泸定地震诱发灾害特征分析

2022年9月5日,四川省泸定县海螺沟景区发生6.8级地震,震中烈度Ⅸ度。相较于2008年汶川8级地震和2013年芦山7级地震,此次地震震级要小,但是地震区为山区,地质灾害发育,造成交通中断、118人死亡或失踪。为探究泸定地震损失情况,作者对泸定县和石棉县的主要地震影响区进行了为期5 d的考察。基于考察成果和区域地质资料,对地质灾害孕育、建筑结构震损和人员伤亡情况进行了分析,以期为灾后重建提供参考。主要结论如下:1)地质灾害的上盘效应不突出,灾害主要分布于烈度Ⅶ度及其以上地区,规模小,以崩塌或落石和浅层滑坡为主,偶见基岩平面滑动和土体圆弧形滑动。2)地质灾害形式受地质条件控制。泸定县得妥镇以上为干热河谷,山坡卸荷较强,风化程度低,主要灾害形式为落石;得妥镇以下降雨量相对较大,山坡卸荷、风化严重,主要灾害形式为浅层滑坡。3)地质灾害主要出现在山脊、陡缓坡交接部位、侵蚀沟槽两壁,以及公路沿线。工程扰动是地质灾害密集分布和人员伤亡的促发因素。4)建筑结构震损主要出现在Ⅸ度烈度区,以磨西镇的震损最为严重。农村自建房屋和老旧建筑施工质量是影响结构抗震能力的主要问题,灾后重建房屋选址需要考虑场地效应影响。5)在高山峡谷地区,公路边坡加固和建筑结构避开落石影响区是降低地震伤亡率的有效措施。

泸定地震中典型隔震建筑震害分析

为落实国务院744号令关于在“两区八类建筑”中推广使用隔震技术的要求,推动隔震技术的健康发展,对位于泸定地震震中的两栋隔震建筑的震害情况进行了调查。分析了某教学行政楼中隔震层的阻尼器及连接件、支墩震害原因,介绍了某宿舍楼的隔震支座震损情况,对两栋建筑隔离缝等构造处理的不合理导致震损的不足之处进行了全面、系统总结。提出了隔震建筑设计应全专业协调,避免过多设置隔离缝将建筑分割过于零碎;与阻尼器连接支墩需进行剪扭验算;穿越隔震层的设备管道的柔性连接应设置U形段预留变形长度,宽度较大的隔离缝应注意防掉落及通行需求的设计及构造等改进意见。并对隔震结构的施工,产品的检验、验收及建设单位责任提出了相关要求。

泸定地震人员死亡、失联数量的变化特征及地质灾害对其的影响

搜集了泸定6.8级地震人员死亡和失联资料,通过与近10年典型破坏性地震震例进行案例对比,定量分析了泸定地震人员死亡、失联数量随时间变化的特征。结合应急救援工作实际,梳理、归纳主要原因,同时系统分析了地质灾害对人员死亡率及失联率的影响。探讨山区地震灾害及救灾特点,提出山区复杂环境下地震灾害信息核查报送及人员搜救能力提升建议。

橡胶砂芯组合砌块应用于泸定地震倒塌房屋隔震研究

该文采用有限元软件对一种适用于村镇房屋隔震的橡胶砂芯组合砌块(rubber-sand mixture cored composite block,RSMCB),在已有振动台试验的基础上进行隔震响应还原模拟。然后在MOXI波和Turkey波输入工况下,对四川省甘孜州泸定县6.8级地震中发生跪坐倒塌的某砖混结构办公楼,进行铺设橡胶砂芯组合砌块前后的地震动响应模拟,对层间位移和层间剪力进行对比分析,得出以下结论:输入加速度在经过橡胶砂芯组合砌块垫层过滤后均有一定程度的下降,其对高频振动频率的衰减过滤是其主要的隔震机理;模拟结果与试验所得误差较小,充分验证数值建模方法的正确性以及子程序本构关系的可靠性;铺设RSMCB的办公楼结构的加速度反应、层间位移和层间剪力较未铺设RSMCB结构模型明显减小,层间位移以底部隔震层最大,XYZ输入工况下,铺设RSMCB的上部结构的响应最大;RSMCB的对房屋的隔震作用十分显著且满足在村镇欠发达地区的低成本隔震需求。在实施农村发展的过程中表现出良好的应用前景。橡胶砂芯组合砌块取材便捷造价低廉,隔震效果显著,可作为一种低成本的长寿命隔震技术。

