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不良地质现象的工程地质问题
《工程地质学》第六章“不良地质现象的工程地质问题”的知识导图。不良地质现象（地质灾害）是指由于地质作用对人类生存和发展造成的危害。它包括：自然地质灾害：自然地质作用引起的灾害。人为地质灾害：由于人类工程活动使周围地质环境发生恶化而诱发的地质灾害。
编辑于2021-05-08 15:02:26- 不良地质
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不良地质现象的工程地质问题
概述
定义
不良地质现象一般是指由地质作用或地质条件恶化引起的地质灾害，包括自然因素或者认为活动引发的危害人民生命和财产安全的灾害
分类
（按地质环境的变化速度）
突发型地质灾害。如地震、滑坡泥石流等。
缓变型地质灾害。如地面沉降、土地荒漠化等。
（按灾害成因）
自然因素。如构造地震。
人为因素。如人为抽水诱发的地面沉降
复合因素。如山区道路开挖边坡导致的滑坡。
（按空间分布）
陆地地质灾害
海洋地质灾害
特点
周期性
群发性
多元性
原地重复性
区域性等
风化作用
风化作用可理解为岩石中的物理和化学作用，而引起这些作用发生的风化因素统称为风化营力。
概述
风化作用的结果导致岩石的强度和稳定性降低，对工程建筑条件起着不良的影响。
分类
物理风化作用
定义：岩石在风化营力的影响下，产生一种单纯的机械破坏作用。
特点：破坏后岩石的化学成分不改变，只是岩石发生崩解、破碎、形成岩屑，岩石由坚硬变得疏松。
影响因素
温度变化（最主要因素）
温度变化所引起的表里不协调的膨胀和收缩作用，昼夜不停地长期进行，削弱岩石表层和内部之间的联接，使之逐渐松动，在重力或其他外力作用下产生表层剥落。
影响因素
颜色
含深色矿物多的岩石，其颜色较深，但温度发生变化时，其膨胀和收缩的幅度也大，所以较之浅色岩石容易风化
矿物成分
岩石中一般含有多种矿物，如花岗岩含有石英、长石和角闪石等矿物，它们的热膨胀系数不同。当温度发生变化时，在矿物颗粒间产生很大的温度应力，削弱晶粒间的联接，导致岩石结构破坏，坚固致密的花岗石风化成疏松矿物颗粒。
矿物颗粒的大小等
岩石的矿物颗粒大小不一，矿物颗粒小而均匀的岩石，由于膨胀和收缩的变化比较一致，所以比矿物颗粒大小不均匀的岩石，其风化速度会慢些。
岩石中水分的冻结
当气温到0℃或以下时，在岩石裂缝中的水，就产生冰冻现象。水由液态变成固态时，体积膨胀约9%，对裂隙两壁产生很大的膨胀压力，起到锲子的作用，称为“冰锲”。当冰融化后，水沿着扩大了的裂隙向深部渗入，软化或溶蚀岩体，如此反复融冻，使岩石崩解成块。
化学风化作用
定义：是指岩石在水和各种水溶液的化学作用和有机体的生物化学作用下所引起的破坏过程。
特点：不仅破坏了岩石，而且改变了化学成分，产生了新的矿物，直到适应新的化学环境为止。
分类
水化作用
水分和某种矿物物质结合，在结合时，一定分量的水加入到物质的成分里，改变了矿物原有的分子式，引起体积膨胀，使岩石破坏。
氧化作用
常是在有水存时发生的，常与水花作用相伴进行。
水解作用
指矿物与水的成分起化学作用形成新的化合物。
溶解作用
指水直接溶解岩石矿物的作用，使岩石遭到破坏。
生物风化作用
指岩石在动、植物及微生物影响下所起的破坏作用
破坏
物理
植物对于岩石的物理风化作用表现在根部锲入岩石裂隙中，而使岩石崩裂；
动物对于岩石的物理风化作用表现为穴居动物的掘土、穿凿等的破坏作用并促进岩石风化。
化学
生物的化学风化作用表现为生物的新陈代谢，其遗体以及其产生的有机酸，碳酸，硝酸等的腐蚀作用，使岩石矿物分解和风化。造成岩石成分改变，性质软化和疏松。
岩石风化程度和风化带
岩石的风化程度
岩石的风化结果，使原来母岩性质改变，形成不同风化程度的风化岩。
风化程度划分（如图）
风化带
岩石的风化一般是由表及里的，地表部分受风化作用的影响最显著，由地表往下风化作用的影响逐渐减弱以至消失。因此在风化剖面的不同深度上，岩石的物理力学性质有明显的差异。
