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        2017年5月11日新疆塔什庫(kù)爾干MS 5.5地震震害特征分析1

        2019-05-08 01:12:54宋立軍常想德吳國(guó)棟
        震災(zāi)防御技術(shù) 2019年1期
        關(guān)鍵詞:塔什庫(kù)爾干震區(qū)磚混

        劉 軍 譚 明 宋立軍 郝 婧 常想德 姚 遠(yuǎn) 吳國(guó)棟

        1)貴州省地震局,貴陽(yáng) 520001

        2)新疆維吾爾自治區(qū)地震局,烏魯木齊 830011

        引言

        2017年5月11日,新疆維吾爾自治區(qū)喀什地區(qū)塔什庫(kù)爾干縣發(fā)生MS5.5地震,地震造成8人死亡、31人受傷,造成房屋及設(shè)施破壞,直接經(jīng)濟(jì)損失共20.05億元(侯建盛等,2017)。

        此次地震災(zāi)區(qū)主要涉及喀什地區(qū)塔什庫(kù)爾干縣科克亞爾柯爾克孜民族鄉(xiāng)、塔合曼鄉(xiāng)、提孜那普鄉(xiāng)、塔什庫(kù)爾干鄉(xiāng)、班迪爾鄉(xiāng)、巴扎達(dá)什牧林場(chǎng)(行政隸屬班迪爾鄉(xiāng))、瓦恰鄉(xiāng)、達(dá)布達(dá)爾鄉(xiāng)等9個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。災(zāi)區(qū)面積3288km2,受災(zāi)人口26486人,9285戶,由于房屋毀壞和較大程度破壞造成失去住所人數(shù)共計(jì)16194人,4753戶。

        1 地震構(gòu)造背景及基本情況

        1.1 地震烈度

        此次地震震中位于新疆喀什地區(qū)塔什庫(kù)爾干縣塔什庫(kù)爾干鄉(xiāng),宏觀震中位于塔什庫(kù)爾干鄉(xiāng)庫(kù)孜滾村,為Ⅷ度異常點(diǎn)。通過對(duì)災(zāi)區(qū)9個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、場(chǎng))的69個(gè)調(diào)查點(diǎn)展開實(shí)地調(diào)查,得到的烈度圖等震線長(zhǎng)軸呈北北西走向分布(圖1)。Ⅶ度區(qū)面積227km2,長(zhǎng)軸28km,短軸8km,涉及塔什庫(kù)爾干鎮(zhèn)(含縣城)和塔什庫(kù)爾干鄉(xiāng);Ⅵ度區(qū)面積3061km2,長(zhǎng)軸100km,短軸43km,涉及科克亞爾柯爾克孜民族鄉(xiāng)、塔合曼鄉(xiāng)、提孜那普鄉(xiāng)、塔什庫(kù)爾干鄉(xiāng)、班迪爾鄉(xiāng)、巴扎達(dá)什牧林場(chǎng)(行政隸屬班迪爾鄉(xiāng))、瓦恰鄉(xiāng)、達(dá)布達(dá)爾鄉(xiāng)等8個(gè)鄉(xiāng)(場(chǎng));Ⅵ度區(qū)及以上總面積為3288km2。

        圖1 塔什庫(kù)爾干地震烈度1 新疆地震局,2017.新疆塔什庫(kù)爾干5.5級(jí)地震災(zāi)害損失評(píng)估報(bào)告. Fig.1 The seismic intensity map of the Taxkorgan earthquake

        1.2 發(fā)震構(gòu)造

        震區(qū)位于帕米爾高原塔什庫(kù)爾干斷陷谷地,該谷地是由青藏高原西北帕米爾構(gòu)造結(jié)內(nèi)部塔什庫(kù)爾干拉張系晚新生代以來的拉張作用形成的盆地,其南北狹長(zhǎng),東西分布海拔為4000—5000m的高山。

