（一）地震工程地质学的任务

地震与工程建设密切相关，作为地震工程与工程地质学之间的边缘学科，地震工程地质学需要和可能承担着以下至少两个方面的研究任务：

从工程地质条件联系到工程场地与建筑物地基，对其地震效应问题进行研究和评价，以确保各类工程建设抗震设防措施能建立在一个可靠的工程地质基础之上。

从地震工程学科发展的需要出发，它应该广泛而深入地探索有关场地地基的地震动力学问题，包括岩土的基本动力性状和各种地质、地形条件组合下的各种动力反应问题，以提高地震工程学的探索能力和扩展其探索领域。

（二）地震地质与工程抗震设计

地震工程发展历程说明，在地震作用下，场地地基的工程地质因素对工程建筑物的影响，已经日益受到关注和重视。由于工程建设设施都不可能脱离地壳而成为空中楼阁，所以在一次强烈地震运动中，场地地基一方面作为动力介质，将地震波加以不同形式的改变和不同程度的放大，并传送给各种工程设施；另一方面，场地地基又作为承托地面工程设施的基底，传递和接受下部地层振动和上部建筑回输的动能。前一种作用，决定着工程建设设施可能经受的地震荷载大小、震动历时长短和振动频率特征，这些都是工程抗震设计所必须考虑的重要因素。后一种作用，则在于能否确保地面工程建设设施建立在稳定可靠的工程地质基础之上。忽略任何一方面的考虑，都会使工程抗震设防陷入盲目性，其抗震设计难免是不合理的，其抗震效果更是难以保证的。

1976年7月28日唐山地震，宁河县遭受强烈的地震影响，在厚层软黏土场地上的宏观震害表现出十分奇特的现象：宁河县城全部大型砖筒水塔（200～300 t容量）筒身遭到彻底震毁，钢筋混凝土水箱倾覆并跌落在软土层中，彻底破碎，由此可见其地震惯性力极其巨大。然而，就在其近旁（约隔20 m远）的一座砖石结构三层办公楼，以及一座整砖正规砌筑的单层砖房，均完整无损地保存下来。但就在同一地区，一混凝土预制桥面板的大跨公路桥——阎庄大桥，在此次地震中，其四跨的桥面板受震“飞跃”过了受震倾倒的桥台而叠落在一起。如果说这是强烈地震运动造成的，但这种地震运动并未导致阎庄大桥邻近正规建造的单层砖房（仓库及民房等）的严重破坏，相反地这些低层轻型建筑物上的屋顶烟囱均安然直立。从抗震性能来说，大型砖筒水塔和钢筋混凝土桥的抗剪刚度要比一般砖石结构的民用房屋大，但是由于它们与场地原层软土在振动频率特征上的耦合所构成的致命影响，从而导致了这种毁灭性的共振破坏。

（三）地震动力学与工程建设场地地基的关系

在场地与地基的地震动力学研究中，有两种不同实质的估量方法：一种是以宏观现象为基础的烈度法；另一种则是以仪器微观实测地震运动参数为基础的动力反应分析法。另外，在研究对象上，定性方法多用于概括一定震区范围以内的一般性规律，而定量的方法则仅限于地层内部或表面上某一点的动力性状或运动状态。这样在理论与实践上就遇到下列一些有待解决的矛盾。

1.宏观与微观的矛盾

地震烈度是根据宏观震害调查确定的。所谓宏观震害是指地震区的全部地震现象，包括建筑的受损情况、地表现象和自然景观的改变、器物的受震表现，以及人的感觉和反映等普遍现象。

目前，国内外大多数工程抗震规范都根据不同的烈度来估计地震对工程设施的可能影响，进而采取相应的抗震措施。因此，地震烈度在工程抗震上是一项极其重要的指标。然而在地震动力学理论上，各种地上或地下建筑物在一次地震中经受了多大的地震力（荷载），应该是根据地震仪的微观实测记录，计算建筑物及其地基的加速度反应来确定的。我们常可发现这样的矛盾，即在烈度较高地区的建筑物实际所受地震荷载（或加速度）并不一定相应地较大，甚至有相反的情况，如1971年美国圣费尔南多地震震中区烈度虽高达11度，但其震级却很小（M=6.6）。这是因为地震荷载是个客观的物理量，而地震烈度则是人们主观上对于宏观震害的描述，其中缺乏客观的定量标准。至今我国的12度烈度表以及国际上通用的麦卡利12度烈度表，仍以宏观现象作为划分标准。但烈度高时，其地震力并不一定就大，因为建筑物的破坏不一定是地震力直接作用的结果。