分类（按岩石风化程度的深浅，在风化剖面上自下而上）
微风化带
弱风化带
强风化带
全风化带
岩石风化的治理
挖除方法
挖除一部分危害建筑物安全的风化厉害的岩层
困难而耗费时间的过程，因而宜少挖
防治方法
采取制止风化作用继续发展，或采用人工方法加固风化岩的措施。
1.覆盖防止风化力入侵的材料，如沥青、水泥、粘土盖层等。
2.灌注胶结和防水的材料，如水泥、沥青、水玻璃、粘土等浆液，使其起到封闭和胶结岩石裂隙的作用
3.整平地区，加强排水，这是以防为主的方法。水是风化作用最活跃因素之一，隔绝了水就能减弱岩石的风化速度
4.当岩石风化速度较快时，必须通过敞露的探槽观测岩石的风化速度，从而确定基坑的敞开期限内岩石风化可能到达的程度，据此拟订保护基坑免受风化破坏的措施
河流地质作用
河流是在河谷中流动的常年水流，河谷由谷底，河床，谷坡，坡缘等要素构成
流水的动能E=1/2mv^2。（m是流水的质量，v是流速）
流速主要受河床水流的水力坡度影响。水力坡度越大，则流速越大。
单股水流中，流水的能量消耗
1.水的粘滞性，水的絮流、环流、波浪及涡流等（用Tn表示）
2.侵蚀作用（用Tp表示）
3.搬运作用（Tk表示）
总耗能T=Tn+Tp+Tk，当T=E时，则流水的总能量消耗与流水的能量达到均衡。若Tn减少，流水的侵蚀能力加强，并且加大了对物质的搬运能力。当流水的能量不足以搬运所携带的物质时就会发生沉积作用。
河流地质作用包括
侵蚀，切割地面和冲刷河岸
堆积，形成各种沉积物和流水沉积地貌，如河流阶地，冲击平原等。
流水的侵蚀作用
包括
溶蚀
溶蚀作用在可溶性岩石分布的地区内比较显著，它能溶解岩石中的一些可溶性矿物，其结果使岩石结构逐渐松散，加速了机械侵蚀作用
机械侵蚀
是河谷地质发展过程中的一个重要现象。对于工程地质来说，由于流水的机械侵蚀作用，可使河岸冲刷破坏，这就严重地威胁河谷两岸的建筑物和构筑物的安全。
水流是如何对河床和岸侵蚀
1.流水对河床的冲刷
2.流水对河岸的掏蚀
河谷的类型及河流阶地
分类（按成因）
构造谷
构造谷一般是受地质构造控制的，它沿地质构造线发展。
如果河流确实是在构造运动所生成的凹地内流动，流水开凿出自己的河谷，这种河谷称为正真的构造谷。如向斜谷、地契断裂谷等
如果河流沿着构造软弱带流动，河谷完全是由本身的流水冲刷出来的，这种河谷称为适应性的构造谷，也称侵蚀构造谷。如断层谷，背斜谷，单斜谷等。
侵蚀谷
由水流侵蚀而成，侵蚀谷不受地质构造的影响，可以任意切穿构造线。
侵蚀谷发展为成形河谷的过程
1.峡谷型
2.河漫滩河谷
3.成形河谷
河流阶地不会被水淹没。根据侵蚀与堆积之间关系的不同，可分为
堆积阶地
上迭阶地
内迭阶地
嵌入阶地
基座阶地
侵蚀阶地
河岸掏蚀破坏的预测和防护
预测：首先要确定河岸掏蚀破坏地段。这些地段通常是正处于向宽度发展时期，并且河岸是由松软土层构成，这样，在河曲的凹岸最容易遭到冲刷。如果在凹岸一些地段出现直立的高陡边坡，而且近洪水面附近出现有掏蚀洞穴，则此岸段为掏蚀和冲刷地段。
此时要取土样确定其允许不冲刷流速，以便将它与改地段的实际流速相对比。
此外还要进行访问或实际观测，以确定河岸掏蚀范围，河流平水位和高水位，河岸破坏和后退的速度，预测河岸掏蚀对临近建筑物和构筑物的威胁性。
防护
直接防护边岸不受冲蚀作用。如抛石，铺砌，混凝土块堆砌，混凝土板，护岸挡墙，岸坡绿化等
调节径流以改变水流方向，流速和流量。如为了改变河流流向，则可兴建各类导流工程如丁坝，橫墙等。这些工程是从河岸以某种角度伸向下游，水流在其前进途中遇到这些工程而受阻，便改变流向和避开被防护的岸边或降低其流速。河岸地段，这些工程构筑物之间将会出现松散物质的堆积，形成浅滩。
港口的工程地质问题
港口是水路运输的枢纽，由水域和陆域组成
水域
陆域
河（海）岸的升降变化对建港的影响
海平面变化分类
全球气候变暖导致全球性的绝对海平面变化（这种全球海平面称为平均海平面）
