尼泊尔Ms8.1地震震后西藏古寺庙破坏机制及治理研究

王宝亮 张文生

摘要：2015年4月25日尼泊尔MS8.1地震造成我国西藏地区较大损失和人员伤亡，古寺庙也遭受严重损坏。在参加震后聂拉木镇、亚来乡、门布乡、波绒乡、乃龙乡和琐作乡，6个乡镇40个自然村的整村推进工程基础设施建设和民房建设工作和10座古寺庙的变形专项勘查工作中，通过对10座古寺庙历史损伤的累积、抗震不利地段的影响、地基土不均匀沉降和结构缺陷进行研究，得出在地震作用下的西藏古寺庙耦合破坏机理。文章以俄尔寺为例，对其变形特征和破坏机理进行分析，提出治理原则和方案，并进行了治理方案的优选。对其他震后古建筑治理加固也有一定的借鉴意义。

[基金项目]国家重点研发计划（项目编号：2018YFC1505405）

[作者简介]王宝亮（1982—），男，硕士，高級工程师，从事地质灾害治理、国土空间规划、集约节约利用土地、矿山土地修复的生产和研究工作。

2015年4月25日，尼泊尔发生了 Ms8.1大地震，根据中国地震台网测定，该地震震中位于尼泊尔博克拉城市，震中位置：（28.147°N，84.708°E），震源深度 15 km。桑珠孜区属于小于Ⅵ度，因藏区农牧用房绝大部分是片石砌筑或生土结构，抗震效果差，即出现裂缝和破坏。

震后古寺庙的破坏机制和修复方面，国内外研究都相对薄弱。尼泊尔地震后D.Gautam和H.Chaulagaint[1]通过对地震建筑破坏调查，指出在受影响区域内，所有类型的现有建筑系统都会发生结构性和非结构性损坏。张昊宇等[2]对钢筋混凝土框架典型震害进行了研究，对结构受力体系布置等提出了建议。潘毅等[3-4]对尼泊尔文化遗产建筑、加德满都-樟木沿线居民震害等进行了系统调查研究，提出震害等级划分和抗震防灾建议。国内外对于砌体结构和石窟研究较少，对其受力特点和破坏机制研究明显不足，相关评价体系不健全。为克服这些问题，本文在抗震救灾实践中（表1），归纳提出西藏古寺庙破坏机理和治理措施，并选取桑珠孜区俄尔寺作为研究对象，以求为震后重建工作提供一定帮助。

1 研究对象简介

俄尔寺位于日喀则市西南部，距市区27 km，平均海拔4 200 m，于公元1429年由俄庆贡嘎桑布创建，属藏传佛教中的萨迦派。文革时整体被毁，自1985年以来，在党和政府的关怀下逐步进行修复。现有14座殿堂，3座大经堂，16座宝塔和一所学经院，现有文物400余件，其中国家级文物206件，主供佛为空行观世音。寺管会工作人员共有23名，其中干部14名，僧人9名，本寺定编为55名僧人，实有83名僧人，学经院116名学员。自全区开展加强和创新寺庙管理工作以来，已全面实现“九有”“六建”“六个一”“一覆盖”的利寺惠僧工程（图1～图4）。

1996年恢复了佛学院、辩经堂、新建僧舍等房屋285间，占地面积2×104 m2。16座宝塔修建于1986年，现地面见多处裂缝，总体属于轻微开裂。大殿修建于1986年，采用条石干砌结构砌筑而成，现有少量裂缝，总体属于轻微开裂。学经堂修建于1996年，采用条石干砌结构砌筑而成，现主要变形集中在2楼，属于中等开裂。尼泊尔地震后，俄尔寺建（构）筑物地面出现多处变形裂缝，通过调查现有建筑物及构筑物基本性质及开裂变形程度见表2、图5。

2 破坏机理研究

2.1 历史损伤的累积

古寺庙历史悠久，在其服役过程中，以前经历的地震损害和非地震原因的历史损伤积累，长期的风化残蚀，对古建筑本身造成系统损伤。损伤的积累会造成材料、构件乃至结构整体的性能降低，降低结构的承载力、耐久性，从而严重影响建筑结构的正常使用功能[5]。

