“地震科普教育與宣傳工作的調研和建議”調研報告(續)
發表時間 2019-09-25 14:27 來源 未知

 中國地震局地質所 董瑞樹 何昌榮 劉靜

 四.震害防御

  地震預報和災后救援非常重要,可以減少人員的傷亡,具有重要的意義,但地震造成的人員傷亡和經濟損失是無法挽回的,經濟越發達損失越大。所以震害防御工作很重要。正如前聯合了秘書長安南曾精辟地一言而道之:災前的預防比災后救援更人道、更經濟。如果我們重視了地震災害(包括各種自然災害)防御工作,真正做到當發生地震時建筑物能做到“小震的時候不壞,中震的時候可修,大震的時候不倒”,可以減少人員的傷亡和經濟的損失,也減少救援工作的負擔。目前地震預測、預報尚未過關,由于經濟的原因及技術上的困難,尚無法按高烈度的條件設計相關地區的房屋結構,所以必須注重震害防御工作,它是防震減災的工作中重要的一步。我們在調研和平時接觸中注意到在科普宣傳、科普展館中關于避震的宣傳較多,但防震抗震內容的展示和宣傳較少,特別是防震抗震減災的內容更應給各級政府和領導多做宣傳,特別是地震工作者也更應了解這些內容,加強宣傳。

  (一)加強防震抗震和震害防御工作

  加強抗震設防的意識;首先要注意選定合適的抗震設防標準。選定合適的工程地震工作

  (1)根據我國《建筑抗震設計規范》尊從“三水準”設計原則是

  第一水準:當遭受到多遇的低于本地區設防烈度的地震(“小震”)影響時,建筑物一般應不受損壞或不需要修理仍能繼續使用;

  第二水準:當遭受到本地區設防烈度的地震(“中震”)影響時,建筑物可能有一定的損壞,經一般修理仍能繼續使用;

  第三水準:當遭受到高于本地區設防烈度的罕遇地震(“大震”)影響時,建筑物不致倒塌或發生危及生命的嚴重破壞。

  (2)選定合適的抗震設防標準。不同的建設工程有不同的抗震設防要求;

  抗震設防有明確規定:

  ①對于一般工業與民用建筑建設工程:

  必須按照國家頒布的地震烈度區劃圖或者地震動參數區劃圖規定的抗震設防要求,進行抗震設防。

  ②重大建設工程和可能發生嚴重次生災害的建設工程;

  必須進行地震安全性評價;并根據地震安全性評價的結果,確定抗震設防要求,進行抗震設防。

  (二)注重誘發災害的地質條件判定和加強區域地質研究——地震地質災害淺析

  地震動會造成建筑物的破壞,但是地震地質災害造成的破壞有時遠大于地震動的影響。所以研究地震地質災害的影響對震害防御工作是非常重要和必需的。所以首先了解地震對建筑物和構筑物主要的地質災害

  地震誘發的地質災害主要有以下三種類型:(文中的圖片是中國大地震產生破壞實例)

  地震的破裂效應:包括構造地震裂縫(地震斷層錯動引起)和非構造地裂縫—地裂縫;基底斷裂活動隱伏裂隙可能使上覆松散土體出現地裂、地面沉陷裂縫、滑坡裂縫等。


  圖1地震的破裂效應造成的破壞
 

  ②地基失效:包括地面沉陷、砂土液化、塌陷等,是造成建筑物破壞的重要原因之一。地基失效是否發生取決于在一定的地震作用和地質背景下能否發生液化、規模大小、震害輕重等因素,而這些都與土的類型、狀態有密切關系。
 




 

  圖2地基失效造成的破壞
 

  ③斜坡失效(穩):一般情況斜坡失效(穩)是指山體的斜坡失效,是靠近山區的地區可能發生的地質災害。斜坡失效包括滑坡、崩塌、剝落、泥石流等。影響斜坡失效(穩)主要有以下幾個控制因素:巖性控制作用、地形地貌控制作用、地震的烈度效應及氣候的降雨和溫度作用等;烈度在7度以上的強烈地震區均可誘發大量崩塌、滑坡發生并造成大的災害。


  圖3北川縣城新中滑坡前后對比
 

  (三)按照《建筑抗震設計規范》進行建筑抗震設計

  如果未能完全按照《建筑抗震設計規范》進行的設計和建筑,會造成建筑物的損壞和人員傷亡。下面的實例已經說明按照《建筑抗震設計規范》有多么的重要。
 


 