烈度的确定是属于地震工程研究范畴的事。在烈度的划分标准上，以及实际烈度的调查中，往往不可能严格区分不同结构类型的建筑物在地震运动中所表现的不同性状，也难以具体区分处于不同发育阶段的地质现象在其自身构成宏观震害上的实际差异，而常常是把不同实质的宏观震害归纳在一起，用烈度表上的某一标准加以概括。这样确定的烈度值，常是由那些刚度与强度不足，或本来就濒于毁坏、失稳的建筑物，以及场地地基条件，起着自制作用。(www.daowen.com)

根据微观实测或统计成果，以最大水平地震加速度来计算地震荷载，尽管在理论上是严密的，但它也不能全面地概括一次地震运动对建筑物产生的全部影响。如前所述，建筑物遭受的震害并不完全是，甚至有时完全不是由地震力直接造成的，而微观的实测又随测点的具体部位、仪器的性能（灵敏度和高低频失真）等多种因素而变。所以，这种微观的建造方法不可能与宏观的定性方法在实际效果上完全一致。

尽管上述问题产生的条件是复杂的，而且需要从多方面进行研究和处理，但有一点是必须明确的，即宏观与微观上的差异中蕴藏着不可忽视的地质地形因素，脱离这种因素来寻求问题的答案是不可能的。

2.烈度分布上的“正常”与“异常”的矛盾

众所周知，烈度分布一般随着震中距的增加而递减，因此我们可以用等震线来概括一定地面范围内的地震烈度。然而，几乎在所有的地震宏观调查中，我们都可以发现烈度正常分区中存在着异常区。高烈度异常有时被视为“危险区”，低烈度异常有时被看作“安全岛”。这种异常区的出现好像很偶然，但实属必然，因为它往往是各种地质地形因素在一定的地震条件下（包括震源机制及各项地层参数）的综合反映。不过出于因素的多重性和条件的复杂性，往往不易被察觉究竟是哪种地质地形因素在哪种条件下起着决定性作用。这种错综复杂的因素以及它们在烈度的正常分布中所表现出来的异常效果，正是地震工程地质学所必须解决和可能逐步解决的问题。

3.静力计算与动力解析的矛盾

地震对工程设施的影响主要是动力学范畴的问题，而建筑物及其地基基础的抗震设计，主要是具体估计它们所受的地震力及其相应产生的运动的性状（包括运动形式及反应谱所反映的各项特征），据此采取相应的抗震措施。

目前在生产实践上，国内外很多抗震规范大多沿用着所谓地震荷载的简化计算方法，即将地震运动对建筑物产生的最大水平推力（地震惯性力）和倾覆力矩按照静力作用计算其基底最大剪力和最大弯矩。为了使计算更接近于实际的地震动力作用，近年来国内外一些规范做了重大的改进，即根据实测或实际的建筑结构的动力特性（周期、阻尼及振型等）及其与地基的加速度反应，建立周期与地震动力特征值（如地震加速度或地层影响系数等）的某种函数关系，并绘制出代表性的曲线即反应谱，借以确定在一定地基条件和一定周期特性下的预计地震加速度值，进而确定水平地震力。至于竖向地震力，一般只作为建筑物在竖向地震加速度作用下产生的附加重力，而且这种计算仅对于那些依据其自重来保持其自身稳定性的建筑（如重力式挡墙、重力坝等）才是必要的。

上述这些计算方法实质上是将地基所受地震动力问题作类似静力的计算，或在静力计算上再加以某些动力因数的修正，即所谓动力解析。

然而，建筑地基的计算在地震动力学和结构静力学上有着不同的概念和范畴。在地基静力计算中，我们通常可以根据“主要受力层”或“压缩层”的概念，来考虑基础下方的地基变形或稳定性问题。而在地震动力解析中，“地基”则不能局限于上述的平面分布和空间范围，我们应该把整个建筑物周围的地层，特别是整个工程场地的地表层（包括基础底面以上的地层）都作为“地基”看待，因为它们在一次地震中是与建筑物协同作用的。这样一来，在动力解析中，建筑场地与建筑地基两者并没有明确的分界，因此在地基静力计算中一般不予过问的场地地质地形条件，在动力解析中就成为必须考虑的因素。这些问题也是地震工程地质学的研究对象之一。

4.局部与整体的矛盾

在强烈地震的震中区，还可以经常见到在地质地形条件基本相同的地区上震害往往还会有轻重之分，并呈条带状相间出现的宏观现象。这种现象可称之为地表震害的节律性变化。如果我们把眼界缩小到一个小面积的局部场地或地基，则这种节律性的震害轻重变化就渐趋淡薄。因为地质地形条件是一致的。所以全区性的震害异常与地质条件一致性之间，看来有时存在着矛盾。这种矛盾既不能通过地层中或地表上的某个质点的运动性状或动力反应来解决，也无法用该点上的动力条件去表征其规律。这就需要用地震工程地质学的观点研究整个地区或场地在一次地震运动中的整体表现和局部特征，以便在采取抗震措施中相应地考虑这种作用带来的后果。