雅安地震灾区岩土震害原因分析

任永强 胡万秋 何昌荣

(1.神华神东煤炭分公司，陕西神木 719300;2.四川雅安电力股份有限公司，四川雅安 625000;3.四川大学水利水电工程学院，四川成都 610065)

0 引言

2013年4月20日上午8时02分，四川省雅安市芦山县龙门乡、宝胜乡、太平镇交界(北纬 30.3°，东经 103.0°)发生里氏7.0级地震，震中位于芦山县龙门乡，震源深度13 km。震中距成都约100 km，距离汶川大地震震中不足100 km。此次地震最大烈度9度，受灾范围约18 682 km2，震中芦山县龙门乡99%以上房屋垮塌，造成了巨大的损害。

此次雅安地震属于龙门山地震带前山断裂带，位于龙门山前缘构造带南段。发生在欧亚大陆和印度次大陆共同作用下的地震带，是在三种力量的作用下产生的。中国地震局网站消息［1］，截至4月24日14时30分，四川省芦山“4·20”7.0级强烈地震人员伤亡严重，同时也严重破坏了灾区的生产、生活实施。

1 龙门山地质条件简介

龙门山隆起造成三条主干断裂，如图1所示:西边沿茂县—汶川—卧龙一线的为龙门山后山断裂，也被称之为汶—茂断裂，大体上沿汶川到茂县的高山峡谷延伸;东边沿安县—都江堰—天全一线为龙门山前山断裂或边界断裂，也被称之为安—灌断裂;中间沿映秀—北川—青川一线那条叫龙门山中央断裂。这三条断裂大致呈叠瓦状，倾向为NW，在地下20 km～24 km深处，这三条断裂收敛合并成一条缓倾角的逆断层，成为青藏高原推覆到四川盆地之上的主控制构造［2］。后山断裂在地表的倾角为60°～85°，中央断裂在地表的倾角为50°～80°，后山断裂与中央均为脆性变形叠加在早期的韧性变形之上。前山断裂发育在中生界(三叠系、侏罗系、白垩系)的地层岩石中，地表倾角较陡，断裂以脆性为主。印支构造期，即晚二叠世～三叠纪(257 Ma～205 Ma)之间的构造期，龙门山中央断裂作韧性推覆，后山断裂为韧性正断，夹在中央断裂与后山断裂之间的宝兴杂岩和彭灌杂岩被韧性挤出(隧道流)。这些杂岩是活化了扬子板块、华南克拉通的结晶基底。晚新生代(第四纪大冰期)之后，龙门山三条主干断裂都作脆性右旋斜冲［6］。

2 山区建筑垮塌原因分析

雅安地震为发生在龙门山断裂系上的逆冲地震，破裂走向为219°，倾角为35°左右，断层破裂主要集中在起震点到两侧20 km的范围内，沿断层倾角方向的范围主要在1 225 km左右。地震主要持续时间在20 s左右。地震能量主要在开始后10 s内释放，其后进入平静期，到20 s左右又出现了一次小的能量释放情况，可能属于此次主震的能量，但也可能为一次强余震事件。

图1 龙门山三条断裂带示意图

从现场结果来看，地表破裂不显著，在起震点南部10 km范围内有局部的地表破裂出现。地震主要破裂区位于地震起震(103.0°E，30.3°N)左右各 10 km 范围，主要影响可能在此范围内并向外有较大扩展。

2.1 建筑物处在断裂带上

地震引起的地面变形主要发生在断层上。断层的位移分为水平和垂直位移。雅安芦山地震发生在龙门山与四川盆地分界线上的龙门山南段山前断裂，也称为彭灌断裂。雅安7级地震没有产生明显的地表破裂带，其发震断层尚未出露地表，隐伏在地下［8］。

