甘肃积石山 M_(s)6.2级地震的震害特征与启示

2023年12月18日,甘肃省临夏回族自治州积石山保安族东乡族撒拉族自治县(35.70°N,102.79°E)发生了6.2级地震,震中烈度为VIII度。地震发生后,通过实地烈度评估与科学考察,对震区VI~VIII度区不同建(构)筑物与生命线工程的震害特点进行了统计分析;从抗震设计与施工管理、场地放大效应与地震次生灾害对建筑结构抗震性能的影响等角度,提出了此次地震的震害启示。结果表明:1)严重破坏和毁坏的建筑结构主要集中在老旧的土木结构、砖木结构和无设防或设防不规范的砖混结构。2)造成建筑结构破坏的主要原因是少量自建房抗震设计和施工的不规范、场地放大效应和地震次生灾害。3)优化和改良生土砌筑材料,改进纵横墙间的拉结措施,强化结构整体性是提高土木结构抗震的有效方法;普及“上下圈梁与构造柱”等基本抗震设防措施,规范水泥砂浆强度,提升农村工匠的施工水平,可有效提高砌体结构的整体性,避免房屋出现整体性垮塌;室内洗手间的墙体应该与房顶、纵横墙间建立有效联接,提高结构的抗震性能。4)孤突斜坡、河流高阶地与岸边为抗震不利地带。当建造用地极为匮乏,不得不选址在这些场地之上时,应该综合考虑场地的地形地貌特征、岩土体物理力学特性、水文地质条件、抗震设防目标、建筑结构类型等影响因素,做好地震灾害风险评估,根据评估结果进行科学设防。灾后重建过程中,应由政府统一规划选址、统一设计,规范施工。

2023年甘肃积石山M_(S)6.2地震随机有限断层三分向地震动模拟

2023年12月18日23时甘肃省临夏州积石山县发生M_(S)6.2地震,震中附近造成大量人员伤亡。基于不同数据和方法反演得到的震源破裂过程还有争议,为模拟此次地震的地面运动,分别采用SW倾向与NE倾向的震源破裂模型,利用随机有限断层法模拟三分向地震动。选取震中距约100 km内的57个触发强震台站,模拟其三分向加速度时程、速度时程及5%阻尼比拟加速度反应谱(PSA)。结果表明,模拟的峰值地面加速度(PGA)、峰值地面速度(PGV)能够体现地震动峰值的衰减规律,NE倾向的震源破裂模型会导致更大的地震动。模拟与观测记录的幅值接近、谱形相似,其中SW倾模型的PSA残差更小。基于三分向模拟地震动给出积石山M_(S)6.2地震的仪器烈度分布,SW倾向与NE倾向模型极震区烈度均达Ⅷ度,其中SW倾向模型与应急管理部发布的烈度图更加接近。积石山M_(S)6.2地震的模拟说明随机有限断层法可用于计算三分向地震动,并验证模拟输入震源、路径与场地参数的可靠性。

近地表速度结构对场地强地震动特征的影响

近地表松散沉积层对地震波具有强烈的改造作用。为了揭示近地表速度结构对场地强地震动特征的影响机理,采用横波勘探和地脉动测试方法研究两个地震台站的场地条件,并对比分析场地测试结果与汶川地震记录的频谱特征。正如浅层地震勘探和地脉动数据所揭示的那样,MXT地震台的强震记录中,对应横波图像0.10s处强反射波的地震动分量（频率5 Hz左右）在该场地占明显优势,而对0.22s的弱反射界面（对应的基频为2.3Hz）的反映并不明显,分析认为这一现象归因于地下10-11m处粉土与卵石层间具有较大的波阻抗差异,因而造成地震反射图像上0.10s附近的强振幅掩盖了0.22s的反射波组,岷县强震记录频谱也显示为单峰值形态。横波勘探在WUD台获得的地震图像显示分别在0.22s和0.50s处有两组比较明显的反射波,其所对应的场地潜在响应频率分别为2.3Hz和1.0Hz,WUD台的强震记录频谱的形态也明显受这两个波阻抗界面的影响;通过对比地脉动与地震记录的频谱图,认为场地结构对地震信号与一般地脉动信号的影响是有差别的。研究表明：（1）剪切波的强阻抗界面深度及其平均波速是控制场地频谱主频的主要因素,近地表地层中阻抗强的界面对地震波的改造作用占主导地位;（2）近地表松散覆盖层的波速结构影响着场地地脉动频谱与地震动频谱的谱形变化;（3）一般情况下,浅部强波阻抗界面对地脉动频谱特征的影响可能大于深部（百米以内）,强震作用下深部波阻抗界面会使场地的响应主频向比其脉动基频更低的频段发展。