2022年M s6.8级泸定地震公路震害特征分析

基于对四川泸定6.8级地震震区的沿线公路地质灾害调查,分析研究了震区公路网的受损特征及分布情况。通过对震区国省干道及县乡村道的调查,共发现公路灾害507处,类型以崩塌和滑坡为主,整体表现出数量大、规模小和成片分布的特点。灾害主要分布在大岗山电站库区附近的公路沿线,局部路段存在连续诱发多个崩塌及滑坡灾害群的现象,其中S217线是灾害分布最密集的路段。现场调查发现破坏表现形式以路基受损为主,破坏程度为中度以上的占路基破坏总数的67%,对桥梁和隧道等构筑物影响较小,桥梁及隧道基本上都能保证通行。通过与其他地震诱发的公路震害对比,总结了地形地貌因素对地震诱发公路震害的影响。研究结果有利于地方政府有针对性地开展震区公路沿线的防灾减灾工作。

2022年MS_(6.8)泸定地震诱发滑坡中过剩地形的影响

地貌演化受到构造活动和河流侵蚀等作用影响。作为地貌演化的重要组成部分,滑坡对于塑造地貌形态起到了重要作用。滑坡发生的本质是坡体平衡受到破坏,而这种不平衡现象可体现为存在过剩地形。2022年9月5日四川省泸定县MS_(6.8)地震诱发了大量山体滑坡,为研究过剩地形对同震滑坡的空间分布提供了一个研究实例。文中基于震后遥感影像对同震滑坡进行了提取,并依据ALOS 12.5m地形高程数据计算了震区过剩地形。此次工作共识别出1485个滑坡(面积约为14.83km^(2)),这些同震滑坡多为浅层滑坡,呈带状集中分布于大渡河两侧。同时,过剩地形的计算结果显示其主要分布在大渡河及其支流的山谷两侧。相关性分析结果表明,高达91.7%的同震滑坡分布在不同厚度的过剩地形分布区。为了进一步研究过剩地形和同震滑坡的空间关系,文中对2008年汶川地震、2013年芦山地震和2014年鲁甸地震等诱发滑坡与过剩地形的空间分布进行了分析,结果表明二者的空间分布具有高度的一致性,显示出过剩地形对同震滑坡空间分布的控制作用。值得注意的是,文中计算获得的泸定地震震区过剩地形的平均高度约为80.0m,明显大于此次地震诱发滑坡的厚度,这意味着此次同震滑坡仅仅是移除了很少部分的过剩地形,据此推测剩余的过剩地形分布区仍是未来潜在的滑坡易发区。

泸定地震对土壤物理性质及碳储量的影响

2022年9月5日,四川省甘孜藏族自治州泸定县发生6.8级地震,造成周边区域水土流失加剧,生态状况急剧恶化。本文以此次泸定地震影响产生山体滑坡的林地作为研究对象,以附近未受地震影响且林分结构相近的林地作为对照,分析地震对林地土壤物理性质及碳储量的影响。结果表明,0~5 cm和>5~10 cm土层均表现为滑坡后土壤容重高于未滑坡土壤,碳储量均低于未滑坡土壤。0~5 cm表层土壤毛管持水量、毛管孔隙度均表现为滑坡后大于未滑坡土壤,非毛管孔隙度则相反。综上所述,地震产生的滑坡会对土壤的物理结构产生影响,进而减少土壤的有机碳储量。