区域性的海平面变化
受区域性的地壳构造升降和地面沉降等因素的影响（这种区域性海平面称为相对海平面，反映了该地区海平面变化的实际情况）
对处于相对海平面上升的港口，建港后随着海岸的下降，港口将有淹没的危险，因此，要判明其下降的速度，以便合理地布置建筑物；对于相对上升的港湾，建港后港池将会随着陆地上升而变浅，从而使港口失效，所以在建港前也必须判明陆地上升的速度，以便作出合理规划和防治措施。
确定相对海平面的升降变化，工程地质工作应着重在
收集全球性的海平面变化在我国沿海地带的升降速率
调查改港口的地质构造稳定性，特别是构造的升降、断裂带的活动性
调查改港口极其邻近因抽取地下水造成的地面沉降而是海平面升降有影响的情况
调查改港口极其邻近地区因土层的天然压密或建筑物及交通的荷载而导致地面下沉的情况
综合上述各类因素的影响，做出相对海平面的上升速率和对港口影响的估计。
河（海）岸稳定性对建港的影响
河（海）岸带的冲蚀与堆积
河（海）岸带的保护
防治冲刷，回淤的措施
整流，利用一定的水工建筑物调整水流，造成对防止冲刷或淤积的有利水文动态条件，改变局部地区海岸形成作用的方向，例如建筑防浪堤，破浪堤，丁坝等防止防止冲刷和淤积
直接防蚀措施，这是修建一定的水工建筑物，直接保护海岸，免遭冲刷。例如建筑防护墙，护岸衬砌等
保护海滩措施，海滩是海岸免于冲刷的天然屏障。为保护海滩免遭破坏，可修筑丁坝以促进海滩堆积；限制在海滩采砂或破坏原海滩堆积的水文条件等。
河（海）岸带的形状，结构，物质组成以及岸线的位置是可变的，在促成这些变化的因素中，以波浪的作用最为重要，此外，潮汐，海流和入海河流的作用在某些岸带上也起巨大的作用。但相比之下，影响河（海）岸稳定性是以波浪为主要动力。在沿海地区，波浪由于消能变形，破碎而产生不波浪，也称激浪。激浪对海岸的冲击，造成一系列海岸冲蚀地形，如海蚀洞穴，海蚀崖，海蚀柱及浅滩等，迫使海蚀岸不断地节节后退，在河岸带形成沿岸陡崖，波蚀穴，磨蚀与堆积阶地等地形。
当波浪的传播方向与岸线正交时，波浪进入岸带后往往造成进岸流和退岸流，从水质点的运动轨迹上可以看出，在靠近水底部分作往返运动，位于水下岸坡的泥沙颗粒在波浪与重力的联合作用下，作进岸和离岸的运移。当泥沙颗粒不断地作向岸移动，至波浪能量减缓时，往往使泥沙堆积于岸滩上而成浅滩；当泥沙颗粒随回流而离岸时，波浪能量不断减弱，而于水下岸坡堆积而成堆积平台，如果不断发展，往往在此平台上不断堆积而增高，而造成砂坝。此外，波浪作用方向因受海流，风向及水流的干扰，因而波浪作用方向往往是与岸线斜交的，含泥砂的水流对岸带的改造是很复杂的，形成各种各样的滩地和岸外砂坝。这些滩地和砂坝随着该地的地形，风向，水文以及河流和地质等因素的变化而发生迁移，因而岸滩，砂坝是不稳定的若工程上要利用这些滩坝，则要采取防护措施。
在选择港口时，应对这些不良地质现象做出估计
1.沿岸线的工程设施，首先应该进行坍岸线的研究，预测坍岸线的距离，工程定位时在坍岸线以外尚应留有一定的间距
2.厂房地基及路基等设施应设在最高海水位之上，以免浸泡地基及工程设施，导致地基承载力降低和发生其他的如液化，沉陷土体滑动等现象
3.码头及防波坝的基础是建于水下海床上的，受水淹泡和波浪作用，因而在考虑地基承载力时，应注意到海流及波浪对工程的作用，会对地基施加动荷载和倾斜力，会使地基在一个比正常作用于基础底面上的力低的荷载下就发生破坏，此外，尚需考虑地基发生滑动的可能性
4.为了保护海岸，海港免遭冲刷和岸边建筑物的安全，以及防止海岸，港口免遭淤积的危害，应提供当地的工程地质资料，特别是不良地质现象和地基承载力等资料。在次基础上提出防治冲刷，回淤及其他不良地质现象的措施
滑坡与崩塌
滑坡
定义：滑坡是斜坡土体和岩体在重力作用下失去原有的稳定状态，沿着斜坡内某些滑动面（或滑动带）作整体向下滑动的现象
特点
首先，滑动的岩土具有整体性，除了滑坡边缘线一带和局部一些地方有较少的崩塌和产生裂隙外，总的来看它大体上保持着原有岩土体的整体性
