Geotechnical evaluation of slope and ground failures during the 8 October 2005 Muzaffarabad earthquake, Pakistan

A large devastating earthquake with a magnitude of 7.6 struck in Kashmir on Oct. 8, 2005. The largest city influenced by the earthquake was Muzaffarabad. Balakot town was the nearest settlement to the epicenter, and it was the most heavily damaged. The earthquake caused extensive damage to housing and structures founded on loose deposits or weathered/sheared rock masses. Furthermore, extensive slope failures occurred along Neelum and Jhelum valleys, which obstructed both river flow and roadways. In this article, failures of natural and cut slopes as well as other ground failures induced by the earthquake and their geotechnical evaluation are presented, and their implications on civil infrastructures and site selection for reconstruction and rehabilitation are discussed. It is suggested that if housing and constructions on soil slopes containing boulders as observed in Balakot and Muzaffarabad are allowed, there should be a safety zone between the slope crest and allowable construction boundary.     

Geological setting of the 8 October 2005 Kashmir earthquake

The source of the 8 October 2005 earthquake of M 7.6 was the northwest-striking Balakot–Bagh (B–B) fault, which had been mapped by the Geological Survey of Pakistan prior to the earthquake but had not been recognized as active except for a 16-km section near Muzaffarabad. The fault follows the Indus–Kohistan Seismic Zone (IKSZ); both cut across and locally offset the Hazara–Kashmir Syntaxis defined by the Main Boundary and Panjal thrusts. The fault has no expression in facies of the Miocene–Pleistocene Siwalik Group but does offset late Pleistocene terrace surfaces in Pakistan-administered Jammu-Kashmir. Two en-échelon anticlines near Muzaffarabad and Balakot expose Precambrian Muzaffarabad Limestone and are cut by the B–B fault on their southwest sides, suggesting that folding and exposure of Precambrian rocks by erosion accompanied Quaternary displacement along the fault. The B–B fault has reverse separation, northeast side up; uplift of the northeast side accompanied displacement, producing higher topography and steeper stream gradients northeast of the fault. No surface expression of the B–B fault has been found northwest of the syntaxis, although the IKSZ and steeper stream gradients continue at least as far as the Indus River, the site of the Pattan earthquake of M 6.2 in 1974. To the southeast, northwest-striking faults were mapped by the Geological Survey of Pakistan. One of these faults, the Riasi thrust, cuts across the southwest flank of an anticline exposing Precambrian limestone. Farther southeast, in Indian-administered territory, Holocene activity on the Riasi thrust has been described. In the Kangra reentrant still farther southeast, active faulting may follow the Soan thrust, along which Holocene and Pleistocene offsets have been described. The Soan thrust, rather than the south flank of the Janauri anticline, may represent the surface projection of the 1905 Kangra earthquake of M 7.8.     

2015年尼泊尔强震序列对中国大陆的应力影响

基于2015年尼泊尔地震序列的破裂模型及均匀弹性半空间模型,计算了该地震序列传递到中国西藏境内发生在定日县地震和聂拉木县地震的应力.2015年尼泊尔地震序列导致定日县地震和聂拉木地震节面和滑动方向的库仑应力增加(2~3)×103 Pa和(2.4~3.1)×105 Pa, 表明这两个地震受到尼泊尔地震序列的触发.其次,我们计算了2015年尼泊尔地震序列在中国大陆及其附近主要活动断层上产生的库仑应力变化.喜马拉雅主山前逆冲断裂和青藏高原内部的拉张正断层上的库仑应力有较大的增加,而青藏高原的走滑断裂,如阿尔金断裂、东昆仑断裂、玉树玛曲断裂、班公错断裂西部、嘉黎断裂的库仑应力有较大的降低.天山南北两侧的断裂库仑应力降低.而华北及东北、华南地区的库仑应力变化几乎可以忽略不计.最后,计算了该地震序列造成的水平应力变化.水平面应力在2015年尼泊尔地震序列北向(青藏高原大部和新疆区域)增加(拉张),而在地震序列东侧的西藏南部和川滇地区南部降低(压缩),在华北和东北仅有少许增加,在华南地区有少许降低.在中国西部,主压应力表现为以2015年地震序列为圆心的向外辐射状,而主张应力方向与同心圆切线方向大体一致.水平主压应力方向在东北地区为北东向,在华北地区为北东东向,在华南地区为南东东向.这种模式与现今构造应力场方向相似,表现了2015尼泊尔地震序列所代表的印度板块和欧亚板块的碰撞是中国大陆构造变形的主要动力来源.     

