雅安地震災區巖土震害原因分析

任永強 胡萬秋 何昌榮

(1.神華神東煤炭分公司，陜西神木 719300;2.四川雅安電力股份有限公司，四川雅安 625000;3.四川大學水利水電工程學院，四川成都 610065)

0 引言

2013年4月20日上午8時02分，四川省雅安市蘆山縣龍門鄉、寶勝鄉、太平鎮交界(北緯 30.3°，東經 103.0°)發生里氏7.0級地震，震中位于蘆山縣龍門鄉，震源深度13 km。震中距成都約100 km，距離汶川大地震震中不足100 km。此次地震最大烈度9度，受災范圍約18 682 km2，震中蘆山縣龍門鄉99%以上房屋垮塌，造成了巨大的損害。

此次雅安地震屬于龍門山地震帶前山斷裂帶，位于龍門山前緣構造帶南段。發生在歐亞大陸和印度次大陸共同作用下的地震帶，是在三種力量的作用下產生的。中國地震局網站消息［1］，截至4月24日14時30分，四川省蘆山“4·20”7.0級強烈地震人員傷亡嚴重，同時也嚴重破壞了災區的生產、生活實施。

1 龍門山地質條件簡介

龍門山隆起造成三條主干斷裂，如圖1所示:西邊沿茂縣—汶川—臥龍一線的為龍門山后山斷裂，也被稱之為汶—茂斷裂，大體上沿汶川到茂縣的高山峽谷延伸;東邊沿安縣—都江堰—天全一線為龍門山前山斷裂或邊界斷裂，也被稱之為安—灌斷裂;中間沿映秀—北川—青川一線那條叫龍門山中央斷裂。這三條斷裂大致呈疊瓦狀，傾向為NW，在地下20 km～24 km深處，這三條斷裂收斂合并成一條緩傾角的逆斷層，成為青藏高原推覆到四川盆地之上的主控制構造［2］。后山斷裂在地表的傾角為60°～85°，中央斷裂在地表的傾角為50°～80°，后山斷裂與中央均為脆性變形疊加在早期的韌性變形之上。前山斷裂發育在中生界(三疊系、侏羅系、白堊系)的地層巖石中，地表傾角較陡，斷裂以脆性為主。印支構造期，即晚二疊世～三疊紀(257 Ma～205 Ma)之間的構造期，龍門山中央斷裂作韌性推覆，后山斷裂為韌性正斷，夾在中央斷裂與后山斷裂之間的寶興雜巖和彭灌雜巖被韌性擠出(隧道流)。這些雜巖是活化了揚子板塊、華南克拉通的結晶基底。晚新生代(第四紀大冰期)之后，龍門山三條主干斷裂都作脆性右旋斜沖［6］。

2 山區建筑垮塌原因分析

雅安地震為發生在龍門山斷裂系上的逆沖地震，破裂走向為219°，傾角為35°左右，斷層破裂主要集中在起震點到兩側20 km的范圍內，沿斷層傾角方向的范圍主要在1 225 km左右。地震主要持續時間在20 s左右。地震能量主要在開始后10 s內釋放，其后進入平靜期，到20 s左右又出現了一次小的能量釋放情況，可能屬于此次主震的能量，但也可能為一次強余震事件。

圖1 龍門山三條斷裂帶示意圖

從現場結果來看，地表破裂不顯著，在起震點南部10 km范圍內有局部的地表破裂出現。地震主要破裂區位于地震起震(103.0°E，30.3°N)左右各 10 km 范圍，主要影響可能在此范圍內并向外有較大擴展。

2.1 建筑物處在斷裂帶上

地震引起的地面變形主要發生在斷層上。斷層的位移分為水平和垂直位移。雅安蘆山地震發生在龍門山與四川盆地分界線上的龍門山南段山前斷裂，也稱為彭灌斷裂。雅安7級地震沒有產生明顯的地表破裂帶，其發震斷層尚未出露地表，隱伏在地下［8］。

