地震预测研究的现状与进展

地震工程的研究现状和发展趋势　雷敏　（陕西国际商贸学院陕西・成阳７１２０４６）　摘要地震工程是为了防御地震的突然袭击所采取的有关工程措施的总称。包括地震烈度区划的鉴定与划分，抗　震建筑规范的正确制订与合理运用，结构设计与最佳周期的研究，建筑材料的选择和地震灾害与次生灾害的预防等。　本文主要介绍了地震工程研究的研究现状及发展趋势，指明了地震工程研究的重要性，具有一定的现实意义。　关键词地震工程研究现状发展趋势　中图分类号：Ｐ６３　１．４　文献标识码：Ａ　０引言　地震是人类面临的最严重的自然灾害之一，具有突发性　和破坏性的特点，强烈地震往往带来巨大的生命和财产的损　失。在二十世纪内震级等于或大于８的强地震已经发生１Ｏ次　之多，其中发生在人烟稠密地方的地震损失更加惨重，如２００８　年５月ｌ２日的汶川大地震。所以必须大力进行地震预报与　工程结构地震反应两方面的工作，地震工程学正是面向这两　方面工作的学科。地震工程是为了防御地震的突然袭击所采　取的有关工程措施的总称。包括地震烈度区划的鉴定与划分，　抗震建筑规范的正确制订与合理运用，结构设计与最佳周期　的研究，建筑材料的选择和地震灾害与次生灾害的预防等。地　震工程研究的最终目标是最大限度地减少地震造成的经济损　失和人员伤亡，作为当前房屋建筑的抗震设防目标是“小震不　坏、大震不倒”。近十年来世界范围内破坏性地震造成的人员　死亡和经济损失都极其巨大。为了减轻地震灾害，必须加快　进行地震工程学的科学研究工作。　ｌ地震工程发展现状　地震工程研究于２０世纪２０年代纳入现代技术科学范畴，　其发展大体经历了２个阶段。第ｌ阶段（２０世纪２Ｏ～３Ｏ年　代）以日本为代表，在由地震记录推测地震动ｌ儿Ｊ速度和将土木　结构视为刚体的假定基础上，认识到由加速度引起的惯性作　用是造成结构物地震破坏的原因，建立了借助“震度”进行抗　震设计验算的方法，这是地震工程研究中最早的重要科学认　识。这一阶段可称之为抗震分析的静力阶段。美国于２０世　纪３０年代获得了最早的强震加速度时间过程，人们开始对地　震动有了更直观和更深刻的认识。地震现场的科学考察活动　大大丰富了研究者对结构破坏特征及其原因机理的了解。准　静力抗震实验提供了结构构件的本构关系，计算机技术的迅　速发展使弹性体振动分析的成熟理论在结构地震反应分析中　获得应用，各种结构模态实测技术与数值计算相结合，使基于　振型分解的抗震设计反应谱方法被工程界所接受和掌握。２Ｏ　世纪７０年代，各国均编制和修订了抗震设计技术法规，认同　了“小震不坏、大震不倒”的设防标准和基于反应谱的设计方　法，称之为“反应谱阶段”。　２０世纪８０年代以来，地震反应的动力时程分析、结构非　线性性态的考虑、地震反应数值模拟的频域方法、土与结构的　相互作用、多点多维地震动输入、结构抗震可靠度分析等引起　了研究者的广泛兴趣。地震工程的研究对象也从建筑物扩展　到生命线工程、基础设施和设备。振动台地震模拟实验和拟　动力实验提供了人工模拟结构地震破坏的新的技术手段。除　应用于结构抗震分析与设计之外，地震工程的研究成果又为　抗震鉴定、加固，地震灾害损失预测，震后灾害损失评估等提　供了技术基础，成为编制大震应急予案和防震减灾规划的依　据。动力时程分析己属主流，结构和构件的非线性性态的模　拟成为最主要的关键科学问题之一，这一阶段可称之为“动力　阶段”。目前的性态抗震设计研究可分为性态抗震设防标准　和性态抗震设计方法两部分。前者涉及设防地震动水准的确　定、性态水准的确定，最终给出抗震设防标准。性态抗震设计　是传统抗震设汁的全面深化、细化、优化和个性化，性态抗震　设计现代破坏性地震仍然造成重大经济损失和社会影响。　对比前两个阶段，现阶段地震工程研究的广度和深度空　前扩大，呈现更鲜明的学科交叉特点。但是，就研究成果的应　用来看，新的研究尚未大量形成成熟的技术和方法，与反应谱　阶段迅速取得成功相比，我们面临着更大的知识和技术困难。　对于复杂庞大而粗糙的土木工程，尤其是涉及结构的非线性，　没有现成的理论、方法和直接可用的经验。　２发展趋势　抗震设计范围包括结构抗震验算和抗震措施两大部分。　根据大量现实资料，结构破坏的主要原因结构细部和地基基　础处理不当。钢结构和劲性混凝土结构的破坏，表现为近节　点的开裂或翼缘的屈曲，此种破坏现象常为外包混凝土所掩　盖，不易发现。现行的各国抗震规范几乎大多采用以地面运　动反应谱为基础，按结构延性调整结构反应的设计计算方法。　抗震设计的基本目标是保障生命安全，不能适应综合防御的　要求。所以，总结了满足各种性能要求的抗震设计思想，与传　统的抗震设计思想相比有以下三个特点。　２．１运用高新信息技术　信息技术在防震减灾工作在单体工程、社区、城市和区域　的综合防御进程中起到关键性作用，例如地理信息系统、全球　定位系统和遥感技术。通过公共和专用的英特网快速传递信　息，在决策支持系统的帮助下可将科研成果和领导部门的决　策意见很快转变为减灾行动。　２－２智能材料、结构与监测控制将智能材料与传统的工程　材料相结合　通过在钢筋混凝土结构中埋入智能型传感器，并组成网　络有可能检测结构性能的变化和损伤。对结构实施地震反应　控制可以满足工程结构和设施、设备的各种性能要求。目前　我国在设备、设施的保护方面的研究还相当（下转第１４８页）　一科教导刊ｒ电子版Ｊ・２０１３年第六期ｒ－广Ｊ一　１

