【安全课件】地震灾害(2)

1城市灾害学主讲人:范涛2第3篇地震灾灾害第8章地震概述第9章抗震概念设计的总体原则2006.33第8章地震概述8.1地震类型、成因和地震波8.2地震震级和烈度8.3基本烈度和地震区划图8.4地震活动概况及其分布8.5工程结构的抗震设防8.6地震的破坏作用8.7地震灾害实例8.8减轻地震灾害的基本对策8.9地震应急活动2006.348.5工程结构的抗震设防8.5.1抗震设防的目的和要求基本目的：就是在一定的经济条件下，最大限度地限制和减轻工程结构的地震破坏，避免人员伤亡，减少经济损失。近年来许多国家和地区的抗震设计规范采用了“小震不坏、中震可修、大震不倒’’作为工程结构抗震设计的基本准则。为了实现这一设计准则，我国《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)明确提出了三个水准的抗震设防要求。2006.358.5.1抗震设防的目的和要求三个水准的抗震设防要求：第一水准：当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，建筑物一般不受损害或不需修理仍可继续使用。第二水准：当遭受相当于本地区设防烈度的地震影响时，建筑物可能损坏，但经一般修理即可恢复正常使用。第三水准：当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震影响时，建筑物不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏。2006.368.5.2建筑抗震设防分类我国《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)将建筑物按其用途的重要性分为四类。甲类建筑：指重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑。这类建筑的破坏会导致严重的后果，其确定须经国家规定的批准权限批准。乙类建筑：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑。如抗震城市中生命线工程的核心建筑。城市生命线工程一般包括供水、供电、交通、消防、通信、救护、供气、供热等系统。丙类建筑：指一般建筑，包括除甲、乙、丁类建筑以外的一般工业与民用建筑。丁类建筑：指次要建筑，包括一般的仓库、人员较少的辅助建筑物等。2006.378.5.3建筑抗震设计方法两阶段设计方法:(1)第一阶段设计：第一步采用第一水准烈度的地震动参数，计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力等荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第一水准的强度要求；第二步则采用同一地震动参数计算出结构的弹性层间位移角，使其不超过规定的限值；同时采用相应的抗震构造措施，保证结构具有相应的延性、变形能力和塑性耗能能力，从而自动满足第二水准的变形要求。(2)第二阶段设计：采用第三水准烈度的地震动参数，计算出结构的弹塑性层间位移角，满足规定的要求，并采取必要的抗震构造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。2006.388.6地震的破坏作用8.6.1地震中地表的破坏1．地裂缝强烈的地震发生时，地面断层将达到地表，从而改变地形和地貌。地表的竖向错动将形成悬崖峭壁，地表大的水平位移将产生地形、地物的错位，挤压、扭曲将造成地面的起伏。地裂缝将造成地面工程结构的严重破坏，使得公路中断、铁轨扭曲、桥梁断裂、房屋破坏、河流改道、水坝受损等。2006.398.6.1地震中地表的破坏地裂缝是地震时最常见的地表破坏，主要有两种类型。一种是强烈地震时由于地下断层错动延伸到地表而形成的裂缝，称为构造地裂缝。这类裂缝与地下断层带的走向一致，其形成与断裂带的受力性质有关，一般规模较大，形状比较规则，通常呈带状出现，裂缝长度可以达到几公里或几十公里，裂缝带宽度可以达到几米甚至几十米。