2022年泸定地震某隔震建筑内非结构构件震害模拟分析

2022年9月5日四川泸定地震中,位于震中近断层场地的一栋采用隔震设计的建筑内部非结构构件发生不同程度的破坏。非结构构件作为整体结构经济价值最重要的组成部分,减小其地震损伤对于建筑震后功能恢复至关重要。为此,在介绍该建筑内部非结构构件主要震害的基础上,采用二阶段级联方法对非结构件在地震中的具体运动响应进行模拟。第1阶段,在Etabs中建立一8层框架–剪力墙结构有限元模型,基于实测邻近台站近断层强震记录的非线性地震反应分析,模拟该建筑各楼层地震响应;第2阶段,以建筑内部文件柜等常见浮放式非结构构件为原型,在OpenSees中建立零长度转角弹簧模型,以上一阶段的结构楼面加速度响应作为输入,模拟建筑内部不同尺寸高宽比非结构构件的摇晃与倾覆响应,并同时考虑水平单向输入与水平–竖向双向输入两种方式,重点考察近断层地震强竖向分量的影响。结果表明:隔震层能有效降低上部结构的水平楼面加速度响应,但竖向楼面峰值加速度相比竖向地面峰值加速度被显著放大;水平与竖向激励同时输入下浮放式设备的摇晃角度与倾覆概率大于水平单向激励输入的情况,考虑竖向激励的作用后会增大浮放式设备的倾覆破坏风险。因此,在近断层场地进行建筑抗震设计时,强竖向地面运动对建筑内部非结构构件的影响不容忽视。

基于层次分析与受试者工作特征曲线下面积耦合算法的2022年泸定地震滑坡易发性评估

地震滑坡是由于地震的触发作用而导致接近或恰好处于临界状态的坡体发生提前滑动的地质事件。2022年9月5日,四川省甘孜藏族自治州泸定县发生6.8级地震,诱发了大量滑坡,造成严重的人员伤亡和财产损失。本文采用野外调查和遥感解译相结合的方法对泸定地震极震区内的地震滑坡进行解译,并基于ArcGIS地理信息系统平台分析了高程、坡度、坡向、曲率、地层岩性、与断层距离、地震峰值加速度、与水系距离和与道路距离等9个因子与地震滑坡的空间分布规律。通过引入受试者工作特征曲线(ROC)来改进层次分析法(AHP),克服了AHP方法采用专家打分确定影响因子权重的主观性,并采用改进的AHP方法对泸定地震滑坡易发性进行了评估。结果表明,泸定地震在极震区内共诱发5008处滑坡,总面积达17.28 km^(2)。高程、与水系距离和与道路距离是诱发泸定地震滑坡的主控因素。地震滑坡的极高易发区和高易发区面积约占研究区总面积的26%,主要分布在大渡河河谷两岸。采用ROC曲线下面积(AUC)对评估结果进行检验,AUC值为0.8505,表明评估模型具有较高的准确性。本研究可为地震滑坡易发性评估方法的改进提供参考,并为泸定地震灾后重建规划提供科学支撑。

基于InSAR的2022年四川泸定地震同震形变与震源模型

2022年9月5日,四川甘孜州泸定县发生M_(S) 6.8级地震。基于合成孔径雷达差分干涉测量(differential interferometric synthetic aperture radar,D-InSAR)技术处理Sentinel-1A卫星升降轨数据得到此次地震的同震形变场,之后基于DEM拟合以大气延迟为主的噪声分布模型并对整个形变场进行观测误差校正,得出升降轨地表最大形变分别达到13 cm和13.5 cm。以InSAR同震形变场为约束,基于弹性半空间位错模型,反演得出此次地震的断层几何参数和同震滑动分布,并基于滑动分布计算出震中附近空间区域库伦应力变化。滑动分布结果表明,此次地震是一次左旋走滑地震,主要滑动集中在深度为2~12 km的范围内,最大滑动量为2.25 m,发生在主断层面深度约为5.8 km处。库伦应力变化结果显示,在鲜水河断裂及安宁河断裂有应力增加,应注意后期强震风险。