其次，斜坡上岩土体的移动方式为滑动，不是倾倒或滚动，因而滑坡体的下缘常为滑动带的位置
此外，规模大的滑坡一般是缓慢地向下滑动，其位移速度多在突变加速阶段才显著。有些滑坡滑动速度一开始也很快，这种滑坡经常是在滑坡体的表层发生翻滚现象，因而称这种滑坡为崩塌性滑坡。
一个发育比较典型的滑坡具有如下的基本构造特征
滑坡体：斜坡内沿滑动面向下滑动的那部分土体。
滑动面：滑坡体沿其滑动的面
滑动面的形状随着斜坡岩土的成分和结构的不同而各异
滑动面大多数位于粘土夹层或其他软弱岩层内。
滑动带：滑动面以上，被揉皱了的数厘米至数米的结构扰动带
滑坡床：有些滑坡的滑动（带）可能不止一个，在最后滑动面以下稳定的岩土成为滑坡床
滑动后壁：滑坡提滑落后，滑坡后部和斜坡未动部分之间形成的一个陡度较大的陡壁称为滑坡后壁。
滑坡台地：滑坡体滑落后，形成阶梯状的地面称滑坡台地
滑坡鼓丘：滑坡体在向前滑动的时候，如果受到阻碍，就会形成隆起的小丘，称为滑坡鼓丘
滑坡舌：滑坡体的前部如舌状向前伸出的部分
滑坡裂缝：在滑坡运动时，由于滑坡体各部分的移动速度不均匀，在滑坡体内及表面所产生的裂缝
张拉裂缝
鼓张裂缝
剪切裂缝
扇形张裂缝
滑坡主轴：滑坡主轴也称主滑线，为滑坡体滑动速度最快的纵向线，它代表整个滑坡的滑动方向
分类
（按滑坡体的主要物质组成和滑坡与地质构造关系）
覆盖层滑坡
黏性土滑坡
黄土滑坡
碎石滑坡
风化壳滑坡
岩质滑坡
均质滑坡
顺层滑坡
沿层面滑动
沿基岩面滑动
切层滑坡
特殊滑坡
融冻滑坡
陷落滑坡
（按滑坡体的规模大小划分）
小型滑坡（＜10万立方米）
中型滑坡（10万—100万立方米）
大型滑坡（100万—1000万立方米）
巨型滑坡（＞1亿立方米）
特大型滑坡（1000万—1亿立方米）
（按滑坡体的厚度）
浅层滑坡（＜10m）
中层滑坡(10—25m)
深层滑坡（25—50m）
超深层滑坡（＞50m）
（按形成年代）
新滑坡（由于开挖山体所形成的滑坡）
古滑坡（久已存在的滑坡）
死滑坡
活滑坡
处于极限平衡状态的滑坡
（按力学条件）
牵引式滑坡（下部先行变形滑动，上部失去支撑力量，因而随着变形滑动）
推动式滑坡（上部先滑动，挤压下部引起变形和滑动）
滑坡的发育过程
蠕动变形阶段
滑动破坏阶段
渐趋稳定阶段
滑坡的力学分析及影响因素
影响滑坡的因素
斜坡外形
斜坡的存在，使滑动面能在斜坡前缘临空出露。这是滑坡产生的先决条件。同时，斜坡不同高度，坡度，形状等要素可使斜坡内力状态变化，内应力的变化可导致斜坡稳定或失稳。当斜坡越陡，高度越大以及当斜坡中上部突起而下部凹进，且坡脚无抗滑地形时，滑坡容易发生。
岩性
滑坡主要发生在易亲水软化的土层中和一些软岩中。例如黏质土，黄土和黄土类土，山坡堆积，风化岩以及遇水易膨胀和软化的土层。软岩有页岩，泥岩和泥灰岩等
构造
斜坡内的一些层面，节理，断层，片理等软弱面若与斜坡坡面倾向近于一致，则此斜坡的岩土容易失稳成为滑坡。这时，此等软弱面组合成为滑动面。
水
水的作用可使岩土软化，强度降低，可使岩土体加速风化。若为地表水作用还可以使坡脚侵蚀冲刷；地下水位上升可使岩土体软化，增大水力坡度等。
地震
地震可诱发滑坡发生，此现象在山区非常普遍。地震首先将斜坡岩土结构破坏，可使粉砂曾液化，从而降低岩土体抗剪强度；同时地震波在岩石体内传递，使岩石土体承受地震惯性力，增加滑坡体的下滑力，促进滑坡发生。
人为因素
1.人为兴建土建工程时，由于切坡不当，斜坡的支撑被破坏，或者在斜坡上方任意堆积填岩土方，兴建工程，增加荷载，都会破坏原来的稳定条件。
2.人为地破坏地表覆盖物，引起地表水下渗作用增强，或破坏自然排水系统，或排水设备布置不当，泄水断面大小不合理而引起排水不畅，满溢乱流，使坡体水量增加。
3.引水灌注或排水管道泄露水将会使水渗入斜坡内，促使滑动因素增加。
滑坡的治理
治理原则
治理措施
排水
支挡
刷方减重
改善滑动面（带）岩土性质
滑坡区的工程地质问题
斜坡岩体移动对地基稳定性的影响
滑坡地带选线
崩塌与泥石流灾害
崩塌