        震區(qū)內(nèi)塔什庫(kù)爾干斷裂成型于華力西時(shí)期,有長(zhǎng)期的演化發(fā)育史。大部分在喜馬拉雅期重新復(fù)活,該斷裂控制著塔什庫(kù)爾干盆地的形成與演化,此次塔什庫(kù)爾干MS5.5地震就發(fā)生在塔什庫(kù)爾干斷裂帶上(圖2)。

        從本次地震的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)分區(qū)背景來看,新近紀(jì)以來震區(qū)所處的西昆侖隆起區(qū)隆起幅度大致在2—7km,該隆起區(qū)第四紀(jì)以來的隆起幅度和速率分別為1200—1700m和10—13mm/a。

        1.3 震區(qū)場(chǎng)地條件

        震區(qū)位于帕米爾東北—西昆侖區(qū)段,西昆侖山體呈北西—南東走向,平均海拔5000—6000m,主要山峰偏于西部。主峰公格爾山海拔7649m,慕士塔格山為7509m,山體寬厚高大,南北不對(duì)稱,北坡長(zhǎng)而陡峭,與海拔1000m多的塔里木盆地相鄰,高差4000m。帕米爾高原實(shí)際上并非平坦的高原面,由幾組山脈和山脈之間寬闊的谷地和盆地構(gòu)成。

        此次震中位于塔什庫(kù)爾干谷地內(nèi),發(fā)育有塔什庫(kù)爾干河,震區(qū)附近谷地與兩側(cè)高差700—1200m,谷地總體走向近南北,寬數(shù)千米,呈狹長(zhǎng)狀,谷地兩岸冰磧物堆積及沖洪積堆積發(fā)育,村莊沿河流階地及山前沖洪積扇分布(劉軍等,2014),該地貌單元內(nèi)場(chǎng)地類別為Ⅰ類,如圖3所示。

        圖2 塔什庫(kù)爾干地震構(gòu)造1 新疆地震局,2017.新疆塔什庫(kù)爾干5.5級(jí)地震災(zāi)害損失評(píng)估報(bào)告. Fig.2 Seismotectonic map around the Taxkorgan earthquake area

        圖3 震區(qū)場(chǎng)地條件分布 Fig.3 Distribution map of site conditions in the earthquake area

        2 震害特征分析

        2.1 地震災(zāi)害特征分析

        本次地震涉及影響范圍內(nèi)的房屋結(jié)構(gòu)類型主要包括簡(jiǎn)易房(土石木結(jié)構(gòu))、磚混結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)及少量的框架結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)易房按照承重墻體可分成兩類,其中一類主要分布在山前洪積扇傾斜平原地帶,多為當(dāng)?shù)鼐用窬偷厝〔亩?,屋頂結(jié)構(gòu)為先搭建房梁后在其上擱置短木條作為椽子,在椽子上鋪設(shè)草席后覆蓋房泥,部分老舊房屋屋頂房泥較厚,墻體由卵石、粉土砌筑而成,粘結(jié)強(qiáng)度極差,加之施工質(zhì)量和場(chǎng)地條件的影響,造成一定數(shù)量的毀壞和大面積破壞,是導(dǎo)致本次地震造成人員傷亡的主要原因;另一類主要分布在塔什庫(kù)爾干河兩岸階地上,此類房屋多為土坯砌筑而成。由于該地區(qū)經(jīng)濟(jì)落后,交通極為不便,建造成本高,在縣城存在大量2000年左右建設(shè)的土石木房屋。在地震中,第一類房屋大面積倒塌,房屋倒塌基本為整體性傾覆,第二類土坯房倒塌相對(duì)略少,多為局部倒塌,2種不具抗震性能的房屋破壞面積較嚴(yán)重,計(jì)算時(shí)均列入土石木結(jié)構(gòu)房屋,該類房屋在鄉(xiāng)鎮(zhèn)Ⅶ度區(qū)毀壞達(dá)39.1%,在縣城的Ⅶ度區(qū)毀壞達(dá)24.3%。震區(qū)各類結(jié)構(gòu)房屋面積如表1所示。

