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1、The earth is made up of four layers,the crust,the mantle,the outer core,and the inner core.,第六讲 地震基本知识,6.1 地震及其破坏作用1.地震成因和类型,World map showing the tectonic plates with only the larger plates labelled.,构造板块 tectonic plates,地球表面由 21 块不断运动的构造板块构成，板块厚度可达160 公里。板块若相互碰撞，板块会变形，变性达一定程度就会断裂岩石突然断裂会释放冲击波，导致地面震
2、动,构造板块 tectonic plates,Global Seismic Hazard Map.The different colors indicate the level of seismic risk in a region.,全球震中分布图,The new National Seismic Zoning map of China illustrating the expected ground acceleration with 10%probability of exceedance in 50 years:there is a one-in-ten chance of these
3、 values being exceeded locally in any 50 year period.Units are in g,岩石断裂后会形成断层This fence crossed the San Andreas Fault.In 1906,the fault ruptured causing the Magnitude 8.3 San Francisco Earthquake.The horizontal movement of the ground caused the fence to move by about 2 metres,断层 Fault,岩石突然断裂释放的冲击波（
4、能量）向外传播，会导致地震,How Rocks Fracture,断层 Fault,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的地区称为；震中距：受地震影响地区至震中的距离称为震中距；等震线：在同一地震中，具有相同地震烈度地点连线。,根据地震发生的部位，可将其划分为浅源地震(小于60km)、中源地震(震源深度为60300km)和深源地震(震源深度大于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（震源深度在1020km左右）。,冲击波自震源开始向各个方
5、向传波冲击波经过地球表面会引起地面震动 The way the waves spread is a bit like the ripples spreading on a pond when a stone is dropped into it.,地震波,San Francisco 1906 Earthquake,地震能量以三种波的形式传播P波 Compressional WaveS波 Shear Wave 表面波 Surface Waves,地震波,P波传播速度最快，4-8公里/秒能量传播伴随着岩石颗粒的拉、压。P波运动的方向与岩石颗粒振动方向一致。P波可在液体和固体内传播,地震波,Comp
6、ressional Wave(P-Wave)Animation,Deformation propagates.Particle motion consists of alternating compression and dilation.Particle motion is parallel to the direction of propagation(longitudinal).Material returns to its original shape after wave passes.,S波S波传播速度是P波的一半，2-5公里/秒横波S波传播方向与岩石振动方向垂直S波可在固体内传播
7、，不能在液体和空气内传播,地震波,Shear Wave(S-Wave)Animation,The people wave,Shear Wave(S-Wave)Animation,Deformation propagates.Particle motion consists of alternating transverse motion.Particle motion is perpendicular to the direction of propagation(transverse).Transverse particle motion shown here is vertical but
8、 can be in any direction.However,Earths layers tend to cause mostly vertical(SV;in the vertical plane)or horizontal(SH)shear motions.Material returns to its original shape after wave passes.,表面波速度最慢的地震波速度公里/秒像海面翻滚的波浪 离地表面越近，振动越大离震中越远，振动越大,地震波,两种表面波Raleigh waveLove wave,Rayleigh Wave(R-Wave)Animation
9、,Deformation propagates.Particle motion consists of elliptical motions(generally retrograde elliptical)in the vertical plane and parallel to the direction of propagation.Amplitude decreases with depth.Material returns to its original shape after wave passes.,Rayleigh wave,Love Wave(L-Wave)Animation,
10、Deformation propagates.Particle motion consists of alternating transverse motions.Particle motion is horizontal and perpendicular to the direction of propagation(transverse).To aid in seeing that the particle motion is purely horizontal,focus on the Y axis(red line)as the wave propagates through it.