2008年新疆乌恰6.8级地震序列震源特征及帕米尔东北缘应力场研究

本文使用新疆区域数字地震台站记录的宽频带长周期数字波形资料,在时间域反演了2008年10月5日新疆乌恰6.8级地震的强余震及其周围先后发生的52次中等强度地震的矩张量解,结合Harvard大学在该区域的地震矩张量结果,研究了帕米尔东北缘的应力场分区特征.研究结果显示,位于印度板块向欧亚板块推挤的前缘及向北凸出的弧型构造的最北缘的卡兹克阿尔特弧形活动褶皱-逆断裂带,以逆冲推覆活动为主,并有部分走滑类型的地震,基本不存在正断层类型的地震;该弧型构造近东西走向的顶部(文中的西区)与其北西走向的东侧(文中的东区)的局部应力场最大主压应力方向不同,分别为NW、NNE方向,显示出在承受印度板块向欧亚板块俯冲作用的同时,东区也更多的受到了塔里木块体顺时针旋转作用的影响.位于帕米尔陆内俯冲和变形作用强烈、碰撞造成深源地震带东段的南区,地震以走滑错动为主, 逆断、正断层都有,显示出相对复杂的应力状态.位于帕米尔高原内部的西区和南区的应力场最大主压应力方向一致,由北向南,由最大主压应力轴接近水平,过渡为最大主张应力轴接近水平,一定程度揭示了板块俯冲的状态.结合南区和西区的地震深度差异及机制解中断层面的倾角,推测在中帕米尔的东部,由北向南的板块俯冲至150~170km深度,俯冲角度为60°左右.     

Comparison and analysis of the stress field in the source region of Tangshan and Lancang earthquake sequences

ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄｉｎｔｈｅｓｏｕｒｃｅｒｅｇｉｏｎｏｆＴａｎｇｓｈａｎａｎｄＬａｎｃａｎｇｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓｅｑｕｅｎｃｅｓＧｕｉ－ＬｉｎｇＤＩＡＯ；（刁桂苓）Ｌｉ－ＭｉｎＹＵ；（于利民）...     

2005年巴基斯坦北部7.8级地震灾害调查与分析

2005年10月8日巴基斯坦北部发生了7.8级大地震,本文作者在参加中国国际救援队现场地震救援的同时,深入地震重灾分布区开展了工程震害的现场调查工作。本文基于震害调查结果,分析了此次地震灾害状况和工程震灾特点,探讨了其产生的原因,并且给出了一些经验教训。     

A possible change in stress field orientation due to the 1976 Tangshan earthquake

Two techniques are used to study the stress field in the Tangshan region. First, the mean directions of principal stress axes in three subregions of the Tangshan aftershock region are determined from 29 focal mechanism solutions. In doing so a slip-fitting technique is applied which determines the mean stress tensor by minimizing the angle between the observed slip direction on every fault plane and the calculated shear stress resolved onto the fault planes. Each of the two nodal planes of the focal mechanism solutions are alternately considered as a possible fault plane. Second, by making a grid search over all possible orientations of stress axes, the meanP,B andT axes in the Tangshan region, both before and after the Tangshan mainshock, are found on the basis of firstP-wave polarity readings from a number of small earthquakes. The results indicate that there is a possible azimuthal change of the principal stress axes in the focal region due to the occurrence of the mainshock.     

张北强余震前震源机制解的一致性特征

取层状介质中一点源位错模型,由计算综合地震图得到-↑P、-↑S各自最大振幅,通过其最大振幅比值与观测资料拟合的方式来确定震源机制。我们系统地查阅了北京台网、河北台网的数字化记录并补充内蒙古的兴和临时台、集宁台和宝昌台1998年～1999年3月的记录,读取垂直向的-↑P、-↑S最大振幅数据,经反演计算得到145个小地震的震源机制解。这些解的优势取向和华北构造应力场的方向相同。定义各个震源机制解的P、N、T轴和构造应力场的3个应力主轴在三维空间的夹角之和为一致性参数,发现在1999年发生的强余震前一致性参数出现异常变化,我们认为这是具有预测意义的现象。     

汶川地震前后太原盆地应力场变化特征研究

利用小震震源机制解、地震视应力、GPS测量结果等资料,对汶川地震前后太原盆地应力场变化特征进行了研究。结果表明,汶川地震对太原盆地构造应力场的影响较为显著,不仅改变了应力场的方向,也改变了应力值的大小;应力场特征由震前NNE-SSW向拉张应力的局部小区域应力场为主,转为震后NEE-SWW向挤压应力为主且接近华北地区应力场。该变化态势有利于局部应变能积累,因而可能是太原盆地中小地震活跃的诱发因素。     

两次大地震的关联与影响

2004年12月26日印尼苏门答腊Mw9.3特大地震的发生,对全球气候和地震趋势都将产生重大影响.本文讨论了2004年印尼苏门答腊Mw9.3特大地震、2005南亚克什米尔M7.8大震以及2001年中国昆仑山M8.1大震之间的相互关系.同时指出,2006～2007年中国大陆西部地区有可能发生7级左右强震.     