2003年甘肃民乐——山丹地震隐伏发震构造的浅层地震勘探研究

采用浅层高分辨率多次覆盖共中心点地震反射技术,对2003年10月25日民乐—山丹地震隐伏发震构造:民乐—永昌断裂和童子坝河断裂,进行了地球物理勘探研究.地震勘探剖面揭示,民乐—永昌隐伏断裂与先前推测的断裂性质基本一致,为逆冲断层,倾向北东,倾角越往深部越缓,约在30°—45°之间,测线处上断点深度小于15m;童子坝河隐伏断裂根据地震剖面结合地貌特征及区域应力分析,可判定具正断层特性,倾向南西,倾角约77°,并非以前所认为的逆冲断层.上述两条断裂于晚第四纪表现出了一定的新活动性,其共同作用导致了2003年10月25日民乐—山丹MS6.1和MS5.8地震的发生.

地震诱发黄土滑坡的滑距估测

认为用坡体波动振荡效应来解释地震滑坡的形成是合理的,地震动使坡体波动振荡产生的启程剧发速度会直接影响到滑后行程速度和整个滑动土体的滑移距离。最大滑距可分为地震时坡体波动振荡产生的位移和地震波动停止后滑坡的滑移距离两部分,先采用Newmark有限滑动位移分析模型计算前者的永久地震位移,再进一步计算后者。经海原地震滑坡实例计算,文中地震滑坡滑距计算公式实用有效。

基于台阵记录的土层山体场地效应分析

选取2008年5月25日至8月7日期间由甘肃省文县上城山地形效应台阵获取的12次汶川地震余震事件(MS≥4.0),在分析其地震动基本参数的基础上,采用参考场地谱比(RSSR)法和水平-竖向谱比(HVSR)法,研究了不同地震作用下上城山地形台阵的场地效应.分析结果显示:随着高程和覆盖层的增加,记录台站地震动的PGA呈增大趋势,地震频谱形状由宽变窄;上城山台阵记录到的地震波在地形基阶频段(2—4 Hz)和浅部土层频段(7—9Hz)的幅值明显放大,RSSR曲线显示山顶NS向的土层频段谱比大于山体地形频段谱比;由于土层山体竖向地震动在中高频段放大,使得HVSR方法谱比结果在中高频段较RSSR方法所得结果明显偏低,而在山体基阶频段附近两种方法的谱比值接近.松散土层山体的台阵记录特征体现了地形和土层对地震动的联合作用,揭示了强震区起伏地形场地震害加重及地震滑坡集中发生的原因所在.

兰州盆地活断层的高分辨率浅层地震勘探技术

针对城市活断层浅层地震探测的一些技术问题,在兰州盆地的金城关断层和刘家堡断层沿线开展活断层浅层(50 m以内)地震勘探技术研究。主要采用纵波和横波多次覆盖共CMP点地震反射方法,获得了目标场地地震图像资料,尤其横波地震剖面更加清晰地反映出超浅层构造空间特征。以红艺村测线(HYC)和师范学校西测线(SFXX)为例,分析总结了数据采集、资料处理、剖面解释三方面浅层活断层地震探测的技术要点。结果可以为兰州市及类似复杂构造地区活断层地震调查提供技术参考。

甘肃文县上城台地的地震记录分析

选取文县上城台地三个不同高程强震台同时记录到的汶川大地震的9次余震记录,研究场地的地震反应和波的传播效应。通过对比峰值加速度、地震反应谱、加速度时程等地震动参数,全面分析了地震动放大效应与地形的关系以及地震动特征与震源的关系。结果表明:相对于山脚,山顶的峰值加速度明显放大,并且山顶的地震动在场地卓越周期附近放大最显著;多数地震记录显示山顶处垂直白水江河谷分量的峰值加速度比值大于平行河谷分量比值;地震动绝对持时从山脚、山腰到山顶依次增长。总之,地形条件和其上覆松散层共同作用造成了上城台地的地震动放大。

