李 鑫,殷 翔,姚生海,謝 虹,蓋海龍,楊理臣,綻蓓蕾

(1.青海省地震局,青海 西寧 810001; 2.青海格爾木青藏高原內(nèi)部地球動力學(xué)野外科學(xué)觀測站,青海 西寧 810001;3.甘肅蘭州地球物理國家野外科學(xué)觀測研究站,甘肅 蘭州 730000)

0 引言

2021年5月22日02時04分(北京時間),在青海省果洛州瑪多縣(34.59°N,98.34°E)發(fā)生7.4級地震,震源深度17 km,此次地震震中距黃河鄉(xiāng)政府駐地7 km、距瑪多縣城38 km,距果洛州政府駐地175 km,距西寧市385 km。地震在全省范圍內(nèi)震感強(qiáng)烈,共涉及3個市州7個縣32個鄉(xiāng)鎮(zhèn),共計355 221人受災(zāi),造成少量人員受傷情況,房屋不同程度受損。

歷史記載及儀器記錄,本次震中周圍50 km范圍內(nèi),共發(fā)生4級以上地震2次,其中7.0級以上地震0次,6.0～6.9級地震0次,5.0～5.9級地震1次。最大地震為1937年11月17日青海甘德西北5.0級地震。最近的一次地震為2014年08月11日 4.7級地震。據(jù)中國地震臺網(wǎng)測定:瑪多MS7.4地震截至2021年5月30日12時00分共記錄到M3.0以上余震50次,其中7.0～7.9級地震0次,6.0～6.9級地震0次,5.0～5.9級地震1次,4.0～4.9級地震14次,3.0～3.9級地震35次。最大余震為:5月22日10時29分發(fā)生的5.1級地震。初步分析該地震為巴顏喀拉塊體邊界斷裂持續(xù)活動的結(jié)果,發(fā)震斷層為塊體北側(cè)東昆侖斷裂帶東段的一條分支,昆侖山口—江錯斷裂,震源機(jī)制為左旋走滑型破裂。

1 震區(qū)概況

瑪多縣位于青海省南部,平均海拔在4 200 m以上,年平均氣溫-4 ℃,屬高寒草原氣候,其地勢自西北向東南傾斜,地形起伏變化較小,相對平坦。大地構(gòu)造單元屬巴顏喀拉褶皺帶,地貌輪廓明顯地受構(gòu)造控制,構(gòu)造線為西北-東南走向,優(yōu)勢地貌類型為寬谷和河湖盆地[1]?，敹嗫h總?cè)丝?5 989人,土地面積約25 253 km2,人口密度為6人/10 km2,主要轄花石峽鎮(zhèn)、扎陵湖鄉(xiāng)、瑪查理鎮(zhèn)、黃河鄉(xiāng)。

依據(jù)中國應(yīng)急管理部發(fā)布青海瑪多7.4級地震烈度圖(圖1)?，敹嗟卣鹱罡吡叶葹棰?10度),宏觀震中位于瑪多縣瑪查理鎮(zhèn),微觀震中位于瑪多縣黃河鄉(xiāng)。Ⅵ度(6度)區(qū)及以上面積約53 704 km2,烈度圈長軸呈北西西走向,長軸約381 km,短軸約165 km,共涉及青海省3個市州7個縣32個鄉(xiāng)鎮(zhèn),四川省1個市州1個縣4個鄉(xiāng)。

圖1 青?，敹?.4級地震烈度圖(引自應(yīng)急管理部中國地震局)Fig.1 Seismic intensity map of Maduo MS7.4 earthquake in Qinghai Province (from China Earthquake Administration,Ministry of Emergency Management)

Ⅹ度(10度)區(qū)面積約69 km2,主要涉及青海省果洛藏族自治州瑪多縣瑪查理鎮(zhèn)。

Ⅸ度(9度)區(qū)面積約1 079 km2,其中包含異常區(qū)面積約375 km2,主要涉及青海省果洛藏族自治州瑪多縣瑪查理鎮(zhèn)、黃河鄉(xiāng),瑪沁縣大武鎮(zhèn)、優(yōu)云鄉(xiāng)、大武鄉(xiāng)。

Ⅷ度(8度)區(qū)面積約2 295 km2,主要涉及青海省果洛藏族自治州瑪多縣瑪查理鎮(zhèn)、黃河鄉(xiāng)、扎陵湖鄉(xiāng)、花石峽鎮(zhèn)。

Ⅶ度(7度)區(qū)面積約10 650 km2,主要涉及青海省果洛藏族自治州瑪多縣黃河鄉(xiāng)、瑪查理鎮(zhèn)、花石峽鎮(zhèn)、扎陵湖鄉(xiāng),瑪沁縣大武鎮(zhèn)、優(yōu)云鄉(xiāng)、大武鄉(xiāng),達(dá)日縣特合土鄉(xiāng)。