  圖4 北川的兩座建筑物結構不同在地震遭到破壞明顯不同左邊樓根據《建筑抗震設計規范》進行建筑物的設計;右樓設計未根據《建筑抗震設計規范》設計。

 

  (四)震害防御工作具體要求和措施

  1加強抗震設防的意識:工程地震是做好這些工程抗震工作的前提,是工程抗震設計的基礎

  根據我國《建筑抗震設計規范》尊從“三水準”設計原則,選定合適的抗震設防標準。

  (1)選定合適的抗震設防標準,不同的建設工程有不同的抗震設防要求,

  ①一般工業與民用建筑,考慮500年一遇的地震,超越概率為50年10% ;

  ②重要的單體建筑,考慮1000年或幾千年一遇的地震的造成危險;

  ③重大工程和可能產生嚴重次生災害工程,考慮萬年一遇的地震。50超越概率0.5%。

  (2)選定合適的工程地震工作,不同的工程抗震設計所需要的工程地震工作是不一樣的。

  ①一般工程的抗震設計需要——依地震區劃圖的結果;

  ②經濟技術開發區、重要的廠、礦和城市的抗震設防需要——-地震小區劃的結果;

  ③有一些工程需要——有場地地震危險性分析(包括概率性和確定性)結果。

  2重視工程所在區域的地質條件

  地震地質災害造成的破壞有時遠大于地震動的影響,所以處理地震地質的問題是值得重視的。

  地震的破裂效應的危險性評價涉及到斷層本身:例如活動斷層的規模、展布特征、活動時間、速率,特別是最后一次活動時代和活動特點。還應特別注意該斷層是否為發震斷層,它的最大可信震級和重復周期所以建筑物對活動斷裂的避讓,這需要地震地質學家確定建設地區活動斷層的分布、活動強度、活動年代、活動性質等及對于危險的斷裂如何避讓等。

  ⑴在建筑設計時已經注意了建筑物和構筑物避讓活動斷裂所以建筑物和構筑物避讓活動構造,不僅會防止地震造成的破壞,還可以避免斷層蠕動時的災害。避讓活動斷裂帶研究在北京奧運會的場館建設中已經發揮了作用。北京奧運會主場館--鳥巢、水立方和五棵松籃球場館所在地,在場館建設規劃時,北京市地勘局提前啟動了奧運公園專項地質調查,地質人員確定了相關斷裂帶的準確位置、產狀。奧運場館的建設采取了避開活動斷裂帶保證了場館的安全。這是建筑物避讓活動斷裂帶一個很好的例子

  ⑵建筑物必設計時必須選擇較好的地基,地基條件是建筑抗震的關鍵。即要土質堅實,地下水埋深較深,地震時地基不致開裂、塌陷或液化。在不宜建設的地基上建筑,必須首先做好地基處理,且避開山邊、陡坡等可能引起山崩和滑坡的地區。特別是高層建筑地基條件必須好,承載能力大、且變形要小。例如:在建國家大劇院和五棵松體育館時對石景山-東郊定福莊間進行地層剖面探測,其結果是,剖面經過天安門、國家大劇院和五棵松體育館所在位置地層的上層為卵礫石和部分砂類土,不屬于易液化地區,只要應對地基進行處理,建筑物和構筑物比較安全的。
 

  圖 5石景山-東郊定福莊第四系地層剖面

  (據北京市勘查設計研究院的,2004年)
 

  ⑶滑坡的防治:

  滑坡的防治要貫徹“及早發現,預防為主;查明情況,綜合治理;力求根治,不留后患”的原則結合邊坡失穩的因素和滑坡形成的內外部條件,治理滑坡常用的方法之一是,修筑擋土墻、護墻等支擋不穩定巖體-如下圖:
 

  圖6滑坡防止施工前后(日本)
 

  3必須根據《建筑抗震設計規范》進行建筑物的設計

  根據《建筑抗震設計規范》進行建筑物的設計,建筑材料要有足夠的強度,聯結部位或薄弱環節要加強,增加建筑物的整體性能,同時必須保證施工質量。還要用建筑學家研究的抗震建筑方法。并且根據建筑物功能的重要性的劃分,按國家建筑抗震設計分類標準,不同的建筑歸到不同的分類。為了避免大地震造成的破壞,除了必須根據《建筑抗震設計規范》進行建筑物的設計。我國地震工程科技人員尋找新的方法,也就是開始研究隔震、減震。消能與控制技術,從“硬抗”轉到“軟消”。經過地震工程和建筑工程人員的多年研究,已形成了較為成熟的建筑隔震技術,例如: 建筑物疊層橡膠支座隔震、摩擦擺隔震、滾軸支座隔震、滑移隔震、混凝土短軸支座隔震等。
 


