极震区岩体地震动力破坏研究体系框架浅析

极震区岩体地震动力破坏是造成极震区严重的地震地质灾害和次生灾害的根本原因。汶川地震中因此而导致的交通工程结构损坏、中断和次生崩滑流、堰塞湖等地质灾害,不仅加剧了灾害损失,并给震后的灾区恢复重建和对外交通遗留了较多的安全隐患。从岩体稳定、山体稳定和区域稳定的层次,分别对有关极震区岩体地震动力破坏的主要研究成果进行了系统总结,分析了其现状和存在的问题。结合对研究思路和方法论的讨论,构建了极震区岩体地震动力破坏研究的体系框架,提出了极震区岩体地震动力破坏研究的主要内容和方向,以期明晰概念,理清思路,为有关问题的深入研究提供有益的参考。     

极震区岩体地震动力破坏研究体系框架初探

极震区岩体地震动力破坏是造成极震区严重的地震地质灾害和次生灾害的根本原因。汶川地震中因此而导致的交通工程结构损坏、中断和次生崩滑流、堰塞湖等地质灾害,不仅加剧了灾害损失,并给震后的灾区恢复重建和对外交通遗留了较多的安全隐患。从岩体稳定、山体稳定和区域稳定的层次,分别对有关极震区岩体地震动力破坏的主要研究成果进行了系统总结,分析了其现状和存在的问题。结合对研究思路和方法论的讨论,构建了极震区岩体地震动力破坏研究的体系框架,提出了极震区岩体地震动力破坏研究的主要内容和方向,以期明晰概念,理清思路,为有关问题的深入研究提供有益的参考。     

极震区的地震动与潜在震源区内重大工程安全

潜在震源区是未来可能发生破坏性地震的震源所在地区 ,区内的地震属近场或直下型 ,其地震破坏和地震动特征相应于已发生地震的极震区。近期国内外诸多强烈地震的实际资料和相关研究成果表明 ,直下型地震不仅地震峰值加速度大 ,且竖向和水平峰值加速度比值也有别于远场地震的统计关系。文中从极震区岩土体破坏、地震动特点及地震地质灾害等方面对潜在震源区内的重大工程问题进行了探讨     

强地震动作用下层状岩体破坏的物理模拟研究

岩体地震动力破坏现象是常见但研究较少的复杂课题。利用物理模拟试验,研究了层状岩体边坡在强地震动作用下的变形破坏问题。按结构面走向平行和垂直地震动方向,对不同岩体结构特征的模型施加不同的幅值和频率的水平向地震动荷载,进行岩体的振动破坏试验。结果表明,结构面空间展布方向与地震动荷载的相互关系不同、结构面软弱程度不同,岩体变形破坏的形式和分布特征也不相同。岩体的动力破坏主要是岩体结构的破坏,即岩体结构的宏观破坏和微观损伤,岩体结构特征是控制其动力变形破坏的主要因素。极大的不均匀性是岩体动力破坏的显著特点,这与大量极震区岩体破坏的现象类似。但岩体动力破坏模式的建立和定量的力学分析还需更多研究。     

汶川地震崩滑灾害影响因素分析

为研究汶川地震崩滑灾害主要影响因素,在掌握汶川地震灾区公路沿线地震崩滑灾害资料基础上,选取典型段进行灾害统计分析,研究表明动力条件下斜坡失稳主要受斜坡岩体结构特征、地震动峰值加速度和斜坡动力响应特征三方面因素影响。地震动峰值加速度越高,地震崩滑灾害越发育。斜坡动力响应特征主要取决于地形地貌和地层岩性,陡坡硬岩段为地震崩滑灾害高发区。斜坡岩体结构是控制斜坡变形破坏的主要因素,从研究斜坡动力失稳角度,提出了斜坡岩体结构类型的划分,分为土层及强风化层——基岩二元结构、块状结构、层状及似层状结构、碎裂结构、土层等5个大类12个亚类。     

