曾新福,湯蘭榮,盧福水,江春亮,毛 華
(江西省地震局,江西 南昌 330039)
2005年11月26日九江與瑞昌交界處發(fā)生5.7級地震,造成14人死亡,近百人受重傷,造成直接經(jīng)濟(jì)損失23億①江西省地震局.11.26九江-瑞昌5.7級地震災(zāi)害評估報告,2005.。地震發(fā)生后,地震烈度調(diào)查與研究便成了一項重要工作,通常以自然村為單位進(jìn)行烈度調(diào)查,根據(jù)各調(diào)查點的烈度來劃出烈度等震線。此次地震極震區(qū)范圍及經(jīng)濟(jì)損失之大都是超出人們的預(yù)想,并且本次地震的烈度等震線勾畫結(jié)果存在一些爭議[1]。為此本文運用大量現(xiàn)場第一手調(diào)查資料,并進(jìn)行核對,并結(jié)合場地條件和地形地貌等多方面原因進(jìn)行較為全面、具體的分析,進(jìn)而對此次地震烈度等震線的劃分進(jìn)行補充和完善工作。
2005年11月26日08點49分在九江、瑞昌之間發(fā)生5.7級地震,江西省地震局迅速派工作小組趕到災(zāi)區(qū)開展地震監(jiān)測、地震預(yù)報、災(zāi)害評估和科考等工作,并得到周邊省地震局現(xiàn)場工作隊的大力支持。為了便于災(zāi)評和科考工作開展,現(xiàn)場工作組根據(jù)當(dāng)?shù)亟ㄖY(jié)構(gòu)特征,統(tǒng)一以房屋破壞程度作為烈度劃分的主要標(biāo)志[2],其它宏觀震害現(xiàn)象作為輔助和參考。把基本完好和輕微破壞合成一個破壞檔次,為輕微破壞;把嚴(yán)重破壞和毀壞合成一個破壞檔次,為嚴(yán)重破壞(不可修復(fù))。因此將本次房屋破壞分為輕微破壞、中等破壞和嚴(yán)重破壞三個破壞等級。根據(jù)中國地震烈度表和災(zāi)區(qū)具體情況制定了各烈度區(qū)的破壞標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)具體如下:
(1)Ⅶ度區(qū)。所有人震感強烈、倉皇逃出;土木結(jié)構(gòu)房屋部分毀壞,大多數(shù)嚴(yán)重或中度破壞,普遍裂縫;磚木房屋普遍裂縫,普遍中度破壞個別毀壞;磚混房屋大部分裂縫,相當(dāng)部分嚴(yán)重破壞或毀壞,部分倒塌[3];框架結(jié)構(gòu)房屋非承重墻普遍裂縫,柱子和樓板局部輕度裂縫,個別老舊樓房出現(xiàn)中度破壞。部分地下水位淺的地區(qū)出現(xiàn)噴砂冒水,并伴有地裂縫;河、湖堤岸張裂,地陷、崩塌現(xiàn)象普遍,公路、鐵路護(hù)坡裂縫破壞,公路路面出現(xiàn)裂縫。
(2)Ⅵ度區(qū)。大部分人震感強烈、倉皇逃出,桌面器物翻倒落地。土木結(jié)構(gòu)房屋普遍裂縫,部分中度或嚴(yán)重破壞,個別倒塌。磚木房屋大部分出現(xiàn)裂縫,多數(shù)輕微破壞;部分達(dá)中等以上破壞;磚混房屋大部分出現(xiàn)輕微裂縫,局部達(dá)中度破壞;部分地方出現(xiàn)小規(guī)模噴砂冒水和崩塌現(xiàn)象。
(3)Ⅴ度區(qū)。室內(nèi)普遍有感,少數(shù)人驚慌逃出室外,室外多數(shù)人有感,門窗、屋頂、屋架顫動作響,不穩(wěn)定器物翻倒落地。土木房屋部分出現(xiàn)裂縫和屋頂?shù)敉?,個別老舊土木結(jié)構(gòu)房屋達(dá)中度破壞;磚木房屋個別出現(xiàn)裂縫,輕微破壞。框架和磚混結(jié)構(gòu)房屋基本完好。
根據(jù)上述烈度劃分標(biāo)志,11·26九江-瑞昌地震極震區(qū)烈度為Ⅶ度①九江-瑞昌5.7級地震現(xiàn)場科學(xué)考察隊.11.26九江-瑞昌5.7級地震科學(xué)考查報告,2005.。位于震中最近的港口鎮(zhèn)與城門鄉(xiāng)一帶災(zāi)情最嚴(yán)重。其房屋大部分受到嚴(yán)重破壞,墻體裂縫長多數(shù)超過其本身長的三分之二,且多為X型剪切通透性裂縫,城門鄉(xiāng)聯(lián)盟村多處見裂縫寬達(dá)20~30 cm;在瑞昌市湓城街辦、城門鄉(xiāng)、新合鄉(xiāng)楊橋村等地部分房屋墻體產(chǎn)生錯位,上下墻體錯距達(dá)6~8 cm。