)力。五、地震的分布

（一）地震的垂直分帶性地震的震源具有垂直分帶性的特點(diǎn)，地殼中的地震（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）地震的水平分帶性1.環(huán)太平洋地震帶2.地中?！柴R拉雅地震帶3.大洋中脊地震帶4.大陸裂谷地震帶5.轉(zhuǎn)換斷層地震帶6.地表無斷層線形分布的地震帶（三）中國的地震分布1.中國地震的活動(dòng)特點(diǎn)①地震活動(dòng)分布廣②地震活動(dòng)頻度高③地震震源深度淺2.地震的空間分布①臺(tái)灣地震帶②西南地震帶③天山地震帶④西北地震帶⑤華北地震帶⑥東南地震帶3.地震的時(shí)間分布①地震活躍期②地震活躍幕二、中國地震的時(shí)空分布第二節(jié)誘發(fā)地震一、誘發(fā)地震的類型及其特點(diǎn)（一）流體誘發(fā)地震1.水庫誘發(fā)地震①水庫誘發(fā)地震概況②水庫誘發(fā)地震特點(diǎn)③水庫誘發(fā)地震的成因2.抽注流體(液、氣)誘發(fā)地震①深井注液誘發(fā)地震②石油(天然氣)開采誘發(fā)地震③礦坑排水誘發(fā)地震(二)非流體誘發(fā)地震1.采礦誘發(fā)地震①采礦誘發(fā)地震概況②采礦誘發(fā)地震的特點(diǎn)③采礦誘發(fā)地震的成因④誘發(fā)礦震的地質(zhì)條件2.地下核爆炸及其誘發(fā)地震二、預(yù)防誘發(fā)地震的對策

(一)水庫誘發(fā)地震的對策1.在可行性研究階段，根據(jù)已有壩區(qū)地震地質(zhì)資料，通過現(xiàn)場勘察、對比研究或其他方法，進(jìn)行誘發(fā)地震可能性的初步評價(jià)，從而對水庫壩址進(jìn)行優(yōu)化篩選。2.在初步設(shè)計(jì)階段，對可能發(fā)震的水庫庫區(qū)和壩址進(jìn)一步評價(jià)其誘發(fā)地震危險(xiǎn)性，確定可能發(fā)震的地段和可能發(fā)生的最大震級。同時(shí)進(jìn)行地震動(dòng)參數(shù)的分析，為工程抗震設(shè)防提供依據(jù)。3.在大壩興建和運(yùn)行階段，對于具有誘發(fā)地震危險(xiǎn)的水庫，在可能的發(fā)震地段設(shè)立地震監(jiān)測臺(tái)網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測。4.水庫蓄水后如發(fā)生地震，則應(yīng)及時(shí)組織進(jìn)行專門研究，以便盡快對地震的發(fā)展趨勢作出評價(jià)，從而為工程加固、防震抗震采取應(yīng)急措施提供依據(jù)。(二)其他因素誘發(fā)地震的對策對于抽、注液誘發(fā)的地震，應(yīng)當(dāng)考慮注水孔的合理布局和控制水壓力的變化，使之不致誘發(fā)地震。對于采礦誘發(fā)地震，應(yīng)當(dāng)合理布置巷道，采取合理的采礦方式，使巷道和采場承受較小的應(yīng)力，不致引起較大的能量釋放。在礦山中，當(dāng)觀測到應(yīng)力集中程度較高時(shí)，可采用注水或爆破法誘發(fā)應(yīng)力緩慢釋放；對于地震可能危及的巷道和地面建筑物應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)和抗震設(shè)防。

第三節(jié)地震災(zāi)害

一、地震效應(yīng)

(一)場地破壞效應(yīng)

1.地面破裂效應(yīng)

2.斜坡破壞效應(yīng)

3.地基變形破壞效應(yīng)

(二)強(qiáng)烈地振動(dòng)破壞效應(yīng)

1.地震力對建筑物的作用

2.地震周期對建筑物的影響①一般來講，建筑物愈高，自振動(dòng)周期愈長；所以，長周期的地基振動(dòng)使較高的多層建筑物破壞，而低層建筑物卻無損壞。②距震中愈遠(yuǎn)，地面振動(dòng)的周期愈長，因而常見到距震中較遠(yuǎn)處的高層建筑物遭受破壞的現(xiàn)象。③在厚層松散堆積物地區(qū)，由于堆積物對深部基巖傳來的地震起選擇放大作用，使地面振動(dòng)周期變長，自振動(dòng)周期較長的高層建筑常因共振而破壞，而自振動(dòng)周期較短的低層建筑的破壞反而輕微

