地震強(qiáng)度

地震強(qiáng)度的大小有兩類衡量體系：一是震級(jí)，震級(jí)反映地震釋放的能量，與其帶給建筑的破壞程度無(wú)關(guān)，如在深源地震的情況下，震級(jí)可能很大，但卻幾乎不會(huì)給建筑帶來(lái)任何破壞；二是烈度，烈度反映地震帶給某個(gè)特定地區(qū)的破壞程度(人類不用借助儀器就可以直接觀察到的破壞，如建筑破壞、地面裂縫等)。

震級(jí)

地震震級(jí)是度量地震本身強(qiáng)度大小的指標(biāo)，它是地震的基本參數(shù)之一，用符號(hào)M表示。目前，國(guó)際上比較通用的是里氏震級(jí)。

⑴里氏震級(jí)

地震波是地震引起的震動(dòng)在地球上的傳播；地震波的記錄運(yùn)用的是稱為地震儀的儀器。地震儀記錄下來(lái)的曲折的跡線表示地震儀下面的大地振幅的不同。靈敏的地震儀對(duì)大地的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行放大，因而能夠探測(cè)到地球上任何一個(gè)地方發(fā)生的強(qiáng)烈地震。地震的時(shí)間、地點(diǎn)以及量級(jí)都可以通過(guò)地震儀上記錄的數(shù)據(jù)來(lái)確定。

里氏震級(jí)由加利福尼亞理工學(xué)院的查爾斯·F·里克特創(chuàng)立于1935年，它是一種比較地震大小的數(shù)學(xué)方法。震級(jí)的確定依據(jù)的是地震儀記錄的地震波幅的對(duì)數(shù)，震級(jí)計(jì)算公式中還包含了為補(bǔ)償?shù)卣饍x與震中之間距離的不同所作的種種調(diào)整。在里氏震級(jí)中，地震量級(jí)是用整數(shù)和十進(jìn)制小數(shù)來(lái)表示的。例如，5.3級(jí)可以被估算為中度地震，6.3級(jí)可以被定為強(qiáng)度地震。由于里氏震級(jí)是通過(guò)對(duì)數(shù)原理來(lái)計(jì)算的，整數(shù)增加一倍即表示所測(cè)量到的波幅擴(kuò)大了十倍；作為對(duì)能量的估計(jì)，整數(shù)增加一級(jí)則表示釋放出的能量比前一個(gè)相關(guān)的整數(shù)值擴(kuò)大了31倍。許多大地震，如1964年發(fā)生在阿拉斯加的“黑色星期五”地震的震級(jí)達(dá)到了8.0級(jí)或者更高，在全世界，平均每年都要發(fā)生一次這種規(guī)模的地震。雖然里氏震級(jí)沒(méi)有上限，目前已知的最大規(guī)模的地震只達(dá)到了8.8級(jí)到8.9級(jí)。

隨著越來(lái)越多的地震觀測(cè)站在世界上的建立，人們明顯地看到，里氏創(chuàng)立的方法僅僅對(duì)于特定的頻率和一定的距離范圍才有效。為了發(fā)揮遍布全球的越來(lái)越多的地震觀測(cè)站的作用，在里氏震級(jí)原型的基礎(chǔ)上發(fā)展出了許多新的震級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中包括體波震級(jí)“mb”和表面波震級(jí)“MS”。每一種震級(jí)只適用于特定的頻率范圍和地震信號(hào)類型，而每一種震級(jí)的有效范圍都與里氏震級(jí)相當(dāng)。