桂林辦事處、港口鎮(zhèn)魏家墩一線則倒塌比較嚴(yán)重,該地區(qū)磚混結(jié)構(gòu)房屋相當(dāng)部分喪失使用功能;土木結(jié)構(gòu)房屋70%受到嚴(yán)重破壞,25%倒塌或局部倒塌;框架結(jié)構(gòu)房屋受破壞較輕,但也有少數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計不規(guī)則的受嚴(yán)重破壞,如瑞昌市政府大樓。極震區(qū)(Ⅶ度區(qū))自震中往西達(dá)瑞昌市高豐鎮(zhèn)東面的童家灣,東面達(dá)九江縣張家渡,南至九江縣石咀蘇家,向北延到湖北新開鎮(zhèn)南緣。主要涉及九江縣、瑞昌市及湖北省黃梅縣南面少部分地區(qū),大致呈一北東東向展布的不規(guī)則橢圓型(圖1)。Ⅵ度區(qū)災(zāi)情較輕,但涉及面積較大,該區(qū)向西到瑞昌市石橋塘,東面達(dá)九江縣新港鎮(zhèn)太平橋村,南至德安縣樟樹鄉(xiāng),向北延至湖北孔壟鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府南側(cè),構(gòu)成一個與Ⅶ度區(qū)相似的不規(guī)則橢圓型。Ⅴ度區(qū)波及范圍廣,其中南昌、長沙、武漢等地有強烈震感,均在Ⅴ度區(qū)范圍內(nèi)。因Ⅴ度區(qū)震害較輕,工作量大,因此本次工作沒有準(zhǔn)確確定Ⅴ度區(qū)等震線。各調(diào)查點的破壞等級與烈度詳見表1。
圖1 九江-瑞昌地震烈度調(diào)查點分布圖Fig.1 Distribution map of survey points of seismic intensity of Jiujiang-Ruichang
表1 調(diào)查點破壞等級與烈度對應(yīng)表Table 1 The correspondence table of damage level and intensity of survey points
(接上表)
災(zāi)區(qū)總體地形地貌為北東向山區(qū)與盆地相間分布格局[4]。本次地震發(fā)生在瑞昌盆地北端。該盆地是一個NE向第三紀(jì)小型盆地,長18 km,寬約5 km,其兩側(cè)分別為志留系-泥盆系碎屑巖組成的NE向山體[5]。該盆地呈一個向北東方向逐漸開闊的喇叭狀。瑞昌盆地東側(cè)為海拔一千多米的廬山,西側(cè)為700多米七峰山。受東西兩側(cè)山脈(地形)的控制,瑞昌盆地走向與兩側(cè)山體走向相一致(圖2)。
根據(jù)圖1與圖2的對比可以看出,此次地震烈度等震線長軸方向與瑞昌盆地走向基本一致。Ⅳ度等震線在廬山和七峰山附近呈明顯的收縮狀,這些均說明該地震烈度等震線的走向受盆地和東西兩側(cè)地形地貌的影響比較明顯[6]。具體表現(xiàn)為:沿盆地延伸方向災(zāi)情較重,烈度等震線延伸較長;遇到山區(qū)災(zāi)情明顯變輕,對烈度等震線延伸有“阻撓”作用。
圖2 瑞昌盆地及其周邊地形地貌Fig.2 Ruichang basin and the surrounding terrain
局部場地條件對地震動有很強的放大或縮小作用,直接影響到震害程度,一般表現(xiàn)為:軟弱場地上的震害較堅硬場地上重[7]。這次地震之所以會有如此大的損失,其震害之嚴(yán)重,面積之大均超出大家預(yù)想,這和房屋所處的場地條件有很大關(guān)系。瑞昌盆地上部為中更新世至全新世沖、洪積形成20~60 m厚的第四紀(jì)松散沉積物。根據(jù)鉆孔資料顯示,盆地覆蓋層主要由粉土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土及結(jié)構(gòu)松散、飽和狀的粉砂、礫砂組成。盆地內(nèi)有代表性土層詳細(xì)地質(zhì)情況見表2。其中飽和狀的粉砂在中強以上地震作用時易產(chǎn)生砂土液化,使其失去對上部荷載的承載能力。本次次地震在瑞昌市區(qū)及塞湖農(nóng)場等多處發(fā)現(xiàn)明顯的砂土液化現(xiàn)象。其中塞湖農(nóng)場噴砂冒水持續(xù)時間長達(dá)幾小時,最高噴射高度十多米,導(dǎo)致地表淤積了大片的泥砂。
