（1）地震对公路工程的破坏作用

1）地变形的破坏作用

地震时在地表产生的地变形主要有断裂错动、地裂缝与地倾斜等。

断裂错动是浅源断层地震发生断裂错动时在地面上的表现。1933年四川叠溪地震，附近山上产生一条上下错动很明显的断层，构成悬崖绝壁。1970年云南通海地震，出现一条长达50 km的断层。1976年河北唐山地震，也有断裂错动现象，错断公路和桥梁，水平位移达一米多，垂直位移达几十厘米。

地裂缝是地震时常见的现象，按一定方向规则排列的构造型地裂缝多沿发震断层及其邻近地段分布。它们有的是由地下岩层受到挤压、扭曲、拉伸等作用发生断裂，直接露出地表形成；有的是由地下岩层的断裂错动影响到地表土层产生的裂缝。1973年四川炉霍地震，沿发震断层的主裂缝带长约90 km，带宽20～150 m，最大水平扭矩3.6 m，最大垂直断距0.6 m，沿裂缝形成无数鼓包，清楚地说明它们是受挤压而产生的。裂缝通过处，地面建筑物全部倒塌，山体开裂，崩塌、滑坡现象很多。1975年辽宁海城地震，位于地裂缝上的树木也被从根部劈开，显然，这是张力作用的结果。

地倾斜是指地震时地面出现的波状起伏。这种波状起伏是面波造成的，不仅在大地震时可以看到它们，而且在震后往往有残余变形留在地表。1906年美国旧金山大地震，使街道严重破坏，变成波浪起伏的形状，就是地倾斜最显著的实例。这种地变形主要发生在土、沙和砾、卵石等地层内，由于振幅很大、地面倾斜等原因，它们对建筑物有很大的破坏力。

由于出现在发震断层及其邻近地段的断裂错动和构造型地裂缝，是人力难以克服的，对公路工程的破坏无从防治。因此，对待它们只能采取两种办法：一是尽可能避开；二是不能避开时本着便于修复的原则设计公路，以便破坏后能及时修复。

2）地震促使软弱地基变形、失效的破坏作用

软弱地基一般是指可触变^[3]的软弱黏性土地基以及可液化的饱和沙土地基。它们在强烈地震作用下，由于触变或液化，可使其承载力大大降低或完全消失，这种现象通常称为地基失效。软弱地基失效时，可发生很大的变位或流动，不但不支承建筑物，反而对建筑物的基础起推挤作用，因此会严重地破坏建筑物。除此而外，软弱地基在地震时容易产生不均匀沉陷，振动的周期长、振幅大，这些都会使其上的建筑物易遭破坏。1964年日本新潟7.5级地震，一些修建在饱和含水的松散粉、细沙层地基上的钢筋混凝土楼房，在地震作用下，本身结构完好，并无损坏，但由于沙层液化，使地基失效，导致楼房整体倾斜或下沉。1976年河北唐山7.8级地震，在震区南部的冲积平原和滨海平原地区，由于地下水埋藏浅（0～3 m），第四纪松散的粗细沙层被水饱和，地震时造成大面积沙层液化和喷水冒沙，在河流岸边、堤坝和路基两侧造成大量的液化滑坡。使路基和桥梁普遍遭到破坏，尤以桥梁的破坏最为严重。

鉴于软弱地基的抗震性能极差，修建在软弱地基上的建筑物震害普遍而又严重，因此，《公路工程抗震设计规范》（以下简称《规范》）认为，软弱黏性土层和可液化土层不宜直接用做路基和构造物的地基，当无法避免时，应采取抗震措施。《规范》中除列有两种软弱地基的鉴定标准外，并根据国内外经验规定，修建于软弱地基上的公路工程的设防烈度起点为7度。

3）地震激发滑坡、崩塌与泥石流的破坏作用

强烈的地震作用能激发滑坡、崩塌与泥石流（这些现象在本章后面将详细介绍）。如震前久雨，则更易发生。在山区，地震激发的滑坡、崩塌与泥石流所造成的灾害和损失，常常比地震本身所直接造成的还要严重。规模巨大的崩塌、滑坡、泥石流，可以摧毁道路和桥梁，掩埋居民点。峡谷内的崩塌、滑坡，可以阻河成湖，淹没道路和桥梁。一旦堆石溃决，洪水下泄，常可引起下游水灾。水库区发生大规模滑坡、崩塌时，不仅会使水位上升，且能激起巨浪，冲击水坝，威胁坝体安全。

1933年四川叠溪7.4级地震，在叠溪15 km范围之内，滑坡和崩塌到处可见。在叠溪附近，岷江两岸山体崩塌，形成三座高达100余米的堆石坝，将岷江完全堵塞，积水成湖。堆石坝溃决时，高达40余m的水头顺河而下，席卷了两岸的村镇。1960年智利8.5级大地震，造成数以千计的滑坡和崩塌。滑坡、崩塌堵塞河流，造成严重的灾害。在瑞尼赫湖区，三次大滑坡，使湖水上涨24 m，湖水溢出，淹及65 km外的瓦尔迪维亚城。