⑵修正麥?zhǔn)险鸺?jí)強(qiáng)度

地震強(qiáng)度的大小由一系列特定的重要反應(yīng)所構(gòu)成，比如人們從睡夢(mèng)中驚醒、家具移動(dòng)、煙囪被毀壞以及最終造成的徹底破壞。在過(guò)去的幾百年里，盡管人們已經(jīng)提出眾多的強(qiáng)度等級(jí)來(lái)測(cè)量地震帶來(lái)的影響，目前美國(guó)使用的仍是修正麥?zhǔn)蠌?qiáng)度震級(jí)(MM)。修正麥?zhǔn)蠌?qiáng)度震級(jí)是由美國(guó)的地震學(xué)家哈里·伍德和弗蘭克·諾伊曼于1931年創(chuàng)立的，它包括12個(gè)依次遞增的強(qiáng)度級(jí)別，從察覺(jué)不到的輕微震動(dòng)到災(zāi)難性的破壞，都是用羅馬數(shù)字表示的。它沒(méi)有什么數(shù)學(xué)上的依據(jù)，而只是根據(jù)觀察到的現(xiàn)象對(duì)地震強(qiáng)度進(jìn)行認(rèn)定。對(duì)于非專業(yè)人士而言。地震發(fā)生后，將修正麥?zhǔn)险鸺?jí)強(qiáng)度應(yīng)用于某一具體地點(diǎn)地震的嚴(yán)重性測(cè)定要比用來(lái)測(cè)定震級(jí)會(huì)更具有意義，其原因是，地震強(qiáng)度表明的是該地點(diǎn)實(shí)際遭受地震影響的大小。

按照震級(jí)的大小，地震可以分為以下幾種：

①微震，M<2，人們無(wú)感覺(jué)，只有儀器才能記錄下來(lái)；

②有感地震，2≤M≤4，人有感覺(jué)，但無(wú)破壞發(fā)生；

③破壞性地震，M>5；

④強(qiáng)烈地震或大震，M>7；

⑤特大地震，M>8。

烈度

對(duì)同樣大小的地震，若震源深度、離震中的距離和土質(zhì)條件等因素不同，則其帶給地面和建筑物的破壞也不一樣。若僅用震級(jí)來(lái)表示地震動(dòng)的強(qiáng)弱，還不足以區(qū)別地面和建筑物破壞輕重程度。對(duì)于一次地震，表示地震大小的震級(jí)只有一個(gè)，而同一次地震中，不同地方的烈度是不同的。一般來(lái)說(shuō)，地震烈度隨著震中距的增大而減小，震中烈度通常是最大的。

通過(guò)對(duì)場(chǎng)地的調(diào)查研究和人群的問(wèn)卷調(diào)查，可以確定一個(gè)地區(qū)的地震烈度。調(diào)查結(jié)果通常以等烈度線的形式反映在地震烈度圖上。對(duì)應(yīng)于一次地震，在受到影響的區(qū)域內(nèi)具有相同烈度的各個(gè)地點(diǎn)的外包線，稱為等烈度線。等烈度線表明了地震破壞在地理上的分布情況，也指出了地形以及不同類型的土層在放大或減弱地震作用中所起的作用，通常松散土層比堅(jiān)硬土層烈度要高。此外，等烈度線的形狀有助于地下斷層的定位，它們的間距則有助于確定地震能量以及震源深度。

我國(guó)將地震烈度分為12個(gè)烈度，具體劃分標(biāo)準(zhǔn)及其描述如下：

1度，無(wú)感，僅儀器能記錄到；2度，微有感，特別敏感的人在完全靜止中有感；3度，少有感，室內(nèi)少數(shù)人中在靜止中有感，懸掛物輕微擺動(dòng)；4度，多有感，室內(nèi)大多數(shù)人和室外少數(shù)人有感，懸掛物擺動(dòng)，不穩(wěn)器皿作響；5度，驚醒，室內(nèi)大多數(shù)人有感，家畜不寧，門(mén)窗作響，墻壁表面出現(xiàn)裂紋；6度，驚慌，人站立不穩(wěn)，家畜外逃，器皿翻落，簡(jiǎn)陋棚舍損壞；7度，房屋損壞，地標(biāo)出現(xiàn)裂縫及噴沙冒水；8度，大多數(shù)建筑物破壞，路基塌方，地下管道破裂；9度，建筑物普遍破壞，鐵軌彎曲；10度，建筑物普遍摧毀，道路毀壞，山石大量崩塌，水面大浪撲岸；11度，房屋大量倒塌，路基堤岸大段崩毀，地表發(fā)生很大變化；12度，建筑物毀壞，地形劇烈變化，動(dòng)植物遭毀滅。