1920年海原地震滑坡密集区的地震动场地效应研究

地震动作为引起地震灾害的原动力,常常通过造成建筑物倒塌、山体滑坡等形式引起大量人员伤亡和财产损失。1920年海原81/2级地震,在震中距80 km远的西吉—静宁交界的黄土丘陵区引发了大量的山体滑坡,并造成重大人员伤亡和财产损失。在分析海原地震高烈度区滑坡分布特征的基础上,通过场地调查和数值计算等方法,研究典型滑坡密集场地的地质条件及地震反应特征。研究表明起伏地形和黄土厚度不均等因素造成丘陵山体两侧地震反应的差异,从而导致地震滑坡在斜坡土体较厚的一侧成群连片发育。海原地震造成的滑坡密集区的地形地貌、岩土性质、土层结构等条件决定了该地区地震动随局部场地条件变化非常迅速,地层场地效应和地形场地效应联合作用加剧了斜坡地表的地震动放大作用,增加了触发地震滑坡的动力。

利用场地表征参数研究岷漳地区地震动相对变化趋势

近地表场地条件所引起的地震动差别可以造成不同场地上建筑物震害的显著差异。为了在岷漳地区的震害预测和长期发展规划中考虑场地条件差异性,提出联合V（s30）和地形标度曲率作为场地表征参数来获得研究区地震动相对变化趋势图的方法。研究表明：土质山体〉土质河谷〉基岩山体〉基岩河谷是研究区地震动变化的基本规律,但因覆盖层厚度和地形条件的不同,具体场地的地震动变化也有不同。总体上,地震动峰值加速度的放大程度主要与近地表V（s30）相关,V（s30）越大地震动峰值加速度的放大越小,地震频谱受频率标度地形曲率和覆盖层厚度共同影响,分别在相应的特征频率处放大。该研究可为区域地震动预测提供理论依据,为制定区域长期发展规划和建筑抗震设计提供重要的基础资料,基于场地表征参数研究区域地震动相对变化趋势的方法也可应用于地震烈度速报和地震灾害快速评估等领域。

武都台的地震记录特征及场地条件分析

为了探究场地近地表地层结构对强地震动特征的影响机理,本文以武都台为研究对象,岷县基岩台为参考,分析了两个台站在汶川地震序列期间五次强地震的记录特征,并在武都台站附近开展浅层横波地震勘探和地脉动测试。研究表明武都台水平向地震频谱在1-2Hz的振幅最大,是由厚覆盖层底部强波阻抗界面控制的;受土层非线性特征影响,地震作用可能会使场地的响应主频向比其脉动基频更低的频段发展。工程勘察方法获得的场地卓越周期和速度结构与实际强震台址的地震动特征之间存在相关性,因此,联合横波地震勘探和地脉动方法可预测一般地工程场地的地震响应特征。

三危山断层近场地震动对敦煌莫高窟的影响研究

三危山断层距敦煌莫高窟仅约3km。本文建立横向均匀成层的地震断层模型,利用随机有限断层方法,预测三危山断层发生5.5级、6.0级、6.5级地震时地震动对莫高窟的影响。研究表明逆断层使三危山断层辐射的地震动分布形态呈现出明显的上下盘效应。同时,将计算PGA值与已有的根据其它地区地震记录推出的PGA衰减关系进行了对比分析,认为该结果可供莫高窟抗震防护加固设计时参考。

1988年肃南地震近场地面运动的随机模拟

随机法模拟地震动目前主要采用点源模型和有限断层模型两种方法。本文运用随机点源模型拟合肃南中小地震(ML=4.5,1988年12月19日)与实际记录吻合较好。对获得强震记录的肃南地震(Ms=5.7,1988年11月22日)运用点源模型和有限断层模型两种随机方法模拟计算近场区强震地面运动,并同肃南地震台实际观测记录相比较,强调强震近场地震动预测考虑有限断层更符合实际记录。

宁夏西吉县境地震滑坡的地貌特征及其减灾开发对策探讨

宁夏西吉县滥泥河流域在1920年海原8.5级大震时形成大量黄土滑坡及堰塞湖。本文阐述了西吉县境地震滑坡地貌的基本特征和当地人民对滑坡地貌的开发利用现状,分析了地震滑坡地貌所产生的环境灾害隐患,并针对该地区因地制宜开发利用滑坡地貌的减灾对策进行了探讨。

甘肃岷县灾害之地理解析

通过资料分析、实地考察及灾害调查等方法,揭示了岷县地质灾害频发的根本原因在于其地理劣势:位于南北地震带,断裂发育;处于地貌梯度带,具备地质灾害高发的充分条件,其中包括多发灾害性天气过程;新生代的地层具有容易受到侵蚀和扰动的特征.此外,地形复杂、生态环境恶化、地质灾害常常呈链式发生,也是岷县地质灾害连绵不绝的原因.岷县具有各类地质灾害频发的历史,从而阻碍了该县的经济发展,低下的经济水平制约了当地建筑抵御自然灾害的能力,灾时损失颇显惨重,形成恶性循环.为了实现岷县发展的良性循环,提出了保持可持续性,认清其灾害背景和发展基础是非常重要的,对该地区灾后重建工作有借鉴意义.