5·12大地震中，处在中央断裂带上的映秀镇小学、邮电局、发电厂等所有单位，都被全部摧毁夷为平地。银厂沟度假村和龙门山镇都直接处在中央断裂带上，其中小龙潭的瀑布滴水面本身就是断层面。5·12大地震中，北川县城为什么死伤那么严重，关键是龙门山中央断裂从整个县城通过，加之该断裂在这里地表位移量很大，因此地震在这里释放的能量也大。北川中学的校园距中央断裂带也就20 m～30 m，所以，北川中学在5·12地震中受到灭顶之灾［4］。

我国GB 50011-2001建筑物抗震设计规范规定抗震设防烈度为8度时的丙类建筑，地震与活动断裂两侧至少留200 m的避让距离［6］。设防烈度为9度时，避让距离不小于300 m。此规范适合于土地资源较丰富的平原地区，但对于龙门山地带，可用于建筑的土地资源本来就很贫乏，实行起来似乎较为困难。在龙门山一带，大坝经过活动断层，所在区域中间为河流，河流两边有些土地。所建房屋背对着陡峭的山崖，面向滚滚的河流。在灾后灾区重建当中，必须要把地震断层的重新活动加以考虑，同时还要考虑山体滑坡、泥石流、山洪等地质灾害［8］。

2.2 山区建筑抗震能力差

近几年，地震等灾害一再考问农村住房安全。据不完全统计，汶川地震造成300多万间房屋倒塌，1 500余万间房屋损坏，其中多为农村民房;玉树地震造成90%的房屋倒塌，土木结构的房屋几乎全部倒塌;芦山地震倒塌的房屋中90%以上也为农村住房。

据调查表明，龙门山区的房屋大多没有达到防震要求，通常都是混合结构、砖木结构，甚至很多是简易的草屋、泥屋，这些房屋遇到7.0级以上地震很容易倒塌(见图2～图4)。

图2 无筋砖柱房屋

图3 剪切断裂破坏的无筋承重墙

图4 被破坏的砖混结构

众所周知，我国楼房等建筑设施在设计阶段都得严格执行国家建筑物抗震等级标准。《防震减灾法》规定，一般的建设工程都按地震动参数区划图进行抗震设防。但在农村及偏远山区，由于落后的经济原因，多数都达不到抗震设防要求，在管理上也形成了空白。对于农村或偏远山区普通房屋建筑，是否缺乏相关的法律法规。

按照过去的抗震设计规范要求，在烈度为6度的区域无须特别设防，在乡村修建的民房，基本上不按规范进行抗震设计。一些公共场所理论上按7度设防，但因诸多原因存在许多伪劣工程。过去有的建筑承包商抱着侥幸的心理，认为“一辈子也遇不上一次破坏性地震”，对抗震规范的执行并不够严格，缺乏自律。况且，在建筑招标时，人们最关心的是建筑的造价、外观和使用功能，而不是抗震结构。在芦山地震中，破裂经过的地方及其附近地区，烈度高达8度～10度。加之，建于不同的年代、使用不同的标准及不同施工质量。这样看来，这次芦山地震造成一定的人员伤亡几乎是肯定的，因为灾区绝大多数老房子都未能达到抵抗7度～9度以上地震烈度要求［3］。

通过对灾区调查不难发现:用砖砌筑的无加筋主体抗震性能很差，相比之下带箍筋的钢筋混凝土柱体的抗震性能较好。建筑物的抗震能力大小，主要取决于建筑物主体的抗震能力强弱。不论砖混结构还是钢混框架结构的建筑，高度越高，破坏效果越明显。另外，采取强梁弱柱体系的街边商铺特别容易被地震毁坏，因为这类建筑的临街一面，要留置商店的门或窗，开洞很大，而在背街的一面开洞很小甚至不开洞，造成房子的强度“太偏心”。发生地震时，房屋破坏后向街心一侧倾倒［8］，很容易伤到街道行人。

