地震工程学复习资料 - 图文

并且考虑从震源到观测点的地震波衰减，经过一定公式，计算出来的震源处地震的大小。

里氏震级：Richter（1935）提出用地震仪记录的水平向地震波最大位移的平均值来测定地震的大小。他提出的 里氏震级定义为： M L =lgB-lgB 0 （2-1）

式中：B—标准地震仪（周期0.8s，阻尼系数0.8，静态放大倍数为2800）在震中距100km处记录到的两水平向分量最大振幅的平均值（μm），适用于2—6级地震标度。 lgB0—起算函数，距震中100公里处接收到的0级地震的地震波的最大振幅，单位是μm，根据当地的经验给定。

地震的级数就是当地震发生时，以地震波的形式放出的能量的指示参数。 E=10^4.8×10^(1.5M)焦耳

其中M为地震级数前国际上使用的地震震级——里克特级数，是由美国地震学家里克特所制定，它直接同震源中心释放的能量（热能和动能）大小有关，震源放出的能量越大，震级就越大。里克特级数每增加一级，即表示所释放的热能量大了10^10倍。假定第1级地震所释放的能量为k，第7级为10亿k。可见当级数增长时，释放的能量差别巨大。

由于标准地震仪只是与记录短周期地震动分量，也就是近震，但人们大部分记录到的是远震，为此，Gutenbeg提出了面波震级。

面波震级M s： M s =lgA s -lgA 0(2-2)

式中：A s—面波最大地面位移（ μm ），取两水平分量矢量和的最大值；

lgA0—起算函数，用经验方法确定。 面波震级特点：

用于浅源远震。面波在地球任何地方衰减大致相同，适用于4-8级之间地震标度，采用的lgA 0适用于全世界。缺点：不能用于深源地震，为此，Gutenbeg（1945）又提出了适用于深源地震的体波震级Mb的定义：

体波震级： A p M B?lg(T) maxQ (△, h )(2-3)

式中：A p—体波竖向或水平分量最大地面位移（ μm ），一般用1s左右的P波地震动竖向分量；

T—记录中与A p相应的周期（s）;Q(△,h)—标定函数，与震中距和震源深度有关，根据经验确定。

存在的问题： 从定义可知，地震震级是由地震记录中的最大位移幅值决定的，而最大位移幅值则大体上由该频率范围内的能量决定。现有资料表明，大小不同的地震具有不同的频谱组成，频谱组成的变化取决于震源的力学特征。因此，以个别频段上能量大小定义的地震震级很难全面反应地震总能量的大小，而且同一地震在不同地点确定的震级常常不同，相差可达0.5左右。

不同震级代表了地震时在不同频域中地震辐射波能的大小；具体说，ML代表10—3Hz频段的地震波能；MB代表0.1—2Hz频段的地震波能；而Ms代表了 0.05Hz频段的地震波能。确定上述震级关系的地震仪无法测出地震发生时所辐射出的周期大于20s的地震波，这就是“震级饱和现象”。震级饱和的原因可以从如下三个方面理解： （1）不同强度地震有不同的频谱特征，某些地震仪只能反映频 谱的某一个频带的部分能量。

（2）由于地震台有限，只能记录到距离最近的破裂点地震波能。

（3）20s周期的面波波长50—80km，当断层长度超过80km时，Ms可能发生饱和。 解决震级饱和的方法， 矩震级：2??Mo ?E s 式中：Es——地震波辐射能量； △σ——应力降； μ——拉梅常数；

矩震级几乎适应于所有频段的地震波。而且，世界上大部分仪器记录的地震都可以换算为距震级。因此，它有可能成为新的震级通用表示方法。 2.6.2 地震烈度 （1）定义

地震对地表及工程结构影响的强弱程度 （2）评价指标

地震后发生后的宏观现象，主要可以分为四类：

人的感觉 从强烈程度分可分为无感、可感、明显有感、强烈、惊恐、 站立不稳、倒地；

人工结构物的损坏 人工结构物的破坏有许多特点，有的表现为水平摇晃；有的表现为扭转、局部破裂和倒塌；有的表现为结构本身的震动破坏；有的表现为地基破坏而整个结构滑动或拉裂。

物体的反应 桌上、架上摆放的小用具、书籍和挂饰等物品在地震时会移动、坠落或翻到等等；

自然现象的变化 强烈地震时，自然环境有时也会发生变化，如山崩、地裂、冒水、喷砂、地面变形、滑坡、陷落等，在海中的地震还易引发海啸。 （3）地震烈度表 用途 三个方面：

作为震害的简便估计；为地震工作者提供一种宏观尺度来描述地震影响的大小；

作为一种粗略而简便的指标为地震工程总结抗震经验、进行烈度区划，从而规定地震动设计参数。

表2—1 中国地震烈度表(1980)

《中国地震烈度表（1980）》使用说明 ：

（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。 （4） 地震烈度的特性

衡量地震动强弱的地震烈度尺度有三个特性：1） 多指标的综合性 2）分等级的宏观模糊性 3）以后果表示原因的间接性 （5）地震烈度存在的问题：

由于具有多指标综合性，在多个指标评定结果相差较多时，评定结果受规定者个人主观决定较多。如震中烈度的评定，有些震例，从震中断层破裂来 看，烈度可达Ⅸ～Ⅺ度，但附近结构物的震害却至多有Ⅷ，导致震中区烈度不统一；另外由于结构物的动力特性不相同，在地震中会有不同的表现。由此，无论如何调整不同结构的烈度尺度，都不可能使不同尺子量出的烈度值相统一。 现有烈度评定的精度是不高的，在极端情况下相差可达4度之多，一般来说都会有1度之差的精度。 国际上的惯例是烈度只能为整数，而不出现小数，如8.5度，7度半等；但在不少报告中，如我国和苏联，有时也出现这种描述。 （6） 宏观烈度的地质效应 一、烈度的构造效应

区域性活动断裂和活动构造控制了等烈度线的总体形状，即等烈度的长轴延伸方向多半和区域活动构造方向相一致。直接处于发震断层或新的地震断层上的各类建筑物，其震害响应增加，烈度和震害指数普遍升高。发震断层的破裂传播方向和方式也控制了极震区的烈度分布特点。 二、烈度的地貌效应

地形地貌条件对烈度的影响在许多宏观地震调查中都有所反映。概括起来表现为： （1）孤突地形、山丘、山梁等的烈度和震害普遍高于规则地形地貌区的震害和烈度。 （2）同一阶地前缘、边缘的震害一般大于阶地地面和后缘；狭长山梁的前缘、段部也较之中部、鞍部和后缘为重。

（3）在斜坡的场地上，陡坡的震害往往高于缓坡；狭长坡的震害往往也较开阔山坡地震害为重。

（4）宏观地貌特征控制了松散沉积物的发育和分布。