地震工程綜合考題釋疑

地震工程綜合考題釋疑
房性中

一.名詞解釋
1.地震活動度(Seismic Activity)
2.岩石圈(Lithosphere)
3.軟流圈(Asthenosphere)
4.俯衝帶(Subduction Zone)
5.地縫合線(Suture)

參考答案：
1.地震活動度(Seismic Activity)：
         地震之狀態、程度或性質，對於地震的相對趨勢，明確地指出某地區產生之地震頻率，利用所記錄之地震總和與該地區面積(以平方哩為單位)之比值表示的一種量化觀念。
2.岩石圈(Lithosphere)：
         地球外層的固體部份；包括地殼和地幔的上部，自地表向下延伸之深度約100公里。其剛性較軟流圈為大。
3.軟流圈(Asthenosphere)：
         地幔的一部份，屬於下地幔(Lower Mantle)，約從100公里深度至250～300公里之處。其剛性較岩石圈為小。
4.俯衝帶(Subduction Zone)：
         岩石圈板塊被迫向下進入或消減於軟流圈和中圈之中的一個區域。而岩石圈板塊運動乃是島孤區域發生地震的起因。當其向下進入地幔時，板塊即被「加熱」、並在100～300公里深度之間被部份熔化。在700公里深度處則完全被融化。
5.地縫合線(Suture)
         屬於一種變形的造山帶或岩石帶，它可表示兩大陸地會聚和結合的地帶；其寬度有時可以寬達幾百公里。

二.由地震所產生的表面波主要有雷利波(Rayleigh Wave)及拉夫波(Love Wave) 兩種，試分述該兩種彈性波之特性。

參考答案：
1.雷利波之特性為：
         (1)振幅隨深度之增加而顯著減少。
         (2)彈性體質點在波動進行方向垂直面內振動。
         (3)波行速度僅為S波波速的0.92倍。
         (4)在地表垂直振動之振幅為水平振動振幅的1.47倍。
         (5)質點運動軌跡為橢圓形。
         (6)無表層存在時所產生之表面波。
2.拉夫波之特性為：
         (1)質點振動方向在水平面內與波的進行方向垂直。
         (2)波速隨波長而變，即呈色散(Dispersion)現象。
         (3)拉夫波在上層波速小於底層波速時才能存在。
         (4)境界下方H 深度處和境界面上之振幅比為 P ^-SE : 1 當μ和μ'相差愈大(μ為剛性率)則下層之振幅相對愈小，亦表示 L / H )之值愈大(L為波長)。
         (5)有表層存在時所產生之表面波。

三.地震期間的岩石運動有哪些主要特性及重要現象?請扼要說明之。

參考答案：
1.主要特性：
         (1)接近土層表面的地表震動大部分由底部岩石層發出的剪力波向上傳遞所致。
         (2)硬岩的剪力波速範圍約10000～12000 。
         (3)軟岩的剪力波速範圍約2500～3000 。
2.重要現象：
         (1)地震持續時間：一般假設地震的持續時間大致與斷層破裂的時間相近。1965年Housner曾估計斷層破裂傳遞速率大約為2哩/sec，據此可得下表之結果。若採用1958年Tocher建議斷層破裂長度(L；公里)與地震規模(M)之關係式：
         logL=1.02M-5.77，則(L/速率)可得持續時間。

(2)岩石加速度的主要週期：可用下圖表示之。

         (3)岩石加速度的最大振幅：淺層地震(震源深度大約10哩)的震央範圍內，岩石所產生的加速度之最大振幅(a ₀ )可表示為：(Ricther 1956)
         log a₀ = -2.1 + 0.81 M - 0.027 M²
         唯遠離震央後，a₀ 值亦隨之驟減，1969年Seed推導出下圖之曲線趨勢。

四.利用地球物理探測法能否求得地表的阻尼比?其理由為何?

參考答案：
1.地球物理探測法係於地表上製造一個震動源、並在某一距離之下量測其震波傳動之振幅減衰率及走時曲線，但一般不利用本法來求阻尼比。
2.其理由為：由地表上收集的訊息具複合效應(Combined Effect)、究竟應為剪力模數(Shear Modulus)或阻尼效應(Damping Effect)不易分別。故不適合用來求阻尼比。

五.已知一彈性半無限空間之柏松比μ=0.25，且其S波之波速為Vs，試求雷利波波速Vr與Vs之比值若何?

參考答案：

參考文獻
1.房性中"土壤動力暨地震工程設計與應考手冊彙編"，文笙，1997年8月。