圖7 隔震居民樓----1993年汕頭建成的我國第一幢橡皮支座隔震樓。
 

  該樓為汕頭陵海路38號。是一座8層住宅樓,有56間房屋。房子與地面之間有一條比手指寬的縫隙。這座樓壓在23個橡膠支座上,每個橡膠支座的直徑有60-80厘米,像蜂窩煤。經受1994和2006年臺灣海峽強震,樓內居民無感覺。

  該樓被聯合國工業發展組織權威專家譽為“世界建筑隔震技術發展的第三里程碑”。

  目前疊層橡膠支座隔震應用的最普遍,僅我國使用該方法的各類房屋建筑面積達幾百萬平方米以上,遍布大江南北十幾個省市、自治區。

  實驗證明采取該措施后,上部結構在地震時的反應僅是沒采取該措施時反應的1/12--1/4。可以有效的保護上部結構和室內的設備免遭破壞,即使在強震作用下,也可以保持建筑物功能完好。

  (五)和老百姓有直接關系的震防工作——住房裝修的問題

  最大限度減輕地震災害損失是非常重要,它包括了很多方面的問題,其中有一項和老百姓關系較大的、宣傳較少的有關房屋裝修問題,還要住戶加以注意。

  如果你重新裝修房子時,對于鋼筋水泥墻,千萬別亂拆,因為那墻可能在建筑時經建筑學家設計、計算好,是承力的。而且當一大棟樓,有些鋼筋水泥墻墻拆了,有些沒拆,地震搖動時,造成力的不均,特別危險。例如,兩小套房,為了發展成1個大套就把中間的墻壁打通了;再如破墻開店、店內把內墻拆開擴大店內的面積等,哪怕把打掉的墻重新添回去,也虛不受補,因為結構性的傷害是不可逆的,均為日后房屋坍塌埋下隱患。如果你不得不拆鋼筋水泥墻,千萬別用錘子硬砸的方法,最好用特殊的電鋸。因為硬砸的過程中固然拆的是墻,卻極可能傷到梁柱,何況墻上的鋼筋與柱是連接的,別以為梁傷了一點沒大關系,殊不知這種裝修會埋下重重安全隱患。野蠻裝修屢屢見不鮮,為日后房屋坍塌埋下隱患。為了不害人也不被害,如果你重新裝修房子,千萬要注意。下面有一實際例子。

  2016年7月23日上午,在長春市東朝陽胡同與百匯胡同交會處,一棟老樓的一處二樓陽臺坍塌二樓陽臺和一樓陽臺堆疊在一起,二樓室內清晰可見,陽臺本來可能就有些松動,加上一樓裝修,撤掉了底層的承重,所以二樓陽臺一下子就翻了下來,這還沒發生地震,如果不按規則裝修,萬一發生地震后果更可怕。
 


  圖8 長春市破壞的房子
 

  五、地震預警

  “地震預警”是指突發性大震已發生、搶在嚴重災害尚未形成之前地區發出警告并采取措施的行動,搶在地震波傳播到設防地區前,向設防地區提前幾秒至數十秒發出警報,以減小當地的損失,也稱作"震時預警"。地震預警系統是指實現地震預警的配套設施。地震預警系統,就是在一定地域布設地震觀測臺網,在地震發生時,利用地震波與無線電波或計算機網絡傳播的速度差,在破壞性地震波(橫波或面波)到達之前給預警目標發出警告,以達到減少地震災害和地震次生災害的技術。
 

 
 圖9 地震預警系統圖示
 

  地震預警系統已連續預警景谷6.6級地震、魯甸6.5級地震、蘆山7級強震等18次破壞性地震,無誤報和漏報。同時已逐步在學校、社區等人員密集場所,以及高鐵、化工、地鐵、核反應堆等重大工程中開展地震預警應用。由此,中國成為繼日本、墨西哥后,世界上第三個具有地震預警能力的國家。

