王秀英

(中國地震局地質(zhì)研究所,北京 100029)

地震滑坡災(zāi)害快速評估技術(shù)及對應(yīng)急影響研究

王秀英

(中國地震局地質(zhì)研究所,北京 100029)

地震誘發(fā)滑坡災(zāi)害在我國分布非常廣泛,對1949年以來MS≥5.0級地震統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,誘發(fā)滑坡地震在全國大部分省區(qū)都有發(fā)生,尤其在西部山區(qū),其中以云南、四川地震滑坡造成的災(zāi)害損失最為嚴(yán)重。

地震滑坡可以造成各種災(zāi)害,特別是其造成的道路破壞和中斷可以嚴(yán)重影響并制約震后應(yīng)急期間對災(zāi)區(qū)救援工作的及時展開。目前,在地震應(yīng)急災(zāi)害快速評估工作中對地震滑坡災(zāi)害的評估還缺少比較完善和實(shí)用的評估模型。為此,本論文結(jié)合地震應(yīng)急救援工作的特殊需要,研究并建立了地震滑坡災(zāi)害的單因素和綜合評估兩個模型,并利用評估模型對2008年5月12日發(fā)生于四川省汶川縣MS8.0地震誘發(fā)滑坡災(zāi)害在重災(zāi)區(qū)一段道路的影響情況進(jìn)行了評估,評估結(jié)果與實(shí)際情況比較一致;利用單因素模型對滑坡災(zāi)害區(qū)域分布的評估結(jié)果與實(shí)際地質(zhì)災(zāi)害分布也是吻合的。

為建立地震滑坡評估模型,論文對影響地震滑坡的主要因素進(jìn)行了歸納與總結(jié),并著重研究了地震誘發(fā)滑坡與地震動參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系,將地震動峰值加速度、峰值速度、Arias強(qiáng)度、地震烈度引入評估模型,使模型中地震影響因素可以更好地反映實(shí)際震害情況,評估結(jié)果更準(zhǔn)確可靠。

本文利用汶川地震大量滑坡資料及主震強(qiáng)震記錄資料,首次在國內(nèi)對地震滑坡與地震動參數(shù)的關(guān)系進(jìn)行了深入而系統(tǒng)的分析與研究,得到如下結(jié)論:

(1)地震誘發(fā)滑坡與地震動峰值加速度在區(qū)域上具有很好的對應(yīng)關(guān)系,龍門山震區(qū)可以誘發(fā)滑坡的峰值加速度下限約為0.05g～0.07g;當(dāng)峰值加速度達(dá)到0.2g后,地震誘發(fā)滑坡災(zāi)害比較嚴(yán)重;整個龍門山震區(qū)不同出露地層可以觸發(fā)滑坡的峰值加速度下限值有所變化,平均約為0.1g;

(2)峰值速度與地震滑坡也具有很好的相關(guān)性,汶川地震龍門山震區(qū)可以觸發(fā)滑坡的峰值速度下限約為0.5m/s;在滑坡災(zāi)害較嚴(yán)重的區(qū)域,峰值速度普遍超過1.5m/s;對峰值速度與地震滑坡的分析表明,峰值速度可以突出局部場地災(zāi)害比較嚴(yán)重的情況;

(3)Arias強(qiáng)度與地震滑坡在空間上也表現(xiàn)出非常好的正相關(guān)性,整個龍門山震區(qū)可以觸發(fā)滑坡的Arias強(qiáng)度下限水平向之和約為0.4m/s,當(dāng)水平向Arias強(qiáng)度達(dá)到4m/s時,地震誘發(fā)滑坡災(zāi)害比較嚴(yán)重;

(4)與地震滑坡相關(guān)性排序中,Arias強(qiáng)度與地震滑坡的相關(guān)性最高,其次為峰值速度,最后為峰值加速度。

在對地震動參數(shù)與地震滑坡對應(yīng)關(guān)系研究過程中,為使地震動參數(shù)可以應(yīng)用于沒有強(qiáng)震記錄的區(qū)域,還做了如下工作:

(1)建立了汶川地震龍門山震區(qū)峰值速度衰減關(guān)系,可以為滑坡評估模型提供峰值速度估計(jì)數(shù)據(jù);

(2)建立了汶川地震龍門山震區(qū)Arias強(qiáng)度衰減關(guān)系,可以為評估模型提供Arias強(qiáng)度估計(jì)值;

(3)提出了一個與地震滑坡具有明確物理含義的地震動加速度參數(shù)——最大臨界加速度,并建立了該參數(shù)的衰減關(guān)系。最大臨界加速度參數(shù)可以直接作為評判斜坡是否破壞的判據(jù),彌補(bǔ)應(yīng)用峰值加速度判定斜坡破壞變形時存在的問題和不足。

為確定地震滑坡評估模型的評估區(qū)域,論文利用1949年以來的中強(qiáng)震資料建立了滑坡致災(zāi)距離評估關(guān)系,用于震后快速確定滑坡影響范圍,以便對此范圍內(nèi)的斜坡破壞情況進(jìn)行詳細(xì)評估,同時對可能影響災(zāi)害分布區(qū)域的一些因素進(jìn)行了分析與討論,并提出了相應(yīng)的解決方案。

基于這些研究結(jié)果,論文建立了2個地震滑坡災(zāi)害評估模型:

(1)利用與地震滑坡相關(guān)性較好的Arias強(qiáng)度建立了單因素評估模型,并依據(jù)汶川地震破壞實(shí)例建立了適用于龍門山震區(qū)的Newmark累積位移評判標(biāo)準(zhǔn);利用該模型可以估計(jì)斜坡在地震作用下的Newmark累積位移,根據(jù)評判標(biāo)準(zhǔn)可以得到對地震滑坡的估計(jì)破壞結(jié)果;

(2)利用地震滑坡的各種影響因素建立了綜合評估模型,特別將多個地震動參數(shù)引入模型,并以實(shí)際數(shù)據(jù)說明這種方式的可行性,這樣就可以消除使用單一因素時可能存在較大誤差的情況;基于本文對幾個地震動參數(shù)的研究結(jié)果及其他數(shù)據(jù),文中還給出了綜合評估模型中可以定量化表示的影響因素的隸屬函數(shù)關(guān)系,為模型使用提供統(tǒng)一計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。

為使評估結(jié)果更直觀和易于使用,論文給出了對兩種模型得到的評估結(jié)果進(jìn)行定量轉(zhuǎn)化的計(jì)算方法,使評估結(jié)果可以以概率形式表達(dá),為模型的進(jìn)一步應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。對汶川地震中實(shí)際滑坡災(zāi)害的評估結(jié)果證明兩個模型具有很高的實(shí)用價值,可以在區(qū)域范圍和局部場地范圍給出可信度較高的評估結(jié)果。

利用地震動參數(shù)對地震誘發(fā)滑坡進(jìn)行研究和評估,目前國內(nèi)相關(guān)研究成果甚少,本文在這個方向的探索取得了一些有價值的成果,對于促進(jìn)國內(nèi)地震滑坡的定量化、實(shí)用化研究具有非常重要的意義。

地震滑坡;評估模型;地震動參數(shù);地震應(yīng)急;汶川地震

P315;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2011.07.012

(作者電子信箱,王秀英:xiuyw@sohu.com)