另一种地裂缝是在故河道、湖河岸边、陡坡等土质松软地方产生的地表交错裂缝，其形状大小不同，规模也较小。2006.3108.6.1地震中地表的破坏1．地裂缝2006.3111．地裂缝1．地裂缝2006.3128.6.1地震中地表的破坏1．地裂缝2006.3138.6.1地震中地表的破坏1．地裂缝2006.3148.6.1地震中地表的破坏1．地裂缝2006.3158.6.1地震中地表的破坏1．地裂缝2006.3168.6.1地震中地表的破坏1．地裂缝2006.3178.6.1地震中地表的破坏1．地裂缝2006.3188.6.1地震中地表的破坏2．喷砂冒水当地下水位较高、砂层埋深较浅的平原地区，特别是河流两岸最低平的地方，地震时地震波产生的强烈振动使得地下水位急剧增加，地下水经过地裂缝或土质松软的地方冒出地面，当地表土层为砂土或粉土时，则夹带着砂土或粉土一起冒出地面，形成喷砂冒水现象。2006.3198.6.1地震中地表的破坏2．喷砂冒水喷砂冒水持续时间长，喷口有时会沿着一定的方向形成线状分布，喷出的砂土有时可以达到1—2m的高度，形成一个个砂堆或形成长长的砂堤。喷砂实际上是砂土液化的表现。地震中出现的喷砂冒水现象淹没农田，堵塞水道、道路，淹没矿井，严重的地方可以造成工程结构的不均匀沉降，上部结构的开裂甚至倒塌。2006.3208.6.1地震中地表的破坏2．喷砂冒水2006.3218.6.1地震中地表的破坏2．喷砂冒水2006.3228.6.1地震中地表的破坏2．喷砂冒水2006.3238.6.1地震中地表的破坏2．喷砂冒水2006.3248.6.1地震中地表的破坏2．喷砂冒水2006.3258.6.1地震中地表的破坏2．喷砂冒水2006.3268.6.1地震中地表的破坏3.地表下沉在强烈地震作用下，地面往往发生下沉。在地下存在溶洞的地区或者由于人们的生产活动产生的空洞如矿井或者地铁等，强烈地震发生时，地面土体将会产生下沉，形成洼地，造成大面积陷落。在土地陷落的地方，当地面水或地下水注入，就会形成大面积积水，造成灾害。2006.3278.6.1地震中地表的破坏4.河岸、陡坡滑坡在河岸、陡坡等地方，强烈的地震使得土体失稳，造成塌方。淹没农田、村庄、堵塞河流，大面积塌方使得房屋倒塌。滑坡堵路（丽江地震，1996)2006.3288.6.1地震中地表的破坏4.河岸、陡坡滑坡2006.3298.6.2地震中工程结构的破坏工程结构的破坏可能是由于地基失效引起，也可能是由于上部结构承载力不足形成的破坏或结构丧失整体稳定性造成，前者为结构的静力破坏，后者为结构的动力破坏。地震历史资料表明，由于地基失效引起的工程结构的破坏仅仅占结构破坏的10％左右，其余90％是由于结构承载力不足或丧失整体稳定造成的。2006.3308.6.2地震中工程结构的破坏因此，我国和世界各国的抗震设计规范都将主要精力集中在上部结构的破坏机理的分析和研究上。结构承载力不足，主要是因为结构的承重构件的抗弯、抗剪切、抗压、抗拉等强度不足引起。例如，墙体裂缝、构件的开裂以及节点的失效等。结构丧失整体稳定是由于工程结构的构件连接不牢固，支撑长度不够或者支撑失效引起。2006.3318.6.2地震中工程结构的破坏2006.3328.6.2地震中工程结构的破坏2006.3338.6.2地震中工程结构的破坏2006.3348.6.2地震的次生灾害强烈地震除了引起结构的破坏外，一般常常会引起其他一些次生灾害，如火灾、水灾、泥石流、海啸、滑坡等。一般来说，由于地震本身造成的直接损失往往还小于由于地震所产生的次生灾害所造成的间接损失。2006.3358.6.2地震的次生灾害地震引发的海啸灾害是世界上一种极其严重的地震次生灾害。海啸这一词语来源于地震多发的日本，本意就是“海港的波浪”。美国地质调查局给海啸的定义为：海啸是由突然发生的地壳运动导致一波或是一波接一波的海水移位现象。海啸的波长可达到几十公里、上百公里，有的海啸波长甚至比海洋的最大深度还要大。2006.3368.6.2地震的次生灾害据统计，在1.5万次海底构造地震中，大约只有100次左右的地震能够引起海啸。地震海啸的产生一般受三个方面条件控制：1)震源断层条件。