2011年8月11日新疆阿圖什—伽師5.8級地震災害特點*

唐麗華，孫 靜，吳國棟，王 偉，宋立軍，張 勇

(新疆維吾爾自治區地震局，新疆烏魯木齊830011)

0 前言

2011年8月11日18時06分在新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州阿圖什市、喀什地區的伽師縣交界處發生5.8級地震，震源深度約8 km，喀什市、疏勒縣、英吉沙縣、伽師縣均有強烈震感。地震造成21人受傷，其中重傷3人。此次地震中房屋建筑和工程設施破壞現象眾多，特別是木板夾芯墻結構的抗震安居房屋首次出現了顯著破壞;此外，南疆鐵路西克爾路段首次出現了鐵軌變形、橋梁移位等破壞現象。因此，分析研究此次地震的破壞現象及特點對今后的防震減災具有重要借鑒意義。

1 等震線及強震動記錄

1.1 等震線分布

此次地震微觀震中坐標(39°48'53.1″N，77°22'03″E)，宏觀震中位于伽師縣的西克爾鎮鎮政府附近，極震區的烈度為Ⅶ度。Ⅶ度區包括臥里托格拉克鄉的托格熱克里克村、托庫勒村及喀塔墩村及古勒魯克鄉的東部及玉代克力克鄉的西部，該烈度區長半軸22 km，短半軸9 km，面積約6 620 km2，等震線長軸呈北西西向。Ⅵ度區西自古勒魯克鄉的古勒魯克村，東至玉代克力克鄉政府，南至臥里托格拉克鄉的龍口村，北到哈拉峻的南部，該烈度區長半軸40 km，短半軸20 km，面積約2 070 km2(圖1)。

1.2 強震動資料

此次地震發生在新疆強震臺數量相對較多的地區，因此，震中周圍不少臺站均記錄到這次地震的地面運動(表1)。從表1可以看出，記錄到的最大速度為173 Gal(臥里托格拉克臺、南北向)，且距離較近的臺站均表現為南北向的加速度值大于東西向，這與此次地震災害的分布一致性較好。尤其是在極震區的西克爾鎮，許多房屋都是東西走向的墻體倒塌。從表1可知，這些臺站的場地類別均為Ⅲ類，峰值加速度比新疆同震級地震的大，這也是此次地震災害比較嚴重的一個原因。從強震動記錄來看，阿圖什境內的格達良鄉加速度值遠小于震中距基本相同的伽師總場的記錄值，實際震害也表現為北面的喀什喀爾套山地區災害輕，南部的沖洪積平原區災害嚴重。

表1 新疆阿圖什—伽師交界5.8級地震強震動記錄結果Tab.1 Strong motion records of Atushi-Jiashi MS5.8 earthquake

圖1 2011年8月11日新疆阿圖什—伽師交界5.8級地震等震線圖Fig.1 Isoseismic map of Atushi-Jiashi MS5.8 earthquake on Aug.11，2011

2 震害現象綜述

這次地震雖然震級不大，但造成的破壞是新疆歷次5級地震中最為嚴重的一次。除了在以往地震中普遍可見的農村民居的破壞外，首次出現了抗震安居房、生命線系統的破壞，特別是鐵路系統出現了不同程度的破壞。

2.1 房屋建筑破壞現象

本次地震災區建筑物的結構類型主要可分為土木結構、磚木結構、磚混結構以及抗震安居工程建設的木板夾芯房(王堅，袁高，1999;尹力峰，唐麗華，2003;唐麗華，尹力峰，2003a，b;陳建波等，2009)。近幾年新建的磚混結構房屋總體表現出良好的抗震性能，因此重點介紹其它幾種結構類型房屋的震害特點。

土木結構房屋多分布在農區且年久失修，絕對數量仍然較大，建筑材料強度低、抗震結構形式不合理，再加上施工質量和場地條件的影響，破壞率較高，在Ⅵ度區出現顯著破壞，極震區的西克爾庫勒鎮上土木結構房屋幾乎全部嚴重破壞或毀壞(圖2a、b)。

磚木結構房屋主要分布在鄉鎮政府及伽師總場，磚墻承重木屋蓋體系，許多為農民自建房，這部分磚木結構房屋普遍層高較高，大部分在3.3～3.7 m，開間較大，縱橫墻體間無拉接、泥沙砌筑、砌筑質量較差。伽師總場、縣磷肥廠等地統一建造的磚木結構房屋，雖然有的建于20世紀90年代，但抗震性能明顯好于農民自建的磚木結構房屋。此次地震中極震區西克爾庫勒鎮的磚木結構房屋破壞數量大、程度嚴重。許多房屋出現了整體坍塌、墻體垮塌、墻體外閃、縱橫墻體交接處產生鋸齒形裂縫、橫墻出現明顯剪切裂縫等顯著的破壞現象(圖2c、d)。