2013年甘肃岷县-漳县Ms6.6级地震地质灾害展布特征及主控因素研究

地震地质灾害发育特征及主控因素分析是科技防灾减灾领域研究的重要内容.笔者在2013年甘肃岷县-漳县地震区现场调查的基础上,分析了地震诱发崩塌滑坡泥石流等地质灾害的类型、空间分布和典型灾害体特征,研究了本次地震的发震构造与灾害点的关系.取得了以下主要认识:1)岷县-漳县地震诱发的地质灾害类型主要为小型、中型的黄土崩塌和滑坡,地质灾害总体表现为数量多、分布广,与发震断裂和水系关系密切,滑坡灾害危害严重;2)地质灾害分布密集区与地震烈度的极震区基本吻合,且地形坡度为10°～30°的范围内与地貌高程2000～3000m的范围内地质灾害分布最为密集,它们的灾害数量分别占震区地质灾害总数的70.1％和84.4％;3)震区崩塌滑坡泥石流灾害的总体展布特征受控于NW向的韩家山-梅川镇断裂,其是NWW临潭-宕昌断裂的分支断裂.     

地震作用下节理岩体变形破裂机制研究进展及展望

西南山区节理岩体发育,处于强震易发区,强地震动和节理化岩体结构是汶川地震近场区地震地质灾害多发的两大主控因素,两者的相互耦合使得岷江两岸地震崩滑灾害成因复杂,崩滑机理研究难度增大。由于节理化岩体结构的复杂性以及早期对地震纵波关注不足,强震近场纵波作用下节理岩体变形破裂机制研究成果基本处于空白阶段。本文在系统归纳总结边坡地震动力变形破坏研究进展的基础上,分析了动荷载诱发节理岩体的变形破裂机制,探讨了解决目前研究中存在的核心问题的正确思路和有效途径,旨在对地震纵波作用下节理岩体宏观动力响应及其细观机制研究起到抛砖引玉的作用,并深化有关节理岩体地震响应、强震近场纵波引起节理岩质斜坡失稳模式等科学问题的认识,为下一步地震地质灾害研究指明方向。     

区域非稳定动力学环境下的岩体松动效应

区域非稳定动力学环境下,长期的构造变形、重力卸荷以及地震动力作用的共同影响,可以导致岩体发生大范围变形、松动。松动岩体内发育大量的软弱结构面,且表现出整体破碎、松弛严重、透水强烈,张性节理裂隙发育、地表裂缝较发育、岩体地震动力破坏信息反映明显等特征。岩体的变形松动可以分为卸荷变形松动、倾倒变形松动、顺层滑移松动、断层控制松动、节理裂隙控制松动等5种模式。岩体的物理振动试验结果表明,地震动力是造成岩体松动的主因。数值模拟结果表明,在单纯自重应力影响作用下,松动岩体不会出现大面积的失稳破坏现象,但在地震动力作用下,松动岩体会发生大面积屈服破坏。     

大柳树坝址岩体破坏机制分析

大柳树坝址区存在大面积、大范围的岩体松动破坏现象。为进一步研究其松动破坏的成因机制,在详细调查区域地质背景条件及区域地震动力作用基础之上,提出了地震动力作用与岩体松动现象的内在联系,并通过动力模拟试验和动力数值分析,进一步证明岩体松动破坏现象与历史上该地区发生的强烈地震具有密切关系。因此,在目前的工程地质条件下,一旦发生较大强度的地震活动,坝址区所遭受的破坏程度会更大,对拟建的水利工程设施将产生严重威胁。      