泸定地震区公路沿线次生地质灾害分布特征及防治

2022年9月5日四川泸定发生Ms6.8级地震,严重损坏区内公路交通线,严重阻碍居民出行和应急救援。以国道G662为例,依据灾后调查和治理,统计分析震后山区公路次生灾害类型和发育特征,并给出具体防治措施。结果表明:G662线路走廊带内共发育不良地质145处,其中滑坡(滑塌)46处,崩塌54处,危岩18处,泥石流16处;以“绕大治小”为原则,通过隧道绕避和棚洞防护等设施,能够有效提升强震山区公路承灾能力和韧性防灾。

泸定地震大渡河区域灾害调查及格林函数库应用可行性探讨

2022年9月5日,四川省甘孜州泸定县发生M_(S)6.8地震,造成了较为严重的人员伤亡.震后中国地震局地球物理研究所科考队对泸定M_(S)6.8地震中大渡河干流上的几座梯级水电站和极震区等附近区域进行了灾害调查.调查结果表明梯级电站在本次地震中受影响较小,不影响正常运转.地震发生后,我们也采用经验格林函数方法并考虑震源参数的不确定性特征,对震区的石棉擦罗地区(位置①)、大渡河流域兴康高速特大桥区域(位置②)、历史地震古滑坡—摩岗岭附近区域(位置③)等三个典型位置合理范围的地震动加速度时程进行了快速估计.初步结果表明:位置①和③建筑物存在被本次地震破坏的可能性;位置②桥梁受地震破坏的可能性较小.最后,结合本次灾害调查结果、工程自建地震监测台网、典型位置地震动快速估计的结果,本文对重点工程区域建设基于实际小震波形的格林函数数据库应用前景的可行性进行了探讨.

2022年9月5日泸定地震震级的计算与对比分析

针对不同机构发布的2022年9月5日泸定地震体波震级m_(b)存在偏差的问题开展研究。通过梳理国内外主要震级发布机构的体波震级m_(b)定义,分析了不同机构震级存在差异的原因。同时,基于禁核试北京国家数据中心现有的地震观测台网和集成的震级计算程序,计算了不同机构体波震级m_(b)。结果表明,不同机构之间的震级偏差是由各自震级定义的不同所致,其中包括幅值测量方式和量规函数的不同;此外,还受观测台网的影响,即使采用同一震级定义,观测台网不同时得到的震级也会存在偏差。

基于D-InSAR技术的泸定地震形变场提取与震后灾害防治

2022年9月5日四川省甘孜州泸定县发生Ms 6.8地震,提取同震形变场,对指导救灾、地震破裂分析具有重要意义。利用D-InSAR技术基于二轨差分法处理覆盖泸定地震影响范围内的两景Sentinel-1A数据,通过调整处理方法与参数,提取了该地震的同震形变场。结果表明,同震变形区主要分布于鲜水河断裂西侧,以震中为中心,南北分为沉降区与隆升区,雷达视线向最大形变量分别为9.5 cm和17.3 cm。强震变形引发大量次生地质灾害,并易形成地震—崩塌、滑坡—泥石流链式灾害,震中及强变形区应加强次生地质灾害防治及泥石流预防。

