蔡永建 鄭水明 吳建超
1 中國地震局地震研究所(地震預(yù)警湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室),武漢市洪山側(cè)路40號,430071
2 中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地球科學(xué)學(xué)院,武漢市魯磨路388號,430074
2015-04-25 14:11尼泊爾(北緯28.15°,東經(jīng)84.65°)發(fā)生M8.1地震,震源深度20 km[1]。截至05-14 共發(fā)生2 級以上余震168次,其中7級以上3次,6~6.9級1次,5~5.9級4次,4~4.9級34 次。主震發(fā)生后當(dāng)天17:17,還觸發(fā)西藏定日縣M5.9地震。此次地震不僅影響尼泊爾,而且波及印度北部、巴基斯坦、孟加拉國、不丹和我國西藏地區(qū)。地震主要影響我國西藏日喀則地區(qū)西南聶拉木、吉隆、定日、薩嘎等縣,引起房屋和道路的破壞。
地震發(fā)生在喜馬拉雅新構(gòu)造運(yùn)動最強(qiáng)烈的地區(qū),是印度板塊向歐亞板塊碰撞、俯沖、消減及隆升的核心[2]。震區(qū)主要發(fā)育一系列近東西向的逆沖推覆斷裂帶(圖1),從南到北分別為主邊界逆沖斷裂、主中央逆沖斷裂、藏南拆離系、雅魯藏布江縫合帶。斷裂帶平行展布,因板塊碰撞的時(shí)間由北向南逐次發(fā)育,斷裂活動程度和發(fā)震能力也依次強(qiáng)烈。該地區(qū)現(xiàn)代地震活動強(qiáng)度大、頻度高,1833-08-26曾發(fā)生聶拉木M8地震。
余震分布表明,此次震源體自主震向東延伸約160km,自南向北橫向約70km。震源機(jī)制解反演結(jié)果表明,本次發(fā)震構(gòu)造為一低傾角逆沖型斷裂,斷裂走向295.4°,傾角10.1°,破裂持續(xù)時(shí)間約80s,具有單側(cè)破裂特征[3]。據(jù)震后GPS測量,地震造成日喀則市的吉隆縣、聶拉木縣向南水平移動60cm 左右,聶拉木縣垂直下降約10 cm[4]。
圖1 尼泊爾M8.1級地震構(gòu)造Fig.1 Seismotectonic map of the Nepal M8.1earthquake
震區(qū)自南向北地勢呈臺階狀(圖2),分別為印度平原、錫克利帶、低喜馬拉雅帶、高喜馬拉雅帶、特提斯。中國境內(nèi)主要為高喜馬拉雅和特提斯,北部沿雅魯藏布江發(fā)育厚層第四紀(jì)沉積,地勢相對平坦。居民點(diǎn)順219國道展布,為日喀則地區(qū)主要人口聚集區(qū)。
根據(jù)調(diào)查,此次地震災(zāi)區(qū)最高烈度為Ⅸ度及以上,等震線長軸總體呈北西西-南東東走向,與震區(qū)主構(gòu)造線方向一致。Ⅵ度區(qū)及以上總面積約為214 700km2,造成尼泊爾、中國、印度、孟加拉等國受災(zāi)(圖3)[5]。我國西藏地震災(zāi)區(qū)最高烈度為Ⅸ度,Ⅵ度區(qū)及以上總面積約47 100km2,共造成日喀則市聶拉木縣、吉隆縣、定日縣、定結(jié)縣、崗巴縣、仲巴縣、薩嘎縣、薩迦縣、拉孜縣、昂仁縣等10個(gè)縣受災(zāi)[6]|位于Ⅵ度區(qū)之外的日喀則市亞東縣、江孜縣、桑珠孜區(qū)和阿里地區(qū)普蘭縣也受波及,個(gè)別居民點(diǎn)有少量破壞。
圖2 尼泊爾M8.1地震震區(qū)地貌Fig.2 Geomorphic map of the Nepal M8.1 earthquake region
圖3 尼泊爾M8.1地震烈度Fig.3 Intensity distribution of the Nepal M8.1 earthquake
地震災(zāi)區(qū)地廣人稀,每km2約3.4人,以農(nóng)牧業(yè)人口為主,且主要集中于雅魯藏布江沿岸。民房以土木結(jié)構(gòu)、石木結(jié)構(gòu)為主|城鎮(zhèn)辦公用房磚混結(jié)構(gòu)為主,部分框架結(jié)構(gòu)。
