第4章 工程场地条件与宏观震害

述

20世纪50年代形成的以工程抗震为主题的地震工程学主要关注工程结构的抗震问题，此时，场地地基的抗震性能以及场地条件对宏观震害的影响则未引起普遍的重视。1964年的3月和6月，在美国和日本分别发生了阿拉斯加8.4级和新潟7.5级大地震，两次大震均引发了大面积的砂土液化，并造成地基失效而使工程结构遭受巨大破坏。同时，人们发现同一场地上的建筑结构发生了选择性破坏，比如自振周期较长的高层建筑的震害明显要高。这两次地震唤起了人们对地基抗震和场地条件震害影响的普遍关注，越来越多的学者认识到场地工程地质条件对宏观震害的巨大影响，并开始进行系统研究。

工程场地条件一般是指场地的局部地质条件，如近地表几十米至几百米的地基岩土体的物理力学性质、厚度、地下水埋深等工程地质条件，场地局部的地形地貌特征以及场地附近断层带或地裂缝等构造破裂的分布情况等。地震灾害主要包括地表变形、结构破坏和次生灾害三类，它们都与场地条件密切相关。首先，地震地表变形和引发的崩塌、滑坡等次生灾害与场地条件直接相关，并且都能引起大规模的工程结构破坏；地震时强烈振动引起的结构破坏又与场地地震动特性密切相关，而场地的地震动特性，如幅值、频谱特性等又很大程度上决定于场地地基土体特性等工程地质条件以及场地区域地形地貌等特征。总体来说，可以从以下三个问题来思考工程场地条件对宏观震害的影响。

（1）宏观震害的重复性。

历史地震经验告诉我们：一个地区、地带或地点在某次强烈地震作用下出现的震害，常会在其他一些强烈地震作用下重复出现，这就是所谓的震害重复性。如某个地区在历次地震中都会发生砂土液化灾害。震害的重复性表明，宏观震害有时体现出一种超越震源特性、震中距及地震烈度等外在因素的特征。同时也清楚地表明，震害的重复性主要取决于场地条件这一内在因素。

（2）宏观震害与微观作用的差异性。

宏观震害是指地震区的全部地震现象，包括地表形变、自然改观、建筑物破坏、器物反应以及人的感觉等宏观现象，地震烈度是上述宏观震害的统一体现。但我们常可发现这样的矛盾，即在烈度较高地区的建筑物实际所受地震作用（地震荷载）并不一定相应地较大，甚至相反。如1971年美国圣费尔南多地震震中区烈度虽高达Ⅺ度，但震级却仅有6.6级。尽管上述问题产生条件和机理是复杂的，但有一点是可以明确的，即宏观与微观上的差异中蕴藏着不可忽视的场地条件因素，脱离这种因素来寻求问题的答案是舍本逐末。

（3）宏观震害的异常性。

众所周知，表示宏观震害的烈度一般随震中距的增大而递减。然而，几乎在所有的震害调查中，我们都可以发现所谓烈度异常区。宏观震害的局部异常性必然与局部场地的某些特征有关，其实质是场地条件，即场地各种地质、地形地貌、构造等因素在一定地震条件下的综合反映。

综上可以看出，宏观震害与场地条件密切相关，只有通过对局部场地条件的详细了解和分析，才能从根本上解答宏观震害的重复性、差异性和异常性问题。