Ⅵ度(6度)區(qū)面積約39 611 km2,主要涉及青海省果洛藏族自治州瑪多縣黃河鄉(xiāng)、瑪查理鎮(zhèn)、花石峽鎮(zhèn)、扎陵湖鄉(xiāng),瑪沁縣下大武鄉(xiāng)、東傾溝鄉(xiāng)、優(yōu)云鄉(xiāng)、雪山鄉(xiāng)、大武鎮(zhèn)、大武鄉(xiāng)、當(dāng)洛鄉(xiāng)、拉加鎮(zhèn),達(dá)日縣吉邁鎮(zhèn)、桑日麻鄉(xiāng)、建設(shè)鄉(xiāng)、特合土鄉(xiāng)、窩賽鄉(xiāng)、德昂鄉(xiāng)、莫壩鄉(xiāng),甘德縣柯曲鎮(zhèn)、江千鄉(xiāng)、青珍鄉(xiāng)、上貢麻鄉(xiāng)、下貢麻鄉(xiāng)、崗龍鄉(xiāng),玉樹藏族自治州曲麻萊縣麻多鄉(xiāng)、稱多縣扎朵鎮(zhèn)、清水河鎮(zhèn),海西蒙古族藏族自治州都蘭縣巴隆鄉(xiāng)、溝里鄉(xiāng)、香加鄉(xiāng)、宗加鎮(zhèn),四川省甘孜藏族自治州石渠縣長沙貢馬鄉(xiāng)、呷衣鄉(xiāng)、新榮鄉(xiāng)、宜牛鄉(xiāng)。

此外,位于Ⅵ度(6度)區(qū)之外的果洛藏族自治州達(dá)日縣下紅科鄉(xiāng)、上紅科鄉(xiāng)、滿掌鄉(xiāng),甘德縣下藏科鄉(xiāng),班瑪縣知?dú)J鄉(xiāng)、江日堂鄉(xiāng),玉樹藏族自治州曲麻萊縣約改鎮(zhèn)、巴干鄉(xiāng)、葉格鄉(xiāng)、曲麻河鄉(xiāng)、秋智鄉(xiāng),稱多縣稱文鎮(zhèn)、歇武鎮(zhèn)的部分房屋設(shè)施受損、部分地質(zhì)災(zāi)害隱患加重。

截止5月30日15時,果洛州累計受災(zāi)35 522戶97 661人,瑪多縣6 200戶14 490人,瑪沁縣12 858戶36 002人,達(dá)日縣9 067戶26 925人,甘德縣6 952戶18 707人,班瑪縣445戶1 537人。倒塌受損房屋69 913間,其中房屋倒塌354間,損壞69 559間。倒塌受損畜棚8 212間,其中倒塌735間,損壞7 477間。牲畜損失1 104只羊單位(牛180頭,羊384只)。玉樹州累計房屋受損數(shù)253戶,清水河鎮(zhèn)210戶,稱文鎮(zhèn)3戶,扎朵鎮(zhèn)40戶,無倒塌及嚴(yán)重?fù)p壞情況。

2 重災(zāi)區(qū)房屋震害調(diào)查

2.1 房屋震害概況

此次地震造成的房屋受損主要集中在黃河鄉(xiāng),地震烈度達(dá)到Ⅷ度(8度),屬于重災(zāi)區(qū)。黃河鄉(xiāng)位于縣境中部,距縣府駐地60 km,主要轄江旁、熱曲、阿映、白瑪納、唐格瑪、哲合瑪6個牧委會,人口3 006人,土地面積約5 610 km2,人口密度為10人/10 km2。

研究區(qū)在黃河鄉(xiāng)范圍內(nèi)共計調(diào)查點(diǎn)17個(圖2),調(diào)查房屋1 019間,總建筑面積約29 344 m2,破壞面積約20 027 m2。表1對重災(zāi)區(qū)不同結(jié)構(gòu)類型房屋受損情況進(jìn)行了統(tǒng)計,可將房屋結(jié)構(gòu)類型劃分為:磚混結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)、土木結(jié)構(gòu)及少量框架結(jié)構(gòu)[2]。其中磚混結(jié)構(gòu)數(shù)量占比為67.71%,磚木結(jié)構(gòu)占比29.24%,土木結(jié)構(gòu)占比為2.45%。由表2房屋破壞面積統(tǒng)計可得,磚混結(jié)構(gòu)大多表現(xiàn)為基本完好或輕微破壞,地震之后基本完好占比38.56%,輕微破壞占比57.15%,中等破壞占比4.15%,嚴(yán)重破壞占比0.15%,毀壞占比0%;磚木結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為基本完好、輕微破壞、嚴(yán)重破壞,地震之后基本完好占比17.51%,輕微破壞占比56.37%,中等破壞占比16.64%,嚴(yán)重破壞占比1.76%,毀壞占比7.72%;土木結(jié)構(gòu)則大多毀壞,地震之后毀壞占比80.89%,嚴(yán)重破壞占比3.32%,中等破壞占比12.79%(圖3)。