关于兰州市“刘家堡断裂”的地震勘探研究

各种地质调查方法的综合研究证明,兰州市所谓的"刘家堡断裂"实际上应该是兰州七里河向斜盆地的北部边界。采用适合于百米以内地震勘探的观测系统,主要探测"刘家堡断裂"沿线浅部岩层变化情况,通过分析4个场地的浅层地震剖面,阐述了勘探场地附近地震图像的特征及其所反映的七里河向斜盆地西北边缘的构造趋势。地震勘探认为,向斜构造界线两侧岩层物理性质差异明显,地震反射剖面对比反映出"刘家堡断裂"与"深沟桥断裂"交汇的部位褶皱变形非常剧烈。总之,兰州盆地内部地质构造复杂,地震勘探的正确解释是建立在对地质构造正确认识的基础上的。

基于ABAQUS的竖向荷载下三维桩土沉降变形分析

利用ABAQUS有限元分析软件,采用Mohr-Coulomb准则,建立了桩土有限元三维计算模型,对竖向荷载下桩土作用进行分析,分别讨论了不同桩距、桩长、桩数的群桩基础沉降性状,并与模型试验结果进行比较。分析结果表明:在相同荷载下,增加桩距或桩长可减小沉降;随着桩数增加,桩基沉降也在增加,但在桩数为n=25×25之后继续增加桩数,沉降变化较小,是否可以通过计算桩数为n=25×25的群桩基础沉降来实现更大桩数的群桩桩基沉降设计值得进一步研究。

河谷地形的地震反应分析

震害现象显示在一些覆盖层很薄的基岩河谷山区地震动分布差异明显。为了厘清各形状要素的均质地形模型对地震动特性的影响,侧重分析了河谷坡角、坡高及不对称坡体等要素对均质体河谷模型的地震动(PGA)的影响。研究结果表明:河谷地形谷底内部的地面运动幅值在坡角40°～50°范围内达到最大值;在高坡角的河谷内波衰减比较慢,波形相对较复杂;在深宽比较小时,高频和低频脉冲的地面加速度峰值都呈现同样的变化趋势,且谷底地面各个位置PGA变化不明显,随着深宽比的增加,高频脉冲的地震反应变化复杂,出现谷底中心加速度幅值大于山脚;河谷的不对称形状对谷底PGA有影响,谷底PGA最大的位置靠近坡高小的一侧,且坡角大的一侧山脚附近谷底PGA要小一些,即坡度和高差越大,会很大程度地增加河谷两侧坡体的临空面,并增大地震加速度的放大系数,凸起地形对地震响应有放大作用,对它附近区域却有抑制作用,而且坡高、坡角越大,抑制作用越明显。

地震作用下节理岩质边坡稳定性影响因素研究

汶川地震灾害调查表明,在基岩山区地震滑塌主要发育在局部强度相对较大、节理较发育的厚层或块状岩体中。以岩石中含两组节理的岩质边坡为例,输入实际的地震记录,采用离散单元法进行数值模拟,分别探讨坡高、地震烈度、坡角及节理倾角组合对节理岩质边坡稳定性的影响。结果表明:地震作用下坡体中质点的加速度、速度具有高程放大效应;节理岩质边坡稳定性随着坡高、坡角和地震烈度的增加而降低;两组节理不同组合的岩质边坡,其稳定性变化较为复杂,受节理倾角与坡角的关系、节理的倾向、两组节理之间夹角等因素的影响。节理岩质边坡在地震作用下是受拉区逐渐向受剪区扩展而最终导致边坡失稳破坏,是受拉和受剪的复合破坏。上述初步结论为评价山区节理较发育的岩质边坡在地震作用下的稳定性提供一定的依据。

黄土地区地震滑坡的分布特征及其影响因素分析

黄土地区极易形成地震滑坡灾害。现场调查显示,受大地构造单元、基底岩层结构、地形地貌条件、地震烈度、断裂构造和马兰黄土临空厚度等因素影响,地震黄土滑坡的展布形态较为复杂,在空间上分布很不均匀,常表现为片状、带状和线状展布,并在不同区域有不同的发育特点。在地震黄土斜坡稳定性分析和灾害预测中,必须考虑多项影响因子。