定义：陡峻或极陡斜坡上，某些大块或巨块岩块，突然地崩落或滑动，顺山坡猛烈地翻滚跳跃，岩块相互撞击破碎，最后堆积于坡脚，这一过程称为崩塌，堆积坡脚的物质为崩塌堆积物，也称岩堆。
崩塌的发生是突然地，但是不平衡因素却是长期积累的。
规模极大的崩塌可称为山崩，而仅个别巨石崩落称坠石。
崩塌发生条件和发育因素
1.山坡的坡度极其表面的构造
2.岩石性质和节理程度
3.地质构造
崩塌的防治
1.爆破或打锲，将陡崖削缓，并清除易坠的岩石
2.堵塞裂隙或向裂隙内灌浆
3.调整地表流水
为了防止风化将山坡和斜坡铺砌覆盖起来或在坡面上喷浆
5.筑明洞或御坍棚
6.筑护墙及围护棚（木的，石的，铁丝网）以阻挡坠落石块，并及时清理围护建筑物中的堆积物
7.在软弱岩石出露处修筑挡土墙，以支持上部岩石的质量（这种措施常用于修建铁路路基而需要开挖很深的路堑时）
泥石流
泥石流是指在山区一些流域内 主要是在暴雨落时所形成的，并由固体物质（石块，砂砾，黏粒）所饱和的暂时性山地洪流
组成
水体
岩石破坏产物
泥石流是山区特有的一种不良地质现象，它具有爆发突然，运动快速，历时短暂和破坏力极大的特点
分类（按物质组成）
水石流型泥石流
堆积物常是很粗大的碎屑物质
泥石流型泥石流
堆积物常形成连接较牢固的土石混合物。
泥水流型泥石流
固体物质基本上由碎屑和黏土物质组成。这类泥石流主要分布在我国黄土高原地区。
分类（按发生频率）
高频率泥石流沟谷（基本每年发生，固体物质主要来源于沟谷的滑坡，崩塌）
一般多位于强烈抬升区，岩石破碎，风化强烈，山体稳定性差。爆发雨强一般小于2—4mm/10min
低频率泥石流沟谷（爆发周期一般在10年以上，固体物质来源于沟床，泥石流发生时“揭床”现象明显）
一般山体稳定性相对较好，无大型滑坡，崩塌。爆发雨强一般大于4mm/10min
形成条件
地形条件
1.泥石流形成区（上游）
2.泥石流流通区（中游）
泥石流堆积区（下游）
地质条件
水文气象条件
防治措施
预防
拦截
排导
崩塌，泥石流的工程地质问题
崩塌岩堆地带选线
对处于发展阶段的岩堆，若上方山坡可能有大中型崩塌，则以绕开为宜。将路线及早提坡，让路线从岩堆上方山坡稳定的地带通过是一种可行的方案
对于趋于稳定的岩堆，路线可不必避让。如地形条件允许，路线宜在岩堆坡脚以外适当距离以路堤通过；如受地形限制，也可在岩堆下部以路堤通过。
对稳定的岩堆，路线可选择在适当位置以低路堤或浅路堑通过。路堤设置在岩堆体上部不利于稳定，因此路线应定在岩堆下部较合适。设计路堑，则要将岩堆本身的稳定性和边坡稳定性都考虑，如图，方案三的断面是不稳定的，因岩堆上方剩余土体容易向下坍塌，方案一比较稳定。岩堆中路堑边坡宜取与岩堆天然安息角相应的坡度。
当岩堆坡度较陡时，不宜在岩堆中，上部设计高填土路堤与高挡土墙，因额外增加很大荷载，易引起岩堆整体滑动或沿基底下的黏性土夹层滑动，因而只能用低填，浅挖，半填半挖与低挡土墙方案。
泥石流地带选线
通过流通区的路线
通过洪积扇顶部的路线
通过洪积扇外缘的路线
绕道走对岸的路线
用隧道穿过洪积扇的方案
通过洪积扇中部的路线
地震及其效应
地震主要发生在近代造山运动区和地球的大断裂带上，即形成于地壳板块的边缘地带。这是由于在板块边缘处可能因上地幔的对流运动引起地壳的缓慢位移，差动的位移可引起岩石弹性应变，当应力最终超过岩石强度时就产生断层。在弹性应力的作用下，已受到应变的岩石因释放弹性性能以振波的形式传播于周围岩石上，引起相邻岩石振动而产生地震。
震源：指地球深处因岩石破裂产生地壳振动的发源地。 震中：震源正对着的地面位置，即震中是震源在地表的垂直投影。 震源深度：震源与地面的垂直距离
震源一般发生在地壳一定的深度内，震源深度的下界约为700km。震源深度在70km以内的称为浅源地震；震源深度位于70～300km范围内的称为中源地震；震源深度位于300～700km范围内的称为深源地震。
特点
在地震的时候，通常地面的振动最初在短时间内不断地微动，接着发生剧烈振动，经过短时间以后才逐渐消失，在大地震之前像这样一系列的振动要反复发生若干次。