地震激发滑坡、崩塌、泥石流的危害，不仅表现在地震当时发生的滑坡、崩塌、泥石流，以及由此引起的堵河、淹没、溃决所造成的灾害，而且表现在因岩体震松、山坡裂缝，在地震发生后相当长的一段时间内，滑坡、崩塌、泥石流将连续不断。由于它们对公路工程的危害极大，所以《规范》认为，地震时可能发生大规模滑坡、崩塌的地段为抗震危险的地段，路线应尽量避开。

根据对几次山区强烈地震（四川炉霍、云南昭通、云南龙陵、四川松潘—平武）的调查统计，除四川松潘—平武因在雨季发震，在6度烈度区里发生一些崩塌和滑坡外，其余震区绝大多数的滑坡和崩塌都分布在不低于7度的烈度区。河北唐山地震时，液化滑坡也都分布在不低于7度的烈度区内。分析历史地震资料发现，除黄土地区在6度烈度区内有滑坡和崩塌外，其他地区都只在不低于7度的烈度区内发生滑坡和崩塌。因此，《抗震规范》规定，对修建于地震时可能发生大规模滑坡、崩塌地段的公路工程，设防烈度起点为7度。

（2）平原地区的路基震害及防震原则

1）平原地区路基的震害

平原地区路基以路堤为主。易于发生震害的路堤是软土地基上的路堤、桥头路堤、高路堤与沙土路堤等，震害最多的是修筑在软土地基上的路堤。下面介绍一些常见的震害类型。

①纵向开裂是最常见的路堤震害。多发生在路肩与行车道之间、新老路基之间。在软弱地基上的路堤，纵向开裂可达到很大规模。

②边坡滑动一般是由于路堤主体与边坡部分的碾压质量差别较大，震前坡脚又受水浸，地震时土的抗剪强度急剧降低，而形成边坡滑动。

③路堤坍塌这种震害多见于用低塑性粉土、沙土填筑的路堤。由于压实不够，又受水浸，在地震的振动作用下，土的抗剪强度急剧降低或消失，形成路堤坍塌，完全失去原来形状。

④路堤下沉在宽阔的软弱地基上，地震时，由于软弱黏性土地基的触变或饱和粉细沙地基的液化。路堤下沉，两侧田野地面发生隆起。

⑤纵向波浪变形路线走向与地震波传播方向一致时，由于面波造成地面波浪起伏，使路基随之起伏，并在鼓起地段的路面上，产生众多的横向张裂缝。

⑥桥头路堤的震害以连接桥梁等坚固构造物的路堤震害最普遍，一般均较邻近路段严重，形式有下沉、开裂、坍塌等。

⑦地裂缝造成的震害是由地裂缝造成的路基错断、沉陷、开裂，往往贯穿路堤的全高全宽。其分布完全受地裂缝带的控制，与路堤结构没有联系。在低湿平原与河流两岸，沿地裂缝带常有大量的喷水冒沙出现。

2）平原地区路基的防震原则

①尽量避免在地势低洼地带修筑路基。尽量避免沿河岸、水渠修筑路基，不得已时，也应尽量远离河岸、水渠。

②在软弱地基上修筑路基时，要注意鉴别地基中可液化沙土、易触变黏土的埋藏范围与厚度，并采取相应的加固措施。

③加强路基排水，避免路侧积水。

④严格控制路基压实，特别是高路堤的分层压实。尽量使路肩与行车道部分具有相同的密实度。(www.daowen.com)

⑤注意新老路基的结合。老路加宽时，应在老路基边坡上开挖台阶，并注意对新填土的压实。

⑥尽量采用黏性土做填筑路堤的材料，避免使用低塑性的粉土或沙土。

⑦加强桥头路堤的防护工程。

（3）山岭地区的路基震害及防震原则

1）山岭地区路基的震害

山岭地区地形复杂，路基断面形式很多，防护和支挡工程也多，此处只以路堑、半填半挖和挡土墙为代表，介绍它们的主要震害。

①路堑边坡的滑坡与崩塌　在7度烈度区一般比较轻微，在高于8度烈度区比较严重。对岩质边坡主要震害类型是崩塌，对松散堆积层边坡则多崩塌性滑坡。崩塌常常发生在裂隙发育、岩体破碎的高边坡路段，崩塌性滑坡则多与存在软质岩石、地下水活动、构造软弱面等有关。

②半填半挖的上坍与下陷上坍是指挖方边坡的滑坡与崩塌，其情况与路堑边坡类似。下陷是指填方部分的开裂与沉陷，此种震害比较普遍而且严重。由于填方与挖方路基的密实度不一致，基底软硬不一致，故地震时易沿填挖交界面出现裂缝和坍滑。

③挡土墙的震害挡土墙等抵抗土压力的建筑物，地震时由于地基承载力降低，土压力增大，所遭受的震害比较多。尤其是软土地基上的挡土墙、特别高的挡土墙、干砌片石挡土墙等遭受震害的实例更多。对于目前公路上大量使用的各种石砌挡土墙，主要的震害类型有砌缝开裂、墙体变形与墙体倾倒。前两者主要见于7～8度烈度区，后者主要见于不低于9度的烈度区。砌缝开裂是最常见的震害，主要与地震时地基的不均匀沉陷和砂浆强度不够有关。墙体的膨胀变形主要与地震时墙背的土压力增大有关。墙体倒塌可能与地基软弱、地震力强、土压力增大等因素有关。