2008年以来中国5次典型地震事件诱发地质灾害主控因素分析

地震触发地质灾害主控因素的厘定是研究地震地质灾害和灾后应急救援响应的关键问题。笔者在野外典型地震滑坡实地调查和室内图件分析的基础上,以2008年以来我国先后发生的汶川地震、玉树地震、芦山地震、岷县漳县地震和彝良地震触发的地质灾害为研究对象,开展了地震地质灾害主控因素研究,主要取得以下认识：（1）地震地质灾害的空间展布特征主要受控于发震断裂的活动性质、地震动峰值加速度（PGA）、震区地形坡度和高差、距断裂带和水系的距离等4个方面。地震型地质灾害主要沿地震断裂带呈带状分布,逆冲型地震较走滑型地震诱发的高位、高速远程滑坡数量多,方量大,危害严重。（2）地震震级越大,极震区地形坡度越陡,地层风化破碎越严重,发生地质灾害的可能性就越大,造成的危害也更加严重,如2008年5·12汶川地震区。（3）地震地质灾害分布与地震烈度等级大小无必然联系,部分低烈度区因处于高山峡谷区而灾害频发。因此,震后地质灾害排查要充分利用地震地质灾害的成灾模式和成灾规律,震中区和地震高烈度区不一定是地质灾害极易发区。地震型地质灾害主控因素的分析为震后地质灾害空间分布范围预测及为灾后减灾应急响应方案制定提供了技术支撑。     

云南彝良907地震次生地质灾害特征分析

2012年9月7日11时19分40秒,云南省彝良县发生M5.7级地震,12时16分29秒,再次发生M5.6级地震,两次地震诱发了大量的崩塌、滑坡、泥石流等次生地质灾害。通过现场调查,分析了本次地震次生地质灾害的主要特征:震后次生地质灾害数量明显增加、由地震直接诱发的地质灾害分布明显受震中控制;Ⅷ度区、Ⅶ度区的地震地质灾害点密度分别是Ⅵ度区地震地质灾害点密度的11倍与4.5倍;地质灾害的分布表现出很明显的上/下盘效应,上盘地质灾害密度是下盘地质灾害密度的2.6～3.9倍;震后新增次生地质灾害点的分布受岩土体性质控制明显;震后次生地质灾害降雨叠加效应与链生效应较为明显,具有震级小、灾情大、灾害多、规模小的特点。     

地震震源与灾害评估分析:中国四川2008年5月12日Ms 8.0汶川地震

汶川5月12日8.0级地震在构造上起因于印度板块与欧亚板块以每年约5 cm的速度聚敛,并因此而引起青藏高原的地壳物质向四川盆地及中国东南大陆运移.主震震源及余震活动集中于以龙门山为中轴的一条长约350 km、宽约100 km的地震活动带.震源深度一般分布丁地壳脆性-韧性转换边界以上约10～20 km区间的地壳震源层之中,属浅源构造地震.主要震源机制与龙门山构造运动方式密切相关,以其地壳厚度向西急剧加厚、重力梯度带、高波速比(Vp/Vs～2.2)等深部异常及逆冲断层兼具走滑性质的地质构造为特征.在震源辐射、路径传播和场地效应研究的基础上,分别计算并比较了岩石和土壤条件下的地震响应谱,特别强调了土壤条件下的场地放大效应;同时对与地震安全性有关的一些问题如地质灾害、地震频谱设计、地震早期预警系统及中、长期至短期地震预报等进行了探讨;特别提供了一个由加权平均计算、以岩石条件下震波衰减模式为基础的地震频谱设计参考实例.地震构造与动力学研究可融人工程地质与环境工程等学科发展.经历汶川地震考验的一些新近设计和建设的工程项目可为今后改进工程建筑规范与标准提供重要而有益的参考.地震预报是当今一大难题,但需探索研究,不可懈怠.地震减灾与预防足目前比较切合实际的安全举措.     