其中最初发生的小振动称为前震，前震活动逐渐增加后，接着发生激烈的大地震，称为主震。主震之后继续发生的大量小地震称为余震。余震是成群的，最初发生的频率（单位时间内振动的次数）很高往后逐渐衰减，持续时间长短不一。
地震的成因
构造地震
火山地震
陷落地震
人工触发地震
地震波及其传播
地震波：地震时，震源释放的能量以波动的形式向四面八方传播，这种波称为地震波 体波：地震波在地壳内部传播时的波 面波：地震波到达地表时，使地面发生波动，称为面波。
纵波
横波
从震源发出的震波到达地表面时，就使地面发生波动，这种能沿着地面传播的波也称为瑞利波，具有以下特点
1.地面质点在平行于波传播方向的垂直面内作振动，质点沿椭圆轨道运动。椭圆轨道的长轴垂直于地表面，并且差不多大于水平轴的1.5倍。这样，在面波经过时，地面质点既有水平方向的位移，也有垂直方向的位移
2.瑞利波的强度随离开地表的深度加深而迅速减弱
3.面波传播的速度近似把等于在同一介质中横波传播速度的0.9倍。因此面波的传播速度慢于在同一介质中传播的其他弹性波。
4.当表面波从震中向外扩展时，其振幅实质上随离开震中的距离的平方根成反比。另一方面，我们知道，地震体波（即纵波和横波）的振幅与距离的一次方成反比。因此在地球表面离开震中较远的点上，表面波与体波相比较，表面波将相对地占优势。因而距离震中较远的振动主要是地面波
地震级和地震烈度
震级
地震级是通常地震学上所说的地震的大小。是依据地震释放出来的能量多少来划分的。
地震烈度
地震烈度是表明地震对具体地点的实际影响，它不仅取决于地震能量，同时也受震源深度，震中距离，地震波的传播介质及表土性质等条件的强烈影响。
地震烈度是根据地震时人的感觉，器物动态，建筑物毁坏及自然现象的表现等宏观现象判定的。
地震烈度在V度以下的地区，具有一般安全系数的建筑物是足够稳定的。不会引起破坏。地震烈度达到VI度的地区一般建筑物是不采取加固措施，但要注意地震可能造成的影响。地震烈度达VII～IX度的地区，会引起建筑物的损坏，必须采取一系列防震措施来保证建筑物的稳定性和耐久性。X度以上的地震区有很大的灾害，选择建筑物场地时应予避开。
划分
基本烈度
指代表一个地区的最大地震烈度
建筑场地烈度
也称小区域烈度，它是指建筑场地内因地质条件，地貌地形条件和水文地质条件的不同而引起基本烈度的降低或提高的烈度，一般来说，建筑场地烈度比基本烈度提高或降低半度至一度。
设计烈度
指抗震设计所采用的烈度，是根据建筑物的重要性，永久性，抗震性以及工程的经济性等条件对基本烈度的调整。
震级与地震烈度的关系
震级与地震烈度既有区别，又相互联系。一次地震，只有一个震级，但在不同的地区烈度大小是不一样的。震级是说这次地震大小的量级，而烈度是说该地的破坏程度。
地震效应及防治
地震区对场地效应有
地震力效应
地震可使建（构）筑物受到一种惯性力的作用，这就是地震波对建筑物所直接产生的惯性力，这种力称为地震力。当建筑物经受不住这种地震力的作用时，建筑物将会发生变形，开裂，甚至倒塌。
地震时，地震加速度是有方向的，有水平向的及垂直向的，因而地震力也有方向性。
在地震区中，离震中越远，作用于建筑物的地震力就以水平方向地震力为主了
在许多情况下，特别是在高层建筑物，水平向刚度是比垂直向刚度小的多，因而建筑物的损毁主要是由水平分力造成的。
若某一周期的地震波与地基土层固有周期相近，由于共振的作用，这种地震波的振幅将得到放大，此周期称为卓越周期
地基土质随其软硬程度的不同，而有不同的卓越周期
I级—稳定岩层，卓越周期为0.1～0.2s，平均0.15s
II级—一般土层，卓越周期为0.51～0.4s，平均0.27s
III级—松软土层，卓越周期在II～IV级之间
IV级—异常松软土层，卓越周期为0.3～0.7s，平均0.5s
地震破裂效应
在震源处以震波的形式传播于周围的地层上，引起相邻的岩石振动，这种振动具有很大的能量，它以作用力的方式作用于岩石上，当这些作用力超过了岩石的强度时，岩石就要发生突然破裂和位移，形成断层和地裂缝，引发建筑物变形和破坏，这种现象称为地震破裂效应。
