高中地球科学/地震安全
地震的破坏力仅次于飓风。地震造成的破坏不仅来自地面震动，还来自地震引起的火灾、滑坡和海啸。社区可以通过使用抗震建筑技术或改造旧建筑来为地震做好准备。个人和家庭可以采取一些措施，比如固定重物和准备应急包。尽管采取了最好的预防措施，但大规模地震仍会导致大量人员伤亡和财产损失。
- 描述地震造成的不同类型的破坏。
- 描述使建筑物更抗震的特征。
- 描述个人和家庭在地震多发地区可以采取的保护措施。
地震会造成人员伤亡和财产损失。关于地震如何造成破坏以及他们造成或可能造成什么样的破坏，存在很多误解。地面震动几乎从未造成人员伤亡；很少，甚至从来没有出现过地面张开吞噬人的情况。地震造成的人员伤亡是由于建筑物倒塌造成的。地震后发生的火灾造成的破坏和人员伤亡比地震本身造成的更多。
人员和财产损失取决于地震的震级、震中到人口稠密地区的距离以及地面震动的时间长短。但人为因素也很重要。建筑物所建地基的类型是造成破坏程度的重要因素之一。破坏还取决于建筑物的质量，包括所使用的材料。
震级最大的地震并不一定是最致命的。1960年智利大地震，震级为9.5级，是有史以来记录到的最大地震，但仅造成约2000人死亡。1556年中国陕西地震的震级为8.0级，但估计造成约830,000人死亡。2004年苏门答腊-安达曼大地震是最大地震之一，也是最致命地震之一。然而，230,000人中大多数的死亡是由于地震引发的海啸，而不是地震本身。
地震期间的破坏取决于建筑物下方的地基类型。坚硬的基岩的震动幅度远小于松软的沉积物。位于基岩上的建筑物只有在发生极强地震时才会倒塌。松软的地基，如沙子、淤泥或粘土，在震动时会发生沉降，导致建筑物倾斜或倒塌，管道、道路和其他建筑物断裂。被水饱和的沉积物在地震期间会发生液化，变得像流沙一样。山坡上松动的土壤在震动后会发生滑坡，将房屋带下山坡，或埋葬山坡底部建筑物。
在容易发生地震的地区，城市规划者会花很多时间了解哪些地方最脆弱，并试图减少这些危险。例如，在旧金山湾区，规划者会研究地图，这些地图显示了不同震级和地震发生地点在不同区域的预期震动程度（图7.44）。使用这些信息可以帮助他们了解和防范这些危害。例如，在面对两个新建医院的可能位置时，规划者必须选择位于基岩上而不是淤泥和粘土上。
墨西哥城就是一个例子，说明松软的地基如何放大地震造成的破坏。1985年，一场 8.1 级地震发生在该市以西约 350 公里处。这场地震是由科科斯板块俯冲到北美板块之下引起的。墨西哥政府记录显示，地震造成至少 9000 人死亡，30000 人受伤，100000 人无家可归，416 座建筑物被毁，另外 3000 座建筑物严重受损。造成如此大的破坏的原因是，墨西哥城建在已排干的湖床之上。首都之下，地基是坚硬岩石盆地中的松散淤泥和粘土。地震发生时，地震波在岩石盆地的两侧和底部来回反射，从而放大了震动。此外，湿粘土发生了液化（图7.45）。这些建筑没有像应该的那样锚定到基岩上，因此它们沉入泥浆中，造成了巨大的破坏。
水、下水道和电力系统被毁，导致火灾。阿卡普尔科距离震中更近，但建在基岩上，因此几乎没有受到破坏。为了防止墨西哥城再次措手不及，政府建立了一个预警系统。下次该俯冲带发生地震时，就会激活信号，并发出警报声。这将给居民大约一分钟的时间来为不可避免的地震做好准备。至少，这足够大多数人到达一个安全的地方。
一个地区的居民密度也是造成人员伤亡和财产损失的重要因素。1964 年阿拉斯加大地震，发生在安克雷奇附近，是有史以来记录到的北美最大地震，也是全球第二大地震，震级为 9.2 级。地震持续了几分钟，造成高达 11.5 米（38 英尺）的滑移，影响了 100,000 平方英里（250,000 平方公里）的区域。地面液化导致滑坡（图 7.46）。