南北活动构造带中段地质灾害与重大工程地质问题概论

甘肃天水等城镇和成兰交通廊道位于青藏高原东缘南北活动构造带中段,是中国东西部地质、地貌边界带,断裂活动性强,地震活动频繁。本文在区内地质资料收集分析和野外地质调查的基础上,从活动断裂、浅表层地质灾害、深埋隧道重大工程地质问题等角度,分析了甘肃天水等城镇和成兰交通廊道规划建设过程中可能遇到的工程地质问题,认为:研究区内对成兰铁路和甘肃天水等城镇具有重大影响的活动断裂带主要有15条,并对区域构造应力场具有重要影响,具有强震诱发背景;研究区内地质灾害极为发育,主要包括崩塌、滑坡和泥石流,地质灾害的发育分布受强降雨、地震和活动断裂影响大,并发育一系列古地震滑坡,部分崩塌和滑坡方量大,具有高位、高速远程等特征,已严重制约着城镇、铁路、公路等地面工程建设,危害严重;研究区内深埋长大隧道多且工程地质问题复杂,已经遇到并严重受高地应力、软岩大变形、涌水突泥和高地温等重大工程地质问题的影响,同时还存在活动断裂断错效应对深埋隧道和桥梁等重要工程设施的长期影响。针对上述工程地质问题,深入探讨了其发育分布规律,并提出了调查研究途径和解决办法,对区内重要城镇、重大工程规划建设具有一定的借鉴意义。     

Fault rupture directivity of large earthquakes in Himalaya

The paper examines the predominant fault rupture directivity during large earthquakes in different sectors of the Himalaya which influences strong ground motion and damage scenario. The nature of the faulting of earthquakes vis-à-vis their rupture directivity has been discussed. It is found that the rupture directivity near the Indo-Eurasian plate boundary varies from place to place i.e. either along the strike direction of the faults or at right angles to it. The secondary meizoseismal areas as observed for 1505 Dharchula, 1803 Uttarakhand, 1905 Kangra earthquakes in the Himalaya and 2001 Bhuj earthquake in stable continental region suggest that they are a fairly good indicator of predominant rupture directivity since the latter accentuates the site response up to a longer distance. The resulting larger ground motions, therefore, need to be incorporated in the design of engineering structures by suitable modifications in the BIS code.     

东南亚地震活动与b 值的时空分布特征

东南亚地区是“21世纪海上丝绸之路”（以下简称“海洋丝路”）的重要组成部分,该区历史上曾发生十余次巨大地震,地震及其次生地质灾害是威胁东南亚地区经济社会发展和国际合作的主要自然灾害。系统梳理该区地震活动的时空分布特征及评估未来灾害风险格局,对于推进“一带一路”倡议实施及区域经济社会可持续发展具有重要意义。文章基于东南亚地区1900年以来M≥5地震的时空分布统计分析和地震b值计算,揭示出该区的地震活动在时间上表现出活跃期与平静期交替变化的特征;空间上表现出明显的聚集效应,成丛性强且主要集中在5个地震统计区内,其中印尼—马来多岛弧盆系地震区和菲律宾群岛地震区的地震活动最为活跃。总体而言,东南亚5个地震区的b值偏低,在0.42~0.91之间。该区内的地震b值也存在时空差异,受大地震事件、俯冲带年龄、活动断裂带和震源深度等众多因素影响,但主控因素在不同区域有所不同。地震b值时空变化特征对区域地震活动预测具有启示作用。上述认识为推进“海洋丝路”工程建设和“一带一路”防灾减灾对策提供了科学支撑。     

A Hazard Assessment Method for Potential Earthquake-Induced Landslides – A Case Study in Huaxian County, Shaanxi Province

The hazard assessment of potential earthquake-induced landslides is an important aspect of the study of earthquake-induced landslides. In this study, we assessed the hazard of potential earthquake-induced landslides in Huaxian County with a new hazard assessment method. This method is based on probabilistic seismic hazard analysis and the Newmark cumulative displacement assessment model. The model considers a comprehensive suite of information, including the seismic activities and engineering geological conditions in the study area, and simulates the uncertainty of the intensity parameters of the engineering geological rock groups using the Monte Carlo method. Unlike previous assessment studies on ground motions with a given exceedance probability level, the hazard of earthquake-induced landslides obtained by the method presented in this study allows for the possibility of earthquake-induced landslides in different parts of the study area in the future. The assessment of the hazard of earthquake-induced landslides in this study showed good agreement with the historical distribution of earthquake-induced landslides. This indicates that the assessment properly reflects the macroscopic rules for the development of earthquake-induced landslides in the study area, and can provide a reference framework for the management of the risk of earthquake-induced landslides and land planning.