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。

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.

2022年泸定M_(s) 6.8级地震发震构造与鲜水河断裂带强震迁移规律

2022年9月5日12时52分在四川甘孜州泸定县发生Ms6.8级地震,震源深度16 km。这是继2014年康定地震后,发生在鲜水河断裂带上的又一次强震。笔者等通过已有文献资料,结合鲜水河断裂带南段野外地质调查,统计了滑动速率及历史地震资料,并总结了近代鲜水河断裂带强震迁移规律,对认识鲜水河断裂带活动特征及未来地震危险性具有重要意义。主要得出以下几点认识:①鲜水河断裂带各段滑动速率差异较大,以乾宁为界,从NW至SE段整体上呈现出“先减速后加速”的滑动特点;②泸定地震发震构造磨西断裂,为一次左旋走滑事件;③川滇地区近代历史强震活跃期具有“跳跃性”迁移的特点。自1981年道孚地震后,鲜水河断裂带断进入相对平静期,持续了33 a。自2014年康定地震发生,鲜水河断裂带再次进入地震活跃期;④鲜水河断裂带的强震破裂并非单次地震的“贯通型”模式,而是多次地震的渐进式。断层间相互作用尤其是大地震的发生对断裂带强震复发间隔具有重大影响,相同断裂带的强震也会对后续地震的发生概率产生变化。

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6.8级地震城镇居住建筑典型震害及启示

为分析泸定68级地震中城镇居住建筑的破坏情况,对位于震中磨西镇及周边城镇居住建筑的典型震害进行调查,总结了城镇居住建筑中框架结构及砌体结构的震害特征,详细介绍了一栋采用框架结构的高层住宅及一栋采用砌体结构的多层员工宿舍的破坏情况,并分析破坏原因。调查与分析结果表明:本次地震中,框架结构和砌体结构破坏普遍在底层更严重;框架结构震害总体较轻,未合理设计的楼梯及填充墙依然是框架结构中震害集中区;砌体结构墙体出现常见的各种斜向裂缝;除设计因素外,造成少量砌体结构倒塌可能原因是传统砌体结构抵抗竖向地震作用能力不足以及特殊场地地震放大效应。根据两种结构类型的建筑震害特征,对灾区重建及既有房屋改造提出了重点加强老旧建筑合规性排查、合理计算不利地段建筑的地震作用、适当引入合适的减隔震装置等针对性的设计建议,以提高城镇居住建筑的抗震能力,同时体现韧性城镇的设计理念。

泸定M S6.8地震震前变形特征及鲜水河断裂南东段地震活动性

针对鲜水河断裂带南东段的历史地震活动性和近10 a该断裂带上发生的中小震群展布特征,利用GNSS观测数据给出2022年泸定M S6.8地震震源区及周边区域的速度场、应变率场,识别此次地震震前的变形特征。GNSS速度场显示,鲜水河断裂带南东段走滑速率约为10 mm/a,区域整体运动为ES向,与断裂构造运动具有一致性;应变率场结果显示,发震断裂仍存在较强的剪切应变积累,汶川特大地震后随着应变能不断释放,龙门山断裂带的卸载作用间接影响鲜水河断裂带的南东段,该断裂长期处于应变积累高值的过渡区,现今仍具有较高的断层闭锁状态,该地区的地震活动趋势和地震危险性值得进一步关注和研究。

2022年泸定M_(S)6.8地震震前区域变形背景及同震形变特征

文中利用Sentinel-1 SAR影像获取了2022年泸定6.8级地震的震间形变场(2014—2020年)和同震形变场,估算了泸定地震的震间断层滑动速率、闭锁深度和同震滑动分布,分析了此次地震对周边断裂的影响,并进一步探讨泸定地震的发震构造和磨西断裂及其周边断裂的未来地震发生趋势。震间InSAR形变场及InSAR和GNSS融合的三维形变场结果显示了2022年泸定地震发震断层的长期滑动特征,滑动速率为(5.9±1.8)mm/a,主要表现为剪切变形明显且应变集中的特征,震前磨西断裂存在明显闭锁,具有强震发生背景。同震滑动分布反演结果表明,此次泸定地震是以左旋走滑为主的高倾角走滑地震,最大滑动量可达1.71m,最大滑动位于10km深处。基于文中获得的同震滑动分布计算了同震位错效应引起的断层面上的库仑应力变化,结果显示磨西断裂南段的地震破裂段形成应力影区,而在此次地震中未破裂的北段的库仑应力显著升高,同时,折多塘断裂南东部分、安宁河断裂带石棉—冕宁段北西部分、大凉山断裂竹马段南东部分和公益海段南东部分的断层面库仑应力显著增加。2022年泸定地震的发震构造为鲜水河断裂带的磨西断裂,此次泸定地震的发生并没有完全降低鲜水河断裂带的地震风险,仍需重点关注磨西断裂未破裂段及其周边具有大地震发生背景的强震破裂空段。

