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汶川大地震震害特點(diǎn)與成因分析
汶川特大地震造成了巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，通過(guò)對(duì)地震特點(diǎn)研究發(fā)現(xiàn)，汶川地震地震能量巨大，震級(jí)大，烈度超強(qiáng)，震源深度較淺，破裂長(zhǎng)度大，地震持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，這是造成巨大損失的內(nèi)因。下面是小編收集整理的汶川大地震震害特點(diǎn)與成因分析，希望大家喜歡。
汶川大地震震害特點(diǎn)與成因分析 篇1
1 引言
2008年5月12日下午兩點(diǎn)28分，四川汶川發(fā)生了M8.0級(jí)特大地震。這次地震震級(jí)大，余震也很多，地表破裂十分嚴(yán)重，同時(shí)也帶來(lái)了次生災(zāi)害，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，是建國(guó)以來(lái)唐山大地震后的又一震害嚴(yán)重的特大地震。我國(guó)處于西亞地中海和環(huán)太平洋的地震帶交匯地區(qū)，是個(gè)受地震災(zāi)害比較嚴(yán)重的地區(qū)，然而我國(guó)對(duì)地震的研究起步比較晚，尤其是對(duì)房屋抗震研究也是十分緩慢。而且對(duì)地震的研究主要是從理論和室內(nèi)試驗(yàn)著手，但室內(nèi)試驗(yàn)卻很難模擬出現(xiàn)實(shí)的地震作用，再加上地震發(fā)生本身的復(fù)雜性，地震作用很難預(yù)測(cè)。所以地震的作用機(jī)制及震害還很難準(zhǔn)確確定。
因此對(duì)地震特點(diǎn)及震害分析就十分必要，這對(duì)我們研究地震作用機(jī)理，進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)有著十分重要的意義。
2 汶川地震特點(diǎn)
根據(jù)房屋的破壞特征和實(shí)地研究，我們發(fā)現(xiàn)汶川地震具有以下特點(diǎn)：
1、地震能量巨大、烈度超強(qiáng)。8級(jí)地震釋放的能量為7級(jí)地震的32倍，本次釋放的地震波能量約為1023.7爾格，有專家稱相當(dāng)于當(dāng)年上千顆二戰(zhàn)時(shí)美國(guó)在廣島扔的原子彈的能量。據(jù)有關(guān)資料介紹，在汶川臥龍獲取的峰值加速度記錄達(dá)0.9g（地震烈度10度強(qiáng)），在江油獲取的峰值加速度記錄達(dá)0.7g（地震烈度接近10度）。此次地震所產(chǎn)生的峰值加速度大于0.4g（地震烈度9度）的區(qū)域尺度達(dá)到350公里，震中烈度高達(dá)到11度。
2、震源深度淺、破裂長(zhǎng)度大。汶川地震震源發(fā)生在地表以下19千米處，所產(chǎn)生的地面運(yùn)動(dòng)十分劇烈，地震破裂面從震中汶川開(kāi)始向北偏東49度方向傳播，破裂長(zhǎng)度達(dá)240千米。
3、發(fā)震方式特殊、震動(dòng)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。汶川地震為逆沖、右旋、擠壓型斷層地震，在擠壓應(yīng)力作用下，由南向北東逆沖運(yùn)動(dòng)；地震強(qiáng)烈波動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)100秒（地震史上少見(jiàn)），持續(xù)的強(qiáng)烈振動(dòng)對(duì)各種房屋結(jié)構(gòu)安全造成持續(xù)疊加型破壞。
