任永強(qiáng) 胡萬秋 何昌榮

(1.神華神東煤炭分公司，陜西神木 719300;2.四川雅安電力股份有限公司，四川雅安 625000;3.四川大學(xué)水利水電工程學(xué)院，四川成都 610065)

0 引言

2013年4月20日上午8時(shí)02分，四川省雅安市蘆山縣龍門鄉(xiāng)、寶勝鄉(xiāng)、太平鎮(zhèn)交界(北緯 30.3°，東經(jīng) 103.0°)發(fā)生里氏7.0級(jí)地震，震中位于蘆山縣龍門鄉(xiāng)，震源深度13 km。震中距成都約100 km，距離汶川大地震震中不足100 km。此次地震最大烈度9度，受災(zāi)范圍約18 682 km2，震中蘆山縣龍門鄉(xiāng)99%以上房屋垮塌，造成了巨大的損害。

此次雅安地震屬于龍門山地震帶前山斷裂帶，位于龍門山前緣構(gòu)造帶南段。發(fā)生在歐亞大陸和印度次大陸共同作用下的地震帶，是在三種力量的作用下產(chǎn)生的。中國地震局網(wǎng)站消息［1］，截至4月24日14時(shí)30分，四川省蘆山“4·20”7.0級(jí)強(qiáng)烈地震人員傷亡嚴(yán)重，同時(shí)也嚴(yán)重破壞了災(zāi)區(qū)的生產(chǎn)、生活實(shí)施。

1 龍門山地質(zhì)條件簡介

龍門山隆起造成三條主干斷裂，如圖1所示:西邊沿茂縣—汶川—臥龍一線的為龍門山后山斷裂，也被稱之為汶—茂斷裂，大體上沿汶川到茂縣的高山峽谷延伸;東邊沿安縣—都江堰—天全一線為龍門山前山斷裂或邊界斷裂，也被稱之為安—灌斷裂;中間沿映秀—北川—青川一線那條叫龍門山中央斷裂。這三條斷裂大致呈疊瓦狀，傾向?yàn)镹W，在地下20 km～24 km深處，這三條斷裂收斂合并成一條緩傾角的逆斷層，成為青藏高原推覆到四川盆地之上的主控制構(gòu)造［2］。后山斷裂在地表的傾角為60°～85°，中央斷裂在地表的傾角為50°～80°，后山斷裂與中央均為脆性變形疊加在早期的韌性變形之上。前山斷裂發(fā)育在中生界(三疊系、侏羅系、白堊系)的地層巖石中，地表傾角較陡，斷裂以脆性為主。印支構(gòu)造期，即晚二疊世～三疊紀(jì)(257 Ma～205 Ma)之間的構(gòu)造期，龍門山中央斷裂作韌性推覆，后山斷裂為韌性正斷，夾在中央斷裂與后山斷裂之間的寶興雜巖和彭灌雜巖被韌性擠出(隧道流)。這些雜巖是活化了揚(yáng)子板塊、華南克拉通的結(jié)晶基底。晚新生代(第四紀(jì)大冰期)之后，龍門山三條主干斷裂都作脆性右旋斜沖［6］。

2 山區(qū)建筑垮塌原因分析

雅安地震為發(fā)生在龍門山斷裂系上的逆沖地震，破裂走向?yàn)?19°，傾角為35°左右，斷層破裂主要集中在起震點(diǎn)到兩側(cè)20 km的范圍內(nèi)，沿?cái)鄬觾A角方向的范圍主要在1 225 km左右。地震主要持續(xù)時(shí)間在20 s左右。地震能量主要在開始后10 s內(nèi)釋放，其后進(jìn)入平靜期，到20 s左右又出現(xiàn)了一次小的能量釋放情況，可能屬于此次主震的能量，但也可能為一次強(qiáng)余震事件。

圖1 龍門山三條斷裂帶示意圖

從現(xiàn)場結(jié)果來看，地表破裂不顯著，在起震點(diǎn)南部10 km范圍內(nèi)有局部的地表破裂出現(xiàn)。地震主要破裂區(qū)位于地震起震(103.0°E，30.3°N)左右各 10 km 范圍，主要影響可能在此范圍內(nèi)并向外有較大擴(kuò)展。

2.1 建筑物處在斷裂帶上

地震引起的地面變形主要發(fā)生在斷層上。斷層的位移分為水平和垂直位移。雅安蘆山地震發(fā)生在龍門山與四川盆地分界線上的龍門山南段山前斷裂，也稱為彭灌斷裂。雅安7級(jí)地震沒有產(chǎn)生明顯的地表破裂帶，其發(fā)震斷層尚未出露地表，隱伏在地下［8］。