2003年6月青岛震群地震震源机制与震源区应力场特征

利用山东数字地震台网记录的2003年6月青岛震群波形资料,由P波、SV波、SH波初动和它们之间的振幅比,联合计算了ML≥2.9地震的震源机制解。结果表明,震群发生前期,震源机制较为一致,P轴与北东东(80°)近水平方向的区域应力场主压应力方向一致,震群发生后期震源机制变化相对较大。上述现象相对于强震P轴方向与区域应力场主压应力方向一致,而余震P轴絮乱的现象有一定的相似性。但相对于强震在震后引起的主压应力方向变化(约40°~96°)来说,青岛震群地震引起震源区P轴的变化(约45°)并不显著。     

2017年九寨沟MS7.0地震对周围地区的静态应力影响

基于九寨沟M_S7.0地震的破裂模型及均匀弹性半空间模型,本文计算了该地震在周围主要活动断层上产生的库仑应力变化、在周围地区产生的应力场和位移场和同震库仑应力变化对余震的触发.结果表明：（1）九寨沟地震造成虎牙断裂中段库仑破裂应力有较大增加,已经超过0.01 MPa的阈值,虎牙断裂北段、塔藏断裂中段和岷江断裂北段北部的库仑破裂应力有较大降低,因此尤其要注意虎牙断裂中段的危险性.（2）水平面应力场在该地震震中东西两侧增加（拉张）,张应力起主要作用.在震中南北两侧降低（压缩）,压应力起主要作用.从水平主压和主张应力方向来看,均呈现出条形磁铁的磁场形态.从剖面上的应力场来看,在上盘的面膨胀区域内,大部分点的主张应力方向与地表是垂直的,在其他区域内,主张应力和主压应力均以震中为中心,向外呈辐射状.（3）从地表水平位移场来看,震中东西两侧物质朝震中位置汇聚,南北两侧物质向外流出,在震中处的最大水平位移量达43 mm.从地表垂直位移场来看,震中南北两侧出现明显的隆升,隆升最大值达56.8 mm.震中东西两侧出现明显的沉降,沉降最大值达74.5 mm.从剖面的位移场来看,九寨沟地震为左旋走滑地震,且有一定的正断成分.由分析可以推测该断层破裂在大致22~26 km的深度上就截止了.并推测下盘物质运动的动力来自震源北东东方向（四川块体）深度在6~30 km的下盘下层物质,上盘物质运动的动力来自震源北西西方向（巴颜喀拉块体）深度在0~6 km的上盘上层物质.（4）通过计算不同深度上主震对余震的触发作用可知,主震后的最大余震受到了主震的触发作用,多数其他余震也受到主震的触发作用.主震的发生促使了库仑应力增加地区余震的发生,抑制了一部分库仑应力减少地区余震的发生.

     

伽师强震系列应力场的转向过程

自1997～2003年,新疆伽师地区相继发生多次强震. 取哈佛大学公布的伽师强震系列CMT(矩心矩张量解)解资料,由滑动矢量拟合法反演区域应力场. ＣＭＴ解的系统聚类分析表现出3个阶段的时序特征. 分析震源区应力场发现,1997年3月1日至2003年1月4日期间新疆伽师地区的应力场发生变化,2003年2月24日起,又恢复到基本应力场的方向,从而完成从基本应力场－变化应力场－基本应力场一次完整变动过程. 结合区域受力状况和构造背景,讨论了新疆伽师强震系列应力场变化的成因,并且认为伽师强震系列具有体破裂的特征.     