泸定6.8级地震公路抢通保通方案

2022年9月5日,四川泸定发生6.8级地震,公路沿线诱发了大量的地质灾害,造成多处公路损坏或断道,极大地影响了抗震救灾工作。快速摸清震区公路网的受损情况和抢通保通难度,对震后救援至关重要。为此,对震区公路受损情况进行调查,会同地方交通部门完成公路的抢通保通任务。调查发现了507处受损点,公路灾害以崩塌滑坡为主,占总灾害的90%以上。公路灾害具有数量多、规模小、连片分布的特点,公路震害与地震烈度正相关,与断层距离、河流距离负相关。在不利因子组合下,公路震害程度明显加剧,局部位置的公路受损率可达到92.5%。在抢通保通阶段,利用龙头石及大岗山电站的库区水运资源,快速建立5处码头,建立起通往震中的生命通道,让应急队伍快速进入灾区,让伤员第一时间运送出来;灾后交通网的重建充分利用水运资源,不追求道路等级与路线指标,公路重建以提高公路的抗灾能力及韧性为目标。

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。

基于GNSS观测的泸定M_(W)6.7地震震后粘弹性松弛效应

以2022年泸定M_(W)6.7地震为例,通过计算两个连续GNSS测站间的相对位移提升震后变形信号的信噪比,并在此基础上采用分层介质模型模拟此次地震造成的粘弹性松弛效应。结果表明,当下地壳稳态粘滞系数在1019 Pa·s量级时可以较好地解释震后变形,该结果与前人得到的青藏高原下地壳粘滞系数较为接近,略大于根据2008年汶川地震震后变形得到的川西高原下地壳稳态粘滞系数。

积石山Ms6.2级和泸定Ms6.8级地震地质灾害发育规律对比

2023年积石山Ms6.2级地震是继2022年泸定Ms6.8级地震后在青藏高原东缘—东北缘地区发生的又一次强震事件。2次地震均诱发大量地震地质灾害,但由于发震断层类型、地质和地貌等条件的差异,2次地震地质灾害发育分布规律呈现显著的差异性。为揭示不同震区地震地质灾害发育规律,本研究采用地面调查、遥感解译和空间叠加统计等方法,对比分析了积石山和泸定地震地质灾害发育分布特征和控灾因子。结果表明:断层类型控制了同震地质灾害的发育优势坡向和垂向空间展布,即“背向坡效应”和“上下盘效应”;地貌条件是影响同震地质空间分布的主要因子,即川西高山峡谷地貌中“线状”分布和陇西黄土地貌中“面状”分布;特殊土体类型、气候、植被覆盖等差异性是同震地质灾害调查与应急处置中需要重点关注的因子。本次研究可为不同断层类型和不同地貌区同震地质灾害重点防范区范围划定、趋势预测和灾后重建提供科学参考。

2022年四川泸定 M_(s)6.8地震强震动特性研究

北京时间2022年9月5日12时52分,四川省甘孜州泸定县发生M_(s)6.8级地震。国家强震动台网获得了133组三分量加速度记录,在对记录进行初步筛选和滤波后,研究了PGA和PGV衰减关系、竖向地震动特点、地震动速度脉冲,对比分析了反应谱和设计谱,着重对石棉挖角台站附近震害与地震动的相关性进行了分析,结论如下:1)三种台站强震动记录的PGA和PGV拟合曲线都比较相近,PGA、PGV拟合曲线与霍俊荣的预测模型较为接近;2)竖向地震动偏大,约38.2%的强震动记录V/H大于2/3,可能是屋顶塌落、柱子扭转和天花板坠落等震害现象出现的主要原因;3)识别出具有速度脉冲特性的记录11条,该类记录对长周期结构影响较大;4)所选记录反应谱大多超过了罕遇地震设计谱水平段,具有速度脉冲特性的051SMW台站周围房屋破坏较严重,人员伤亡较重。