5·12大地震中，處在中央斷裂帶上的映秀鎮(zhèn)小學(xué)、郵電局、發(fā)電廠等所有單位，都被全部摧毀夷為平地。銀廠溝度假村和龍門山鎮(zhèn)都直接處在中央斷裂帶上，其中小龍?zhí)兜钠俨嫉嗡姹旧砭褪菙鄬用妗?·12大地震中，北川縣城為什么死傷那么嚴(yán)重，關(guān)鍵是龍門山中央斷裂從整個(gè)縣城通過，加之該斷裂在這里地表位移量很大，因此地震在這里釋放的能量也大。北川中學(xué)的校園距中央斷裂帶也就20 m～30 m，所以，北川中學(xué)在5·12地震中受到滅頂之災(zāi)［4］。

我國GB 50011-2001建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定抗震設(shè)防烈度為8度時(shí)的丙類建筑，地震與活動(dòng)斷裂兩側(cè)至少留200 m的避讓距離［6］。設(shè)防烈度為9度時(shí)，避讓距離不小于300 m。此規(guī)范適合于土地資源較豐富的平原地區(qū)，但對(duì)于龍門山地帶，可用于建筑的土地資源本來就很貧乏，實(shí)行起來似乎較為困難。在龍門山一帶，大壩經(jīng)過活動(dòng)斷層，所在區(qū)域中間為河流，河流兩邊有些土地。所建房屋背對(duì)著陡峭的山崖，面向滾滾的河流。在災(zāi)后災(zāi)區(qū)重建當(dāng)中，必須要把地震斷層的重新活動(dòng)加以考慮，同時(shí)還要考慮山體滑坡、泥石流、山洪等地質(zhì)災(zāi)害［8］。

2.2 山區(qū)建筑抗震能力差

近幾年，地震等災(zāi)害一再考問農(nóng)村住房安全。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，汶川地震造成300多萬間房屋倒塌，1 500余萬間房屋損壞，其中多為農(nóng)村民房;玉樹地震造成90%的房屋倒塌，土木結(jié)構(gòu)的房屋幾乎全部倒塌;蘆山地震倒塌的房屋中90%以上也為農(nóng)村住房。

據(jù)調(diào)查表明，龍門山區(qū)的房屋大多沒有達(dá)到防震要求，通常都是混合結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)，甚至很多是簡易的草屋、泥屋，這些房屋遇到7.0級(jí)以上地震很容易倒塌(見圖2～圖4)。

圖2 無筋磚柱房屋

圖3 剪切斷裂破壞的無筋承重墻

圖4 被破壞的磚混結(jié)構(gòu)

眾所周知，我國樓房等建筑設(shè)施在設(shè)計(jì)階段都得嚴(yán)格執(zhí)行國家建筑物抗震等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。《防震減災(zāi)法》規(guī)定，一般的建設(shè)工程都按地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖進(jìn)行抗震設(shè)防。但在農(nóng)村及偏遠(yuǎn)山區(qū)，由于落后的經(jīng)濟(jì)原因，多數(shù)都達(dá)不到抗震設(shè)防要求，在管理上也形成了空白。對(duì)于農(nóng)村或偏遠(yuǎn)山區(qū)普通房屋建筑，是否缺乏相關(guān)的法律法規(guī)。

按照過去的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范要求，在烈度為6度的區(qū)域無須特別設(shè)防，在鄉(xiāng)村修建的民房，基本上不按規(guī)范進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。一些公共場所理論上按7度設(shè)防，但因諸多原因存在許多偽劣工程。過去有的建筑承包商抱著僥幸的心理，認(rèn)為“一輩子也遇不上一次破壞性地震”，對(duì)抗震規(guī)范的執(zhí)行并不夠嚴(yán)格，缺乏自律。況且，在建筑招標(biāo)時(shí)，人們最關(guān)心的是建筑的造價(jià)、外觀和使用功能，而不是抗震結(jié)構(gòu)。在蘆山地震中，破裂經(jīng)過的地方及其附近地區(qū)，烈度高達(dá)8度～10度。加之，建于不同的年代、使用不同的標(biāo)準(zhǔn)及不同施工質(zhì)量。這樣看來，這次蘆山地震造成一定的人員傷亡幾乎是肯定的，因?yàn)闉?zāi)區(qū)絕大多數(shù)老房子都未能達(dá)到抵抗7度～9度以上地震烈度要求［3］。

通過對(duì)災(zāi)區(qū)調(diào)查不難發(fā)現(xiàn):用磚砌筑的無加筋主體抗震性能很差，相比之下帶箍筋的鋼筋混凝土柱體的抗震性能較好。建筑物的抗震能力大小，主要取決于建筑物主體的抗震能力強(qiáng)弱。不論磚混結(jié)構(gòu)還是鋼混框架結(jié)構(gòu)的建筑，高度越高，破壞效果越明顯。另外，采取強(qiáng)梁弱柱體系的街邊商鋪特別容易被地震毀壞，因?yàn)檫@類建筑的臨街一面，要留置商店的門或窗，開洞很大，而在背街的一面開洞很小甚至不開洞，造成房子的強(qiáng)度“太偏心”。發(fā)生地震時(shí)，房屋破壞后向街心一側(cè)傾倒［8］，很容易傷到街道行人。

