内容提要

本教材根据高等院校水利工程系的课程设置及教学要求，介绍了地震活动性、潜在震

源区和地震危险区、地震动、地震危险性分析、场地地震效应、地震小区划和水库诱发地

震等方面的基本知识。

本教材适用于水利水电工程建筑专业和水利水电施工专业，也可供土木工程、地震工

程及工程地质专业和土木工程技术人员参考。

目 录

前 言

绪 论

第一篇 地震的基本知识

第一章 地震的成因和孕震模式

第一节 地震的成因

第二节 震源孕育模式

第三节 地震序列

第四节 地震的动力来源

第二章 地震的若干参数与特征

第一节 地震波动

第二节 地震震级和地震烈度

第三节 震源机制

第四节 地震与构造应力场

第三章 地震活动性分析

第一节 活动断层

第二节 地震活动性

第三节 潜在震源区与地震危险区的确定

第二篇 工程地震

第四章 地震动

第一节 强震记录

第二节 强地震动特性

第三节 影响地震动的因素

第四节 地震动的衰减

第五节 设计地震动

第六节 地震动时程曲线

第五章 工程地震危险性分析

第一节 概述

第二节 潜在震源类型的确定

第三节 地震发生的统计模型

第四节 潜在震源区地震参数的确定

第五节 衰减关系的选择

第六节 地震危险性计算模式

第七节 地震危险性分析的结果

第八节 地震危险性的不确定性分析

第六章 场地地震效应

第一节 强震地面震动效应

第二节 强震地面破坏效应

第七章 地震区划和地震小区划

第一节 地震区划

第二节 地震小区划

第三篇 水库诱发地震

第八章 水库诱发地震震例

第一节 水库地震概况

第二节 中国的水库地震

第三节 外国的水库地震

第九章 水库诱发地震的成因和特征

第一节 水库地震的成因

第二节 水库地震的特征

第三节 水库地震的判别

第四节 水库地震的分类

第十章 水库诱发地震的预测

第一节 水库地震可能性预测

第二节 水库地震类型的预测

第三节 水库地震发生地点的预测

第四节 水库地震最大震级的预测

第五节 水库地震的震中烈度和烈度衰减

第六节 水库地震趋势预测

第十一章 水库诱发地震的监测和对策

第一节 水库地震的监测

第二节 水库地震的对策

第一篇 地震的基本知识

第一章 地震的成因和孕震模式

从工程抗震出发，本章主要介绍对工程影响极广的浅源构造地震及其孕震模式和产生

地震的力源。

第一节 地震的成因

地震成因是地震研究的理论问题之一，它与地震预报的研究有直接联系，因为不同的

地震成因观点强调着不同的地震预报途径。地震的成因类型可分为天然地震和人工地震。前

者又可分为构造地震、火山地震和陷落地震，地球上发生次数最多、破坏性最大的地震是

构造地震。后者是人类工程活动（水库蓄水、核爆炸、矿井注水等）诱发的地震，以水库

诱发地震最为突出。

要预报任何一种现象，必须知道产生这种现象的原因，下面主要介绍构造地震发生的

原因和活动状况。在地球发展过程中，由于地壳物质运动使岩层中积累了应力，称构造应

力。这种应力的积累是不均匀的，在某些地区应力比较集中，当应力超过一定限度时岩层发

生断裂错动，释放出大量能量，其中一部分以波的形式在岩层中传播，形成构造地震。其

特点是地震持续时间长、影响范围广、破坏力强，并且有重复性。它是地壳缓慢变动过程

中长期积累应变能的结果。构造地震发生错断的地方形成断层，又称发震断层。构造地震

常常发生在已有的断层上，这是应力集中和岩层强度低的地方，这种学说称为地震成因断层

说，而断层发展的物理过程主要是应力应变引起的弹性回跳或粘滑。

一、断层弹性回跳说

1906年4月18日在美国的圣安德列斯大断层上，沿其中400km长的一段断层突然错

动，发生8.3级地震（1日金山地震）。震后调查表明，该断层产生了3～6m的水平位移，最

大错距达6.40m。更重要的是从震前50多年到地震前后，横跨断层进行过几次基线测量

（图1－1），这些测标在地震前后的变化反映了该地震孕育

和发生的过程。该过程说明地震是由断层快速错动产生的，

如图1－2所示。根据上述断层活动，1911年里德（H.F.

Reid）提出了断层成因的“弹性回跳说”。把地震发生过程

做如下解释：地壳运动产生的能量以弹性应变能的形式在

断层及其附近的岩层中长期积累，并使断层两侧岩块相对

位移，由于断层面的摩擦和粘结作用，岩块的相对位移以

弹性应变能的形式表达出来（图1－1中1874年到震前测量

的结果）。当弹性应变能积累到一定程度时，断层面上某点

开始发生剪切错动，并将弹性应变能迅速释放，错动沿断

层迅速扩展，如同被压的弹簧释手回跳，直至将大部或

全部能量放完为止。受变形的岩层由于其自身具有的弹

性性质又回弹到原来的未变形的状态，但断层两盘向相

反方向突然滑动或跳动，产生相对位移，发生地震（图

1－1中震后测量结果）。

二、断层－粘滑说

1966年布雷斯

（W.F.Brace）和拜尔利（J.D.Byerlee）通过试验发

现，在高压下脆性物质的破坏断续地表现出粘结与滑动

交替进行，如图13所示。岩石的这种因摩擦力而粘住，

然后又突然释放应力而滑动的过程就是粘滑（Stick

Slip）。认为地震是沿断层面发生多次滑动、多次应力降，

地震的发生是断层的粘滑运动，是弹性回跳说的发展和

补充。

弹性回跳说和断层粘滑说肯定了地震与断层的关

系，断层活动是地震的起因，地震是断层活动的结果。地

壳内部断层回跳、粘滑的地方，即地震震动的发源处，称

为震源。

第二节 震源孕育模式

为了进一步探讨断层地震的具体机制，就整个震源的孕育过程（断层发展过程）提出

多种孕震模式。

一、弹性回跳模式

里德在弹性回跳说中提出了这一震源模

式。模式强调具有弹性的地壳岩层在发生断裂

错动时，以弹性回跳的方式释放应变能，释放

后变形的岩石重新

回到原来的状态，

而断层两盘则发生位移（图1－4）。断层内D点两侧受应变的岩

石将回弹到D1和D2，该模式强调了走滑断层带上的孕震模式。

二、根部蠕滑模式

前述模式均没涉及震源根部情况，沿断层越向深部温度越

高，在一定深度以下断层面上的摩擦阻力就很小，则断层两盘

产生蠕动而不积累弹性应变能，而此深度以上的断层面上附合

里德学说，岩体发生快速错动而发震（图1－5）。