由于地震发生在近海的俯冲带，因此产生了巨大的海啸（高达 70 米（20 英尺））。尽管地震强度很大，但只有 131 人死亡，主要是由于海啸造成的，财产损失相对较小，仅略高于 3 亿美元（相当于 2007 年的 18 亿美元）。造成如此大的地震损失如此之小的原因是，当时该地区人口很少（阿拉斯加成为一个州只有五年时间！）。类似的地震发生在今天将造成无法估量的更多人员伤亡。地震造成的人员伤亡与发生地震的时间和地点密切相关。最致命的地震发生在人们在上班和上学的时候袭击人口稠密的城市。在家里睡觉通常更安全。
建筑物的建造方式——其结构——是地震发生时造成的影响的一个重要因素。建筑结构是 1988 年亚美尼亚地震比 1989 年加利福尼亚州洛马普列塔地震造成更多人员死亡的原因。虽然亚美尼亚地震的震级略低，但该地区随处可见的土坯房都倒塌了。加利福尼亚州地震地区的建筑物大多设计成抗震的。然而，即使是抗震建筑也可能在强震中受损。
设计抗震建筑的工程师必须了解地震波以及它们如何影响不同类型的地基。建在松软地基上的摩天大楼和其他大型建筑必须锚定到基岩上，即使基岩位于地面以下数百米处。
用于建造建筑物的材料会影响其抵抗地震的能力。最适合的材料类型取决于建筑物的大小。小型建筑物，如房屋，如果使用木材和钢材等可弯曲和摇摆的材料建造会更好，而不是砖块、石头和土坯等脆性材料，这些材料会脆裂。如果用钢材或木材加固，脆性材料就不太可能断裂。较大的建筑物必须摇摆，但不能摇摆太多，以免接触到附近的建筑物。配重和对角钢梁用于抑制摇摆。大型建筑物采用了一种完全不同的方法，即将其放置在滚轮上，使它们随着地面移动，但不会倒塌。建筑物还可以放在钢材和橡胶层上，这些层可以吸收通过的地震波的冲击。倒塌的建筑物通常是由于其连接处薄弱，例如墙壁与地基的连接处。抗震建筑具有良好的连接性。在多层建筑中，必须支撑第一层，否则结构可能会倒塌（图 7.47）。
较旧的建筑物可以进行改造，使其更抗震。改造包括添加钢材或木材来加固建筑物及其连接处的结构（图 7.48）。高架高速公路和桥梁也可以进行改造，以防止倒塌。改造的目标取决于改造的结构类型。大多数结构改造的强度仅能保护人的生命。更重要的结构，如桥梁，被设计成完好无损地幸存下来，但在地震后可能需要进行大规模修复。需要在紧急情况下使用的结构，如医院，被改造到更高的标准，以便在地震后只需要进行表面修复。最高级别的保护是能够使建筑物完好无损地幸存下来的改造。这非常昂贵，只对具有重要历史或文化意义的建筑物进行。
当然，地震引发的最大问题之一是火灾。地震会破坏燃气和电力线路，引发火灾。水管破裂加剧了这一问题，因为很难扑灭这些火灾。解决这个问题的一个有效方法是将管道做成锯齿状，这样它们在地震发生时就会弯曲和弯折。直管道在地震中会断裂。在旧金山，水管和燃气管道之间用阀门隔开，以便在某一段断裂时可以将其隔离。
既然工程师知道哪些结构在地震中表现最佳，为什么地震带的所有结构没有都建成最安全的结构呢？当然，原因是成本。更坚固的结构建造成本要高得多。由于没有人知道哪些结构会在其有效使用寿命内遭遇大地震，因此社区必须决定如何使自己的建筑物安全。他们必须权衡危害程度、不同建筑策略的成本以及他们愿意承担的风险。在贫困社区，选择可能归结为在抗震建筑上花费资金还是为其他优先事项提供资金，例如水卫生项目。这种选择通常归结为保护已知风险还是未知风险；例如，许多发展中国家的人每年死于饮用和沐浴不洁净的水。