2003年巴楚—伽師6.8級地震后，新疆在農牧區實施了大規模的抗震安居工程，極大地改善了農居的抗震性能。抗震安居工程在2005年以后發生的破壞性地震中沒有出現破壞情況，為減輕地震災害發揮了巨大作用。

新疆抗震安居工程的房屋結構形式多樣，總體以磚木為主。此外，根據地區特點，還有部分木板夾芯墻結構、磚混結構、石木結構、石膏—土柸墻結構等(周鐵鋼等，2008)。

此次地震災區中，抗震安居房屋結構類型普遍為木板夾芯墻結構，且基本在2008年前建造。木板夾芯墻結構房屋是在2003年巴楚—伽師6.8級地震后得到災區百姓普遍認可的結構類型。該結構以木框架為承重體系，圍護墻體為兩層木板夾土坯構成。該類結構施工簡單、抗震能力較強、造價相對較低，適合南疆干旱少雨的氣候特點，因此在南疆的貧困地區建造了相當數量的木板夾芯結構抗震安居房，但總體來說這類房屋屬于簡易房屋，在近幾年建造數量已明顯減少。在此次地震中，木板夾芯結構的抗震性能總體表現良好，破壞的數量很少。調查中發現共有4幢房屋出現了不同程度的破壞，最為嚴重的是位于西克爾庫勒鎮的衛生院，墻體出現明顯的剪切型裂縫。經過調查，該房屋木框架朽蝕嚴重，并且有蟲蛀現象(圖2e、f)。這是實施抗震安居工程以來首次在地震中發現抗震安居工程破壞情況。

圖2 房屋建筑破壞現象(a)西克爾庫勒鎮土木結構房屋倒塌;(b)臥里托格拉克鄉土木結構房屋倒塌;(c)西克爾庫勒鎮磚木結構房屋墻體剪切裂縫;(d)西克爾庫勒鎮磚木結構房屋外墻傾倒;(e)西克爾庫勒鎮木板夾芯房橫墻出現裂縫、木框架朽蝕嚴重;(f)臥里托格拉克鄉木板夾芯房墻體中等破壞Fig.2 Destruction of building construction(a)adobe buildings collapsed in West Kerr Cooley County;(b)adobe buildings collapsed in Wolituo County;(c)shear fracture of wall in brick buildings in West Kerr Cooley County;(d)exterior walls of the brick house toppled down in West Kerr Cooley County;(e)transverse walls cracked and timber frame rotted seriously in West Kerr Cooley County;(f)walls of timber frame in medium damage in Wolituo County

2.2 生命線系統的破壞

此次地震災區的生命線工程破壞主要包括水庫、公路及鐵路。生命線系統的破壞現象主要集中在極震區——西克爾庫勒鎮。

2.2.1 南疆鐵路破壞情況

南疆鐵路是貫通新疆南部的主要鐵路干線，從吐魯番至喀什，全長約1 450 km。此次地震造成南疆鐵路停運約23 h。這是新疆地震史上第一次出現鐵路系統的破壞現象。

鐵路系統破壞均發生在Ⅶ度區，主要分布在西克爾庫勒鎮境內，繼續長度約25 km。地震共造成12座橋梁梁體出現3～100 mm的橫向位移和10～20 mm的縱向位移，個別橋面拱起200 mm，出現支座剪切變形。線路幾何尺寸嚴重超限，有8段水平位移最大30 mm，線路下沉最大50 cm。此外，地震還造成西克爾站天橋有明顯裂縫、信號機水泥基座有明顯裂縫、鐵路鋼軌明顯彎曲(圖3)。2.2.2 西克爾水庫破壞情況

西克爾水庫位于西克爾庫勒鎮境內，屬大型攔河式均質土壩，建成于1959年，為病險水庫，水庫總庫容10 041萬立方米，死庫容1450萬立方米，目前基本均屬于死庫狀態。2006年對該水庫進行了除險加固(庫爾班·阿西木，2003)。但這次地震又造成主壩、副壩、水工建筑物、辦公區及生活區房屋等出現破壞。震后主壩出現縱向裂縫，寬度4 cm，縱深達到1.5～2 m。副壩壩后嚴重滲水，放水涵洞壩后出現大量滲水，小放水閘、閘前漿砌石扭面嚴重變形，從閘后部分連接處塌陷，閘槽部分也同時出現變形情況。主壩放水涵洞與出口砼八字墻連接處出現整體分離，與土渠連接的鉛絲籠塊石護坡整體塌陷，泄洪閘前八字墻鉛絲籠塌落，閘后砼部分扭曲變形，閘槽和鋼閘門嚴重變形，涵洞連接處伸縮縫5處出現冒渾水現象，閘后消力池出現多處裂縫，砼渠底也嚴重變形，且有破碎現象，漿砌石扭面兩岸沉陷變形。與以往震害相對比，震害現象基本相同，但水庫經過加固后震害程度較輕。