地震预报现状及发展战略的若干思考　

朱令人　（新疆维吾尔自治区地震局，乌鲁木齐，８３００１１）　地震预报研究经过几十年的发展，取得了　很大成绩，也愈来愈复杂和困难。当前地震预　报研究的特点是：①原来的工作难有进展；②　数字观测技术的实现提供了新的基础；③新世　纪、新任务、新要求。总结过去，研讨未来，笔　者认为有以下几个问题值得思考。　１）对目前地震预报的能力不能估计太高，　据本人工作，地震趋势年度会商会、短临会商　与通常所说的效能有很大差距，测震学诸方法　年度会商意见几乎都通不过检验。主要是对哪　些地震算对应了，哪些不能算对应，我们用一　定的方法进行了界定。　２）对自然现象的预测预报有２类途径：一　是推理法；二是经验归纳法。地震预报研究正　是沿这２个途径进行的。理论和实验研究的成　果提高了人们的认识，提供了思路和技术，但　现实的地震预报还是经验归纳。物理的预报可　以不是综合的，如日蚀、月蚀、潮（汐），但经　验预报一定是综合的、统计的预报（经验就是　统计）。　经验综合统计预报中有许多根本的科学问　题要考虑：①因子相关问题；②高维统计问题；　非正态、非线性问题；④主观经验还是客观　经验问题。　专家系统就是经验预报，但多为主观经验，　具有自学习功能的专家系统则解决了主观经验　（人为性）问题。　投影寻踪（ＰＰ）方法应用在统计综合预测　中，可解决上述问题并可实现统计数值预测，建　议推广。　３）有一个问题值得思考：我们多少年来引　进了许多方法，可以说是想尽办法，使出浑身　解数，包括各种数据处理方法，各种不同定义　］８一　的参数，但预报效能并没有明显改善。大家常　用的Ｒ值，始终在０．２～０．３左右，为什么？是　不是所取得的原始数据能提供的信息就这么　多？如果确实是这样，那么，还得从改善观测，　获得更多信息上下功夫。　４）地震科学是观测科学，观测技术的进步　将对地震预报有根本性影响。如１９世纪末，人　们认为大地震前地磁变化可达数百ｎＴ，随着地　磁观测仪器的更新换代，精度的提高，震磁异　常量级逐步下降，从数百ｎＴ到数十ｎＴ，到现　在认为仅十几个ｎＴ。　测震学方面利用地震目录进行预测是最主　要的方法，除了加密台网，提高定位精度以提　供更多信息（如余震分布与破裂、断层关系）外，　地震三要素的预测主要是利用初动、震相到时、　震幅等几个有限的信息，故而怎么变换方法，效　能也就是这样了１　５）数字化观测的发展，提供了更丰富的信　息。数字化地震仪记录，不仅仅是初动、震相　到时，最大振幅等几个数据，还可从波形数据　中寻找信息。以前模拟记录时，许多诸如波谱　分析、Ｑ值、拐角频率、应力降、尾波衰减等关　于震源介质特性参数的研究，现在有更高精度　的资料，应继续研究，但重点是下大气力研究　开发新的方法。　６）１０年前，进行地震预报实用化攻关时　总结出来的“依据地震异常群体特征对孕震过　程实行追踪预报”的科学思路，是完全正确的。　需要强调的是“源的追踪”才是实现预报的关　键。可以说，只有在震源，三要素才是统一的。　７）在地震预报研究上更加重视物理的、基　础的研究是必要的，在当前经验统计预报进展　