二、地震災(zāi)害的特點(diǎn)與破壞形式

(一)地震災(zāi)害的特點(diǎn)

1.地震災(zāi)害發(fā)生突然，來勢兇猛，可在幾秒到幾十秒鐘內(nèi)摧毀一座文明的城市。

2.地震成因的特殊性使得地震臨震預(yù)報(bào)工作還很不成熟。

3.地震不僅直接毀壞建筑物、造成人員傷亡，還不可避免地誘發(fā)多種次生災(zāi)害。有時(shí)次生災(zāi)害的嚴(yán)重程度大大超過地震災(zāi)害本身造成的損失。

4.在地震災(zāi)害的發(fā)生過程中，有時(shí)無震成災(zāi)。(二)地震災(zāi)害的破壞形式

1.地面運(yùn)動(dòng)的破壞形式

2.斷裂與地面破裂

3.余震

4.火災(zāi)

5.斜坡變形破壞

6.砂土液化

7.地面標(biāo)高改變

8.海嘯

9.洪水第四節(jié)地震活動(dòng)的監(jiān)測與預(yù)報(bào)一、地震監(jiān)測二、地震預(yù)報(bào)

(一)預(yù)報(bào)的主要內(nèi)容1、地震參數(shù)預(yù)報(bào):以地震事件的發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度3個(gè)參數(shù)(簡稱時(shí)、空、強(qiáng)三要素)為主，即狹義的地震預(yù)報(bào)。

2、地震災(zāi)害預(yù)測:分長期預(yù)測(幾年到幾十年或更長時(shí)間)、中短期預(yù)報(bào)(幾個(gè)月到幾年)和臨震預(yù)報(bào)(幾天之內(nèi))。3、地震災(zāi)害損失預(yù)測：就是評估潛在地震災(zāi)害的損失，預(yù)測未來地震災(zāi)害中人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

(二)預(yù)報(bào)方法

1.大地形變測量異常分析

2.定點(diǎn)形變測量

3.水文地球化學(xué)方法

4.地下水動(dòng)態(tài)微觀異常

5.地電阻率法

6.地磁短周期變化

7.鉆孔應(yīng)力、應(yīng)變異常

8.地?zé)?/p>

9.地震綜合預(yù)報(bào)方法

(三)地震預(yù)報(bào)的發(fā)展方向及研究途徑地震前兆現(xiàn)象的復(fù)雜性和前兆異常與地震關(guān)系的不確定性。(i)實(shí)際震例的研究；(ii)實(shí)驗(yàn)與理論研究。第五節(jié)地震災(zāi)害損失預(yù)測

地震災(zāi)害損失預(yù)測是指在建筑物及其他人工設(shè)施和人口狀態(tài)及分布的詳細(xì)調(diào)查基礎(chǔ)上，通過地震危險(xiǎn)性評價(jià)、建筑物和生命線工程等易損性分析，預(yù)測未來地震災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。一、地震災(zāi)害損失預(yù)測的內(nèi)容地震危險(xiǎn)性分析和建筑物等的易損失分析。

二、地震災(zāi)害損失預(yù)測方法

建筑物易損性分析主要包括：

(一)以地震震動(dòng)時(shí)不同建筑物對破壞的抵抗力為依據(jù)，建立某一地區(qū)建筑物的分類系統(tǒng)。

(二)制定易損性分析需要考慮的建筑物和其他設(shè)施易損性清單，包括建筑物設(shè)施的地理位置、抗震類型、經(jīng)濟(jì)價(jià)值、用途類型等。

(三)對清單中的每一項(xiàng)，建立地震災(zāi)害損失率與地面震動(dòng)強(qiáng)度之間的關(guān)系，如平均損失曲線，損失率用可比價(jià)值的百分率表示。三、地震災(zāi)害損失的等級劃分經(jīng)濟(jì)損失／元人e107d108c109b1010a無上限員傷亡

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

第六節(jié)減輕地震災(zāi)害的對策

一、國際減輕地震災(zāi)害的對策(一)加強(qiáng)地震災(zāi)害基礎(chǔ)性研究工作

1.收集整理出版地震史料

2.注重地震災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)報(bào)

3.開展地震危險(xiǎn)性評估

4.加強(qiáng)地震工程學(xué)研究

(二)建立和完善地震災(zāi)害防抗體制(三)提高地震防災(zāi)能力和防災(zāi)水平(四)頒布實(shí)施防御震害的法律二、中國減輕地震災(zāi)害的對策

(一)監(jiān)測預(yù)報(bào)(二)抗災(zāi)(三)預(yù)防(四)