蔡曉光，常晁瑜，李孝波

（1.防災科技學院地質工程學院，河北 三河 065201；2.河北省地震災害防御與風險評價重點實驗室，河北 三河 065201；3.中國地震局建筑物破壞機理與防御重點實驗室，河北 三河 065201）

0 引言

2022年9月5日12時52分，四川省甘孜藏族自治州瀘定縣發(fā)生6.8級地震，震中位于磨西鎮(zhèn)海螺溝冰川森林公園（29.59°N，102.08°E），震源深度約16km。此次地震為主震-余震型地震，記錄到余震2715次，其中3級及以上余震16次，最大余震為4.5級［1］。據(jù)中國地震臺網(wǎng)中心資料，地震震中距瀘定縣39km，距康定市47km，距石棉縣48km，距漢源縣 62km，距滎經縣78km，距成都市226km。此次地震誘發(fā)大量滑坡災害，損毀震區(qū)房屋和道路，造成了嚴重的人員傷亡和財產損失。地震及次生地質災害共造成93人死亡（甘孜州瀘定縣55人，雅安市石棉縣38人），25人失聯(lián)（瀘定縣9人，石棉縣16人），270余人受傷［1-2］。81.4%的遇難和失聯(lián)人員為山體崩塌、滑坡和滾石等所致，18.6%的人員為房屋倒垮所致。從圖1可以看出，此次地震最高烈度為Ⅸ度（9度），等震線長軸呈北西走向，長軸195km，短軸112km，Ⅵ度（6度）區(qū)以上面積19 289km2，主要涉及甘孜藏族自治州瀘定縣、康定市、九龍縣、丹巴縣、道孚縣、雅江縣、雅安市石棉縣、漢源縣、滎經縣、天全縣以及涼山彝族自治州冕寧縣、甘洛縣，共計12個縣（市），82個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）。

圖1 四川瀘定6.8級地震烈度圖Fig.1 Earthquake intensity map of the Luding，Sichuan M S6.8 Earthquake in 2022

在區(qū)域地震構造上，此次地震發(fā)生在巴彥喀拉地塊東部邊緣，處于甘孜-玉樹-鮮水河斷裂、龍門山斷裂和安寧河-則木河-小江斷裂所形成的“Y”字形結點位置，震中位于鮮水河斷裂磨西段（磨西斷裂）［3-4］。鮮水河斷裂帶全長約350km，北起東谷北西一帶，延伸至磨西以南，由鮮水河、雅拉河、色拉哈（亦稱康定斷層）、折多塘以及磨西5條主要分支斷層組成，呈北西-南東走向，整體表現(xiàn)為左旋走滑運動，是中國最活躍的斷裂帶之一［5-7］。歷史地震資料表明，鮮水河斷裂帶附近區(qū)域地震活動強烈，1700年以來沿該斷裂帶發(fā)生了多次強烈的地震活動［1-2］。例如：1725年8月1日康定7.0級地震，1786年6月1日康定南7級地震，1816年12月8日爐霍7級地震，1904年8月30日道孚7.3級地震以及1973年2月6日爐霍7.9級地震等。磨西斷裂位于鮮水河斷裂向安寧河與大涼山兩條斷裂轉換的構造部位，活動構造樣式極為復雜，具有強烈擠壓的壓扭性左旋走滑運動特征［8-10］。據(jù)中國地震臺網(wǎng)中心資料，此次地震的震源機制以走滑型為主，斷層面走向343°，傾角79°，滑動角9°。

1 瀘定地震地質災害情況

地震誘發(fā)地質災害數(shù)量多、范圍廣是本次地震的主要特征之一，地震高烈度區(qū)位于鮮水河斷裂、龍門山斷裂帶和安寧河斷裂帶交匯構成的“Y字形”斷裂帶附近，是青藏高原東南緣典型的高山峽谷區(qū)域。強烈的構造運動不但破壞巖石的完整性，節(jié)理裂隙極其發(fā)育，還造就了橫斷山脈罕見的垂直落差：山脈最高峰為“蜀山之王”的貢嘎山與水平距離30km 左右的大渡河谷地相對高差可達6000多米，這樣特殊的地形地貌和地質條件對本次地震地質災害多發(fā)起到促進作用，因此，滑坡、崩塌和落石在高烈度區(qū)隨處可見，如圖2、圖3所示。

