■劉雙（黑龍江省地震局黑龍江哈爾濱150090）

場地地質(zhì)條件對地震震害的影響研究

■劉雙
（黑龍江省地震局黑龍江哈爾濱150090）

受到亞歐板塊、太平洋板塊和印度洋板塊的影響，我國地處歐亞地震帶和環(huán)太平洋地震帶之間。我國的地震活動(dòng)非常的頻繁，而且震源較淺，強(qiáng)度較大，分布較廣，深受震害的影響。加強(qiáng)對于地震的研究和預(yù)防，對于我國來說有著重要的意義，尤其是在地質(zhì)條件比較復(fù)雜的地區(qū)，加大對場地地質(zhì)條件對地震震害影響的研究，并及時(shí)做好地震的預(yù)防措施，有利于降低震害區(qū)的生命安全威脅，減少震害區(qū)的財(cái)產(chǎn)損失。

地震 地質(zhì)災(zāi)害 地質(zhì)條件 影響

1　地震概述

地震，英文名為Earthquake，也叫做地震動(dòng)或地動(dòng)，是由于地殼運(yùn)動(dòng)造成的地球表層的極速震動(dòng)，從而產(chǎn)生了地震波。地震是地殼運(yùn)動(dòng)的特殊狀態(tài)，是一種自然的地質(zhì)現(xiàn)象。對于地震，我們應(yīng)當(dāng)科學(xué)的認(rèn)識，地震并不是非?？膳碌?，全球每年會(huì)發(fā)生數(shù)以萬計(jì)的地震，只不過是有的地震的震源比較深或震級比較小，人類是幾乎感覺不到的。對于這些不能感覺到的地震，只能用非常精準(zhǔn)的地震儀才能感覺到。因此，我們應(yīng)當(dāng)科學(xué)的、理性的對待地震。

對于地震的震害主要包括原生災(zāi)害、次生災(zāi)害以及誘發(fā)災(zāi)害等。原生災(zāi)害指的是當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生的瞬間對于建筑物、橋梁等地表造成的整體或部分的損壞。次生災(zāi)害指的是由于地震的發(fā)生而引發(fā)的水災(zāi)、火災(zāi)、有毒氣體的泄露和擴(kuò)散以及由地震引起的滑坡、泥石流、海嘯等的地質(zhì)災(zāi)害。誘發(fā)災(zāi)害則指的是因地震而出現(xiàn)的社會(huì)性的災(zāi)害，如饑荒、瘟疫、人類的心理陰影以及社會(huì)的不安定等問題。

2　地質(zhì)條件對地震震害的影響

工程結(jié)構(gòu)所在地，即支撐并對其地震反應(yīng)有直接影響的地基稱為工程場地。工程場地和地殼介質(zhì)之間的界線并不明確。在地震危險(xiǎn)性分析中，一般都是先確定基巖面的地震動(dòng)，然后再考慮土層對地震動(dòng)的影響。工程場地條件包括近地表幾十米至上百米內(nèi)的地基巖土結(jié)構(gòu)和特性、地形地貌、淺表斷層、地下水位等工程地質(zhì)要素。這些因素對地震動(dòng)和地面破壞有強(qiáng)烈的影響，對結(jié)構(gòu)抗震有至關(guān)重要的作用。

2.1場地地形地貌條件震害影響

地形和地貌的影響即為通常人們所稱的局部地形的影響。歷次破壞性地震的震害調(diào)查和獲得的強(qiáng)震觀測資料顯示，局部地形對地震震害有顯著的影響。強(qiáng)震記錄的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，地形的影響可使加速度峰值增大30—50%。目前關(guān)于地形和地貌對地震動(dòng)影響的較統(tǒng)一的認(rèn)識是，不規(guī)則地形的頂部較底部的地震動(dòng)大，形態(tài)變化急劇的部位較緩慢漸變的地震動(dòng)大。宏觀震害經(jīng)驗(yàn)表明：①高突地形距基準(zhǔn)面高度越大，高處地震反應(yīng)越強(qiáng)烈；②離陡坎和邊坡頂部距離越大，反應(yīng)相對減?、蹚膸r土構(gòu)成方面看在同樣地質(zhì)條件下，土質(zhì)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)比巖質(zhì)結(jié)構(gòu)大；④高突地形頂面越開闊，遠(yuǎn)離邊緣中心部位的反應(yīng)越明顯減少；⑤邊坡越陡，其頂部的放大效應(yīng)相應(yīng)加大。