子主题
地震断层
在山区，特别是在震源较浅而松散沉积层不太厚的地区，地震断层在地表出露的基本特点是以狭长的延续几十至百余千米的一个带，其方向往往和本地区区域大断裂相一致。在平原地区，由于为巨厚的松散沉积层所覆盖，地震震源稍深，地震断层在地表的出露占据一个较宽的范围，往往由几个大致相平行的地表断裂带所组成。
地裂缝
地震地裂缝是因地震产生的构造应力作用而使岩土层产生破裂的现象
成因
与构造活动有关，与其下或邻近的活动断裂带的变形有关
地震时震波震波传播，产生的地震力而使岩土层开裂。
地震液化效应
干的松散粉细砂土受到振动时有变得更为紧密的趋势，但当粉细砂土层饱和时，即空隙全部为水充填时，振动使得饱和砂土中的空隙水压力骤然上升而在地震过程的短暂时间内，骤然上升的空隙水压力来不及消散，这就使原来由砂粒通过其接触点所传递的压力（称有效压力）减小。当有效压力完全消失时，砂土曾会完全丧失抗剪强度和承载能力，变成像液体一样的状态，这就是通常所称的砂土液化现象。
地震液化在地质上的宏观液化现象主要是喷水冒砂，它是土体中剩余空隙压产生的管涌所导致的水和砂在地面上喷出。
地震导致的地下砂层液化是指地基中某些砂层，在其上虽覆盖有一定厚度（一般小于10m）的非液化土层，但当地震烈度大于7度时，地下饱和砂层可发生液化。
液化后的土层，原来有明显层理的土，震后层理紊乱；液化前后土质，特别是物理力学性质，差异非常明显。
饱和土液化原因在于震动下土体体积收缩和排水不畅，空隙水压力上升，导致有效应力降低之故。因此影响液化的主要因素有振动强度，透水性，密度，黏性，静应力状态等。当地基内存在如下土层的特点时应注意
若土的密度大，则振动下体积收缩的趋势小，不易液化。很密的土甚至会震松，体积有变大的趋势，此时土内的空隙水压力不仅不增加，反而成为负值，土由外部向空隙中吸水，土粒上的有效应力增大。
当土的渗透性不好，则不易排水，空隙水压力得以增大，因此易于液化。
若土的黏性大则在有效应力消失时土粒还可依赖黏聚力来联系，不致使骨架崩溃，因而黏性大的不易液化。
若土受到的有效应力大，或土层埋深大，则液化需要较高的孔隙水压力，故比受力小的土很难液化。
振动强度增大至一定程度时会发生液化。一般经验认为：地震烈度在6度及其以下的地区很少发现液化造成的喷水冒砂现象。
一般认为，在一般的地震强度下（烈度6～9度，地面最大振动加速度平均值为0.1～0.4g），地面以下20m深度内饱和的松至中密的砂和粉土是最常见的液化土。因为这类土透水性差，黏性小，密度差且埋藏较浅。砾石干砂，黏性土，黄土等在7～9度的地震烈度下通常不会液化，一般作为非液化土。在工程地质勘探中，液化层通常采用原位测试方法来判别
地震激发地质灾害的效应
断层带对地基稳定性的影响
地震可能使地层内发生断裂或已有的断层复活。这对地基稳定性是有影响的。
工程地质勘查中应提出场地和地基的断裂类型和特点以及其活动性，并按下列断裂的地震影响分类
全新活动断裂
发震断裂
非全新活动断裂
地裂
构造性地裂
强烈地震作用下，在地面出现或可能出现的以水平位错为主的构造性断裂，为强烈地震动的产物，与震源没有直接联系。地裂缝最大值出现在地表，并随深度增加而逐渐消失，受震源机制控制并与发震断裂走向吻合，具有明显的继承性和重复性。
重力性（非构造性）地裂
由于地基土地震液化，滑移，地下水位下降造成地面沉降等原因在地面形成沿重力方向产生的无水平错位的张性地裂缝
地面沉降、地裂缝与坍塌灾害
地面沉降
地面沉降作为一种缓变性，持久性的灾害，其影响范围和程度随着时间的推移会越发明显，其具有以下特性：沉降的滞后作用与缓慢性，即地面沉降的发生，发展和停止，都是缓慢进行的。
地面沉降地区伴生的地裂缝，加剧了地面沉降灾害
地面沉降产生的原因
地面沉降和地裂缝是自然因素和人为因素综合作用下形成的地面标高损失。
自然因素包括构造下沉，地震，火山活动，气候变化，地应力变化及土体自然固结等