1、小波分析作為一種新興的理論，是數(shù)學(xué)發(fā)展史上的重要成果。小波分析已經(jīng)廣泛應(yīng)用于理論數(shù)學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、信號(hào)處理、語(yǔ)音識(shí)別與合成、自動(dòng)控制和圖像處理與分析等領(lǐng)域。同傳統(tǒng)的傅立葉分析相比，小波分析的最大優(yōu)勢(shì)在于可以同時(shí)在時(shí)頻兩方面實(shí)現(xiàn)局部化分析。研究學(xué)者應(yīng)用小波分析理論對(duì)地震波的瞬時(shí)譜進(jìn)行估計(jì)，此時(shí)的瞬時(shí)譜可以考慮地震動(dòng)的頻率非平穩(wěn)性；然后將估計(jì)的瞬時(shí)譜帶入三角級(jí)數(shù)模型生成人工地震波。為了擬合給定設(shè)計(jì)反應(yīng)譜，研究者將生成的人工地震波的小波譜進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整直至人工地震波的反應(yīng)譜與設(shè)計(jì)反應(yīng)譜相一致，從而生成與給定設(shè)計(jì)反應(yīng)譜相一致的地震波。為了研究地震強(qiáng)度對(duì)結(jié)構(gòu)反應(yīng)的影響，研究者使用CANNY程序?qū)蓚€(gè)抗震設(shè)防等級(jí)為8度的建筑進(jìn)行了彈塑性時(shí)程分析，并對(duì)結(jié)構(gòu)在10條實(shí)際地震波和15條人工地震波作用下彈塑性時(shí)程分析的結(jié)果和輸入地震波的各種控制指標(biāo)的關(guān)系進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明，早先提出的基于小波分析的地震強(qiáng)度指標(biāo)由于考慮了地震動(dòng)的時(shí)頻局部化特性，可以較好的評(píng)估地震動(dòng)強(qiáng)度對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。

2、采用基于狀態(tài)相關(guān)的剪脹理論的臨界狀態(tài)砂土模型，以SUMDES2D為有限元平臺(tái)，對(duì)直接建造在基巖上的心墻堆石壩進(jìn)行了1組抗震性能計(jì)算，分析了壩體在不同的地震強(qiáng)度下的動(dòng)力響應(yīng)，以研究地震強(qiáng)度對(duì)土石壩變形機(jī)理的影響。計(jì)算結(jié)果表明，地震強(qiáng)度越大，地震所引發(fā)永久變形和局部變形就越大;局部土單元的動(dòng)力響應(yīng)，揭示位于壩體上游壩坡馬道附近單元由于密實(shí)度小，在應(yīng)力不大的情況下就達(dá)到材料的臨界狀態(tài)，隨著地震強(qiáng)度的增加，該部位由穩(wěn)定逐步過(guò)渡到"臨界狀態(tài)"，而后沿著臨界狀態(tài)線發(fā)展，土單元由穩(wěn)定逐步過(guò)渡到"流動(dòng)變形"。

3、近幾年來(lái)，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，基于概率理論的新一代抗震性能評(píng)估方法已開(kāi)始用于特定建筑物的抗震性能評(píng)估。研究基于全概率理論的新一代抗震性能評(píng)估方法，并將其應(yīng)用于我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能評(píng)估，對(duì)于減災(zāi)防災(zāi)和提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能有重要意義。以FEMA P-58的抗震性能評(píng)估流程為框架，結(jié)合我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和規(guī)范要求，以某一單個(gè)建筑物為對(duì)象，采用有限元分析軟件PERFORM 3D和抗震經(jīng)濟(jì)性能評(píng)估分析軟件PACT，用增量動(dòng)力分析(IDA)方法進(jìn)行建筑物各個(gè)強(qiáng)度狀態(tài)的易損性分析;用基于強(qiáng)度的性能評(píng)估方法，依據(jù)構(gòu)件易損性分組和人員流動(dòng)模型，得到包括人員傷亡、修復(fù)和重建造價(jià)以及居住中斷時(shí)間等建筑性能的概率分布，為我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能評(píng)估提供了參考。 2100433B

地震強(qiáng)度指地震能量的大小，可用震級(jí)來(lái)表示。也指地震影響的大小，用烈度來(lái)表示。它不但和地震能量有關(guān)，而且和震中距離，震源深度、地質(zhì)條件等因素有關(guān)。

地震強(qiáng)度是根據(jù)人們觀察到的地震對(duì)人、建筑物和自然地物影響來(lái)確定的。隨著觀察者相對(duì)于震中位置的變化，地震強(qiáng)度在震區(qū)內(nèi)的不同地點(diǎn)各不相同。

