地震学工程学第二章 地震学基础.ppt

§2.1 地 球 的 结 构 §2.2 地震的类型与成因 1.火山地震 2.陷落地震 3.构造地震 地壳构造运动：由于地球内部物质中的放射性元素在蜕变过程中释放的热量，天体特别是太阳和月亮对地球的引力和地球自转过程中产生的回转能量，造成的地壳运动。 地壳在这巨大能量的作用下，使其原始水平状态的岩层发生变形。 当这一能量只是使岩层发生弯曲而没有丧失其连续性和完整性时，岩层只发生褶皱。 当岩层脆弱部分岩石强度承受不了强大的能量作用时，岩层便产生了断裂和错动。 随着地壳运动的不断变化，地应力的作用不断加强，构造运动不断随之加剧，当地应力的作用超过某处岩层的强度极限时，岩层将发生突然的断裂和猛烈的错动，因而引起震动。这种振动以弹性波的形式传到地面，地面就会随之运动，这就是地震。 地震使得构造运动过程中积累的能量突然得到释放。 §2.3 地 震 序 列 地震序列：在一定时间内相继发生在相近地区的一系列大 小地震成为地震序列。 主震：某一地震序列中最强烈的一次称为主震。 前震：大地震有些是突然发生的，但有些大地震前数日就有一些较小的地震，叫前震。研究前震的发生规律及其与主震的关系，是开展地震预报工作的途径之一。 余震：一次大地震发生后陆续发生的较小地震称为余震。主震刚发生后余震非常多，但急剧减小，过一段时间就会恢复平静。 主震型：序列中主震震级非常突出，释放的能量占全序列的绝大部分，是破坏性地震常见的一种。 震群型：没有突出的主震，主要能量通过多次震级相当的地震释放。 孤立型：或称单发性地震。前震余震均很稀少，而且与主震震级相差很大，能量基本通过主震一次释放出来 §2.4 地 震 活 动 性 研究地震活动性目前主要靠检验统计的方法，1949年Gutenberg和Rich在通过大量的数据统计后发现，地震程度随震级的增大呈指数规律衰减：  震级大于和等于M的年平均地震次数为N： §2.5 地 震 波 地震波：地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播，此即地震波。地震波是一种弹性波，它包括可以通过地球本体的两种“体波”和只限于地面附近传播的“面波” 1、 波动方程：假设地球是质量各向同性、均匀、无阻尼的弹性体，根据几何条件、物理条件和平衡条件（动平衡）可以得到如下波动方程： 为求解上述方程，可取两个势函数。 2、体波：包括纵波和横波 由于在给定的时刻，仅与x有关，故这种波是平面波。将（5）代入（2）可得： （3）震源距估计 为体波到达地表面后反射叠加而成，在震中附近并不出现。瑞雷波传播时，质点在波的传播方向和地表面法线组成的平面内作椭圆运动。而与该平面垂直的水平方向没有振动,是一种SV波。 （2）Love波：产生的条件是半无限空间上存在一松软水平覆盖层，是一种SH波。质点的振动方向与波动传播方向垂直且位于水平面内，类似于蛇形运动。 地震的传播以纵波最快，横波次之，面波最慢。所以在地震记录上，纵波最先到达，横波到达较迟，面波在体波之后到达。一般而言，当横波或面波到达时地面振动最强烈。 §2.6 地震波的反射和折射 2、SV波在自由表面的反射 3、SH波在自由表面的反射 可以证明：当自由表面入射SH时，将仅产生反射SH波，而且入射波、反射波大小相等，并对称于z轴。(作业) 4、 P波从上半无限空间向下半无限空间界面的入射 5、SV波从上半无限空间向下半无限空间界面入射 情况同上类似。6、SH波从左半无限空间向右半无限空间界面入射 可以证明，只能产生折射和反射的SH波。 §2.7 震源、震中与震级 2、震级：是地震本身大小的一种度量尺寸，反映一次地震  释放能量的大小。 §2.8 地震观测 1、地震仪：观测记录地震的仪器叫地震仪。 4、强震观测系统： 地震动衰减台阵：了解地震动随震中距或断层距离的衰减规律，一般一个台阵有几台到十几台强震仪成线状跨越断层布置。 区域性地震动台阵：获得一个地区的地震动资料，包括不同地区场地条件对地震动的影响，如阿拉斯加地震动台振，共51台地震仪。 断层地震动台阵：了解震中附近地震动特性，常与地震动衰减台阵联合布置。 结构地震反应台阵：为了研究结构的地震反应，包括水平、竖向、扭转振动反应，以及土--结构相互作用反应。 地震动差动台阵：了解几十米至几百米、几千米范围内，地面空间各点地震动之间的相关性，这对于大跨、多支点、大体积结构是非常重要的。 三维地震动台阵：了解几十米至二百米左右的近地表区强震加速度随深度的变化情况，以便很好地设计地下结构，了解土-----结构相互作用情况。 §2.9 地震预