圖2 青海省瑪多縣重災(zāi)區(qū)調(diào)查范圍示意圖Fig.2 Schematic diagram of the investigation scope of the hardest-hit area in Maduo County,Qinghai Province

表1 重災(zāi)區(qū)不同結(jié)構(gòu)類型房屋震災(zāi)調(diào)查表Table 1 Investigation on earthquake disaster of buildings with different structures in the hardest-hit areas

表2 重災(zāi)區(qū)不同結(jié)構(gòu)類型房屋破壞面積比例Table 2 Proportion of damaged area of buildings with different structure types in the hardest-hit areas

圖3 重災(zāi)區(qū)不同結(jié)構(gòu)類型房屋調(diào)查面積及破壞面積Fig.3 Investigation area and damaged area of different structure types of houses in the hardest-hit areas

2.2 房屋震害現(xiàn)象

2.2.1 磚混結(jié)構(gòu)

共計調(diào)查690間,總面積約17 225 m2。以黃河鄉(xiāng)幼兒園為例(磚混結(jié)構(gòu)),房屋設(shè)有圈梁和構(gòu)造柱。調(diào)查發(fā)現(xiàn)房屋整體結(jié)構(gòu)完好,承重墻未遭到破壞,預(yù)制樓板基本無損[3],僅在教室內(nèi)部觀察到墻皮脫落和少量裂縫發(fā)育(裂縫長度0.5～2 m不等),屋內(nèi)裝飾未有明顯變化,屬輕微破壞(圖4)。

圖4 黃河鄉(xiāng)幼兒園輕微破壞(磚混結(jié)構(gòu))Fig.4 Slight damage of kindergarten in Huanghe Town (brick concrete structure)

2.2.2 磚木結(jié)構(gòu)

共計調(diào)查298間,總面積約8 423 m2。以黃河鄉(xiāng)牧民住所為例(磚木結(jié)構(gòu)),房屋未設(shè)圈梁和構(gòu)造柱。調(diào)查發(fā)現(xiàn)房屋完全倒塌,頂部為簡易木質(zhì)結(jié)構(gòu)架預(yù)制板,墻體為混凝土空心磚(長39 cm、寬240 cm、高19 cm),墻體未有專門鋪漿面,厚度約24 cm,屋內(nèi)裝飾基本損毀,屬毀壞(圖5)。

圖5 黃河鄉(xiāng)牧民住房毀壞(磚木結(jié)構(gòu))Fig.5 Destruction of herdsmen's houses in Huanghe Town (brick and wood structure)

2.2.3 土木結(jié)構(gòu)

共計調(diào)查25間,總面積約696 m2。以黃河鄉(xiāng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)府住房為例(土木結(jié)構(gòu)),房屋開間3.2 m,未設(shè)圈梁。調(diào)查發(fā)現(xiàn)房屋承重墻破壞嚴(yán)重,內(nèi)外墻交結(jié)處無拉結(jié)構(gòu)造,墻體為土坯砌筑,厚度約28 cm,墻體發(fā)育多處貫穿型裂縫(裂縫長度約0.5～2.5 m,寬度約0.1～0.2 m),門框嚴(yán)重變形,屋內(nèi)裝飾基本破壞,東西大多倒塌,屬嚴(yán)重毀壞(圖6)。

圖6 黃河鄉(xiāng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)府住房毀壞(土木結(jié)構(gòu))Fig.6 Destroyed houses in Huanghe township government (civil structure)

2.3 房屋震害分析

重災(zāi)區(qū)位于Ⅷ度(8度)區(qū)內(nèi),房屋整體表現(xiàn)為受損程度較高。在地震烈度圖中Ⅷ度區(qū)烈度圈長軸與斷裂方向基本一致,整體呈NWW向展布,長軸方向延伸較長,受斷裂作用控制明顯,地震動強(qiáng)烈,表現(xiàn)為居民房屋多數(shù)承重構(gòu)件出現(xiàn)損壞,非承重構(gòu)建破壞嚴(yán)重或局部倒塌,其附近地面出現(xiàn)大量裂縫和砂土液化現(xiàn)象。短軸方向延伸較短,整體地震烈度向斷裂兩側(cè)衰減較快,表現(xiàn)為個別承重件出現(xiàn)明顯裂縫,非承重構(gòu)建嚴(yán)重破壞(圖7)。此外因房屋自身結(jié)構(gòu)類型、施工質(zhì)量、修建年代、是否有抗震措施等綜合因素,房屋在烈度區(qū)范圍內(nèi)表現(xiàn)為多種形式破壞。