        表1 震區(qū)各類結(jié)構(gòu)房屋面積(單位:m2) Table1 Total areas of various kinds of structures in the earthquake area (unit: m2)

        鄉(xiāng)鎮(zhèn)中的磚木結(jié)構(gòu)房屋為近年新建居住用房,設(shè)有構(gòu)造措施,抗震能力好;老舊磚木房屋未經(jīng)抗震設(shè)防,砌筑工藝和質(zhì)量較差。震區(qū)老舊磚木房屋嚴(yán)重破壞現(xiàn)象為房屋承重墻體大面積剪切裂縫或外閃,局部屋頂塌落;中等破壞現(xiàn)象主要為墻體斜向或豎向開裂,寬度約1mm,但延伸長(zhǎng)度較長(zhǎng),由墻體頂部延伸至底部。Ⅶ度區(qū)嚴(yán)重破壞以上達(dá)24.3%,但無整體倒塌房屋,該類結(jié)構(gòu)房屋未造成人員傷亡。

        磚混結(jié)構(gòu)房屋主要是鄉(xiāng)(鎮(zhèn))公用房屋,或縣城的居住用房。2010年后建設(shè)的磚混結(jié)構(gòu)房屋抗震能力較好,地震后出現(xiàn)一定數(shù)量墻體細(xì)微開裂。2000年前建設(shè)磚混結(jié)構(gòu)辦公樓設(shè)防烈度低,在地震中造成一定數(shù)量嚴(yán)重破壞。震區(qū)典型房屋災(zāi)害如圖4所示。

        圖4 震區(qū)典型房屋震害 Fig.4 Typical damages caused by the earthquake

        框架結(jié)構(gòu)多為2010年后新建辦公用房,抗震能力好,未產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞,但出現(xiàn)大面積填充墻開裂,修復(fù)量大。

        通過對(duì)震區(qū)69個(gè)調(diào)查點(diǎn)進(jìn)行均勻抽樣調(diào)查(孫景江等,2011),最后得到本次地震震區(qū)房屋破壞比,如表2所示。

        2.2 基礎(chǔ)設(shè)施與生命線工程的破壞

        在市政設(shè)施方面,地震造成42km供排水管道、34km供暖管道和4座供熱站受損,造成供水廠、污水廠氧化池及構(gòu)筑物受損;交通系統(tǒng)方面,共86km道路損毀,350m隧道嚴(yán)重?fù)p壞,9座橋涵、135處涵洞和20km道路防護(hù)損壞。塔什庫(kù)爾干縣村莊道路局部塌陷情況如圖5所示。

        表2 震區(qū)各類結(jié)構(gòu)房屋的破壞情況 Table2 Statistial results of building damages of various structures in the earthquake area

        圖5 塔什庫(kù)爾干縣村莊道路局部塌陷 Fig.5 Village road damage in Taxkorgan county

        在水利系統(tǒng)方面,地震造成114km水渠受損,對(duì)震區(qū)農(nóng)作物灌溉造成一定影響。在達(dá)布達(dá)爾鄉(xiāng),草場(chǎng)水渠破壞造成庫(kù)什吾尼可爾村、恰特爾塔什村、土拉村及庫(kù)什吾尼可爾村等30余戶、約0.12km2棉作地灌溉受影響,對(duì)震區(qū)居民的收入造成一定影響,恢復(fù)時(shí)間需要1個(gè)月左右。塔什庫(kù)爾干縣達(dá)布達(dá)爾鄉(xiāng)阿特加依里村草場(chǎng)水渠地基失穩(wěn),在地震作用下完全破壞(圖6)。

        圖6 布達(dá)爾鄉(xiāng)阿特加依里村草場(chǎng)水渠地基破壞情況 Fig.6 Damage of water channel at Atejiayili village of Dabudaer town

