地震工程與抗震原理探析

何高林 曹中原

（湖南湘測(cè)科技工程有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

地震顧名思義就是指地面的震動(dòng)，是由地震波所引起的地質(zhì)結(jié)構(gòu)波動(dòng)，在地震時(shí)，由于地球內(nèi)部巖石板塊運(yùn)動(dòng)所引起地球內(nèi)部能量的變化最終引起釋放，從而導(dǎo)致地面斷裂。在地震時(shí)，巖石板塊會(huì)由于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度過大發(fā)生斷裂。所以說(shuō)地震實(shí)質(zhì)上就是一種地震波在巖層之間的傳動(dòng)。這種地震波動(dòng)具有一定的瞬時(shí)速度，它在進(jìn)行傳導(dǎo)的過程中，會(huì)釋放一定的能量，從而導(dǎo)致地面的晃動(dòng)和開裂，從科學(xué)研究上講，這種地震波一般分為兩種，一種是橫波，一種是縱波，當(dāng)橫縱波交替的時(shí)候，發(fā)生的級(jí)數(shù)和釋放的能量是極其巨大的。

1 地震原理概論

1.1 地震監(jiān)測(cè)

自古以來(lái)，我國(guó)的先輩就開始對(duì)關(guān)于地震的原理和在預(yù)防地震和檢測(cè)地震的方面上進(jìn)行探索。在東漢時(shí)期匡衡發(fā)明了地震儀，這是我國(guó)史上最早出現(xiàn)監(jiān)測(cè)地震的儀器。明清時(shí)期，在我國(guó)民間出現(xiàn)了利用水力、風(fēng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)的地震儀器。新中國(guó)成立以來(lái)，我國(guó)先后組建了一大批相關(guān)的技術(shù)人員進(jìn)行了關(guān)于在地震領(lǐng)域的研究探討。經(jīng)過許多年的研究，我國(guó)在地震領(lǐng)域的研究已經(jīng)形成了多層次、多領(lǐng)域的格局，但相對(duì)來(lái)說(shuō)，我國(guó)在地震領(lǐng)域的檢測(cè)還存在著問題，還需要進(jìn)一步發(fā)展。從1997年的唐山大地震再到2008年四川汶川地震再到2010年青海地震，我國(guó)經(jīng)歷了多重傷痛，一次次的倒下，一次次的重建，從血和淚的經(jīng)歷中總結(jié)出了一整套地震的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

1.2 地震工程

地震工程，從淺顯意思上指的是在地震領(lǐng)域內(nèi)的工程，對(duì)于地震領(lǐng)域內(nèi)，能夠進(jìn)行在地震發(fā)生之前有效的預(yù)警措施、在地震發(fā)生時(shí)的安全避難、地震發(fā)生后的災(zāi)后重建、災(zāi)后安置，災(zāi)后醫(yī)療的保障和傳染病的防治等措施。在進(jìn)行災(zāi)后重建的工作中，相關(guān)人員要迅速做出相應(yīng)地應(yīng)急預(yù)案和地震的次生災(zāi)害的防御工作。要進(jìn)行對(duì)整個(gè)地震區(qū)域的地震強(qiáng)度的劃分和研究。對(duì)于在地震區(qū)域建設(shè)抗震房屋的設(shè)計(jì)和施工、建設(shè)地和安裝時(shí)期等方面的內(nèi)容，相關(guān)部門和當(dāng)?shù)卣龊脤?duì)于地震災(zāi)后重建的工作預(yù)案安排。并要使方案具有可實(shí)施性，要在遇到突發(fā)事件時(shí)能夠以最快的速度進(jìn)行人員的安排，材料和救災(zāi)物品的運(yùn)輸?shù)软?xiàng)目工作的實(shí)施。針對(duì)地震發(fā)生后的工程要做好科學(xué)合理地安排，在最大程度上，要實(shí)現(xiàn)最高效率的救災(zāi)。同時(shí)，要針對(duì)地震工程迅速著手準(zhǔn)備指揮的工作，并且加大災(zāi)后傳染病因的宣傳力度，保證消毒和衛(wèi)生。

2 在進(jìn)行地震活躍層的研究和地震的評(píng)判工作

在相關(guān)領(lǐng)域的研究說(shuō)明，對(duì)于在城市中發(fā)生的地震災(zāi)害而言，大多都與在城市建筑用地下20～30 m的范圍內(nèi)出現(xiàn)的地震活躍斷層有關(guān)。從一方面來(lái)說(shuō)，由于在城市中的高樓比較多，在建設(shè)高層建筑時(shí)開挖的地基深度可到20～30 m，正好處于地質(zhì)層中，對(duì)于地質(zhì)層的完整性造成很大影響。在地震來(lái)臨后，地震波以極其迅速的方式擴(kuò)展至這些地基，造成高樓的晃動(dòng)甚至坍塌。在于地震發(fā)生后，采取一定的措施，疏散群眾，避免更大的傷亡。

2.1 對(duì)于活躍地質(zhì)層的探測(cè)和對(duì)于災(zāi)害程度的評(píng)估

在相關(guān)領(lǐng)域的研究說(shuō)明，有些地區(qū)處在地震斷裂帶上，會(huì)有可能隨時(shí)伴隨著自然災(zāi)害，尤其是地震。這就要求在斷層上的城市建設(shè)質(zhì)量要達(dá)到另一層面的水平。同時(shí)，在科學(xué)化的層面來(lái)說(shuō)，相關(guān)人員要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)探測(cè)，對(duì)斷裂層高的領(lǐng)域要進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)，對(duì)地震有可能發(fā)生的情況進(jìn)行危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)判，從而做出一定的對(duì)應(yīng)措施。在尋找危險(xiǎn)程度高的斷層領(lǐng)域上，負(fù)責(zé)的人員要仔細(xì)記錄，在地圖上準(zhǔn)確的標(biāo)明。并通知相關(guān)部門進(jìn)行對(duì)本地區(qū)災(zāi)害的提前預(yù)警，并做好備案措施，以及修建災(zāi)害預(yù)防和疏散建筑，以達(dá)到如果發(fā)生災(zāi)害后能將可能性降到最少。