建筑论坛与建筑设计王宝亮， 张文生： 尼泊尔Ms8.1地震震后西藏古寺庙破坏机制及治理研究

2009年，日喀则仁县、萨嘎县交界（29.4°N， 86.1°E）发生5.6级地震，震源深度约33 km，桑珠孜区震感明显。2015年在尼泊尔（28.147°N，84.708°E）发生8.1级地震，震源深度15 km，震中为博克拉，桑珠孜区震感明显。历史上主震和余震造成的俄尔寺墙体开裂，地基沉陷等损伤在俄尔寺建（构）筑物上累积。

2.2 地基土不均匀沉降

场地岩土层由第四系全新统人工填土层（Q4ml）、第四系全新统残坡积积层（Q4el+dl）组成，下伏为白垩系下统日喀则群（Kxg）泥岩。

（1）人工填土：灰褐色，松散，干燥，主要成分以粉质黏土为主，含少量碎石、角砾和砂。主要为修建寺庙时人工回填形成。在整个场地分布较广，层厚为：2.4～3.0 m。

（2）含角砾黏质粉土：灰褐色，硬塑，主要成分以粉质黏土为主，角砾含量20 %～30 %，局部含少量碎块石，干强度高，韧性中等，切面无光泽。为场地原始地层，在场地内广泛分布，层厚1.8～3.9 m。

（3）泥岩：红褐色-棕褐色，强-中风化，中-厚层构造，泥质结构。矿物成分主要以石英、少量长石等组成，岩芯较为破碎，主要以碎块状及短柱状为主，中风化多呈柱状，裂隙较为发育，未见充填物。根据其风化程度将分为强风化和中风化2个亚层：

（4）强风化泥岩：棕褐色，强风化，中厚层构造，泥质结构，主要由石英、少量长石等组成，岩芯较为破碎，手捏易碎，主要以碎块状及短柱状为主，最长节长8 cm，风化裂隙较为发育，层厚为：0.70～1.00 m。

（5）中风化泥岩：棕褐色，中风化，厚层构造，泥质结构，主要由石英、少量长石等组成，岩芯主要以短柱状及柱状为主，最长节长20 cm。

根据地层分布特征，建（构）筑物基础和基础持力层主要为人工填土、含角砾粉质黏土和泥岩组成，其中人工填土和含角砾粉质黏土自身存在一定的不均匀性;并且各层之间在横向及纵向均存在一定高差，地基属不均匀地基。1986年建成之后，由于没有基础建筑物发生不均匀沉降，逐渐出现裂缝，均未影响使用。

2.3 抗震不利地段的影响

根据西藏传统和经验，古寺庙往往建设在突出山嘴、临近陡崖地段和非岩石陡坡上等，未采用科学选址和抗震设防。

俄尔寺建筑场地属河沟斜坡地貌，根据GB 50010-2010（2016年版）《建筑抗震设计规范》场地所在地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第三组。根据规范4.1.8条规定属于抗震不利地段，产生放大作用，水平地震影响系数最大值应乘以1.1～1.6增大系数。

2.4 结构缺陷

西藏古寺庙大多采用土、石、木为主要建筑材料的砌体结构。砌筑使用本都黄土、内墙抹面使用巴嘎土、地面（屋顶）夯打用的阿嘎土。阿嘎土属于水硬性硅酸盐材料，强度低，耐候性差[6]。阿嘎土颗粒粗，质量大，粘性小，抹光墙体需要较厚泥层，建（构）筑物内部墙壁泥层容易下沉，造成大量的墙体空鼓破裂。

16座宝塔修和大殿修建于1986年，学经堂修建于1996年，未遵从基本建设程序。建（构）筑物砌体结构，以片石、块石（母岩为花岗岩、砂岩）干砌而成，砌块之间采用阿嘎土粘结，棱角发育、粘结强度低，抗变形较差;建筑修建时为场地平整后，直接砌筑墙体，墙体埋深差异较大，埋深1.2～1.8 m，局部裸露地表，主要依地形地势修筑而成，俄尔寺未经设防的砌体结构，抗震能力差[7]。

其中P1为水平地震力，L1为损伤，G1为自身竖向荷载，f1为不均匀沉降引起下拉力。

俄尔寺历史上多次地震、余震在建（构）筑物上产生损伤积累;建（构）筑物基础和持力层属于不均匀地基土引起不均匀沉降;建（构）筑物处于抗震不利地段，产生放大作用;砌体结构本身抗震性能差;在尼泊尔地震触发下，俄尔寺发生变形开裂破坏，见图6。