  六、對孩子進行普及的生命安全教育--教會孩子起碼的逃生和避險的能力

  心理學家任慶文老師告訴大家一個驚人的事實,地震的發生,其實很多人是可以不死的!由于我們平常缺少防震、避震常識和逃生技術宣傳;尤其對孩子更是缺少進行生命風險意識、獨立意志、生存能力的教育及時刻保持生命警覺等防震避震常識和發生各種自然災害【交通、水災、火災、電、地震,等等】風險教育。因為父母在任何時候都負有對孩子安全教育的責任,孩子生下來,父母就要繃緊安全教育這個弦,防水災、火災、地震、交通事故等傷害你的孩子生命!該做這幾方面的工作,而且要堅持。

  任教授分析孩子們遇到問題的表現:無地震警覺,地震來臨,懷疑,觀望,發呆耽誤時間;無主動逃生意識,老師沒有命令不敢跑,被動;無逃生膽子,晃動、危房、死尸嚇破膽、腿發抖不會跑;無逃生常識,被困廢墟不會自救保命。所以首先加強對學校老師、家長和社會躲避災害知識普及教育,父母、學校對孩子進行生命安全教育需要普遍開展、長久堅持!我們都知道,父母、老師的愛心和肉體抵擋不了建筑物倒塌造成的傷害,這不但保護不了孩子,還有可能喪失了自己寶貴的生命

  所以必須對孩子進行普及的生命安全教育--教會孩子起碼的逃生和避險的能力。

  七、地震波的多種應用--地震是一盞照亮地下的明燈

  大地震的發生是非常可怕的,但是地震產生的地震波卻對人類認識地球很有作用,實際上地震是一盞照亮地下的明燈。因為 地震波是目前我們所知道的唯一一種能夠穿透地球內部的波。今天我們關于地球內部的知識都是怎么得來的呢?這在很大程度上要歸功于地震波。下面讓我們了解地震波的多種應用。

  1了解地球的結構

  我們已經知道地球可以分為地殼、地幔和地核,地核又包括一個液態的外核和一個固態的內核。圖中給出了各層的結構。對地球內部的認識,都來源于天然地震的資料和數據。
 


 

  地球的結構;地球為橢圓形,由三層部分組成。

  最上層為地殼,全球地殼的厚度不同,平均為35千米;中間為地幔;地球的中心為地核。地球半徑為6370千米。地震發生在地殼中。

  圖10地球
 

  2地震勘探

  目前地震勘探具有其它地球物理勘探方法所無法達到的精度和分辨率,所以在石油和其它礦產資源的勘探中,地震工作者用模擬地震波進行勘探是最主要和最有效的方法之一。——這也是人工地震

  3測量地震發生的地球物理條件

  還有一項特別的作用,同時即在了解地殼的結構的地殼勘探中研究、并且探測大地震發生的地球物理條件,為預測大地震提供了一個依據。

  例如強震常常發生在薄地殼區的地殼厚度變異帶、莫霍面波浪起伏的“拐點附近”的深大斷裂、地震還常常發生在地殼中高速與低速層的過渡層;高導(低阻)層的存在與地震有著密切的關系。在確定地球物理的特點時,可排除可能發生大地震的地區為預報地震發生的地點有一定作用。

  4利用地震還可以為國防建設服務。

  截止到2000年11月,已經有160個國家正式簽署了全面禁止核試驗條約(CTBT)。現在所面臨的一個共同問題是,如何有效地監測全球地下核爆炸。而這正是地震學的用武之地,地下核爆炸和天然地震一樣也會產生地震波,會在各地地震臺的記錄上留下痕跡。
 


 

  圖11地震波和八字步的對比

 

  圖中紅顏色的是地下爆炸產生的地震波,其記錄特征是”大頭小尾”;藍顏色的是天然地震產生的地震波,它的特征是”小頭大尾”。利用記錄到的地震波的特點,可以區分地下核爆炸和天然地震。

  5地震波在穿過這些構造時會產生反射和折射,通過分析地表上接收到的信號,就可以對地下巖層的結構、深度、形態等作出推斷,從而可以為以后的鉆探工作提供準確的定位。

  其實,地震學的應用還遠不止以上這些,還有

  ①目前用地震的方法預測火山噴發取得了很大的進展;

  ②對水庫誘發地震的研究可以為大型水庫提供安全保障,

  例如我國的三峽工程,庫區地震災害的研究就是工程可行性論證的重要內容之一;

  ③對礦山地震的監測是保護礦山安全的重要手段之一;

  ④地震學還可用于對行星的探測,通過對行星自由振蕩的研究可以揭示行星內部大尺度結構。

  因此,地震學這門古老的學科,不斷獲得活力,成為正在迅速發展的前沿學科之一。

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