5·12大地震中，處在中央斷裂帶上的映秀鎮小學、郵電局、發電廠等所有單位，都被全部摧毀夷為平地。銀廠溝度假村和龍門山鎮都直接處在中央斷裂帶上，其中小龍潭的瀑布滴水面本身就是斷層面。5·12大地震中，北川縣城為什么死傷那么嚴重，關鍵是龍門山中央斷裂從整個縣城通過，加之該斷裂在這里地表位移量很大，因此地震在這里釋放的能量也大。北川中學的校園距中央斷裂帶也就20 m～30 m，所以，北川中學在5·12地震中受到滅頂之災［4］。

我國GB 50011-2001建筑物抗震設計規范規定抗震設防烈度為8度時的丙類建筑，地震與活動斷裂兩側至少留200 m的避讓距離［6］。設防烈度為9度時，避讓距離不小于300 m。此規范適合于土地資源較豐富的平原地區，但對于龍門山地帶，可用于建筑的土地資源本來就很貧乏，實行起來似乎較為困難。在龍門山一帶，大壩經過活動斷層，所在區域中間為河流，河流兩邊有些土地。所建房屋背對著陡峭的山崖，面向滾滾的河流。在災后災區重建當中，必須要把地震斷層的重新活動加以考慮，同時還要考慮山體滑坡、泥石流、山洪等地質災害［8］。

2.2 山區建筑抗震能力差

近幾年，地震等災害一再考問農村住房安全。據不完全統計，汶川地震造成300多萬間房屋倒塌，1 500余萬間房屋損壞，其中多為農村民房;玉樹地震造成90%的房屋倒塌，土木結構的房屋幾乎全部倒塌;蘆山地震倒塌的房屋中90%以上也為農村住房。

據調查表明，龍門山區的房屋大多沒有達到防震要求，通常都是混合結構、磚木結構，甚至很多是簡易的草屋、泥屋，這些房屋遇到7.0級以上地震很容易倒塌(見圖2～圖4)。

圖2 無筋磚柱房屋

圖3 剪切斷裂破壞的無筋承重墻

圖4 被破壞的磚混結構

眾所周知，我國樓房等建筑設施在設計階段都得嚴格執行國家建筑物抗震等級標準?！斗勒饻p災法》規定，一般的建設工程都按地震動參數區劃圖進行抗震設防。但在農村及偏遠山區，由于落后的經濟原因，多數都達不到抗震設防要求，在管理上也形成了空白。對于農村或偏遠山區普通房屋建筑，是否缺乏相關的法律法規。

按照過去的抗震設計規范要求，在烈度為6度的區域無須特別設防，在鄉村修建的民房，基本上不按規范進行抗震設計。一些公共場所理論上按7度設防，但因諸多原因存在許多偽劣工程。過去有的建筑承包商抱著僥幸的心理，認為“一輩子也遇不上一次破壞性地震”，對抗震規范的執行并不夠嚴格，缺乏自律。況且，在建筑招標時，人們最關心的是建筑的造價、外觀和使用功能，而不是抗震結構。在蘆山地震中，破裂經過的地方及其附近地區，烈度高達8度～10度。加之，建于不同的年代、使用不同的標準及不同施工質量。這樣看來，這次蘆山地震造成一定的人員傷亡幾乎是肯定的，因為災區絕大多數老房子都未能達到抵抗7度～9度以上地震烈度要求［3］。

通過對災區調查不難發現:用磚砌筑的無加筋主體抗震性能很差，相比之下帶箍筋的鋼筋混凝土柱體的抗震性能較好。建筑物的抗震能力大小，主要取決于建筑物主體的抗震能力強弱。不論磚混結構還是鋼混框架結構的建筑，高度越高，破壞效果越明顯。另外，采取強梁弱柱體系的街邊商鋪特別容易被地震毀壞，因為這類建筑的臨街一面，要留置商店的門或窗，開洞很大，而在背街的一面開洞很小甚至不開洞，造成房子的強度“太偏心”。發生地震時，房屋破壞后向街心一側傾倒［8］，很容易傷到街道行人。