        在電力系統(tǒng)方面,地震造成63座(110kV、220kV)塔基局部受損,1座110kV變電所和11座35kV變電所受損。電力系統(tǒng)破壞造成塔什庫(kù)爾干鄉(xiāng)布依阿勒村、加隆且特村和吐爾得庫(kù)勒村等近60戶居民用電中斷,經(jīng)過5天的搶修,斷電區(qū)域已經(jīng)恢復(fù)供電。

        在通訊系統(tǒng)方面,地震造成移動(dòng)、聯(lián)通、電信公司7個(gè)核心機(jī)房受損(圖7),3座鐵塔損壞,5km光纜倒伏。通訊系統(tǒng)破壞造成塔什庫(kù)爾縣城轄區(qū)內(nèi)部分居民通信不穩(wěn)定、少數(shù)居民固定電話不能呼入進(jìn)戶,經(jīng)過2天的緊急搶修,通訊基本恢復(fù)正常。

        圖7 塔什庫(kù)爾干縣通信系統(tǒng)中心機(jī)房橫向裂縫 Fig.7 Transverse cracks in communication room of Taxkorgan county

        3 安居富民工程減災(zāi)效益分析

        在近年來新疆發(fā)生的歷次破壞性地震中,震區(qū)建設(shè)的安居富民工程和抗震安居房(張勇,2005)在減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失中發(fā)揮了顯著作用(譚明等,2014)。在此次地震中,塔什庫(kù)爾干縣絕大部分倒塌的房屋為老舊的簡(jiǎn)易房,造成人員傷亡的房屋均為土石木房屋,宏觀震中附近的安居富民房屋均完好。新疆大規(guī)模實(shí)施安居富民工程后,建造的農(nóng)居符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求,無一受到毀壞或者嚴(yán)重破壞,抗震性能得到檢驗(yàn)(唐麗華等,2016)。

        震后通過對(duì)災(zāi)區(qū)進(jìn)行抽樣調(diào)查,統(tǒng)計(jì)了安居房及安居工程改造的土木、磚木及磚混結(jié)構(gòu)房屋所占比例,并根據(jù)災(zāi)區(qū)安居房未改造前的土木、磚木及磚混結(jié)構(gòu)房屋數(shù)據(jù),結(jié)合新疆地區(qū)安居富民房震害矩陣,對(duì)塔什庫(kù)爾干5.5級(jí)地震的減災(zāi)效益進(jìn)行了計(jì)算和分析。在地震災(zāi)害損失評(píng)估中,將抗震安居房和安居富民房面積替換為改造前的簡(jiǎn)易房屋面積,計(jì)算抗震房減災(zāi)效益(劉軍等,2016),具體數(shù)據(jù)見表3。

        表3 塔什庫(kù)爾干縣震區(qū)安居富民房減災(zāi)效益對(duì)比 Table3 Statistical results of reducing damage with anti-seismic living room project

        4 結(jié)語(yǔ)

        (1)此次地震屬于淺源中強(qiáng)地震,震源深度8km,地面振動(dòng)強(qiáng)。極震區(qū)位于地震斷裂上方,災(zāi)害破壞較集中,對(duì)震中附近的庫(kù)孜滾村造成了毀滅性破壞,與同級(jí)別地震相比較災(zāi)情較重。

        (2)塔什庫(kù)爾干盆地是1個(gè)冰磧堆積盆地,其地下沉積物質(zhì)具有強(qiáng)烈的不均一性,這種分選性極差的場(chǎng)地地基條件對(duì)地震動(dòng)有一定放大效應(yīng),因此造成縣城城區(qū)內(nèi)的磚混結(jié)構(gòu)房屋出現(xiàn)了不同程度的破壞,多數(shù)框架結(jié)構(gòu)房屋填充墻大面積開裂。

        (3)災(zāi)區(qū)位于帕米爾高原,自然條件惡劣,資源匱乏,經(jīng)濟(jì)落后,建設(shè)成本高,自建房屋質(zhì)量差,抗震能力低,也是本次地震震級(jí)不大、震害較重的重要原因。

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