3 地震對(duì)房屋建筑的影響分析
3.1 不同地質(zhì)構(gòu)造及場(chǎng)地條件下的房屋震害分析
1、地質(zhì)構(gòu)造差異對(duì)房屋震害影響
由于地震波在不同地質(zhì)構(gòu)造中傳播速度和方式的差異，使得處于不同地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域內(nèi)的房屋建筑的震害情況明顯不同。處于斷裂構(gòu)造或褶皺構(gòu)造區(qū)域內(nèi)的房屋建筑比處于單斜或水平巖層構(gòu)造區(qū)域內(nèi)的破壞嚴(yán)重。其中，以斷裂構(gòu)造區(qū)域內(nèi)的房屋建筑震害最重，水平巖層構(gòu)造區(qū)域內(nèi)的震害較輕。沿龍門山中央斷裂帶兩側(cè)20千米范圍內(nèi)為斷裂或褶皺構(gòu)造發(fā)育區(qū)，房屋震害異常嚴(yán)重[3]。
2、場(chǎng)地條件差異對(duì)房屋震害影響
在比較密實(shí)穩(wěn)定的土層或基巖場(chǎng)地，地震破壞�。辉诒容^松散沒(méi)有膠結(jié)的洪積層、河流沖積層或土層中富含水分的場(chǎng)地，地震破壞大，且震害隨土層厚度增加而加強(qiáng)。
3.2 不同房屋結(jié)構(gòu)類型的震害分析
3.2.1 磚混結(jié)構(gòu)
不少地方在九十年代以前的磚混結(jié)構(gòu)中較多地使用了大開(kāi)間、大開(kāi)窗、外走廊等結(jié)構(gòu)形式，當(dāng)時(shí)的抗震規(guī)范沒(méi)有從圈梁和構(gòu)造柱的設(shè)置上提出更多的'要求，加上大量使用與墻體連接錨固不充分的預(yù)制空心樓板使磚混結(jié)構(gòu)的整體性也受到了影響，這些結(jié)構(gòu)形式的建筑在重災(zāi)區(qū)普遍都發(fā)生了嚴(yán)重的破壞或整體倒塌，磚混結(jié)構(gòu)中，以大開(kāi)間、大開(kāi)窗、外走廊等建筑形式的震害最為嚴(yán)重[4]。
3.2.2 框架－砌體混合結(jié)構(gòu)
無(wú)論是底部框架上部磚混的豎向混合結(jié)構(gòu)還是部分框架部分磚混的水平混合結(jié)構(gòu)，由于剛度突變、傳力途徑復(fù)雜和變形能力不協(xié)調(diào)等因素，大量此類建筑破壞嚴(yán)重，如使用混合結(jié)構(gòu)的商場(chǎng)、辦公、醫(yī)療、學(xué)校等公共建筑。
3.2.3 框架結(jié)構(gòu)
震害調(diào)查顯示，此次災(zāi)區(qū)一些框架結(jié)構(gòu)的破壞體現(xiàn)為框架柱先于框架梁破壞。規(guī)范中考慮框架的抗震作用主要是抵抗水平振動(dòng)、水平荷載的作用，但此次地震的豎向作用十分強(qiáng)大，震中區(qū)域的框架柱出現(xiàn)了（水平豎向、疊加作用的）粉碎性壓縮破壞。柱先出鉸破壞，梁還較好的情況也不少。
3.2.4 排架結(jié)構(gòu)
震害調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，災(zāi)區(qū)的不少?gòu)S房及倉(cāng)儲(chǔ)用房的排架結(jié)構(gòu)由于跨度大、屋架重、柱間連接弱，加上一些年久失修等原因在此次地震中破壞嚴(yán)重，跨塌較多，其中單跨比雙跨震害重，重屋架比輕屋架震害重。
3.2.5 木結(jié)構(gòu)房屋和輕鋼結(jié)構(gòu)