• 根據(jù)發(fā)生的位置分類

板緣地震（板塊邊界地震）：發(fā)生在板塊邊界上的地震，環(huán)太平洋地震帶上絕大多數(shù)地震屬于此類。

板內(nèi)地震：發(fā)生在板塊內(nèi)部的地震，如歐亞大陸內(nèi)部（包括中國(guó)）的地震多屬此類。

板內(nèi)地震除與板塊運(yùn)動(dòng)有關(guān)，還要受局部地質(zhì)環(huán)境的影響，其發(fā)震的原因與規(guī)律比板緣地震更復(fù)雜。

火山地震：是由火山爆發(fā)時(shí)所引起的能量沖擊，而產(chǎn)生的地殼振動(dòng)。

• 根據(jù)震動(dòng)性質(zhì)不同分類

天然地震：指自然界發(fā)生的地震現(xiàn)象；

人工地震：由爆破、核試驗(yàn)等人為因素引起的地面震動(dòng)；

脈動(dòng)：由于大氣活動(dòng)、海浪沖擊等原因引起的地球表層的經(jīng)常性微動(dòng)。

• 按地震形成的原因分類

構(gòu)造地震：是由于巖層斷裂，發(fā)生變位錯(cuò)動(dòng)，在地質(zhì)構(gòu)造上發(fā)生巨大變化而產(chǎn)生的地震，所以叫做構(gòu)造地震，也叫斷裂地震。

火山地震：是由火山爆發(fā)時(shí)所引起的能量沖擊，而產(chǎn)生的地殼振動(dòng)?；鹕降卣鹩袝r(shí)也相當(dāng)強(qiáng)烈。但這種地震所波及的地區(qū)通常只限于火山附近的幾十公里遠(yuǎn)的范圍內(nèi)，而且發(fā)生次數(shù)也較少，只占地震次數(shù)的7%左右，所造成的危害較輕。

陷落地震：由于地層陷落引起的地震。這種地震發(fā)生的次數(shù)更少，只占地震總次數(shù)的3%左右，震級(jí)很小，影響范圍有限，破壞也較小。

誘發(fā)地震：在特定的地區(qū)因某種地殼外界因素誘發(fā)（如隕石墜落、水庫(kù)蓄水、深井注水）而引起的地震。

人工地震：地下核爆炸、炸藥爆破等人為引起的地面振動(dòng)稱為人工地震。人工地震是由人為活動(dòng)引起的地震。如工業(yè)爆破、地下核爆炸造成的振動(dòng)；在深井中進(jìn)行高壓注水以及大水庫(kù)蓄水后增加了地殼的壓力，有時(shí)也會(huì)誘發(fā)地震。

• 根據(jù)震源深度進(jìn)行分類

淺源地震：震源深度小于70公里的地震，大多數(shù)破壞性地震是淺源地震。

中源地震：震源深度為60～300公里。

深源地震：震源深度在300公里以上的地震，到目前為止，世界上紀(jì)錄到的最深地震的震源深度為786公里。

一年中，全球所有地震釋放的能量約有85%來(lái)自淺源地震，12%來(lái)自中源地震，3%來(lái)自深源地震。

• 按地震的遠(yuǎn)近分類

地方震：震中距小于100公里的地震。

近震：震中距為100～1000公里。

遠(yuǎn)震：震中距大于1000公里的地震。

• 按震級(jí)大小分類

弱震：震級(jí)小于3級(jí)的地震；

有感地震：震級(jí)等于或大于3級(jí)、小于或等于4.5級(jí)的地震；

中強(qiáng)震：震級(jí)大于4.5級(jí)，小于6級(jí)的地震；

強(qiáng)震：震級(jí)等于或大于6級(jí)的地震，其中震級(jí)大于或等于8級(jí)的叫巨大地震。

• 按破壞程度分類

一般破壞性地震：造成數(shù)人至數(shù)十人死亡，或直接經(jīng)濟(jì)損失在一億元以下（含一億元）的地震；

中等破壞性地震：造成數(shù)十人至數(shù)百人死亡，或直接經(jīng)濟(jì)損失在一億元以上（不含一億元）、五億元以下的地震；

嚴(yán)重破壞性地震：人口稠密地區(qū)發(fā)生的七級(jí)以上地震、大中城市發(fā)生的六級(jí)以上地震，或者造成數(shù)百至數(shù)千人死亡，或直接經(jīng)濟(jì)損失在五億元以上、三十億元以下的地震；

