為城市抗震設防和工程抗震設計而進行的專門勘察。其目的是對工程建設場地與地基在較強烈的地震作用下,可能產生的各種效應,作出分析和論斷,以作為抗震設計的依據。為此通常需要分析、論證巖土體在地震作用下的穩定性,地震可能造成場地地基本身的震害,以及評價場地地基在地震波及下對工程設施可能產生的各種影響。

  地震工程地質勘察的研究物件,包括各種地形、地貌、地層、地質構造、地下水及土質巖性在地震過程中的反應和表現。實際上,就是要分析研究究一個工程場地在未來的一次強烈地震作用下可能出現的問題,以及場地地基在構成宏觀震害中所起的直接的或間接的、有利的或不利的影響。在勘察中,為瞭預測未來,往往還必須從分析歷史地震著手,以探索其規律,所以也包括對已經發生的地震進行調查、勘探、測試工作。常進行的勘察工作主要有:

  地震小區劃分 中國地震區的各個城市或區(縣),均由國傢給定瞭地震基本烈度,作為抗震設防的基本依據(見地震烈度)。近年來,工程抗震設計逐漸認識到地質影響因素的重要性,因此要求根據工程場地的具體條件,進一步區分不同地段的地震反應,做為按基本烈度進行抗震設防時的補充依據或調整設計參數(圖1)。

  目前,常用的地震小區劃分方法,是通過場地地基的動力反應分析,求得能夠反映土質巖性變化的加速度反應譜曲線(見地震作用),借以提供工程場地地面運動在其固有周期下的加速度值,進而計算地震荷載。這僅僅是初步的小區劃分工作,因為由於理論分析與計算上的困難,未能把更多的影響因素(如地形、地貌等)包括在內。目前,各國正在進行這方面的新探索。

  斷裂的分析鑒定和評價 斷裂對工程建設可能產生的影響是多方面的,而地震工程地質勘察所關註的問題,主要是斷裂的地震效應。分析、鑒定和評價內容主要包括:①地震危險區內的發震斷裂(或孕震構造斷裂),在工程使用期限內可能活動的規模和強度;②在遠場或近場地震影響下,已有斷裂帶上的地面運動可能發生的變化(衰減或激化);③場地內的發震斷裂,在一次地震中產生地面錯動,包括第四系中的構造性地裂(圖2)的可能性。

圖2 構造性地裂將道路錯開

  地震液化勢評價 液化勢評價是指對液化發生的可能性及其發展趨勢的估量。評價的方法很多,大體上可分為:①經驗方法,即根據與已有地震液化實例(圖3)的對比,估計一個場地在未來地震中發生液化的可能性;②半經驗方法,通過統計分析已有液化實例,建立液化及非液化土的特征參數與相應地震烈度的相互關系,或利用某種試驗方法,求得能反映土的強度及其埋藏條件的指標(如用標準貫入試驗錘擊數),與已知相似條件下的液化土的同一指標對比,以判別是否可能液化;③解析方法,與理論結果對比地震剪應力與土的強度的大小,並配合模擬條件下的動力試驗予以驗證(見砂土液化)。

圖3 噴砂冒水的景

  場地地基動力參數的測定 工程抗剪設計需要驗算有關場地地基在地震作用下的性狀,其中最常用的驗算就是場地地基的動力反應(可用位移、速度或加速度表示)的譜值。為此需要測求下列參數:①縱波和橫波在各個地層中的傳播速度;②地表面波(瑞利波或樂甫波)速度;③土層的動彈性常數,阻尼比和剪切剛度等。

  歷史地震的宏觀研究 對已有的地震區在已知地震烈度影響下出現的宏觀震害和各種地震效應進行調查。歷史地震區的勘察是把已經發生地震,或已受地震波及的地區,看作一個大的實驗場,來研究其中的地震效應。地震的宏觀研究包括:①地面振動;②地表破壞、失穩,包括液化、滑移、基巖斷裂(第四系)、塌陷、巖崩等;③特殊的地震災害,如海嘯、雪崩、泥石流等。

  在缺乏基本烈度資料的地區進行特殊工程抗震設計時,宜進行“設計地震”的工作。設計地震是根據在一定時間和空間內可能發生的地震強度和頻度,結合抗震設防的具體條件和要求而做出的一種論斷。這項推論涉及下列地震工程地質問題,主要有:①根據區域地震地質背景,估計在今後100~200年內,工程場地可能遭遇的最大地震震級或烈度。②勘察場地或其所在地區的地震活動特征。③可能出現的地震最大加速度值,是抗震設計中的主要參數,它是估算地震荷載的依據。④場地運動的卓越周期,用以考慮建築物與場地的共振問題。很多震害是由於場地、地基與工程設施的共振或某類共振效應而引起的,如軟土地區的高層建築或重型建築,遠場的磚煙囪及其他高柔結構等。⑤場地距離地震釋能中心或發震斷裂的最小距離,借以估計設計地震的強度。(見彩圖)

強烈地震對建築物產生的破壞情景

地震滑坡形成的堰塞湖

由於地震在地面形成的斷裂陡坎

  

參考書目

 王鐘琦等著:《地震工程地質導論》,地震出版社,北京,1983。