木結(jié)構(gòu)采用榫卯連接，榫頭在榫卯節(jié)點(diǎn)處可輕微轉(zhuǎn)動(dòng)，具有“柔性”連接的特點(diǎn)，柱根直接放在柱基石上，水平震動(dòng)時(shí)柱根可在柱基石上輕微滑動(dòng)，厚重的屋蓋通過(guò)穿斗或斗拱的連接方式與內(nèi)柱、檐柱體系連成一體，保證了木結(jié)構(gòu)房屋的整體性。
在災(zāi)區(qū)還有少量的輕鋼結(jié)構(gòu)形式的輕工業(yè)廠房，由于其質(zhì)量輕、連接可靠、結(jié)構(gòu)整體延性好，加上與之配套的屋蓋和墻板均采用輕質(zhì)材料，使其具有較好的抗震性能。這次地震中震害主要表現(xiàn)為柱間支撐連接被拉斷、鋼構(gòu)件防火涂料剝落等，震害較輕。
4 結(jié)論
對(duì)汶川特大地震震害分析，尤其是對(duì)房屋破壞規(guī)律的研究，對(duì)我國(guó)房屋抗震設(shè)計(jì)有著重要的意思。通過(guò)對(duì)這次地震的特點(diǎn)和不同情況下的房屋危害情況分析，如地質(zhì)構(gòu)造及場(chǎng)地條件下、房屋類型、不同材料下房屋的破壞特征研究，可以得到以下結(jié)論：
（1）處在斷裂構(gòu)造或褶皺構(gòu)造區(qū)域內(nèi)房屋震害比較大，地基比較好情況下房屋震害危害較小。
�。�2）大開(kāi)間、大開(kāi)窗、外走廊的磚混結(jié)構(gòu)震害較嚴(yán)重，框架砌體混合結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)震害比較嚴(yán)重，而木結(jié)構(gòu)和輕型鋼結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，震害較輕。
（3）隨著我國(guó)對(duì)建筑材料抗震性能的要求提高，一些采用新材料的房屋震害較小，而原來(lái)可以用而現(xiàn)在禁止使用的材料的房屋震害較小。
汶川大地震震害特點(diǎn)與成因分析 篇2
一、四川汶川大地震與斷裂構(gòu)造帶活動(dòng)密切相關(guān)
從甘肅天水-陜西漢中-四川汶川-四川漢源存在一條規(guī)模巨大的裂生線型深大斷裂帶，它屬于一條大陸巖石圈消減帶，正是西部海西期地槽構(gòu)造層(松潘-甘孜褶皺帶)與東部晉寧期地臺(tái)構(gòu)造層(揚(yáng)子地臺(tái))的分界線，也是基本大地構(gòu)造單元分界線。它主體表現(xiàn)為逆斷層特點(diǎn)，具明顯的逆沖、右旋、擠壓斷裂特點(diǎn)。這條規(guī)模巨大的裂生線型深大斷裂帶就是位于青藏高原與四川盆地之間的龍門山大斷裂，長(zhǎng)約500公里、寬約70公里，走向?yàn)楸睎|-南西。從遙感影像(圖1)上清晰可以看到，這條斷裂可以分為三組:東南部為龍門山前主邊界斷裂帶(都江堰-和縣斷裂);后龍門山大斷裂(西北部為理縣斷裂);主中央斷裂帶(中間為映秀-北川斷裂)。
這三組斷裂在影像上十分清晰，呈近乎平行等間距分布，次級(jí)斷裂十分發(fā)育，顯現(xiàn)“束”狀特點(diǎn)。據(jù)歷史資料分析，在這三組斷裂帶上，大小地震活動(dòng)非常頻繁，尤其是在都江堰西北至北川一帶以及理縣一帶，6～7級(jí)以上地震次數(shù)多，強(qiáng)度大。
四川汶川大地震與青藏高原快速隆升作用引起東緣龍門山構(gòu)造帶運(yùn)動(dòng)，使構(gòu)造應(yīng)力在北川-映秀地區(qū)強(qiáng)烈釋放，導(dǎo)致在地殼脆-韌性轉(zhuǎn)換帶發(fā)生了破壞性巨大的淺源地震。
二、四川汶川大地震與垂向隆升作用引起的巖石破裂作用密切相關(guān)
(一)汶川地震極震區(qū)崩塌、滑坡顯示地震垂向力作用明顯
