归东理工大军 今 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY oG 第四章.地震作用 §4-1地震的有关知识 §4-2地震作用 §43多质点体系的地震作用
2 第四章.地震作用 §4-1 地震的有关知识 §4-2 地震作用 §4-3 多质点体系的地震作用
§4.1地震的有关知识 为了减轻或避免地震带来的损失，就需要对地震有较深入的了解， 研究如何防止或减少建（构）筑物由于地震而造成的破坏。本节先就地 震的有关基本知识进行简要介绍。 一、地震的产生和类型 地震分为天然地震和人工地震两大类。天然地震主要是构造地震， 它是由于地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来， 以地震波的形式向四面八方传播出去，到地面引起的房摇地动。构造地 震约占地震总数的90%以上。其次是由火山喷发引起的地震，称为火山 地震，约占地震总数的7%。此外，某些特殊情况下了也会产生地震，如 岩洞崩塌（陷落地震）、大陨石冲击地面（陨石冲击地震）等。 人工地震是由人为活动引起的地震。如工业爆破、地下核爆炸造成 的振动；在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压力， 有时也会诱发地震
3 §4.1 地震的有关知识 一、地震的产生和类型 地震分为天然地震和人工地震两大类。天然地震主要是构造地震， 它是由于地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来， 以地震波的形式向四面八方传播出去，到地面引起的房摇地动。构造地 震约占地震总数的90%以上。其次是由火山喷发引起的地震，称为火山 地震，约占地震总数的7%。此外，某些特殊情况下了也会产生地震，如 岩洞崩塌(陷落地震)、大陨石冲击地面(陨石冲击地震)等。 人工地震是由人为活动引起的地震。如工业爆破、地下核爆炸造成 的振动；在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压力， 有时也会诱发地震 为了减轻或避免地震带来的损失，就需要对地震有较深入的了解， 研究如何防止或减少建(构)筑物由于地震而造成的破坏。本节先就地 震的有关基本知识进行简要介绍
§4.1地震的有关知识 地震成因 引起构造地震的成因与地球的构造和地质运动有关，地球的构造如图4.1所示。 地壳 40km 2900 地幔 图4.1地球的构造 地壳是由各种结构不均匀、厚薄不一的岩层组成。地球上绝大部分地震 都发生在这一层薄薄的地壳内。 地幔主要是由两部分构成：外部主要是40~70m厚的结构较均匀的质地 坚硬的橄榄石岩层，内部是厚度约几百公里呈塑性状态并具有粘弹性质的软流 层。 到目前为止，所观测到的地震深度最深为700km,即地震仅发生于地球表 面部分 地壳内和地幔外部。 4
4 二、地震成因 引起构造地震的成因与地球的构造和地质运动有关，地球的构造如图4.1所示。 图4.1 地球的构造 地壳是由各种结构不均匀、厚薄不一的岩层组成。地球上绝大部分地震 都发生在这一层薄薄的地壳内。 地幔主要是由两部分构成：外部主要是 40～70km 厚的结构较均匀的质地 坚硬的橄榄石岩层，内部是厚度约几百公里呈塑性状态并具有粘弹性质的软流 层。 到目前为止，所观测到的地震深度最深为700km，即地震仅发生于地球表 面部分——地壳内和地幔外部。 §4.1 地震的有关知识
§4.1地震的有关知识 由地质勘探可知，地表以下越深，温度越高。经推算，地壳以下地幔 外部的温度大于1000℃，在这样的高温下，地幔的物质变得具有流动性， 又由于地幔越往地球内部温度越高，构成地幔热对流，引起地壳岩层的地 质运动。除地幔热对流外，地球的公转和自转、月球和太阳的引力影响等， 也会引起地质运动，但目前普遍认为地幔热对流是引起地质运动的主要原 因。 地球内部在运动过程中，孕育了巨大的能量，能量的释放在地壳岩层 中产生强大的地应力，使原本水平状的岩层在地应力作用下发生变形。当 地应力只能使岩层产生弯曲而未丧失其连续完整性时，岩层仅仅能够发生 褶皱；当地应力引起的变形超过某处岩层的本身极限应变时，岩层就发生 突然断裂和猛烈错动，而承受应变的岩层在其自身的弹性应力作用下发生 回跳，弹回到新的平衡位置。在回弹过程中，岩层中原先积累的应变能全 部释放，并以弹性波的形式传到地面，从而使地面随之产生强烈振动，形 成地震，如图4.2所示，这就是地震成因之一的断层说
5 由地质勘探可知，地表以下越深，温度越高。经推算，地壳以下地幔 外部的温度大于1000℃，在这样的高温下，地幔的物质变得具有流动性， 又由于地幔越往地球内部温度越高，构成地幔热对流，引起地壳岩层的地 质运动。除地幔热对流外，地球的公转和自转、月球和太阳的引力影响等， 也会引起地质运动，但目前普遍认为地幔热对流是引起地质运动的主要原 因。 地球内部在运动过程中，孕育了巨大的能量，能量的释放在地壳岩层 中产生强大的地应力，使原本水平状的岩层在地应力作用下发生变形。当 地应力只能使岩层产生弯曲而未丧失其连续完整性时，岩层仅仅能够发生 褶皱；当地应力引起的变形超过某处岩层的本身极限应变时，岩层就发生 突然断裂和猛烈错动，而承受应变的岩层在其自身的弹性应力作用下发生 回跳，弹回到新的平衡位置。在回弹过程中，岩层中原先积累的应变能全 部释放，并以弹性波的形式传到地面，从而使地面随之产生强烈振动，形 成地震，如图4.2所示，这就是地震成因之一的断层说。 §4.1 地震的有关知识
§4.1地震的有关知识 (a)岩层原始状态 (b)褶皱变形(c)断裂错动 图4.2构造运动与地震形成示意图 板块学说则认为，地壳和地幔外部厚70~100km的岩石层，是由欧 亚板块、太平洋板块、美洲板块、非洲板块、印澳板块和南极板块等 大大小小的板块组成，类似一个破裂后仍连在一起的蛋壳，板块下面 是呈塑性状态并具有粘弹性质的软流层。软流层的热对流推动软流层 上的板块做刚体运动，从而使各板块互相挤压、碰撞，致使其边缘附 近岩石层脆性破裂而引发地震。板块学说更易于解释地球上的主要地 震带主要分布在板块的交界地区的原因，据统计，全球85%左右的地震 发生在板块边缘及附近，仅有15%左右发生在板块内部。 6
6 (a) 岩层原始状态 (b) 褶皱变形 (c) 断裂错动 图4.2 构造运动与地震形成示意图 板块学说则认为，地壳和地幔外部厚70～100km的岩石层，是由欧 亚板块、太平洋板块、美洲板块、非洲板块、印澳板块和南极板块等 大大小小的板块组成，类似一个破裂后仍连在一起的蛋壳，板块下面 是呈塑性状态并具有粘弹性质的软流层。软流层的热对流推动软流层 上的板块做刚体运动，从而使各板块互相挤压、碰撞，致使其边缘附 近岩石层脆性破裂而引发地震。板块学说更易于解释地球上的主要地 震带主要分布在板块的交界地区的原因，据统计，全球85%左右的地震 发生在板块边缘及附近，仅有15%左右发生在板块内部。 §4.1 地震的有关知识