圖2 磨西臺地邊緣的滑塌現(xiàn)象Fig.2 Landslides on the edge of the Moxi platform

圖3 落石現(xiàn)象Fig.3 Rockfall can be seen everywhere

和發(fā)震斷層方向相似，地震誘發(fā)的地質災害點成帶狀分布，展布于大渡河兩岸和鮮水河斷裂兩側的磨西鎮(zhèn)、得妥鎮(zhèn)、王崗坪彝族藏族鄉(xiāng)、草科藏族鄉(xiāng)等地，如圖4所示。整體上，鮮水河斷裂南側附近的滑坡的數(shù)量較多，密集發(fā)育，而斷裂北側的滑坡除磨西臺地兩側滑坡外，其他區(qū)域滑坡數(shù)量較少，滑坡的密集程度遠不如斷裂南側區(qū)域。根據(jù)中國地震局地震預測研究所研究的地震破裂過程（圖5），起始破裂初始向北西和南東兩邊展開，7s后破裂主要向南東方向發(fā)展，這可能是造成滑坡南多北少的原因之一。

圖4 滑坡點位與區(qū)域巖性特征Fig.4 Location of landslides and regional lithological characteristics in the study ar ea

不同位置的滑坡具有不同的特征，根據(jù)發(fā)育特征不同，可以將滑坡分為磨西臺地、海螺溝、得妥-灣東、王崗坪-新民-草科4個滑坡密集區(qū)，這4處滑坡密集區(qū)的地質條件和地震條件不同導致滑坡的發(fā)生機理不同，形成的滑坡致災模式也不同。

磨西臺地，是一處貢嘎山早期冰川融水攜帶的冰磧物碎屑沉積，又被兩側雅家埂河和燕子溝的長期侵蝕形成的北向南傾斜且呈長條狀延伸高于河床的臺地，長約11km、高約100m，如圖6所示。臺地沉積的冰磧物中不同粒徑的礫石被細砂包裹，膠結較弱，礫石主要為花崗巖，粒徑20～300cm，不同部位有所差異。此處距離震中近，地震動強烈，加上臺地場地的地形效應，在臺地頂部的放大效應明顯，越靠近臺地邊緣，放大越明顯。根據(jù)烈度儀監(jiān)測數(shù)據(jù)，水平向加速度峰值可達490.9gal，豎向加速度峰值可達388.6gal，地震動強烈造成弱膠結的臺地兩側岸坡失穩(wěn)破壞。如圖7所示，滑坡主要分布在磨西臺地東西兩側岸坡地帶，且多處于河流凹岸處。由于特殊的巖性，滑坡一旦發(fā)生，礫石和細砂同時滑落在斜坡坡腳，部分礫石具有較強的沖擊力，運移距離較遠。

圖6 磨西臺地河流凹岸滑坡Fig.6 Landslides on the concave bank of the river near the Moxi platform

圖7 磨西臺地邊緣滑坡群Fig.7 Landslides group at the edge of the Moxi platform

海螺溝發(fā)源于貢嘎雪山東坡，溝長約30.7km，面積約220km2，地勢起伏明顯，谷窄水深，崖陡壁立，受強烈構造運動影響，巖體破碎，節(jié)理發(fā)育。地震震中就發(fā)生在海螺溝附近，烈度儀記錄到的最大水平向加速度669.6gal，豎向加速度峰值523.6gal，強烈地震作用下，地震后海螺溝景區(qū)成為“孤島”，和外界的交通被阻斷，原因就是通往海螺溝內滑坡密集發(fā)育，堵塞交通，如圖8所示。這些滑坡多為淺層崩塌滑坡，具有獨立的邊界，密度較大，滑體以碎石為主，夾雜少量泥屑和樹木，切割巖體的深度較小，沿節(jié)理發(fā)生，如圖9所示。

圖8 海螺溝沿路滑坡Fig.8 Landslides along the r oad of Hailuogou

圖9 海螺溝破碎的巖石Fig.9 Broken rocks in Hailuogou

得妥鎮(zhèn)灣東村附近由于強烈的構造運動和深切河谷卸荷作用，造成區(qū)域巖體相對破碎，且地形復雜，地震時發(fā)震斷裂穿過，地震動強烈，烈度儀記錄到的最大水平向加速度1368.5gal，最大豎向加速度857.2gal，這導致灣東村附近成為滑坡最密集的區(qū)域（圖10、11）。這些滑坡沖擊灣東水電站，破壞灣東村建筑基礎，堵塞灣東河，形成小型堰塞湖，堰塞體長寬約330m，高約60～70m，目前雖已過流潰決，但大量松散堆積物仍散布在河道內。

圖10 得妥大渡河大橋橋頭滑坡Fig.10 Landslides near Dadu River Bridge in Detuo Village

石棉縣的王崗坪-新民-草科一帶，雖然處于Ⅶ和Ⅷ烈度區(qū)，但滑坡同樣密集發(fā)育（圖12、13）。在大渡河兩岸、田灣河兩岸滑坡如串珠，密度極大，多處滑坡難以區(qū)分出各自的邊界，以滑坡群形式發(fā)育。此處巖性以花崗巖和花崗閃長巖為主，表層強風化，部分巖體全風化，形成1～2m厚的坡積土，地震滑坡主要以坡積土的崩滑為主。此處滑坡密集分布區(qū)處于龍口石水庫、大崗山水電站兩處大渡河梯級電站水利工程的庫區(qū)，庫區(qū)的水位超出了原始河道的水位150m左右，這改變了庫區(qū)兩岸巖土的含水量，增加容重并軟化巖土性質，對地震滑坡發(fā)生起到了一定的促進作用。