2.3 房屋坐落在松散沉積物之上

松散沉積物包括河流、古渠道及古湖泊沉積的砂土以及人工回填土。這類松散沉積物空隙率很大，且遇水或地震荷載時極易軟化。但在地震荷載作用下，這種水飽和的松散沉積物瞬刻失去穩定性，呈現出砂土液化的物理性質，使上面的建筑物在流沙中不均勻下沉，造成建筑物地基或基礎失效使得建筑物傾倒。

1985年9月19日，墨西哥海岸發生兩次強震，造成首都墨西哥城和西部太平洋沿岸4個州近萬幢高層樓房倒塌。震后研究表明，由于墨西哥城建造在古湖泊相沉積物之上，地震導致地基失效引發建筑物倒塌［5］。1989年10月17日美國加州洛瑪普里艾塔發生7.1級地震，由于震區的建筑物總體抗震能力較好，建筑物破壞并不嚴重，但是，在靠近舊金山灣附近，由于多是人工回填土，建筑物多遭破壞，包括多座高速公路立交橋坍塌。2001年1月26日印度古吉拉特邦發生7.9級強烈地震。這次地震幾乎摧毀了該邦首府庫奇鎮所有的建筑物，因庫奇鎮正好建筑在印度河的古河道上［8］。

3 巖石崩塌和山體滑坡

龍門山地區的地貌特點決定龍門山注定是地震次生災害頻發地區。與汶川5·12地震一樣，蘆山地震必然會造成地面隆起和沉陷、山崩、滑坡塌方等嚴重的地質災害。

蘆山所處龍門山的山前斷裂以逆沖為主。7.0級強震時，處于斷層上盤山頂或懸崖上的巖石塊體就可能滑落下來，飛到路上或村莊，這些“地震飛石”，有的摧毀地面房屋，有的阻塞交通道路，有的擊中汽車，有的砸傷行人(見圖5，圖6)。

圖5 滑落在道路上的巨石

圖6 被落石砸中的汽車

今后在蘆山地震災區要特別注意的是暴雨后的泥石流。地震已經使山中斷裂帶內部巖石支離破碎。許多公路是沿著斷裂帶而修建的，即使在平時特別是暴雨之后山上往下滾石不斷，泥石流司空見慣，更連續發生于5·12汶川地震與4·20蘆山地震之后。

近20年～30年以來，龍門山地區為了滿足日益增長的經濟需要，人為地挖掉大量的自然形成的長期平衡穩定的山坡底角，貼著陡立的山體修建房屋和公路。山坡的穩定性被人為地破壞之后，增加了地震中滑坡、塌方、泥石流的危害，會造成臨山而建的房屋和公路被毀，甚至造成人員傷亡和交通癱瘓［7］。

4 結語

每次地震及其引發的次生地質災害給國家和人民所造成的災難性損失是值得廣大從事土木工程人員深思的，同時地震中各類建筑物的表現以及引發的山體滑坡、泥石流也極大地豐富了人們對自然科學的認識。本文通過對地震災區的震害分析及調訪交流，對災區震害的特點做了簡要介紹，結合巖土工程學科對上述震害特點的原因進行了初步分析。

［1］ http://news.baidu.com/z/yaandizhen/zhuanti.html.

［2］ 唐榮昌，韓渭賓.四川活動斷裂與地震［M］.北京:地震出版社，1993:17-18.

［3］ 鄧起東，陳社發，趙小麟.龍門山及其鄰區的構造和地震活動及動力學［J］.地震地質，1994，16(4):389-403.

［4］ 陳國光，計鳳桔，周榮軍.龍門山斷裂帶晚第四紀活動性分段的初步研究［J］.地震地質，2007，29(3):657-673.

［5］ 黃潤秋.20世紀以來中國的大型滑坡及其發生機制［J］.巖石力學與工程學報，2007，26(3):433-454.

［6］ GB 50011-2010，建筑抗震設計規范［S］.

［7］ 謝和平，鄧建輝，臺佳佳，等.汶川大地震災害與災區重建的巖土工程問題［J］.巖石力學與工程，2008，27(9):1781-1791.

［8］ 嵇少丞.雅安，為何如此不安［Z］.

［9］ 嵇少丞.地震與中國大陸形影相隨［M］.北京:科學出版社，2009.