2.2 對(duì)于活躍地質(zhì)層的探測(cè)和對(duì)于災(zāi)害程度評(píng)估的意義

在相關(guān)領(lǐng)域的研究說(shuō)明，對(duì)于活躍地質(zhì)層的探測(cè)和對(duì)于災(zāi)害程度評(píng)估能夠較早的預(yù)測(cè)到城市在斷裂層下隨時(shí)的變化，是關(guān)乎全市人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。同時(shí)，對(duì)于出現(xiàn)的災(zāi)害做最有可能的預(yù)測(cè)，做好最適合的預(yù)案措施。對(duì)城市建設(shè)者在以后的建設(shè)和規(guī)劃中，能夠盡量地避開斷裂帶，較少的人員傷亡和人員損失，具有積極的意義。對(duì)于良性的評(píng)估也能讓人們有一定的警覺作用，能夠在災(zāi)害發(fā)生時(shí)不慌亂，迅速做好應(yīng)對(duì)措施。

每個(gè)地區(qū)可能所要發(fā)生的自然災(zāi)害不同，面對(duì)的自然條件不同，對(duì)于房屋的建設(shè)設(shè)置和質(zhì)量情況也隨之改變。舉一個(gè)最為通俗的事例：在北方地區(qū)的所建房屋的陽(yáng)臺(tái)一般都處在較偏南的一個(gè)方向，在南方的房屋都處在比較偏北的方向，這是根據(jù)南北方不同的地理位置對(duì)于太陽(yáng)的直射位置而改變的，目的就是為了最大程度地接收到太陽(yáng)光。所以應(yīng)用到自然災(zāi)害質(zhì)量問題上也是如此，在南方，由于常常處于較為潮濕的地方，水汽比較嚴(yán)重，所以房屋大多采用較為通氣的材料。而且由于有可能受大水的影響，所建房屋的地基一般都埋得比較深。而北方空氣較為寒冷干燥，所以房屋墻壁都會(huì)砌得比較厚，保留住暖氣和濕氣，對(duì)于地基一般由于土質(zhì)過硬都埋得比較淺。這樣有針對(duì)性地建設(shè)房屋，對(duì)于莫以結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)，就能夠最大程度地減少人民的生命財(cái)產(chǎn)安全的威脅。

2.3 對(duì)于活躍地質(zhì)層的探測(cè)和對(duì)于災(zāi)害程度評(píng)估的注意層面

各類地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估所成立的地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估小組都是由政府成立的，所花費(fèi)的費(fèi)用也都是由國(guó)家撥款，這就要要求對(duì)于評(píng)估小組的工作的公開化和透明化。要完善對(duì)于災(zāi)害預(yù)防和評(píng)估的小組的制度上的建立和監(jiān)管層面上制度制定。以確保工作做得有效和對(duì)人民有意義。還有另一個(gè)層面就是對(duì)于災(zāi)害的評(píng)估要盡量做到不影響人們的正常生活和工作。對(duì)于災(zāi)害評(píng)估出來(lái)的數(shù)據(jù)要有科學(xué)依據(jù)和準(zhǔn)確性，不能在人們中間制造恐慌和隨意散播有關(guān)地震災(zāi)害發(fā)生的謠言，以確保社會(huì)安定穩(wěn)定。

3 對(duì)于抗震原理的作用層面

從以往來(lái)看，人們對(duì)于地震的監(jiān)測(cè)和總結(jié)只是對(duì)于地震波的強(qiáng)度從而去增強(qiáng)地震結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度做到抗震，而不考慮在加速度的情況下地震結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有可能發(fā)生的變化。所以對(duì)于只是單方面的運(yùn)用地震波強(qiáng)度去監(jiān)測(cè)和實(shí)現(xiàn)抗震是不具有科學(xué)性的。必須要從地震結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和地震瞬時(shí)地震波動(dòng)的加速度去考慮設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)性更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)住宅。對(duì)于抗震結(jié)構(gòu)的建設(shè)，不能只是單方面的增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，還要從概念設(shè)計(jì)層面，運(yùn)用多次的抗震試驗(yàn)測(cè)算，科學(xué)地選用最優(yōu)材料和最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，建設(shè)牢固、抗震、美觀的抗震結(jié)構(gòu)。對(duì)于建設(shè)材料的選用也是至關(guān)重要的，要選用較為輕型的結(jié)構(gòu)建材，整體性的建材，可以避免在地震來(lái)臨時(shí)由于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不穩(wěn)所導(dǎo)致的對(duì)于人員的傷害。同時(shí)，要在建設(shè)建筑時(shí)設(shè)計(jì)較為便利的逃生通道，這點(diǎn)也是極為重要的一個(gè)方面。防止因加速度過快導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度產(chǎn)生變化從而產(chǎn)生的建筑型結(jié)構(gòu)性坍塌。

4 結(jié)語(yǔ)

地震對(duì)于我們而言是一次滅頂之災(zāi)，人類在大自然面前的弱小從這一刻顯現(xiàn)無(wú)疑，但是，要協(xié)同前進(jìn)，積極地研發(fā)新型材料以減少最大程度的傷害。與此同時(shí)，要吸取教訓(xùn)，多植樹造林，減少對(duì)于地表和地層的破壞，保持一個(gè)較為穩(wěn)固的底地層。