特大破壞性地震：大中城市發(fā)生的七級(jí)以上地震，或造成萬(wàn)人以上死亡，或直接經(jīng)濟(jì)損失在三十億元以上的地震。

• 構(gòu)造地震的分類

孤立型地震：有突出的主震，余震次數(shù)少、強(qiáng)度低；主震所釋放的能量占全序列的99.9%以上；主震震級(jí)和最大余震相差2.4級(jí)以上。

主震——余震型地震：主震非常突出，余震十分豐富；最大地震所釋放的能量占全序列的90%以上；主震震級(jí)和最大余震相差0.7～2.4級(jí)。

雙震型地震：一次地震活動(dòng)序列中，90%以上的能量主要由發(fā)生時(shí)間接近，地點(diǎn)接近，大小接近的兩次地震釋放。

震群型地震：有兩個(gè)以上大小相近的主震，余震十分豐富；主要能量通過(guò)多次震級(jí)相近的地震釋放，最大地震所釋放的能量占全序列的90%以下；主震震級(jí)和最大余震相差0.7級(jí)以下。

地球表層的巖石圈。地殼巖層受力后快速破裂錯(cuò)動(dòng)引起地表振動(dòng)或破壞就叫地震。

由于地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)引發(fā)的地震叫構(gòu)造地震；

由于火山活動(dòng)造成的地震叫火山地震；

固巖層（特別是石灰?guī)r）塌陷引起的地震叫塌陷地震。

地震是一種及其普通和常見(jiàn)的一種自然現(xiàn)象，但由于地殼構(gòu)造的復(fù)雜性和震源區(qū)的不可直觀性，關(guān)于地震特別構(gòu)造地震，它是怎樣孕育和發(fā)生的，其成因和機(jī)制是什么的問(wèn)題，至今尚無(wú)完滿的解答，但目前科學(xué)家比較公認(rèn)的解釋是構(gòu)造地震是由地殼板塊運(yùn)動(dòng)造成的。

由于地球在無(wú)休止地自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，其內(nèi)部物質(zhì)也在不停地進(jìn)行分異，所以，圍繞在地球表面的地殼，或者說(shuō)巖石圈也在不斷地生成、演變和運(yùn)動(dòng)，這便促成了全球性地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。關(guān)于地殼構(gòu)造和海陸變遷，科學(xué)家們經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的觀察、描述和分析，先后形成了不同的假說(shuō)、構(gòu)想和學(xué)說(shuō)。

板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)又稱新全球構(gòu)造學(xué)說(shuō)，則是形成較晚（上世紀(jì)60年代），已為廣大地學(xué)工作者所接受的一個(gè)關(guān)于地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的學(xué)說(shuō)。

1．構(gòu)造地震

構(gòu)造地震是由地殼運(yùn)動(dòng)所引起的地震。一般認(rèn)為，地殼運(yùn)動(dòng)是長(zhǎng)期的、緩慢的，一旦地殼所積累的地應(yīng)力超過(guò)了組成地殼巖石極限強(qiáng)度時(shí)，巖石就要發(fā)生斷裂而引起地震。也就是地應(yīng)力從逐漸積累到突然釋放時(shí)才發(fā)生地震。構(gòu)造地震是一種活動(dòng)頻繁、影響范圍大、破壞力強(qiáng)的地震，世界上最多（90%以上）和最大的地震都屬于構(gòu)造地震。

2．火山地震

火山地震是火山噴發(fā)時(shí)巖漿或氣體對(duì)圍巖的沖擊所引起的地震。火山地震影響范圍一般不大且為數(shù)較少，約占各類地震總數(shù)的7%左右。我國(guó)很少發(fā)生火山地震，它主要分布在南美洲和日本等地。

3．陷落地震

陷落地震是由于地殼的陷落所引起的地震。它多為石灰?guī)r溶洞的陷落造成，其數(shù)量少，影響小，僅占地震總數(shù)的3%左右。

4．人工誘發(fā)地震

人工誘發(fā)地震是由于水庫(kù)蓄水或地下大爆破所引起的地震。它多發(fā)生在水庫(kù)或爆破點(diǎn)附近地區(qū)，震源深度較淺，最大的震級(jí)不超過(guò)6.5級(jí)。