2.3 房屋坐落在松散沉積物之上

松散沉積物包括河流、古渠道及古湖泊沉積的砂土以及人工回填土。這類松散沉積物空隙率很大，且遇水或地震荷載時(shí)極易軟化。但在地震荷載作用下，這種水飽和的松散沉積物瞬刻失去穩(wěn)定性，呈現(xiàn)出砂土液化的物理性質(zhì)，使上面的建筑物在流沙中不均勻下沉，造成建筑物地基或基礎(chǔ)失效使得建筑物傾倒。

1985年9月19日，墨西哥海岸發(fā)生兩次強(qiáng)震，造成首都墨西哥城和西部太平洋沿岸4個(gè)州近萬幢高層樓房倒塌。震后研究表明，由于墨西哥城建造在古湖泊相沉積物之上，地震導(dǎo)致地基失效引發(fā)建筑物倒塌［5］。1989年10月17日美國加州洛瑪普里艾塔發(fā)生7.1級(jí)地震，由于震區(qū)的建筑物總體抗震能力較好，建筑物破壞并不嚴(yán)重，但是，在靠近舊金山灣附近，由于多是人工回填土，建筑物多遭破壞，包括多座高速公路立交橋坍塌。2001年1月26日印度古吉拉特邦發(fā)生7.9級(jí)強(qiáng)烈地震。這次地震幾乎摧毀了該邦首府庫奇鎮(zhèn)所有的建筑物，因庫奇鎮(zhèn)正好建筑在印度河的古河道上［8］。

3 巖石崩塌和山體滑坡

龍門山地區(qū)的地貌特點(diǎn)決定龍門山注定是地震次生災(zāi)害頻發(fā)地區(qū)。與汶川5·12地震一樣，蘆山地震必然會(huì)造成地面隆起和沉陷、山崩、滑坡塌方等嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害。

蘆山所處龍門山的山前斷裂以逆沖為主。7.0級(jí)強(qiáng)震時(shí)，處于斷層上盤山頂或懸崖上的巖石塊體就可能滑落下來，飛到路上或村莊，這些“地震飛石”，有的摧毀地面房屋，有的阻塞交通道路，有的擊中汽車，有的砸傷行人(見圖5，圖6)。

圖5 滑落在道路上的巨石

圖6 被落石砸中的汽車

今后在蘆山地震災(zāi)區(qū)要特別注意的是暴雨后的泥石流。地震已經(jīng)使山中斷裂帶內(nèi)部巖石支離破碎。許多公路是沿著斷裂帶而修建的，即使在平時(shí)特別是暴雨之后山上往下滾石不斷，泥石流司空見慣，更連續(xù)發(fā)生于5·12汶川地震與4·20蘆山地震之后。

近20年～30年以來，龍門山地區(qū)為了滿足日益增長的經(jīng)濟(jì)需要，人為地挖掉大量的自然形成的長期平衡穩(wěn)定的山坡底角，貼著陡立的山體修建房屋和公路。山坡的穩(wěn)定性被人為地破壞之后，增加了地震中滑坡、塌方、泥石流的危害，會(huì)造成臨山而建的房屋和公路被毀，甚至造成人員傷亡和交通癱瘓［7］。

4 結(jié)語

每次地震及其引發(fā)的次生地質(zhì)災(zāi)害給國家和人民所造成的災(zāi)難性損失是值得廣大從事土木工程人員深思的，同時(shí)地震中各類建筑物的表現(xiàn)以及引發(fā)的山體滑坡、泥石流也極大地豐富了人們對(duì)自然科學(xué)的認(rèn)識(shí)。本文通過對(duì)地震災(zāi)區(qū)的震害分析及調(diào)訪交流，對(duì)災(zāi)區(qū)震害的特點(diǎn)做了簡要介紹，結(jié)合巖土工程學(xué)科對(duì)上述震害特點(diǎn)的原因進(jìn)行了初步分析。

［1］ http://news.baidu.com/z/yaandizhen/zhuanti.html.

［2］ 唐榮昌，韓渭賓.四川活動(dòng)斷裂與地震［M］.北京:地震出版社，1993:17-18.

［3］ 鄧起東，陳社發(fā)，趙小麟.龍門山及其鄰區(qū)的構(gòu)造和地震活動(dòng)及動(dòng)力學(xué)［J］.地震地質(zhì)，1994，16(4):389-403.

［4］ 陳國光，計(jì)鳳桔，周榮軍.龍門山斷裂帶晚第四紀(jì)活動(dòng)性分段的初步研究［J］.地震地質(zhì)，2007，29(3):657-673.

［5］ 黃潤秋.20世紀(jì)以來中國的大型滑坡及其發(fā)生機(jī)制［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2007，26(3):433-454.

［6］ GB 50011-2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［7］ 謝和平，鄧建輝，臺(tái)佳佳，等.汶川大地震災(zāi)害與災(zāi)區(qū)重建的巖土工程問題［J］.巖石力學(xué)與工程，2008，27(9):1781-1791.

［8］ 嵇少丞.雅安，為何如此不安［Z］.

［9］ 嵇少丞.地震與中國大陸形影相隨［M］.北京:科學(xué)出版社，2009.