如果你住在地震带，你可以采取许多措施在地震前、地震中和地震后保护自己。两个目标是确保房屋及其财产不会造成危险，并让家庭做好准备，以便在紧急服务全面投入使用之前独立生活几天。
地震前
- 请工程师评估您的房屋结构完整性。确保独立部分——地板、墙壁、屋顶和地基——都牢固地连接在一起。
- 将砖砌烟囱固定在屋顶上。
- 确保重物不要放在高处。将它们移至低处，以免掉落。
- 固定热水器周围、顶部和底部。
- 用螺栓、螺丝或带扣铰链将重型家具固定在墙壁上。
- 用荧光灯泡替换卤素灯和白炽灯泡，以降低火灾风险。
- 检查燃气管线是否由柔性材料制成，以免断裂。使用燃气的任何设备都应牢固固定。
- 家庭中的每个人都应知道如何关闭燃气管线。应该在附近放置一把扳手，以备不时之需。
- 准备一个地震应急包，至少包含三天的水和食物。还应包括收音机和电池。
- 在房子里放置几只手电筒，以便随时可以使用。在汽车的手套箱里放一只。
- 在房子周围放几个灭火器，以扑灭可能发生的火灾。
- 务必备好急救箱。家庭中所有能够的人员都应掌握基本的急救和心肺复苏技术。
- 提前规划好如何撤离你的财产以及要去哪里。不要计划开车，因为道路很可能会损坏。
地震期间
- 如果你在建筑物里，请蹲下，躲在结实的桌子或书桌下面，保护头部，并抓住桌腿。
- 远离窗户和镜子，因为玻璃可能会碎裂并掉落在你身上。远离可能掉落在你身上的大型家具。
- 如果建筑物结构不稳定，请尽快到室外。跑到空旷的地方，远离可能掉落在你身上的建筑物和电力线。
- 如果你在车里，请留在车里，远离可能倒塌的结构，例如高架桥、桥梁或建筑物。
地震后
- 注意可能会发生余震。
- 避开危险区域，例如可能发生滑坡的山坡。
- 关闭房屋的供水和电源。
- 只有在紧急情况下才使用手机。许多有紧急需求的人会尝试联系紧急服务。
- 准备好等待救援或指示。必要时帮助他人。
- 在地震中站在开阔的田野里的人几乎肯定会安全。几乎所有地震的危险都来自建筑物倒塌、道路坍塌，以及地震震动停止后可能出现的火灾和海啸。
- 社区可以通过要求建筑物抗震和教育公民如何为地震做好准备来为地震做好准备。
- 个人和家庭可以通过两种方式做好准备：确保房屋及其财产不会造成危险，并做好准备，以便在紧急服务重新集结并到达该地区的各个部分时独立生活几天。
- 在地震中，通常是什么导致人员伤亡？
- 在两次相同强度的地震中，为什么距离震中较远的地方比距离震中较近的地方人员伤亡人数更多？
- 描述为什么1985年发生在远处的8.1级地震对墨西哥城造成了如此严重的破坏。为什么位于地震发生地附近のアカプルコ情况要好得多？
- 什么是液化，它是如何在地震中造成破坏的？
- 假设你住在地震多发地区的旧房子里。你的房子从未进行过抗震改造。你应该做些什么来尽量减少对你和你家人的伤害？
- 建筑师可以做些什么来使摩天大楼抗震？
- 哪些类型的建筑物最需要防范地震危害？
- 根据你对弹性的了解，一座建筑物在完全坚固的情况下还是能够摇晃的情况下更容易经受住地震？为什么？
- 为什么富裕社区（如加州的社区）往往比贫困社区（如发展中国家的社区）具有更好的地震防御措施？
- 地震准备的两个目标是什么？
- 地震应急包里应该放些什么？
- 在什么情况下你应该在发生地震时跑到户外？
- 液化
- 饱含水的粘土、淤泥和沙子变得像流沙一样，失去强度，表现得更像液体而不是固体。固体变成一种糊状物，因此固体变得脆弱而不稳定，无法提供适当的支撑。
- 许多人认为在发生大地震时，加利福尼亚州会沉入海洋，亚利桑那州和内华达州将成为海滨房产。为什么这是不正确的？
- 如果你是一位地震多发地区的城镇市长，在选择新建医院的建筑工地之前，你想知道些什么？
- 如何决定为地震准备人员和结构花费多少资金？