根據(jù)九江及災(zāi)區(qū)周圍類似土層剪切波測試結(jié)果,瑞昌盆地土層剪切波波速普遍偏低,大部分等效剪切波速范圍在110~160 m/s之間,依據(jù)表2該區(qū)土層厚度一般為20~40 m,局部六七十米。依據(jù)表3場地類別劃分和剪切波速范圍對照表。災(zāi)區(qū)土的類型以軟弱土-中軟土為主。再對照表4可以看出,災(zāi)區(qū)場地類別以Ⅱ、Ⅲ類居多。從場地土的類型和場地類別可以看出,災(zāi)區(qū)大部分場地抗剪切能力差,并對地震效應(yīng)產(chǎn)生一定的放大作用。
從圖1中可以看到在下黃的烈度為Ⅶ度,但其周圍烈度均為Ⅵ度,經(jīng)現(xiàn)場核查得知因該處房屋建在新近沉積的粉土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)土及粉砂層之上,其結(jié)構(gòu)松散,壓實性差,抗剪能力差,所以震害比周圍嚴(yán)重。相反,在武山銅礦附近Ⅶ度點群中有Ⅵ度點出現(xiàn),現(xiàn)場核查結(jié)果發(fā)現(xiàn)該村莊坐落在Q2臺地上,其土層較堅硬,地基穩(wěn)定性好,抗剪切能力強。因此在此次地震中該村比周圍盆地場地條件較差的村莊災(zāi)情明顯更輕。所以房屋所處場地條件差(抗震不利地段)是導(dǎo)致該地震震害嚴(yán)重重要原因之一。
表2 災(zāi)區(qū)典型鉆孔地層分布及土層描述Table 2 The stratigraphic distribution and soil description of typical drilling in disaster area
表3 土的類型劃分和剪切波速范圍對照表[8]Table 3 Comparison table of soil types and the shear wave velocity range
表4 場地類別劃分表[8]Table 4 Table of site classification
依據(jù)調(diào)查點烈度分布圖(圖1),結(jié)合災(zāi)區(qū)地形地貌特征,得出11·26九江-瑞昌5.7級地震Ⅶ度區(qū)與Ⅵ度區(qū)的等震線圖(圖3),極震區(qū)(即Ⅶ度區(qū))的等震線呈近似橢圓型,其長軸呈北東東向,與盆地走向相一致;其長軸長約30 km,短軸長約20 km,面積為約400 km2;Ⅵ度區(qū)長軸方向北東,長軸長約65 km,短軸長44 km,面積為1 700 km2。此次地震災(zāi)區(qū)面積之大超乎人們的估計,筆者覺得這與中國東部地震震源淺,場地條件差,地震能量衰減慢的特性有關(guān),這類地震往往表現(xiàn)為震級相對較小,災(zāi)害較重的特點。而對于相同震級發(fā)生在西部地區(qū),由于場地條件相對較好、地震能量衰減快和經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)等因素,其災(zāi)害要明顯輕于東部地區(qū)。這或許是近期東部多次發(fā)生地震震級不大,而災(zāi)害較大的原因。
通對烈度調(diào)查結(jié)果進(jìn)行較為詳細(xì)的分析,對部分烈度異常點進(jìn)行了現(xiàn)場核實,對災(zāi)區(qū)地形地貌對烈度等震線的影響和場地條件與震害的關(guān)系進(jìn)行了較深入細(xì)致的分析。得出以下主要結(jié)論:
圖3 九江-瑞昌5.7級地震烈度等震線圖Fig.3 Isoseismal map of Jiujiang-Ruichang 5.7 earthquake
(1)此次地震烈度大小與周圍地形地貌有著密切的關(guān)系,表現(xiàn)為相同條件下盆地烈度大于山區(qū)烈度,震害遇山區(qū)迅速減小。
(2)場地條件對該地震的震害起著至關(guān)重要的作用,盆地新近沉積場地欠壓實,土層抗剪能力差,震害普遍嚴(yán)重;臺地上場地土層壓實性好,抗剪能力強,震害往往較輕。
(3)此次地震等震線呈近似橢圓形,其長軸走向與災(zāi)區(qū)主要構(gòu)造方向相一致。
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