多為牧民居住用房,絕大多數(shù)為單層。因取材方便,主要分布在河流沿岸、沖洪積扇口等地,仲巴、薩嘎等縣沿雅魯藏布江可見完全由土木結(jié)構(gòu)房屋組成的村莊。此類房屋以片石為基礎(chǔ),夯土為墻,內(nèi)以干草為筋。根據(jù)當(dāng)?shù)亓?xí)慣,大廳為主要活動場所,開間較大,在廳中央設(shè)木柱若干,置橫梁于上,與前后土墻組成房屋主要承重結(jié)構(gòu)。其上架設(shè)方形木檁條,鋪以樹枝、干草及其他防雨材料為頂??v橫墻之間幾無連接處理,少數(shù)條件較好的,將土夯制成塊,堆砌成墻時(shí)馬牙槎進(jìn)行簡單連接。此類房屋無正規(guī)設(shè)計(jì),無設(shè)防情況,無抗震構(gòu)造措施。
土木結(jié)構(gòu)房屋在Ⅵ區(qū)等低烈度區(qū)表現(xiàn)為墻體出現(xiàn)穿透性裂縫(圖4(a)),縱橫墻體拉開,縱向檁條與橫梁以及橫梁與墻體間出現(xiàn)錯移(圖4(b))。在Ⅵ區(qū)內(nèi)的仲巴、薩嘎等縣,沿雅魯藏布江兩岸的房屋破壞明顯較嚴(yán)重,向西至近阿里的霍爾巴鄉(xiāng),仍能見零星破壞,向北至山區(qū)破壞程度迅速降低。在高烈度區(qū),如吉隆縣的吉隆鎮(zhèn),幾無完好的房屋,毀壞比例高達(dá)84.5%,出現(xiàn)部分墻體倒塌(圖4(c)),甚至是整棟房屋完全毀壞(圖4(d))。從調(diào)查情況看,土木房屋抗震性能差,損壞比例大,破壞等級高。
圖4 土木結(jié)構(gòu)房屋震害Fig.4 Earthquake damage of Civil structure house in disaster area
建筑形式與土木結(jié)構(gòu)類似,區(qū)別在于墻體主要由片石、礫石、卵石等組成,以粘土、石灰等膠結(jié),以直槎或馬牙槎連接縱橫墻體,多為單層,部分兩層。石木結(jié)構(gòu)房屋主要分布在山區(qū),以聶拉木、吉隆等南部地區(qū)分布較廣。此類房屋亦無正規(guī)設(shè)計(jì),基本無抗震構(gòu)造措施。
在低烈度區(qū),表現(xiàn)形式與土木結(jié)構(gòu)類似,墻體出現(xiàn)穿透性裂縫(圖5(a)),縱橫墻體拉開,縱向檁條與橫梁以及橫梁與墻體間出現(xiàn)滑落(圖5(b))。在高烈度區(qū),因房屋高度增加,破壞比土木更嚴(yán)重,尤其是部分房屋選取圓或次圓狀大塊卵礫石為材料,抗震性能極差。在聶拉木縣,毀壞比例高達(dá)81.3%,常見部分墻體倒塌(圖5(c))、部分房屋完全倒塌(圖5(d))。
多為學(xué)校、企業(yè)等單位及城鎮(zhèn)居民用房,根據(jù)建筑年代及工藝,分為設(shè)防磚混和簡單磚混,縱橫墻混合承重。此次地震中,磚混結(jié)構(gòu)房屋表現(xiàn)較好,以門窗角裂縫(圖6(a))、橫向裂紋(圖6(b))和縱橫墻掉塊(圖6(c))等輕微破壞為主,少數(shù)出現(xiàn)中等破壞(圖6(d))。
圖5 石木結(jié)構(gòu)房屋震害Fig.5 Earthquake damage of stone-wood structure house in disaster area
圖6 磚混結(jié)構(gòu)房屋震害Fig.6 Earthquake damage of masonry structure house in disaster area
框架結(jié)構(gòu)房屋多為新建功能性建筑,建設(shè)年代近,有專門的抗震設(shè)計(jì),樓層一般為4~6 層。框架房屋以輕微到中等破壞為主,多為填充墻破壞(圖7(a)),也可見外墻脫落及構(gòu)架輕微受損(圖7(b)),尤其是底框架結(jié)構(gòu)房屋,易出現(xiàn)嚴(yán)重破壞(圖7(c))。特別的,在遠(yuǎn)離Ⅵ度區(qū)以西的仲巴縣霍爾巴鄉(xiāng)政府,新修的2棟框架結(jié)構(gòu)辦公樓,均出現(xiàn)填充墻穿透性裂縫(圖7(d))、門窗角斜裂縫等輕微破壞現(xiàn)象,而同地區(qū)的土木結(jié)構(gòu)房屋則只表現(xiàn)為少數(shù)原有裂縫加寬,極少出現(xiàn)新裂縫。