圖7 地表破裂及附近房屋受損Fig.7 Surface rupture and damage to nearby houses

(1)磚混結(jié)構(gòu)總體抗震性能相對較好,大多基本完好或輕微破壞。其多數(shù)房屋主要為黃河鄉(xiāng)2018年易地搬遷所建,在地震影響下,雖處于Ⅷ度(8度)強(qiáng)震動區(qū),但因其修建年限短且嚴(yán)格經(jīng)過抗震設(shè)計及質(zhì)量檢驗(yàn)[4],故在此次地震中磚混結(jié)構(gòu)未有明顯大面積破壞;

(2)磚木結(jié)構(gòu)總體抗震性能相對較差,大多輕微破壞。其主要為簡易木質(zhì)結(jié)構(gòu)架預(yù)制板及空心磚墻體組成,年限較久,大多為70、80年代修建。頂部連接處未設(shè)明顯固定結(jié)構(gòu),穩(wěn)定性較差。墻體所用空心磚自重輕、強(qiáng)度弱,未有專門鋪漿面,砌體抗剪強(qiáng)度差。在地震強(qiáng)震動下,隨處可見由于砂漿強(qiáng)度不足而產(chǎn)生的沿齒縫、沿通縫的砌體破壞現(xiàn)象[5]。故此次地震中磚木結(jié)構(gòu)破壞較為明顯,其房屋的破壞倒塌也是造成人員受傷的主要原因;

(3)土木結(jié)構(gòu)總體抗震性能差,修建年限久遠(yuǎn),大多為60、70年代修建,質(zhì)量基本沒有保障。絕大多數(shù)土木結(jié)構(gòu)房屋未設(shè)圈梁和構(gòu)造柱,內(nèi)外墻交接處無拉結(jié)構(gòu)造。其中墻體為土坯砌筑,土質(zhì)黏性不足,制作成型時未加入延展性拉結(jié)材料,導(dǎo)致灰漿飽滿度差,墻體強(qiáng)度低。在受到強(qiáng)震動作用之后,可見墻體發(fā)育多處貫穿型裂縫[6]。此外房屋修建時大多未按規(guī)范,從地面到屋檐的高度大多數(shù)在3 m以上,過大開間造成了房屋的空間剛度較差,抗震性能喪失[7]。故在此次地震中土木結(jié)構(gòu)基本完全毀壞。

3 討論及建議

根據(jù)此次地震重災(zāi)區(qū)現(xiàn)場實(shí)際調(diào)查工作及對不同類型結(jié)構(gòu)建筑的震災(zāi)分析與討論,提出了以下相關(guān)災(zāi)后重建及震災(zāi)防御的建議。

(1)對于災(zāi)后應(yīng)組織專業(yè)人員對災(zāi)區(qū)內(nèi)房屋進(jìn)行摸排檢測及登記上報有關(guān)部門。對于基本完好及輕微破壞的磚混結(jié)構(gòu)房屋進(jìn)行抗震加固,受損嚴(yán)重及修建年代久遠(yuǎn)的磚木及土木結(jié)構(gòu)房屋建議拆除重新修建。

(2)災(zāi)后重建房屋建議以磚混、框架及輕型鋼結(jié)構(gòu)為主?，敹嗫h屬于高寒凍土地區(qū),傳統(tǒng)過重的磚木及土木結(jié)構(gòu)房屋及周期性凍融作用會使地震效應(yīng)放大,磚混、框架及輕型鋼結(jié)構(gòu)嚴(yán)格經(jīng)過抗震設(shè)計及質(zhì)量檢驗(yàn),抗震設(shè)防能力高。其中輕型鋼結(jié)構(gòu)屬于柔性連接結(jié)構(gòu),修建簡易、攜帶方便[8],適合高原牧民修建臨時居住點(diǎn)。

(3)房屋自建隨意性高,需加強(qiáng)房屋監(jiān)管及建造標(biāo)準(zhǔn)?，敹嗟貐^(qū)地廣人稀,除政府修建房屋外,個人修建房屋結(jié)構(gòu)承重體系不合理,抗震設(shè)防能力弱。因此需有關(guān)部門加強(qiáng)對民用住房建設(shè)的管理以及嚴(yán)格把控自建房抗震施工設(shè)計及質(zhì)量。