圖11 灣東村成片的滑坡Fig.11 Landslides in Wandong Village

圖12 大崗山電站附近的滑坡Fig.12 Landslides near Dagangshan Hydropower Station

本次地震誘發(fā)的滑坡多以表層堆積體溜滑為主，切割深度不大，發(fā)生滑動的面積累積較大，滑坡體體積并不大。

2 工程結構破壞情況

地震地質災害的防御是地震工程研究的難點和短板［12］，在汶川大地震中，因滑坡災害致死人數(shù)占比約為25%［13］。本次地震造成的遇難和失聯(lián)人員中81.4%為山體崩塌、滑坡和滾石等所致，18.6%的人員為房屋倒垮所致?；?、崩塌集中分布于地震烈度Ⅷ、Ⅸ度區(qū)內，受地形地貌、地質構造、地震動特性以及地層巖性的影響作用明顯。以下將重點介紹地震地質災害造成公路路基、橋梁隧道、房屋建筑等工程結構破壞情況。

2.1 道路工程震害

道路工程（圖14）破壞主要體現(xiàn)在三個方面：（1）邊坡發(fā)生崩塌、滑坡、滾石和支擋結構失效等形式的破壞；（2）路基發(fā)生沉陷、開裂、坍塌、錯臺、隆起、整體滑移和被滑坡掩埋等形式的破壞；（3）擋土墻、邊坡支護結構發(fā)生開裂、鼓脹、傾斜、滑移、垮塌等形式的破壞。

圖14 常見道路工程Fig.14 Sketch map of road engineering

（1）道路邊坡震害

石棉縣通往幸福村的鄉(xiāng)道路塹發(fā)生整體滑坡，將原本道路完全覆蓋，經搶修后暫時恢復通行，但仍有滾石墜落，如圖15a所示。瀘定縣聯(lián)合村隧道通往新華村道路中斷，紅色虛線為原有道路，現(xiàn)已被掩埋，截至調查時，道路仍未搶通，如圖15b所示。

（2）路基路面震害

石棉縣通往瀘定縣的道路被滑坡掩埋路基，交通中斷，部分居民在道路右側的大渡河中乘坐沖鋒舟通行，如圖15c所示。磨西鎮(zhèn)通往海螺溝的雙向兩車道由于路基滑移僅剩單車道，如圖15d所示。地震中落石導致公路路基產生了路面空洞（圖15e）、路面損傷（圖15f）和護欄破損（圖15g）等形式的破壞。路基路面整體垮塌震害主要出現(xiàn)在一側臨空的路基，如山腰線、臨河路基等，尤其是地震導致路基支擋結構物破壞后，易發(fā)生路基路面坍滑震害，如圖15h所示。在山區(qū)公路上，路基路面產生不規(guī)則的張拉剪切型斷裂，表現(xiàn)在路面上出現(xiàn)寬大的裂隙，形成立體錯動和滑移。如圖15i和15j所示。

圖15 道路邊坡級公路路基破壞案例Fig.15 Maps of the r oad slope grade highway subgrade destruction

（3）邊坡支護結構震害

邊坡支擋結構物主要包括擋墻、護面墻、抗滑樁、樁板墻、錨索（錨桿）等，為了防護落石對路基的影響采用柔性被動防護網(wǎng)。通過對地震災區(qū)支擋結構物的調查，發(fā)現(xiàn)擋墻、護面墻震害較多，而抗滑樁、樁板墻、框架錨桿、框架錨索震害相對較輕。圖16a、b所示的邊坡柔性被動防護網(wǎng)由于崩塌和落石沖擊而失效。圖16c所示的混凝土護坡能有效阻止滑坡，但自身開裂。磨西臺地一處邊坡，邊坡僅下部設置框格梁而上方未設置，地震導致邊坡上部滑坡，滑坡堆積物掩埋下部框格梁，如圖16d所示。地震中擋土墻震害現(xiàn)象包括垮塌、墻身剪斷、墻身開裂變形、整體傾斜、傾覆、擋土墻被掩埋或砸壞等。漿砌石擋墻造價較低，廣泛應用于路基擋墻中。震害調查表明該類擋墻抗震性能較弱，在烈度Ⅷ度以上地區(qū)常發(fā)生破壞，如圖16e和16f所示，調查結果與汶川地震震害情況較為一致［14］。此類擋墻在高烈度區(qū)要慎用。整體錨索支護、框格梁，抗震效果良好，如圖16g、h所示。