汶川地震引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害呈現(xiàn)單位面積內(nèi)數(shù)量之大是此次地震地質(zhì)災(zāi)害的一大特點(diǎn)。地質(zhì)災(zāi)害類型以崩滑為主，崩塌遠(yuǎn)多于滑坡�！�5.12”汶川大地震誘發(fā)了近15000多處滑坡，僅汶川縣境內(nèi)，滑坡就多達(dá)164處，崩塌1732處。汶川地震區(qū)的龍門山構(gòu)造帶是由一系列北東向展布的、左行雁列的緊密褶皺和3條主干大斷裂及次級(jí)斷裂系組成，自東向西包括龍門山前主邊界斷裂帶、主中央斷裂帶和后龍門山大斷裂構(gòu)成的復(fù)雜褶皺沖斷帶。地震誘發(fā)的滑坡、崩塌和泥石流等災(zāi)害發(fā)生密度最大的地區(qū)主要在汶川、什坊、綿竹、安縣、北川和青川等地，主要沿龍門山中央斷裂帶和后龍門山大斷裂帶展布。從密度上統(tǒng)計(jì)，沿龍門山中央斷裂帶汶川映秀-安縣高川-北川陳家壩-平武南壩一線，滑坡密度大于50%以上，最大可達(dá)70%。
此次地震引起的滑坡與常見(jiàn)的滑坡有顯著不同的特點(diǎn):
1.汶川地震滑坡的滑床往往不具有連續(xù)的、完整的滑坡面，剪出口滑坡特征不明顯，呈現(xiàn)明顯的“尖點(diǎn)凸起”或“邊緣突出”特征，清晰反映出上部滑坡體被地震震動(dòng)解體，甚至是拋擲后與下部滑床邊緣發(fā)生碰撞。根據(jù)強(qiáng)震地面運(yùn)動(dòng)記錄和實(shí)地調(diào)查結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，在汶川地震極震區(qū)，觸發(fā)滑坡的地震垂向力作用十分明顯，大量滑坡經(jīng)歷了初始斜坡-地震拋擲-撞擊崩裂-高速滑流的作用過(guò)程。在汶川地震區(qū)，震中距小于10公里的極震區(qū)，即龍門山主中央斷裂構(gòu)造帶汶川映秀-北川-青川約300公里的'地震帶上，垂向地震加速度大于水平地震加速度。統(tǒng)計(jì)顯示，在極強(qiáng)震區(qū)，大量滑坡體呈現(xiàn)上部山體被拋擲后迅速下墜并撞擊下部基巖凸起或臺(tái)階，形成光圓的凸起或臺(tái)緣。北川陳家壩太洪村滑坡是一個(gè)典型范例，山體在地震力作用下，上部崩滑體被分離母體拋擲，然后在臺(tái)緣與下覆基巖發(fā)生碰撞崩裂，轉(zhuǎn)化為高速碎屑流。這是極震區(qū)滑坡的一大共性。
2.此次地震引發(fā)的崩塌、滑坡在山體上呈現(xiàn)群滑特點(diǎn)明顯，影像上淺色區(qū)域順坡向放射狀排列的滑坡群十分清晰。一般情況下，一般外力引發(fā)的崩滑大多以單體居多，影響深度有限，崩滑以原巖結(jié)構(gòu)不受破壞，且滑坡多余崩塌為特點(diǎn)。而汶川地震引發(fā)的崩滑，導(dǎo)致崩滑的地震波來(lái)自地殼內(nèi)，這種自內(nèi)而外的傷筋動(dòng)骨的破壞遠(yuǎn)比一般外力對(duì)山體表層的破壞嚴(yán)重的多。這就說(shuō)明，此次地震引發(fā)上下震動(dòng)的作用力遠(yuǎn)比水平作用力要強(qiáng)的多。
綜上所述，汶川地震及震區(qū)崩塌、滑坡的產(chǎn)生顯示出此次地震垂向力作用明顯。
(二)汶川大地震與南北地震帶垂向隆升作用引起的巖石破裂作用密切相關(guān)
從川陜甘青地區(qū)新構(gòu)造-地震-遙感影像圖(圖3)分析，川陜甘青地區(qū)存在上述甘肅天水、陜西漢中-汶川-漢源這條規(guī)模巨大的近南北向的裂生線型深大斷裂帶，從已發(fā)生的地震分布來(lái)看，該帶正好為一條南北地震帶。該南北地震帶在中部與那曲-西安東西向地震帶穿插，南部與甘孜-甘洛北西向地震帶相交插。