2）山岭地区路基的防震原则

①沿河路线应尽量避开地震时可能发生大规模崩塌、滑坡的地段。在可能因发生崩塌、滑坡而堵河成湖时，应估计其可能淹没的范围和溃决的影响范围，合理确定路线的方案和标高。

②尽量减少对山体自然平衡条件的破坏和自然植被的破坏，严格控制挖方边坡高度，并根据地震烈度适当放缓边坡坡度。在岩体严重松散地段和易崩塌、易滑坡的地段，应采取防护加固措施。在高烈度区岩体严重风化的地段，不宜采用大爆破施工。

③在山坡上应尽可能避免或减少半填半挖路基，如不可能，则应采取适当加固措施。在横坡陡于1∶3的山坡上填筑路堤时，应采取措施保证填方部分与山坡的结合，同时应注意加强上侧山坡的排水和坡脚的支挡措施。在更陡的山坡上，应用挡土墙加固，或以栈桥代替路基。

④在不低于7度的烈度区内，挡土墙应根据设计烈度进行抗震强度和稳定性的验算。干砌挡土墙应根据地震烈度限制墙的高度。浆砌挡土墙的砂浆标号，较一般地区应适当提高。在软弱地基上修建挡土墙时，可视具体情况采取换土、加大基础面积、采用桩基等措施。同时要保证墙身砌筑、墙背填土夯实与排水设施的施工质量。

（4）桥梁的震害及防震原则

1）桥梁的震害

强烈地震时，桥梁震害较多。1976年河北唐山地震，震区桥梁十之三四遭到破坏。

桥梁遭受震害的原因，主要是由于墩台的位移和倒塌，下部构造发生变形引起上部构造的变形或坠落。下部构造完整，上部构造滑出、脱落的也有，但比较少见，而且多与桥梁构造上的缺点有关。因此，地基的好坏，对桥梁在地震时的安全度影响最大。

在软弱地基上，桥梁的震害不仅严重，而且分布范围广。以1976年河北唐山地震为例，该次地震在10～11度烈度区内，桥梁全部遭到极其严重的破坏。在不低于9度的烈度区内，由于沙土液化、河岸滑坡，普遍出现墩台滑移和倾斜、桥长缩短、桩柱断裂、桥梁纵向落梁、拱桥拱圈开裂或断裂等破坏。除此而外，也有上部构造产生较大横向位移，甚至横向落梁的破坏。在8度烈度区内，也有一部分桥梁遭到严重破坏。远至100 km外的7度烈度区内，仍有桥梁遭到轻微损坏。

在一般地基上，也可能产生某些桥梁震害，如墩台裂缝、因土压力增大或水平方向抵抗力降低而引起墩台的水平位移和倾斜等。但这些震害只出现在更高的烈度区内。如1923年日本关东地震时，上述震害只限于不低于11度的烈度区内。又如1976年河北唐山地震时，上述震害也只限于不低于10度的烈度区内。值得注意的是，唐山地震时，在9度烈度区内，建于沙、卵石地基上的两座多孔长桥，也遭到严重破坏，桥墩普遍开裂、折断，导致落梁。这可能是由于桥长与地震波长相近，在地震时桥梁基础产生差动，使得某些相邻桥墩向相反方向位移，造成某些桥孔的孔径有较大的增长或缩短的缘故。

2）桥梁防震原则

①勘测时查明对桥梁抗震有利、不利和危险的地段，按照避重就轻的原则，充分利用有利地段选定桥位。

②在可能发生河岸液化滑坡的软弱地基上建桥时，可适当增加桥长、合理布置桥孔，避免将墩台布设在可能滑动的岸坡上和地形突变处。并适当增加基础的刚度和埋置深度，提高基础抵抗水平推力的能力。

③当桥梁基础置于软弱黏性土层或严重不均匀地层上时，应注意减轻荷载、加大基底面积、减少基底偏心、采用桩基础。当桥梁基础置于可液化土层上时，基桩应穿过可液化土层，并在稳定土层中有足够的嵌入长度。

④尽量减轻桥梁的总质量，尽量采用比较轻型的上部构造，避免头重脚轻。对振动周期较长的高桥，应按动力理论进行设计。

⑤加强上部构造的纵、横向联结，加强上部构造的整体性。选用抗震性能较好的支座，加强上、下部的联结，采取限制上部构造纵、横向位移或上抛的措施，防止落梁。

⑥多孔长桥宜分节建造，化长桥为短桥，使各分节能互不依存地变形。

⑦用砖、石圬工和素混凝土等脆性材料修建的建筑物，抗拉、抗冲击能力弱，接缝处是弱点，易发生裂纹、位移、坍塌等病害，应尽量少用，并尽可能选用抗震性能好的钢材或钢筋混凝土。