地震预测技术的研究与应用

地震，是一种由于地球板块运动或地壳板块构造形变所引起的地球物理现象，地震破坏力极其巨大。同时，地震预测技术的研究和应用也受到了人们的广泛关注。

地震预测是指在震前通过形变、摆动、波动、物理、化学等非常规观测手段，利用现代科技手段来预报地震发生的可能时间、地点和震级。

一、地震预测技术的研究

地球科学家们现在正在不断研究地震预测技术，他们相信，如果能够提前发出地震的预警信号，那么将对相关部门进行应急处理，保护人民的生命财产安全将起到至关重要的作用。

1.形变观测法

地震形变观测是指地震之前的几个月或者几年中，地震波的传播导致了岩石中的应变和应力的改变，所以对地震之前的应变和应力进行观测，可以预测地震。形变观测可以使用测量仪器来观测，比如GPS。

2.波动观测法

地震波动观测法是指对地震波进行观测，其中地震波传播路径和速度的测量是最重要的，利用这一点可以预测地震。

3.物理化学观测法

物理化学观测法是指对地球物质沉积物、岩石、矿物等物理化学现象的监测，利用地下水化学、地磁、地电、电导、泉水水化学、土壤水含量、氢气含量、硫物质含量等信息来预测地震。

4.灵敏设备的应用

目前，科学家还在钻探上，将灵敏仪器下放到地下，记录微小的地震活动，寻找长期预警的方法。

二、地震预测技术的应用

随着科学技术不断提高，地震预测技术在应用中也突飞猛进，泥石流、山洪等地质灾害事故的预防和处理，也得到了进一步的应用。

1.对受震地区防灾减灾提供参考依据

在地震预警方面，重要的作用是为受灾地区提供信息，以便沿海区域提前进行撤退、船只上岸，而对于内陆地区，可以提供建筑物加固等建议。

2.减少地震灾害损失

地震预报对防灾减灾具有非常重要的作用，未来地震预测技术的发展将为实现地震预报提供有力支持，为减少地震灾害损失做出更大贡献。

3.研究地震景观

除了地震预测，科学家还在努力研究地震景观，这将有助于我们了解地球的演变过程。此外，地震景观的研究有助于确定地质活动的规律，以及预测未来可能发生的地震，为打造天然地理公园提供参考。

地震预测与防灾技术的发展

地震是人类无法避免的自然灾害之一，它时常会给我们的生活带来极大的损失和伤害。为了减轻地震对社会和人民生命财产的影响，人们一直在研究和发展地震预测与防灾技术。

地震预测技术

地震预测是指根据历史资料和现有科学技术，对某一特定地区在某一特定时间可能发生地震的程度、时刻、位置和可能造成的影响等进行预测的技术。在过去的几十年里，地震预测技术得到了长足的发展。

首先，人们利用地球物理学、地震学、地质学和气象学等相关科学技术，研究地震的规律性，试图实现地震的准确预测。例如，在预测地震时，可以利用振幅、频率、速度和能量等地震信号参数，结合地震反演、同震和前兆研究的数据等，进行地震预测。

其次，在地震预测中，利用现代科学技术，如人工智能、数据挖掘、计算机模拟和虚拟现实等，来提升地震预测准确性。例如，像物联网和云计算技术正在逐渐应用于地震监测，利用新一代传感器网络技术、人工智能算法和大数据分析等手段，对地震发生前的前兆和异常信号进行快速识别，提出更为精确的地震预警。

第三，全球化和区域化地震监测网络的建设成果，极大地促进了地震预测技术的发展。例如，美国的地质调查局、欧洲地震研究中心、日本的气象厅等设有一系列的地震监测设施网络，用于监测和研究全球和地区的地震活动。借助国际间的合作与交流，地震预测技术得到日益完善。

防灾技术的发展

不断发展的科技，也为地震灾害的防范提供了力量。为了减少地震对人类和社会的影响，人们通过科学技术的发展不断完善防灾技术。

首先，地震预警系统的建立，让人们及时获取地震预警信息。地震预警系统是一种能够实时预测地震、预报地震信息的技术。该技术通过地震监测设备检测地震信号，并将这些信息通过卫星和互联网传递到预警系统中，以便及时发布地震警报。

其次，建设高层建筑、大型桥梁、水库大坝等工程安全防护体系，提升抗震能力。这些建筑物的抗震设计较为完善，且采用了先进的结构、材料，可以大幅度提高它们的承载能力，从而减少地震对它们的影响。