2022年M_(S)6.8级泸定地震诱发地质灾害特征与空间分布规律研究

2022年9月5日四川甘孜泸定县发生6.8级地震,诱发了大量地质灾害,造成房屋损毁和多处道路阻断,并导致了严重的人员伤亡。快速预测地震诱发地质灾害空间分布对震后应急救援至关重要。为此,成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室利用已建立的地震诱发滑坡近实时预测模型,在震后2 h内,快速预测了地震诱发滑坡空间分布概率。同时,利用震后重点区域的无人机影像和国产高分六号影像,对地震诱发滑坡进行了智能识别和人工解译及现场调查复核,共解译滑坡3633处,总面积13.78 km^(2)。研究发现本次泸定地震诱发滑坡,较2008年汶川和2017年九寨沟地震滑坡,规模相对较小。本次地震诱发滑坡主要分布于鲜水河断裂带和大渡河两侧,呈带状分布,在磨西镇、得妥镇及王岗坪彝族藏族乡等Ⅸ度烈度区相对集中。对控制滑坡空间分布的地形地貌、地质和地震3类因素9个因子进行分析,发现其主要分布在坡度35°~55°、高程1000~1800 m范围内;受断层控制强烈,主要分布在距断层1 km范围内;在花岗岩中最为发育。上述研究成果获得的地震诱发滑坡及受损道路和房屋分布情况,为震后应急救援提供了重要支撑。

泸定地震诱发磨西断裂局部应力场偏转的离散元模拟分析

基于磨西断裂附近的姑咱台站和天全台站YRY-4型四分量钻孔应变仪的监测数据,采用PFC^(2D)(5.0)离散元软件模拟泸定地震时磨西断裂局部应力场最大主应力方向的时空演化特征。模拟结果表明,地震前后姑咱台站和天全台站的最大水平主应力(S_(H))方向出现不同程度偏转。模拟结果与现场观测结果基本吻合,泸定地震时断裂的左旋错动会引起地壳浅表层产生压缩应力区和拉伸应力区,而且压缩应力区的偏转角变化值(Δθ)整体呈现逆时针偏转,拉伸应力区的Δθ整体呈现顺时针偏转,距离断裂越远,局部应力场偏转角越小。

考虑台地效应的泸定6.8级地震某框架结构震害调查与分析

2022年9月5日四川省泸定县发生6.8级地震,在磨西台地上某框架结构的震害调查中,发现其东区和西区的框架结构出现不同程度的震害,且差异明显。其中,东、西区框架的首层柱上端均发生了“强梁弱柱”型破坏,西区框架中等及以上破坏等级的比例达到81%,而东区框架仅为13%,呈现出与台地边缘的强关联性。为分析东、西区框架结构震害差异的原因,采用FK-SEM方法分析了磨西台地的地震放大效应。计算结果表明,距离台地边缘越近,地震放大系数越大。其中,水平和竖向的地震放大系数在西区建筑场地分别为2.30和2.25,而在东区建筑场地则分别为2.01和1.99。在此基础上,采用磨西台站的地震动记录,对东、西区框架结构进行了震害模拟,分析了其破坏原因。研究结果表明:磨西台地边缘的地震影响系数的实际放大系数超过了《抗规》规定,存在不利地段影响和近场地震效应叠加的情况,仅按《抗规》不利地段进行考虑,多层框架结构难以实现“大震不倒”的设防目标;竖向地震作用是框架柱下端破坏的直接原因,主要破坏形态为偏拉、偏压破坏,水平地震作用导致其二次破坏;“仿雀替”构造对结构整体变形能力不利,是框架结构“强梁弱柱”型破坏的主要原因。根据震害调查和分析结果,建议在9度近断层设防地区,靠近台地边缘的多层框架结构,设计前宜对建筑场地进行分析,并考虑竖向地震的影响;在有民族特色的建筑设计中,应将“仿雀替”等装饰物与框架脱离,设计为非结构构件,以减少其对框架结构抗震性能的不利影响。