圖3 生命線系統破壞情況(a)鐵路橋梁涵洞護坡垮塌;(b)南疆鐵路西克爾庫勒路段內鐵軌有輕微變形Fig.3 Destruction of lifeline system(a)revetments of the railway culvert slid down;(b)rails of Xikeer section deformed slightly in South Xinjiang Railway

2.2.3 G314的破壞情況

地震造成阿圖什公路管理局管養的G314線K1317—K1320段路基出現2 km的裂縫，最大縫寬達3～5 cm，深度50 cm以上;受地震影響的G314線K1318+400處，出現高30 cm、寬6 m的隆起。沿線部分土質截水壩裂縫嚴重。地震還造成位于西克爾道班內部分建筑物裂縫。

3 震害原因分析

新疆阿圖什—伽師5.8級地震造成的震害嚴重，特別是有21人受傷，這是在新疆近年來的破壞性地震中首次有受傷人員。西克爾庫勒鎮內的土木結構房屋基本毀壞，居民自建磚木結構房屋嚴重破壞或毀壞的達到63%。生命線系統出現了不同程度的破壞，這在新疆歷次5級地震中也比較少見。除了極震區的房屋結構本身的抗震性能較差這個共性原因外，還存在以下4點重要原因:

(1)此次地震的宏觀震中位于人口相對集中的西克爾庫勒鎮，極震區烈度達到Ⅶ度強，接近于該鎮的基本烈度Ⅷ度(GB18306—2001)，因此，造成了極震區房屋出現了大量的破壞。

(2)此次地震前一天，在災區出現強對流天氣(冰雹和雷陣雨)，持續近2個小時。極震區的民房基本為木屋蓋上覆草泥，強降雨造成房屋屋蓋增重、墻體強度降低，震害加重。

(3)震區近兩年先后發生兩次大的洪水，均從西克爾庫勒鎮北面的山區向南面的居民聚焦區沖刷。在實際調查中發現西克爾庫勒鎮民居普遍用泥漿或含泥量較高的砂漿砌筑，洪水沖刷降低了房屋的整體性及墻體的強度。

(4)西克爾庫勒鎮位于山前洪積平原，地基土層以飽和松散砂、亞砂土和亞黏土軟弱土層為主，地下水位高，平均1～3 m，局部地帶地下水以沼澤濕地或沼澤直接出露地表，地表土層鹽漬化程度高，強震動臺基的勘測報告也顯示該鎮的場地條件為3類(GB18306—2001)，場地對地震動的放大作用也是造成此次地震災害嚴重的一個重要原因。

4 結論與討論

通過對此次地震破壞現象的調查、震害原因的分析，有以下幾個問題值得關注:

(1)在抗震安居工程(或富民安居工程)的實施工程中，對房屋結構的選型要特別慎重。木板夾芯墻結構房屋作為2003年巴楚—伽師地震中經過檢驗的結構類型，由于造價相對較低，對施工技術要求不高，易被當地老百姓接受，在南疆干旱少雨且經濟發展落后的地區建有相當規模。但經歷此次地震，雖然該類結構房屋的抗震性能較好(地震中僅有個別出現了破壞)，但在耐久性方面存在明顯的不足。此次地震中出現破壞的木板加芯墻(包括兩幢公共建筑)使用期均在7～8年。通過現場調查發現，房屋的木框架出現了蟲蛀、腐朽等現象，再加上近兩年洪水頻發，降低了其抗震性能。考慮到該類房屋依然屬于簡易房屋，建議在今后的抗震安居(或富民安居)工程中不再建造這類結構的房屋，尤其是學校、醫院等公共用房不應再采用木板夾芯墻結構。

(2)雖然在新疆歷次地震中生命線工程出現破壞的現象不是很多，特別是鐵路系統，但此次地震的震害說明，地震也可能對經過正規設計與施工的鐵路系統產生一定程度的破壞。此次地震中鐵路鋼軌出現變形，可能與場地條件有關，這有待今后進一步的研究。但震害提示今后在生命線工程的設計與施工中特別注意鹽漬土地區、厚覆蓋層場地對線路的影響。

(3)不同類型災害的疊加也是今后需要關注的問題。雖然地震是小概率事件，與其它自然災害在同一時間發生的概率很低，但我們需要作好同時應對多種自然災害的應急、救災準備。同時在規劃村鎮選址時，注意避開各種不利地段。

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