关于减弱、阻挡城市和高大建筑物地震面波的思考

李书群

                  关于减弱、阻挡城市和高大建筑物地震面波的思考
地震波按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波。纵波是推进波，地壳中传播速度为5．5～7千米／秒，最先到达震中，又称P波，它使地面发生上下振动，破坏性较弱。横波是剪切波，在地壳中的传播速度为3．2～4．0千米／秒，第二个到达震中，又称S波，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。地震面波(surface wave)由地震纵波与横波在地表相遇后激发衍生而成的次生波，有低频率、高震幅和具频散(Dispersion)的特性，能量最大，是最有威力的地震波。面波集中在界面附近且只能沿地表界面传播，只要离开界面即很快衰减，且不能传入地下。面波的传播较为复杂，既可以引起地表上下的起伏，也可以是地表做横向的剪切，其中剪切运动对建筑物的破坏最为强烈，是造成地表建筑物破坏的重要因素，这就是唐山大地震地表建筑变为废墟，而地下开滦煤矿井下万余名工人能够平安生还原因。由于地球介质的连续性，地震波动就向地球内部及表层各处传播开去，形成了连续介质中的弹性波。地震波传播过程中，遇到分界面，可能会发生反射、折射、全反射、折射转换现象。利用这个原理在城市和高大建筑物周围挖一条沟槽，人为地把面波传播进行阻断，这样对地震面波起到减弱和阻挡作用。
现在大部分城市高层建筑很多且人员密集，为了减少和降低对城市的毁坏。由于地震纵波、横波在地球介质中传播，我们目前无法干预，但对于破坏性最大的地震面波传播我们可以在地表予以干预，使其传播减弱或中断，为此，对于高大的建筑物和城市可采取以下减震措施：
一、高大建筑物、人员密集等场所（学校等）和重要场所（化工厂、核设施等）减震措施：在其周围挖一圈沟槽，填充一些柔性材料防止槽壁塌落闭合沟槽。
二、城市减震措施：在城郊挖一圈沟槽，要保证其深度和宽度，沟槽两侧用钢筋混凝土筑墙，筑墙与岩土间保留一定间距，用柔性材料填充吸收地震波的能量，以减少地震面波对墙体的冲击。环城沟槽可建成环城地铁或用于城市各种管线布置，达到平时日常利用和突发地震时减震的作用。