圖16 邊坡支護結構調查案例Fig.16 Maps of the damage of the slope support structure

2.2 橋梁工程震害

橋梁工程間接震害主要由山體崩塌、滑坡、堰塞湖等次生災害導致結構物損毀。一種情況是巨石撞擊橋墩、主梁，導致橋梁損毀；另一種情況是高速滑動的崩塌體沖擊橋梁，導致橋梁移位或被掩埋，如圖17a所示。圖17b為橋臺側面滑坡。

圖17 橋梁震害Fig.17 Photos of the bridge damage

2.3 隧道工程震害

公路隧道常見的典型震害有：洞口區(qū)域山體滑坡崩塌；襯砌開裂掉塊甚至坍塌、襯砌開裂后滲漏水；路面開裂、錯臺等。本次震害調查表明僅有山體滑坡崩塌對隧道洞口區(qū)域造成影響，其他震害情況較少。位于Ⅷ度區(qū)的愛國隧道、大渡河隧道右岸上壩交通洞、左岸上壩1＃支洞，隧道內部結構形式保持良好，并未發(fā)生嚴重破壞，洞口上部巖石掉落，堵塞洞口，如圖18（a-c）所示。龍頭石隧道位于Ⅶ度區(qū)，通過調查發(fā)現(xiàn)該隧道洞口及內部未見明顯損壞，僅在洞口處發(fā)生落石導致路面護欄變形的破壞，如圖18d所示。此外，位于Ⅸ度區(qū)的聯(lián)合村隧道、Ⅷ度區(qū)的趙家溝隧道、Ⅶ度區(qū)的硬梁包水電站1＃支洞、二郎山隧道等均未受到震害影響。

圖18 隧道震害Fig.18 Photos of the tunnel damage

2.4 地基失效

建于河岸或邊坡附近的建筑，由于存在臨空面，地震作用下常由于邊坡失穩(wěn)地基失效造成上部結構破壞。位于Ⅷ度區(qū)石棉至瀘定的公路邊有一岸邊臨河的臨時建筑，由于臨空面地基不均勻沉降，導致房屋結構破壞，如圖19a所示。磨西鎮(zhèn)一處民房（Ⅸ度區(qū)），因臨空面地基脫空導致房屋結構破壞，如圖19b所示。

圖19 地基失效調查Fig.19 Photos of the foundation failure investigation

石棉縣幸福村一處民房（Ⅷ度區(qū)）建在半挖半填地基上，由于地基不均勻沉降，導致了房屋結構破壞。沙嘴水電站廠房位于大渡河河畔（Ⅸ度區(qū)），由于半挖半填地基不均勻沉降，房屋與散水處發(fā)生開裂，散水有明顯裂縫（圖19d），不均勻沉降還導致了廠房內部地面破損（圖19e），雙牛腿柱間出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象（圖19f）。山區(qū)坡地建筑的地基多為半挖半填形式，地震時易產生地基失效導致的房屋破壞。日本阪神地震、中國臺灣集集地震中也產生大量同類破壞，因此半挖半填地基上建筑的地震不均勻沉降控制問題仍值得深入研究。

3 結論

瀘定地震后，防災科技學院地震科考工作組對瀘定、石棉縣地震地質災害進行了詳細調查，發(fā)現(xiàn)地震誘發(fā)地質災害主要特征為數(shù)量多、范圍廣和人員傷亡多。主要得出以下幾點結論：

（1）瀘定地震震中位于青藏高原向四川盆地過渡帶，屬于高山峽谷區(qū)域。地震誘發(fā)的地質災害點成帶狀分布，展布于大渡河兩岸和鮮水河斷裂兩側的磨西鎮(zhèn)、得妥鎮(zhèn)、王崗坪彝族藏族鄉(xiāng)、草科藏族鄉(xiāng)等地，方向和發(fā)震斷層一致。坡面陡峭，巖體風化程度高，顆粒破碎。滑坡多以表層堆積體溜滑為主，切割深度不大，發(fā)生滑動的面積累積較大，滑坡體體積并不大。

（2）山區(qū)道路受地質災害影響巨大，部分道路由于滑坡掩埋路基，交通中斷。漿砌石擋墻抗震性能較差，錨索、抗滑樁等邊坡支護形式抗震性能良好。

（3）高速滑動的崩塌體沖擊橋梁，導致橋梁移位或被掩埋；隧道本身并未發(fā)生明顯損壞，需要注意山體滑坡崩塌落石等對隧道洞口區(qū)域造成的影響。

（4）建造于斜坡上或邊坡附近建、構筑物，對于半挖半填地基，需要嚴格控制填方地基的壓實度，基礎設計時需要滿足基礎底面外緣至坡頂邊緣的水平距離要求。