災(zāi)區(qū)內(nèi)的水利、交通、能源等設(shè)施遭受不同程度的破壞。在吉隆縣等高烈度區(qū),還發(fā)生多處崩塌、滑坡等地震地質(zhì)災(zāi)害,給公路、房屋等造成較大損失,也形成堰塞湖。吉隆鎮(zhèn)口岸公路路基出現(xiàn)寬裂縫(圖8(a)),崩塌使陳塘鎮(zhèn)公路交通中斷(圖8(b)),滑坡造成吉隆鎮(zhèn)口岸公路多處阻斷(圖8(c)),甚至形成長約800m、寬約35m、平均水深約20 m、估算庫容約280 000 m3的堰塞湖(圖8(d))。
圖7 框架結(jié)構(gòu)房屋震害Fig.7 Earthquake damage of frame structure house in disaster area
圖8 其他設(shè)施震害Fig.8 Earthquake damage of other facilities in disaster area
1)地震發(fā)生在主邊界逆沖斷裂帶上,震源體呈北西西-南東東向展布,長約160km,寬約70km。
2)受地震影響,災(zāi)區(qū)土木和石木等簡易結(jié)構(gòu)房屋普遍破壞,磚混和框架結(jié)構(gòu)房屋破壞較輕。在聶拉木、吉隆等高烈度區(qū),簡易房屋多數(shù)出現(xiàn)毀壞現(xiàn)象,部分倒塌|磚混和框架結(jié)構(gòu)房屋以輕微-中等破壞為主。
3)受場地條件影響,沿雅魯藏布江破壞比其他地區(qū)較普遍,在Ⅵ度區(qū)外的霍爾巴鄉(xiāng)也可見房屋破壞現(xiàn)象,包括新建的框架結(jié)構(gòu)類房屋。
4)近邊境地區(qū),滑坡、崩塌等地震地質(zhì)災(zāi)害造成的人員傷亡和房屋損失比地震動直接造成的損失更大。
5)災(zāi)后重建在選址上應(yīng)考慮地震地質(zhì)災(zāi)害的潛在威脅,房屋建筑應(yīng)保證施工質(zhì)量,重視地基基礎(chǔ)建設(shè)。
[1]中國地震局.中國地震臺網(wǎng)統(tǒng)一地震目錄[EB/OL].http://data.earthquake.cn/datashare/datashare_tyml_query.jsp,2015-04-25(China Earthquake Administration.The Earthquake Catalog in China[EB/OL].http://data.earthquake.cn/datashare/datashare_tyml_query.jsp,2015-04-25)
[2]張進(jìn)江.北喜馬拉雅及藏南伸展構(gòu)造綜述[J].地質(zhì)通報(bào),2007,26(6):639-649(Zhang J J.A Review on the Extensional Strictures in the Northern Himalaya and Southern Tibet[J].Geological Bulletin of China,2007,26(6):639-649)
[3]王衛(wèi)民.2015年4月25日尼泊爾Mw7.9級地震震源破裂過程反演初步結(jié)果[EB/OL].http://www.igg.cas.cn/xwzx/kyjz/201504/t20150426_4344112.html,2015-04-26(Wang Weimin.The Inversion Preliminary Results of Rupture Process of Nepal Mw7.9Earthquake on April 25,2015[EB/OL].http://www.igg.cas.cn/xwzx/kyjz/2015 04/t20150426_4344112.html,2015-04-26)
[4]湖北省地震局.中國地震局地震研究所(湖北省地震局)高效開展尼泊爾Ms8.1地震GPS應(yīng)急觀測[EB/OL].http://www.eqhb.gov.cn/hbsdzj/zwd/kjyjy/2015/05/18/1e294d1be8d94af2b3e2be82c665f6e6.html,2015-05-18(Hubei Earthquake Administration.Hubei Earthquake Administration Finished GPS Measurements of Nepal M8.1 Earthquake[EB/OL].http://www.eqhb.gov.cn/hbsdzj/zwd/kjyjy/2015/05/18/1e294d1be8d94af2b3e2be82c665f6e 6.html,2015-05-18)