云南耿马7.2级地震破裂与震源应力场

1 98 8年 1 1月 6日在云南省澜沧县和耿马县境内先后发生了 7.6级和 7.2级强烈地震。其中 7.2级地震在震中区小黑江两岸灰岩裸露区出现了具有构造意义的地裂缝带。采用断层滑动矢量法反演出形成上述地裂缝带的应力张量为 :σ1走向 2 2 3°,倾角 2 8°;σ2 走向 42°,倾角6 2°;σ3 走向 1 3 3°,倾角 0°;应力比 R=0 .5 7,总体显示出走滑兼压性特征 ,基本代表了震源机制解所反映的震源应力场特征。断面滑动矢量解析可做为一种判定地裂缝是否是构造成因的方法     

2018年9月8日墨江地震及周边地区构造应力场特征分析

2018年9月8日,云南省墨江县发生M_S5.9地震并伴随一系列余震,探究该地震周围的应力场对于理解该地震的发生机制和后续地震的发展趋势具有着重要的参考意义.本研究收集了震源及其邻区中前人研究和Global CMT所给出的震源机制资料,对该地区进行了构造应力场反演,并同时利用反演得到的应力张量模拟墨江地区的震源机制解表现.结果表明：①在应力轴整体分布上,自西向东σ₁轴（压轴）从NNE-SSW向逐渐转向NNW-SSE向,σ₃轴（张轴）从WWN-EES向逐渐转向WWS-EEN向,张轴呈弧形分布,压轴呈放射状分布.②在应力轴倾伏角上,研究区域内的压应力轴和张应力轴倾伏角都比较小,即两轴均接近水平.③R值分布大体是在东南部相较于西北部大,结合当地地质背景分析得到,物质逃逸自西北向东南呈逐渐变缓的趋势.④利用反演得到的应力张量和应力状态计算墨江地震震源区的相对剪应力和相对正应力大小.由此推测,墨江地震恰好发生在相对剪切应力值和相对正应力正值最大的节面上.从而可以确定墨江地震的发震节面的基本参数：走向216.32°,倾角86.91°,滑动角0.27°,相对剪应力值0.9,相对正应力值0.3.本研究为此次墨江地震的发震背景和地震动力学研究提供了基础性资料.

     

Observations of damage due to the Kashmir earthquake of October 8, 2005 and study of current seismic provisions for buildings in Pakistan

On October 8, 2005 an earthquake of magnitude 7.6 (M _w) struck the Kashmir region of Pakistan causing widespread damage to buildings and infrastructure. This paper summarizes field observations of building damage made by the Earthquake Engineering Field Investigation Team (EEFIT) after the event, where the performance of residential, commercial and government buildings was investigated. A study of the seismic design provisions currently in place in Pakistan is presented and compared with seismic provisions of EC8 (1998) and UBC (1997). Several problems are identified for the implementation of the Pakistan seismic code in its current form and recommendations are made for its improvement in order to be used for the reconstruction of affected areas.     

The seismicity and tectonic stress field characteristics of the Longmenshan fault zone before the Wenchuan M_S8.0 earthquake

The seismicity of Longmenshan fault zone and its vicinities before the 12 May 2008 Wenchuan MS8.0 earthquake is studied.Based on the digital seismic waveform data observed from regional seismic networks and mobile stations, the focal mechanism solutions are determined.Our analysis results show that the seismicities of Longmenshan fault zone before the 12 May 2008 Wenchuan earthquake were in stable state.No obvious phenomena of seismic activity intensifying appeared.According to focal mechanism solutions of ...     

台湾及东部海域强震活动性研究及其对大陆强震的预测意义

研究了 1900年以来台湾及东部海域强震 (M≥ 7)时空分布特征,收集和测定了 1933年以来强震震源机制解。 结果表明,台湾及东部海域存在 3个强震活动带及 4个活跃时段。 29个强震震源机制解较好地反映了 3个地震活动带的区域应力场特征和力源。 研究认为,台湾及东部海域自 1986年开始的第四活跃时段与大陆地区强震活动的第五活跃期有同期活动特点。 据推测,我国大陆和台湾的强震活动可能还要持续一段时间。     

广西及邻区环境剪应力场基本特征与未来地震危险区预测研究

利用广西台网30多年地震观测资料，根据P波初动半周期和地震震级资料测定环境剪应力的方法，测算了广西及邻区大量中小地震震源的相对剪切应力强度值，据此分析了广西及邻区环境剪应力场总体特征，给出了8次中强地震前后一年的环境剪应力值，对环境剪应力值的区域特点进行了分析。     

汶川8.0级地震前后四川及邻区构造应力场研究

收集整理了四川、云南、重庆3省市的数字地震波记录资料,反演该区域的中小地震震源机制解,并利用这些结果采用力轴张量法计算给出5个主要构造带(区)在汶川8.0级地震前后的平均应力场.对比汶川地震前后各主要构造带(区)应力场的状态发现,龙门山构造带南段、鲜水河构造带南段在汶川地震前后局部应力扰动明显,即震后平均应力场方位扰动值相对变化较大;鲜水河构造带南段、龙门山构造带南段和华蓥山构造带中段震后逆倾型地震明显减少.分析认为,这是巨大地震前后大范围地壳应力状态变化或调整的一种反映.