2.2場地地質(zhì)構(gòu)造條件與震害影響

場地地質(zhì)構(gòu)造條件主要是指分布于工程場地及其附近地區(qū)內(nèi)有關(guān)斷裂構(gòu)造的位置、產(chǎn)狀、性質(zhì)、規(guī)模、展布范圍、相互關(guān)系、活動(dòng)性以及其對場地穩(wěn)定性可能產(chǎn)生的影響。建筑施工場地若存在斷層，場地和地基的整體性便會(huì)遭到破壞。由于斷層軟弱帶常發(fā)育軟弱的斷層物質(zhì)，從而在局部場地地中形成不良地基，導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生不均勻沉陷、傾斜或滑動(dòng)。另外，由于斷層的切割作用，常構(gòu)成地下水通道，導(dǎo)致施工中突然出現(xiàn)涌水、流砂和地面沉陷等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響場地巖土體的穩(wěn)定性，并危及地面及地下工程的順利進(jìn)行。

對于斷層問題，，需要按發(fā)震斷層和非發(fā)震斷層兩種不同情況分別考慮，且不能用提高場地烈度的方式考慮其影響。一般非發(fā)震斷層無加重震害的趨勢，但也不應(yīng)用提高場地烈度的方式考慮其影響。所以重點(diǎn)考慮發(fā)斷層的影響。

2.3場地土質(zhì)條件條件與震害影響

工程地震學(xué)研究中所稱的土層結(jié)構(gòu)通常是指地面下第四紀(jì)覆蓋土層的不同排列組合以及下伏基巖的表面形態(tài)等。土層結(jié)構(gòu)對地震動(dòng)的影響的研究主要集中在基巖起伏和軟弱夾層對地震動(dòng)的影響兩個(gè)方面。關(guān)于基巖起伏對地震動(dòng)的影響，Dezfulian等應(yīng)用有限元方法，在不同土質(zhì)、土層厚度和基巖傾斜角等條件下進(jìn)行分析計(jì)算，研究結(jié)果表明，覆蓋土層下伏基巖面的傾斜程度對地面峰值加速度有影響，基巖面的坡度越小，影響越大，但對地震動(dòng)頻譜特性的影響卻很小

2.4場地覆蓋層條件與震害影響

土層厚度對地震動(dòng)的影響早在1923年日本關(guān)東大地震時(shí)就已被發(fā)現(xiàn)，在后來發(fā)生的一系列的破壞性地震的震例都體現(xiàn)了土層厚度對地震動(dòng)的影響。當(dāng)前，破壞性地震的震害調(diào)查、強(qiáng)震資料的分析整理和理論研究所得出的主要結(jié)論是:覆蓋土層越厚，地表反應(yīng)譜長周期的頻譜成分愈顯著，反應(yīng)譜曲線愈向后移，歸一化反應(yīng)譜的特征周期越大，土體的自振周期也增大。

目前，在我國關(guān)于覆蓋土層厚度對場地地表峰值加速度影響的研究還不夠深入，主要的原因還是缺乏具有詳細(xì)的場地工程地質(zhì)資料的強(qiáng)震觀測數(shù)據(jù)。因此，在我國現(xiàn)行的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中沒有考慮場地條件對設(shè)計(jì)反應(yīng)譜平臺(tái)值的影響。研究覆蓋土層對地震動(dòng)影響的理論分析方法是土層地震響應(yīng)的分析方法。這一方法是以一維剪切梁模型為基礎(chǔ)，將地震輸入視為剪切運(yùn)動(dòng)并假設(shè)場地為一維水平成層的土層模型來進(jìn)行場地地震反應(yīng)的分析方法。

3　結(jié)語

場地條件對地震震害影響的研究在地震工程和巖土工程領(lǐng)域具有重要理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值，近一百年來，人們通過破壞性地震的震害調(diào)查認(rèn)識到了這一研究領(lǐng)域的重要性并通過強(qiáng)震記錄的對比分析證實(shí)了場地條件對震害和地震動(dòng)的影響。通過70年代以來的一系列深入的理論分析以及震害調(diào)查和強(qiáng)震資料的對比研究，人們對這一問題有了比較共同的認(rèn)識，所取得的成果有些已納入有關(guān)的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，在工程中發(fā)揮著重要的作用。通過本文分析，場地地質(zhì)條件對地震的震害有著非常大的影響，不但能夠加大地震的危害，還在一定程度上誘發(fā)著其他地質(zhì)災(zāi)害的危發(fā)生。因此，在地形地貌等特殊場地地質(zhì)條件下，應(yīng)當(dāng)加大建筑的抗震能力，有效的考慮到地震的危害，從而降低地震震害。

[1]陳國興，陳繼華.軟弱土層的厚度及埋深對深厚軟弱場地地震效應(yīng)的影響 [J].世界地震工程，2010（07）.

[2]刁颋，山東Ⅱ、Ⅲ類場地地震動(dòng)峰值加速度放大效應(yīng)分析， [J]中國地震，2011,27(1)，92～98

[3]王蘭民，吳志堅(jiān)，汶川地震場地條件對地震動(dòng)放大效應(yīng)的影響， [A]第八屆全國地震工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（Ⅰ）,2010,12,24

P5[文獻(xiàn)碼]B

1000～405X（2016）～4～26～1