当震源表现为平推错动时，不致产生海啸；如果震源断层表现为倾滑，就可能引起海啸。一般地说，垂直差异运动越大，相对错动速度越大，面积越大，则海啸级越大。2)震源区水深条件。深水区比浅水区易于产生海啸。如破坏性海啸，其震源区水深一般在200m左右，灾难性海啸的震源区水深在1000m以上。2006.3378.6.2地震的次生灾害3)震级、震源深度条件。一般震级大于6.5级、震源深度在25km以内，可产生海啸，而震级在7.5级以上，震源深度在40km以内，则可形成灾难性海啸。在满足震源断层条件和水深条件下，震级越大，震源越浅，海啸级越大。水下或沿岸的山崩、海底火山喷发或者彗星撞击海面也可能引起海啸。全球地震海啸发生区的分布基本上与地震带一致。破坏性较大的地震海啸平均6~7年发生一次，其中约80％发生在环太平洋地震带上。2006.3388.6.2地震的次生灾害2004年12月26日，印度尼西亚苏门答腊岛附近海域发生的8.7级强烈地震引发的海啸波及到东南亚和南亚数个国家，造成近30万人死亡，经济损失无法估量。本次地震是自1964年以来全球最大的一次地震，也是世界上近200多年来死伤最惨重的海啸灾难。这次地震和海啸没有对我国造成影响，主要有两个方面的原因：第一是由于距离遥远，地震能量传播有限；第二是由于发生此次地震的海域与中国之间有陆地相隔，海啸无法波及。2006.3398.6.2地震的次生灾害海啸前班达亚齐海啸后班达亚齐2006.3408.6.2地震的次生灾害地震海啸给人类带来的灾难是十分巨大的，目前还不能控制它的发生。不过，我们可以在一定程度上预报海啸，达到抗险减灾的目的。这主要是根据地震波传播速度比海啸传播快的特征，利用这个时间差，做到监测预报。当地震发生后，有关部门将地震的位置、震级和地震类型输入电脑，即可分析出它是否会造成海啸、海水波动程度及其传播方向，然后就可尽快向可能受影响的地区发出预警，通知居民撤离。另外，在易受海啸侵袭的沿岸地区可提前构筑能阻挡海浪的防护设施，以减少损失。2006.3418.6.2地震的次生灾害我国东部近海地区属于环太平洋板块边界，也是地震多发地区。从历史来看，我国曾有过26次海啸记录，但大陆沿海尚无破坏性海啸，仅是我国台湾沿海多次受到海啸袭击。这主要是因为中国东海大陆架较长并较浅，可以有效消减海啸能量。同时，中国大陆以东有一系列岛屿组成天然地理屏障，可以阻挡太平洋地区的海啸。2006.3428.6.2地震的次生灾害1964年，国际上就成立了全球海啸警报系统协调小组，太平洋沿岸由于是海啸多发区，所以海啸预警系统很发达，美国和日本是海啸预警机制最为发达的国家。印度洋由于历史上很少发生海啸，近百年来又没有发生过海啸，所以没有国家参加海啸预警系统。2004年12月26日发生的印尼地震虽然被地震台网测到，但是由于有关地区没有海啸波监测装置，无法及时发现海啸和确定海啸的运行方向，因而也无法及时预警。到目前为止，我国尚未建立海啸预警机制。2006.3438.7地震灾害实例地震发生时，产生大量的地震灾害，如房屋结构的破坏和地基的失效等。在地震发生后，人们往往会对地震中工程结构的破坏进行大量的调查和研究，这就是灾害调查。灾害调查可以得到一些具有启发意义的震害经验。这些震害经验，可以验证人们在研究中得到的有关结论是否正确，以便在修订规范时被新规范所吸收和采纳。因此，灾害调查具有十分重要的意义。2006.3448.7地震灾害实例智利是一个多地震的国家。1960年5月21日、22日智利连续发生225次强烈地震，这是有记录以来破坏最大的地震，其中8级以上强震3次，最强到达8.9级。5月21日早6时，智利阿拉柯半岛发生8级强震，康赛普西翁、莱布等地受到严重破坏。22日下午3时左右，在康赛普西翁南480km的兰奇汇湖泊附近发生8.9级强烈地震，被认为是有震级纪录以来最大的一次地震，智利南半部的安第斯山脉西侧的断层地带，震害严重。方600km2范围内一片废墟，地面下沉，河道阻塞，死亡失踪近10000人，100多万人无家可归，交通中断。2006.3458.7地震灾害实例地震造成严重的滑坡。兰奇汇湖泊发生300万m3、600万m3、3000万