场地液化震害的影响因素探讨∗
2015-03-29洪海春刘建达彭小波毕雪梅江苏省地震局南京210014
洪海春 刘建达 彭小波 毕雪梅(江苏省地震局,南京 210014)
场地液化震害的影响因素探讨∗
洪海春 刘建达 彭小波 毕雪梅
(江苏省地震局,南京 210014)
研究表明,只有当某个地区发生震级足够大的地震,这一地区才有可能产生场地液化现象。震级小于或者等于5.5级的地震,即使极震区烈度为Ⅶ度,其场地液化则难以发生或者说场地液化震害的影响有限。但是,对于7.5级左右的(特)大地震,由于地震动持续时间长,震动次数多,需要考虑远场甚至是Ⅵ~Ⅴ度区内液化的发生及其引起的破坏。因此,要反映地震强度和地震持续时间对液化的确切影响,仅以烈度概括是不够的,应以震级定量化,这样可以为地震现场工作人员评估场地液化震害奠定基础。结合地震震级和地震烈度两个方面研究液化现象,有利于场地液化震害程度等的判定。
场地液化与工程地质条件特别是围海造陆、低阶地、河谷、河曲、坡地等地形地貌特征及场地土地质年代、成因等,具有较强的关联性。因此,地下水位深的地方,发生液化的可能性较小;地下水位越浅的地方,发生液化的可能性越大。地震引起的地表破裂长度与震级密切相关。然而,高震级液化场地常伴有地裂缝产生,但裂缝长短、深浅和宽窄不同。伴随着地裂缝的产生,在地裂缝中出现喷水冒砂现象,是断层造成的地表破裂,还是液化导致地裂缝产生,则需要根据工程地质条件、地形地貌、地质构造等地质环境特征进行分析。云南景谷6.6级地震发生后,在重灾区永平镇芒东村(地震烈度为Ⅶ度)喷砂冒水混合物带有热量,把甘蔗叶灼伤、烫熟。总体来说,第四系地层厚度分布、岩土特性、地下水埋深、土体的特征等与场地液化有直接的关系。
场地液化导致建(构)筑物遭到破坏的震害主要表现为地基失效,破坏形式包括倒塌、开裂、沉降、滑移和隆起等,但液化起到加重或者减轻震害的作用,则应由具体的场地条件决定,汶川地震、唐山地震和海城地震中液化场地对房屋结构的震害是不同的。然而,场地液化效应具有双重性,一方面地基作为建筑结构的支承体,液化使地基失效或建筑物不能承受过大震陷而加重震害,是震害的正效应;另一方面地基是传播地震波的介质,地震波通过地基传给上部结构,由于液化而产生隔震作用减轻震害,是震害的负效应。建造在液化地基上的建(构)筑物,其反应如何,取决于这两种效应的综合结果。鉴于震害调查工作的需求和现有规范的欠缺,通过对汶川地震实际液化考察过程中所遇到问题的思考,提出宏观液化指数和宏观液化等级的概念和划分标准,为震害液化调查和震害评估提供一套便于参考的指标,也为液化研究积累可靠全面的基础资料提供了必要的手段。宏观液化指数是指从宏观方面来定义液化的程度,表明是地震后现场调查中场地宏观液化程度的评价指标,而宏观液化等级是指用于区分液化程度及其造成的破坏程度。借鉴生命线工程和建(构)筑物地震破坏等级划分和震害指数等,并考虑GB/T 17742—2008《中国地震烈度表》、GB/T 24336—2009《生命线工程地震破坏等级划分》、GB/T 24335—2009《建(构)筑物地震破坏等级划分》等不同规范间的衔接以及震害现场宏观调查的需要,为地震灾后快速评估场地液化震害提供依据,参考前人研究成果,笔者建议宏观液化等级划分为5个等级:基本完好、轻微液化、中等液化、严重液化和毁坏,对应的震害指数范围分别为[0.01,0.10)、[0.10,0.30)、[0.30,0.55)、[0.55,0.85)、[0.85,1.00],具体的宏观液化现象和震害程度等有待于进一步研究。
基金项目:∗国家自然科学基金青年科学基金项目(51208234),中国地震局地震科技星火计划攻关项目(XH15019),江苏省科技厅项目(BE2014731)资助。