[5]中國地震局.中國地震局發(fā)布尼泊爾8.1 級地震烈度圖[EB/OL].http://www.cea.gov.cn/publish/dizhenj/464/478/20150501221233264365835/index.html,2015-05-01(China Earthquake Administration.The Seismic Intensity Map of Nepal M8.1Earthquake[EB/OL].http://www.cea.gov.cn/publish/dizhenj/464/478/20150501221233264 365835/index.html,2015-05-01)
[6]中國地震局.中國地震局發(fā)布尼泊爾8.1 級地震(西藏災(zāi)區(qū))烈度圖[EB/OL].http://www.cea.gov.cn/publish/dizhenj/464/478/20150501221233102997812/index.html,2015-05-01(China Earthquake Administration.The Seismic Intensity Map(in Tibet Earthquake Stricken Area)of Nepal M8.1Earthquake[EB/OL].http://www.cea.gov.cn/publish/dizhenj/464/478/20150501221233102997812/index.html,2015-05-01)
[7]GB/T 17742-2008中國地震烈度表[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008(GB/T 17742-2008The Chinese Seismic Intensity Scale[S].Beijing:China Standards Press,2008)
[8]姚遠(yuǎn),唐麗華.2013年12月1日新疆柯坪縣5.3級地震及房屋震害特點(diǎn)分析[J].地震工程學(xué)報(bào),2015,37(1):276-279(Yao Yuan,Tan Lihua,Analysis of the Keping,Xinjiang M5.3Earthquake on December 1,2013and Seismic Disaster Characteristics of Building[J].Chinese Earthquake Engineering Journal,2015,37(1):276-279)
[9]洪海春.江蘇高郵、寶應(yīng)Ms4.9地震現(xiàn)場震害調(diào)查與破壞原因研究[J].震災(zāi)防御技術(shù),2013,8(3):283-291(Hong Haichun.Field Investigation and Research on Damage Cause of Gaoyou-Baoying Ms4.9Earthquake in Jiangsu Province[J].Technology for Earthquake Disaster Prevention,2013,8(3):283-291)
[10]孫柏濤.蘆山7.0級地震穿斗木構(gòu)架房屋震害特點(diǎn)及原因簡析[J].土木工程學(xué)報(bào),2014,47(3):1-11(Sun Baitao.Earthquake Damage and Feature Analysis of Chinese Traditional Timber Frame Structures Subjected to the Lushan 7.0Earthquake[J].China Civil Engineering Journal,2014,47(3):1-11)