2022—2023年四川泸定M_(S)6.8、M_(S)5.0和M_(S)5.6地震序列的发震构造及成因

四川泸定2022年9月5日发生M_(S)6.8强震,随后10月22日和2023年1月26日又分别发生M_(S)5.0和M_(S)5.6强余震,主震和两次强余震的震中相距仅几公里却有着截然不同的震源机制解,因此,探究三者的发震构造、联系及成因至关重要.本研究利用国家地震台网记录到的这三次地震序列的连续波形数据及震相资料进行双差重定位,并进一步采取CAP波形反演方法和P波初动极性反演方法获得研究区M_(L)2.5+的79个余震震源机制解.结果显示,主破裂沿鲜水河断裂磨西段,破裂彻底,余震活动性不高.沿主断裂分布的余震具有明显的分段特征,断层近直立且西北浅东南深.主震及磨西段大部分余震均为走滑机制,是典型的印度—欧亚板块挤压旋转造成鲜水河走滑断裂带应力失稳触发的强震活动.发生在贡嘎山地区的余震是M_(S)6.8主震触发的震群活动,震级水平不高,分布弥散,并没有触发与主断裂共轭的燕子沟、海螺沟和磨子沟次级断裂,而是触发了与主断裂近平行的次级隐伏断裂——贡嘎山断裂.M_(S)5.0和M_(S)5.6两次强余震均发生在该次级隐伏断裂上,断层倾角40°~50°且震源深度较浅.贡嘎山地区拉张型地震活动明显不同于走滑型为主的鲜水河断裂带,可能是印度—欧亚板块挤压旋转作用下贡嘎山快速隆升而地表快速剥离导致局部因重力卸载而垮塌造成的,M_(S)6.8主震有明显的触发作用.三次泸定强震的发生,释放了磨西段及西侧贡嘎山地区部分应力,但并未改变"Y"字形交汇区强震发生的可能性.

简易烈度计记录的噪声水平评价:以泸定M_(S)6.8级地震为例

在我国地震预警和烈度速报系统中,烈度计被广泛使用。烈度计的频谱特征主要是通过检定实验室进行标定,但在破坏性地震中,烈度计响应特点缺少必要的研究分析。该文以2022年四川泸定M_(S)6.8级地震为例,对比分析了烈度计记录和强震仪记录在噪声水平、信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)、高通滤波截止频率(f_(HP))取值以及有效周期范围(T_(max))方面的特点,综合评价了烈度计记录的频谱特征,分析了噪声影响。得到以下结论:在整个频域范围内,烈度计记录的SNR要比强震仪记录平均意义上低一个数量级,可以估计烈度计动态范围较强震仪大致低20 dB;烈度计记录的最佳f_(HP)取值相较于强震仪记录存在更大的不确定性,尤其是在竖直方向上;烈度计记录的最佳f_(HP)取值更大,反应谱T_(max)较传统强震仪记录在水平方向小1~2 s,在竖直方向小3 s左右。该研究结果有助于合理应用烈度计记录,服务地震学和地震工程学相关研究。

2022年9月5日泸定M6.8地震预警分析

2022年9月5日,四川省泸定县发生M6.8地震。针对四川地震预警台网部署的EEW和JEEW地震预警处理软件产出的地震预警信息进行分析,从观测数据质量、预警参数测定、减灾效能等方面对地震预警处理过程进行系统性分析,检验预警软件处理结果的可靠性。结果表明,EEW和JEEW分别在震后4.4、8.2 s产出了首报预警信息,震级偏差分别为−1.6、−0.8,震中位置偏差分别为11.2、0.8 km,随着时间的延长和触发台站的增多,预警处理结果最终与正式目录结果趋于一致;本次地震预警盲区半径为14.7 km,预警盲区以外,烈度Ⅵ度以上区域的预警时间为0~21 s,预警有效获益区内减灾效能显著。

2022年9月5日四川泸定6.8级地震及其余震前后b值变化

收集2012年1月1日—2023年2月8日四川泸定地区(29.28°~30.04°N,101.82°~102.28°E)记录的地震资料,利用最大似然法进行b值的空间扫描,揭示泸定主震区及周边区域b值的时空变化特征。计算结果显示,2022年泸定6.8级地震前5个月,主震区及其东南区b值出现加速下降变化,可能预示着局部岩石受力变形接近临界状态;5.6级强余震前,震中区b值仍然维持低值异常,显示出区域内的应力水平仍然偏高,预示着可能会发生强余震;5.6级余震发生后,异常区域明显缩小但未消失,预示着余震可能还将持续,但再次发生强余震的可能性较小。

方向性效应对2022年四川泸定MS6.8地震主余震长周期地震动的影响

2022年四川泸定MS6.8地震主震是一次较为典型的近垂直断层走滑型地震,为研究地震动强度的方向性效应,本文利用震中距100km范围内121台强震仪和地震烈度仪的加速度记录,与中国西南地区衰减模型的预测结果进行了对比,利用谱加速度残差的分布对长周期地震动进行了分析,并与两次震源机制不同的余震进行了对比.结果表明:泸定主震的方向性效应明显,在周期T=1.5~3 s,东南向的向前放大效应显著;在周期T=0.5~1.5 s,西北向的向后方向削弱效应显著;方向性效应在倾滑型的余震中没有明显体现;不同走滑型地震的方向性效应在不同周期体现不同,泸定主震在T=0.5~4 s的方向性效应较其他长周期段更大,对比2022年的马尔康系列地震和2016年日本熊本地震,前者分别集中在T=2 s和3~6 s,后者方向效应随周期增大而增大.