3 治理方案

根据现有建（构）筑物的性质、变形开裂现状特征、变形原因、地基土的性质及场地整体稳定性等综合分析;根据《建（构）筑物地震破坏等级划分》和文化遗产建筑震害等级的划分标准，震害等级属于中等破坏[3]，可采取方案见表3。

3.1 基础补强注浆加固

现有变形建筑采用砌体结构，未设置基础，地基土主要为人工填土、含角砾粉质黏土及碎块石组成，可采用注浆法进行补强，使整个地基土形成一个整体，以增强地基强度，减少变形。

该种方案优点是能很好的将地基土胶结形成一个整体，减少地基不均匀沉降;缺点是施工机械振动较大，对周边构筑物的整体安全有一定的影响作用。

3.2 托换加固

根据现有变形建筑的特点，结构类型、基础形式、地基持力层的性质及荷载情况等分析，可采用整体托换加固方案。

变形建筑砌体结构，应在承重墙与基础间设置连续托换梁，应对上部结构内力进行复核，施工难度较大。

3.3 原址重建

根据现有建筑物的特性、变形现状特征、变性原因、场地工程地质条件等，结合上部结构评估结构及监测成果等分析论证后，若加固措难以保证现有建筑物的整体安全以及长久性时，可考虑采重建方案。

原址重建需得到文物保护单位及相关主管部门的评估和同意，应選择有相关资质的单位进行原址重建设计和施工，争取尽最大可能还原原始建筑状况，让俄尔寺的文化得以永久传承和发扬。

3.4 加固方案优选[8-9]

通过变形建筑物的特征、施工条件及可行性等分析：若采取加固治理方案，设计前应先对现有变形建筑由业主聘请具有专门资质的单位对上部结构进行评估，对整个区域由业主聘请具有专门资质的监测单位进行变形监测。根据评估、变形监测结果再结合地基加固方案选择最优治理措施。设计施工时应严格按照JGJ 123-2012《既有建筑地基础加固技术规范》的相关规定执行。如因变形建筑加固治理难度较大，经有关部门同意后，方可考虑原址重建。

4 结论

（1）对西藏震后古寺庙进行系统排查，对古寺庙结构受力体系合理性、抗震性能和抗倒塌能力进行系统筛查，对结构不合理的进行调整和优化。

（2）为古寺庙建（构）筑物增加阻尼器、隔震垫等，提高其抗震性能，建立古寺庙监测防控体系，定期对古寺庙进行维保和修缮。

（3）推进西藏古寺庙的数字化和信息库建设，实现整体三维立体数字模型可视化管理，更有利于古寺庙保护、展示和留存。

参考文献

[1] D.Gautam，H.Chaulagaint. Structural performance and associated lessons to be learned from world earthquakes in Nepal after 25 April 2015（MW7.8） Gorkha earthquake [J]. Engineering Failure Analysis，2016（6）：222-243.

[2] 张昊宇，王涛，林旭川，等.尼泊尔8.1级地震钢筋混凝土框架典型震害及讨论[J].工程力学，2016，33（9）：59-68.

[3] 潘毅，谢丹，袁双，等. 尼泊尔文化遗产建筑震害特征及加固对策—以尼泊尔Ms8.1级地震中3个杜巴广场为例[J].哈尔滨工业大学学报（自然科学版），2016，48（12）：172-182.

[4] 潘毅，王忠凯，时胜杰，等. 尼泊尔8.1级地震加德满都-樟木沿线民居震害调查与分析[J].湖南大学学报（自然科学版），2017，44（3）：35-44.

[5] 谢沐玄，潘晴炜，李轩，等. 历史建筑性能化隔震设计方法初探[J].结构工程师，2020，36（3）：206-214.

[6] 李黎，赵林毅，王金华，等.我国古代建筑中两种传统硅酸盐材料的物理力学特性研究[J].岩石力学与工程学报， 2011 ，30（10）：2120-2127.

[7] 曲哲，杨永强.尼泊尔地震自建民居在2015年地震序列中的震害[J].地震工程与工程振动，2015，35（4）：51-59.

[8] 陈洪凯. 生态文明视角下地质灾害防治新常态[J].重庆师范大学学报（自然科学版），2020，37（4）：51-56.

[9] 王宝亮，彭盛恩，王昱.重庆风景名胜区旅游公路滑坡灾害及景观治理方案选择[J].灾害学，2010， 25（3）：60-64.