11、Amplitude decreases with depth.Material returns to its original shape after wave passes.,The recording of the acceleration of the ground during an earthquake.,Acceleration,Velocity,Displacement,场地条件对震害的影响,场地条件对建筑物震害影响的主要因素：1）场地土的刚度 2）场地覆盖层的厚度,场地条件对震害的影响场地土对从基岩上传来的地震波有放大作用Amplification,the Los Angele
12、s region,震害表明：1）在同一地震和同一震中距离时，软弱地基地面的自震周期长，振幅大，震动持续时间长，震害也重。2）软弱地基上，柔性建筑易遭到破坏，刚性建筑表现较好；坚硬地基上，柔性建筑表现较好，刚性建筑表现不一。总体：在软弱地基上建筑物的震害比刚性地基上的要严重 3）建筑物的震害随覆盖土层厚度的增加而加重,2.地震的破坏作用（1）地表的破坏现象1）地裂缝重力地裂缝：由于地面作剧烈震动而引起的惯性力超过了土的抗剪强度所致。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。,公路裂缝,2002年2月24日新疆伽师地震破坏情况,地表的破坏现象：地裂缝,2）喷砂冒水在地下水位较
13、高的平原及沿海地区，地下存在埋深较浅的细砂层或粉土层时，可能发生喷砂冒水现象。,喷砂冒水,2002年2月24日新疆伽师地震破坏情况,2002年2月24日新疆伽师地震破坏情况,学校操场冒水,长江九江段大堤附近地面受地震影响裂陷,3）地面下沉 在强烈的地震作用下，在回填土和孔隙较大粘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。,Earthquake Effects-Landslides,（2）建筑物破坏（观看视频1）（观看视频2）,1976年7月2
14、8日河北唐山7.8级地震，死亡24万人，直接经济损失100亿元。,1）结构丧失整体性建筑物一般都是由许多构件组成，在地震作用下因构件连接不牢、支撑长度不够或作为支座的墙体倒塌、柱断裂，都会引起结构丧失整体性而破坏。,The floors collapsed because they had lost their supports.,2）结构承载力不足而引起的破坏作为结构主要承重的构件，墙、柱、梁等由于其强度不足，在地震发生时首先破坏，不能继续承受重力荷载从而造成房屋倒塌。,应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。,由于柱子的数量较少或承载能力较弱，部分柱子退
15、出工作后，整个结构系统丧失了对竖向荷载的承载能力。,Earthquake Effects-Liquefaction,3）地基失效当建筑物建在软弱的地基土上或建在液化的地基土上，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。,Ground failure due to liquefaction,Loma Prieta earthquake.,Building tilted by ground failure caused by liquefaction,Kobe earthquake.,Ground Failure,Partial
16、 building collapse caused by ground slumping,1964 Anchorage,Alaska earthquake.,Earthquake Effects-Fires,（3）次生灾害地震除直接造成建筑物的破坏外，还会引起火灾、水灾、有毒物质污染等次生灾害，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。,Earthquake Effects-Tsunami,次生灾害：海啸,13.1.2 震级与烈度1.震级（Magnitude）地震的震级是衡量一次地震大小的等级，用符号M表示。震级的原始定义是：在离震中100km处的坚硬地面上，
17、由标准地震仪（摆的自振周期为0.8s，阻尼为0.8，放大倍数为2800倍）所记录的最大水平位移A（单位为m）的常用对数值，用公式表示为 M=lgA（）,因为这个震级的定义是1935年里希特所给出的，故称为里氏震级（Richter Magnitude）。震级的大小直接与震源释放的能量大小有关，震级M与地震释放能量E（单位erg）之间有如下关系lgE=1.5M+11.8（）由式（）可知，当震级相差1级时，地面振幅相差10倍。由（）可知，震级差1级，能量相差32倍。,微震：M5的地震，建筑物有不同程度的破坏。强烈地震或大地震：M=78的地震。特大地震：M8的地震。,由于震源深浅、震中距大小等不同，地
18、震造成的破坏也不同。震级大，破坏力不一定大；震级小，破坏力不一定就小。,2.地震烈度 Intensity of Earthquakes 地震烈度指地震时某一地点震动的强烈程度，用符号表示。对于一次地震，表示地震大小的震级只有一个，但它对不同的地点影响程度是不一样的。一般说离震中愈远，受地震的影响就愈小，烈度也就愈低。对于一次地震的影响，随震中距的不同，可以划分为不同的烈度区。目前，我国使用的是1999年由国家地震局颁布实施的中国地震烈度表。,个别：10%以下少数：10%50%多数：50%70%大多数：70%90%普遍：90%以上,Intensity of Earthquakes,This is
19、 an isoseismal map for the magnitude 4.2(ML)Warwick earthquake of September 23rd 2000,in England,showing isoseismals from intensity 2 to 5.,地震烈度,等震线：在同一地震中，具有相同地震烈度地点连线。,唐山7.8级地震等震线图,European Macroseismic Scale for intensity(simplified),5.Strong Felt indoors by most people and outside by a few.Small
20、 objects fall over.Hardly any damage to buildings.,门窗、屋顶、屋架颤动作响，灰土掉落。抹灰出现微细裂缝,室内普遍感觉。室外多数人感觉。多数人梦中惊醒,6.Damaging损坏Felt by many indoors and outside.Objects fall off shelves.Small cracks appear in walls of buildings and small pieces of plaster break off.,损坏个别砖瓦掉落、墙体微细裂缝,惊惶失措，仓皇逃出,7.Slightly DamagingFur
21、niture is shifted.Water splashes out of containers and pools.walls crack,chimneys collapse.,轻度破坏局部破坏开裂，但不妨碍使用,大多数砖烟囱中等破坏,8.DamagingMany people find it difficult to stand.Furniture is overturned.Large cracks in walls.,中等破坏结构受损，需要修理，大多数砖烟囱严重破坏,摇晃颠簸，行走困难,People can be thrown to the ground.Monuments can fall.waves are seen on soft ground.Parts of buildings collapse,and some houses collapse completely.,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,9.Heavily Damaging,10.Very Destructive:Many houses collapse.,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,倒塌大部倒塌，不堪修复,11.Devastating：Most buildings collapse.,毁灭,结束！谢谢大家！,