這條南北地震帶是從在寧夏-隴東-川西-云南貫穿中國(guó)大陸，走向大致為南北的地震密集帶，是中國(guó)三大強(qiáng)震帶(天山、臺(tái)灣、南北地震帶)之一。這是一個(gè)規(guī)模巨大的重力梯級(jí)帶，其西部地殼厚度大而東部厚度小;也是地震頻度和地殼活動(dòng)性差異分界線，其西部地震活動(dòng)頻發(fā)，地殼具有很強(qiáng)的活動(dòng)性，以東除華北外地震要平靜得多，活動(dòng)性銳減;其兩側(cè)宏觀應(yīng)力場(chǎng)差異巨大，以西整個(gè)巖石圈處于印度板塊與西北利亞板塊之間的南北擠壓環(huán)境中，巖石圈沒(méi)有達(dá)到均衡，以東巖石圈處于西太平洋擴(kuò)張的東西拉張環(huán)境中，基本上已達(dá)到均衡，正是由于應(yīng)力場(chǎng)由壓縮轉(zhuǎn)變成拉張產(chǎn)生剪切應(yīng)力造成南北地震帶。
“5.12”汶川大地震是南北地震帶在映秀-青川地段垂向隆升作用所引發(fā)，發(fā)震機(jī)制明顯顯示為巖石圈巖石破裂而不是斷層錯(cuò)動(dòng)引發(fā)。主要理由如下:
1.汶川大地震區(qū)位于南北地震帶中段的龍門山，震中及余震分布在映秀與青川之間北東向近360公里的狹長(zhǎng)地帶，但地表觀察不到映秀-北川斷裂在地震中重新移位與復(fù)活現(xiàn)象，但南北地震帶西側(cè)地面有明顯抬升。
2.映秀-北川斷裂帶上，汶川地震破裂面近乎直立，而映秀-北川斷裂是中生代緩傾斜斷裂，因此此次地震引發(fā)的破裂面很可能是一種與老斷層關(guān)系不密切的新的斷裂面，這也就說(shuō)明此次地震引發(fā)的破裂面與垂向隆升作用關(guān)系密切。
3.在寧夏-隴東-川西-云南貫穿中國(guó)大陸的南北地震帶東、西部GPS觀察水平運(yùn)動(dòng)速度矢量很小，在與南北地震帶正交的中部和北部GPS觀察水平運(yùn)動(dòng)速度矢量很小，這說(shuō)明印度板塊持續(xù)向北推壓，使青藏高原向東側(cè)流動(dòng)和擠壓，使龍門山構(gòu)造帶主邊界斷裂映秀-北川斷裂由西向東逆沖運(yùn)動(dòng)不顯著，也就是說(shuō)水平應(yīng)力作用不是主要的。
4.從該區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)圖(圖4)上可以看出，南北地震帶以西由于新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，成為板塊碰撞帶強(qiáng)烈隆起區(qū);以東形成濱太平洋弧后差異升降區(qū)，以四川盆地為代表，尤其以成都附近明顯。主要地震分布在兩大差異升降區(qū)過(guò)渡地帶的南北地震帶上，即西部強(qiáng)烈隆起區(qū)的東側(cè)邊緣地帶。
三、結(jié)論
在汶川地震極震區(qū)，地震引起的崩塌、滑坡清晰反映出上部崩塌、滑坡體被地震震動(dòng)解體，甚至是拋擲后與下部滑床邊緣發(fā)生碰撞，觸發(fā)崩塌、滑坡的地震垂向力作用十分明顯;汶川大地震區(qū)位于南北地震帶中段的龍門山，地表觀察不到映秀-北川斷裂在地震中重新移位與復(fù)活現(xiàn)象，但南北地震帶西側(cè)地面有明顯抬升，地震破裂面近乎直立;南北地震帶東、西部GPS觀察水平運(yùn)動(dòng)速度矢量很小，在與南北地震帶正交的中部和北部GPS觀察水平運(yùn)動(dòng)速度矢量很小。
通過(guò)上述分析，此次地震垂向隆升作用力表現(xiàn)明顯，四川汶川大地震與南北地震帶垂向隆升作用引起的巖石破裂作用密切相關(guān)。
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