2.3 房屋坐落在松散沉积物之上

松散沉积物包括河流、古渠道及古湖泊沉积的砂土以及人工回填土。这类松散沉积物空隙率很大，且遇水或地震荷载时极易软化。但在地震荷载作用下，这种水饱和的松散沉积物瞬刻失去稳定性，呈现出砂土液化的物理性质，使上面的建筑物在流沙中不均匀下沉，造成建筑物地基或基础失效使得建筑物倾倒。

1985年9月19日，墨西哥海岸发生两次强震，造成首都墨西哥城和西部太平洋沿岸4个州近万幢高层楼房倒塌。震后研究表明，由于墨西哥城建造在古湖泊相沉积物之上，地震导致地基失效引发建筑物倒塌［5］。1989年10月17日美国加州洛玛普里艾塔发生7.1级地震，由于震区的建筑物总体抗震能力较好，建筑物破坏并不严重，但是，在靠近旧金山湾附近，由于多是人工回填土，建筑物多遭破坏，包括多座高速公路立交桥坍塌。2001年1月26日印度古吉拉特邦发生7.9级强烈地震。这次地震几乎摧毁了该邦首府库奇镇所有的建筑物，因库奇镇正好建筑在印度河的古河道上［8］。

3 岩石崩塌和山体滑坡

龙门山地区的地貌特点决定龙门山注定是地震次生灾害频发地区。与汶川5·12地震一样，芦山地震必然会造成地面隆起和沉陷、山崩、滑坡塌方等严重的地质灾害。

芦山所处龙门山的山前断裂以逆冲为主。7.0级强震时，处于断层上盘山顶或悬崖上的岩石块体就可能滑落下来，飞到路上或村庄，这些“地震飞石”，有的摧毁地面房屋，有的阻塞交通道路，有的击中汽车，有的砸伤行人(见图5，图6)。

图5 滑落在道路上的巨石

图6 被落石砸中的汽车

今后在芦山地震灾区要特别注意的是暴雨后的泥石流。地震已经使山中断裂带内部岩石支离破碎。许多公路是沿着断裂带而修建的，即使在平时特别是暴雨之后山上往下滚石不断，泥石流司空见惯，更连续发生于5·12汶川地震与4·20芦山地震之后。

近20年～30年以来，龙门山地区为了满足日益增长的经济需要，人为地挖掉大量的自然形成的长期平衡稳定的山坡底角，贴着陡立的山体修建房屋和公路。山坡的稳定性被人为地破坏之后，增加了地震中滑坡、塌方、泥石流的危害，会造成临山而建的房屋和公路被毁，甚至造成人员伤亡和交通瘫痪［7］。

4 结语

每次地震及其引发的次生地质灾害给国家和人民所造成的灾难性损失是值得广大从事土木工程人员深思的，同时地震中各类建筑物的表现以及引发的山体滑坡、泥石流也极大地丰富了人们对自然科学的认识。本文通过对地震灾区的震害分析及调访交流，对灾区震害的特点做了简要介绍，结合岩土工程学科对上述震害特点的原因进行了初步分析。

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

［2］ 唐荣昌，韩渭宾.四川活动断裂与地震［M］.北京:地震出版社，1993:17-18.

［3］ 邓起东，陈社发，赵小麟.龙门山及其邻区的构造和地震活动及动力学［J］.地震地质，1994，16(4):389-403.

［4］ 陈国光，计凤桔，周荣军.龙门山断裂带晚第四纪活动性分段的初步研究［J］.地震地质，2007，29(3):657-673.

［5］ 黄润秋.20世纪以来中国的大型滑坡及其发生机制［J］.岩石力学与工程学报，2007，26(3):433-454.

［6］ GB 50011-2010，建筑抗震设计规范［S］.

［7］ 谢和平，邓建辉，台佳佳，等.汶川大地震灾害与灾区重建的岩土工程问题［J］.岩石力学与工程，2008，27(9):1781-1791.

［8］ 嵇少丞.雅安，为何如此不安［Z］.

［9］ 嵇少丞.地震与中国大陆形影相随［M］.北京:科学出版社，2009.