GNSS约束的2022年泸定M6.8地震滑动分布及同震应力变化

2022年9月5日四川泸定县发生M6.8级强震,震中位于鲜水河断裂东南末端,野外地质调查初步结果显示本次地震并未发现明显的地表破裂迹象.本文基于震后科考GNSS流动观测和震中周边连续站观测资料,解算并提取震中90 km范围内31个测站的静态水平向同震位移.结果显示:GNSS同震形变场空间分布呈现明显的左旋走滑特征,观测到的最大水平向同震位移达23 cm,震中距50 km范围内同震位移量普遍大于1 cm.基于GNSS观测资料反演得到的同震滑动分布显示泸定地震地表破裂主要集中在磨西至田湾之间,主破裂深度2~8 km,最大滑动量~1.96 m,地震矩9.25×10^(18)N·m,对应矩震级M_W6.6.静态库仑应力结果显示本次地震增强了震源破裂区周边活动断层的库仑应力,并触发了大量余震,余震主要发生在库仑应力增强区域.结合震间闭锁分布、历史地震及库仑应力变化,我们认为未来需要密切关注与磨西断裂交接的安宁河、大凉山断裂以及康定—磨西段的地震危险性.

基于机器学习预测模型的现地警报级别地震预警试验——以2022年9月5日四川泸定6.8级地震为例

2022年9月5日12时52分四川省甘孜州泸定县发生6.8级地震,造成严重的经济损失和人员伤亡.本文利用此次地震中台站记录到的强震动数据,离线模拟基于机器学习预测模型的现地警报级别地震预警方法.该方法首先构建基于支持向量机的震级预测模型与现地地震动速度峰值(peak ground velocity,PGV)预测模型,而后将每个台站的震级和PGV预测值分别与震级阈值5.7和PGV阈值9.12 cm·s^(-1)做比较,进而得到现地警报级别(0,1,2,3),并用于判断台站附近是否发生潜在破坏.其中,警报级别3为预测震级和预测PGV都超过了阈值,表明在该台站附近有潜在地震破坏且震级偏大.此次地震的离线模拟结果表明:使用P波到达后3 s时间窗,基于支持向量机震级预测模型的单台震级估计标准差为0.35、平均绝对误差为0.27;基于支持向量机PGV预测模型的现地PGV预测标准差为0.34、平均绝对误差为0.32;震级估计误差和PGV预测误差主要分布在±2倍标准差范围内.在不考虑数据打包与传输延时的条件下,地震烈度Ⅶ度区域内的触发台站在震后8 s几乎都发布了警报级别3.在此次地震的震后初期,基于机器学习预测模型的现地警报级别地震预警方法可以得到可靠的警报预测结果,并为中国地震预警系统升级提供了潜在参考.

2022年9月5日四川泸定MS6.8地震序列特征及发震构造

2022年9月5日发生的泸定MS6.8地震是鲜水河断裂周边近六年来规模最大的破坏性地震,其对于分析川滇块体东边界潜在的强震活动具有重要的指示意义.本研究采用双差定位技术对2009年1月1日至2022年9月27日在泸定震源区发生的11103次地震进行了精确定位,利用波形拟合技术反演了主震(MS6.8)、12次震级大于或等于3.0的余震以及贡嘎山附近两次震级大于或等于5.0的强震的震源机制解.结合序列b值结果,对泸定地震序列的特征和发震构造进行了分析研究.研究结果表明,泸定MS6.8地震的发震断层为磨西断裂,主震及其余震发生在黑沟—燕子沟镇—田湾段.这次地震填补了磨西断裂段稀疏地震活动的空白区域,发震断层段大致长度约为40 km,走向大致为160°,呈基本直立状态.序列地震以左旋走滑型为主要错动类型.自2009年以来,泸定MS6.8地震主震西侧贡嘎山附近持续发生地震活动,尤其是2015年该区域出现了显著的地震活动集中现象.主震后,贡嘎山附近的浅源地震活动非常活跃,以拉张破裂为主要特征.需要注意的是,这些浅源地震活动属于触发活动,与磨西断裂带的地震活动不同.b值分析结果显示,磨西断裂带南东段湾东村至田湾的b值较低,约为0.5左右;而北西段湾东村至黑沟的b值较高,处于0.8~1.0之间.这表明磨西断裂带上的应力具有明显的分段特征,能量主要在燕子沟至田湾高应力集中段释放.