人为因素主要包括开发利用地下流体资源（地下水，石油，天然气等），开采固体矿产，岩溶坍陷，软土地区与工程建设有关的固结沉降等。
1.开发利用地下流体。利用有效应力原理，开采地下流体导致土体有效应力增大。
2.开采固体矿产。矿产塌陷多分布于矿山的采空区，以采煤塌陷最为突出。
3.密集的工程环境效应。密集高层建筑群等工程环境效应是近年来新的沉降制约因素，在地区城市化进程中不断显露，在部分地区的大规模城市改造建设中地面沉降效应明显。
4.吹填土，堆填土的欠固结特性。黏土的沉降通常包括三部分，即：瞬时沉降，固结沉降与次固结沉降。
5.构造原因。长三角和华北平原在构造上属于沉降地区，是造成地面沉降的另一个原因。
控制措施
禁采地下水
调整地下水开采层次
由于含水层包含潜水及多层承压水，适当地调整地下水的开采层次可以对地面沉降和地裂缝有一定的控制效果。
地下水人工回灌
控制建筑容积率
工程性地面沉降
地裂缝
形成过程
构造成因
地质断层或者基岩起伏的地裂缝的主要构造成因
地下水超采
组合成因
部学者认为，许多地裂缝的产生是上述两种因素共同作用下产物。
防治措施
第四纪沉积物是地裂缝发育的物质基础，当基岩表面明显隆起部位，受强烈开采地下水的作用，在压缩土层中产生较大的差异变形时，形成的局部集中张拉应力必须通过其上覆土层向地表传递，从而引起地裂缝。
因此，地裂缝的防治措施目前主要是限采地下水和加强监测管理。
岩溶塌陷
岩溶，也称喀斯特，它是由于地表水或地下水对可溶性岩石溶蚀的结果而产生的一系列地质现象。如溶沟槽，溶洞，暗河等。
土洞则是由于地表水和地下水对土层的溶蚀和冲刷而产生空洞，空洞的扩展，导致地表陷落的地质现象。
岩溶
主要形态
溶沟溶槽
漏斗
溶蚀洼地
坡立谷和溶蚀平原
落水洞和竖井
溶洞
暗河
天生桥
形成条件
岩体
岩体可溶解
碳酸盐类岩石，如方解石，石灰岩，白云岩和泥灰岩
硫酸盐类岩石，如石膏和硬石膏
卤素岩。如岩盐
溶解度：卤素岩＞硫酸盐类岩石＞碳酸盐类岩石
岩石具有透水性能
一是岩石本身的透水性，这就是说岩石内要有畅通水流的孔隙，而另一是在岩体内要有裂缝，它们往往成为地下水流畅的通道，是造成岩溶最发育之所在地。裂隙类型很多，而造成岩溶的裂隙以构造裂隙和层理裂隙影响最大。它是造成深处岩石溶发育的必要条件之一
水质
天然水是有溶解能力的，这是由于水中含有一定量的侵蚀性CO2。
水在岩体中活动方面
水在可溶性岩体中活动是造成岩溶的主要原因。它主要表现在水在岩体中流动，地表水或地下水不断交替因而造成水流一方面对其围岩有溶蚀能力，另一方面造成水流对其围岩的冲刷。
岩溶地区地下水对围岩的溶解作用和冲刷作用是两者同时发生的。但是在一些裂隙或小溶洞中溶蚀作用占主要地位。而在一些大的地下暗河中，地下水的冲刷能力很强，这是溶解能力已退次要地位
岩溶的垂直分带
垂直循环带（包气带）
季节循环带（过渡带）
水平循环带（饱水带）
深部循环带
岩溶地区地下水流动有垂直分带现象，因而所形成的岩溶也有垂直分带的特征。
土洞与潜蚀
土洞因地下水或者地表水流入地下土体内，将颗粒间可溶成分溶滤，带走细小颗粒，使土体被掏空成洞穴而形成。
土洞的形成主要是潜蚀作用导致的。潜蚀是指地下水流在土体中进行溶蚀和冲刷的作用。
土洞的形成条件
土洞的类型
由地表水下渗发生机械潜蚀作用形成的土洞
形成因素
土层的性质：土层的性质是造成土洞发育的根据。最易发育成土洞的土层性质和条件是含碎石的砂质物土层内。这样给地表水有下渗到碎石砂质粉土层中，造成潜蚀的良好条件。
土层底部必须有排泄水流和土粒的良好通道：在这种情况下，可使水流夹带土粒向底部排泄和流失。上部覆盖有土层的岩溶地区，土层底部岩溶发育是造成水流和土粒排泄的最好通道。在这些地区土洞发育一般比较剧烈
地表水流能直接渗入土层中
子主题
由岩溶水流潜蚀作用形成土洞
发育快慢取决于
基岩面上覆土层性质
地下水的活动强度
基岩面附近岩溶和裂隙发育程度
这类土洞与岩溶水的水力联系的，它分布于岩溶地区基岩面与上复的土层（一般是饱水的松软土层）