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汶川地震灾后重建断层避让距离研究

吴景发  
【摘要】: 汶川特大地震产生的震害历史罕见,尤其是沿着地表破裂带,房屋成带倒塌,由断层错动带来的地质灾害也随处可见。随着灾后重建进程的不断推进,地表破裂带附近的农居重建,以及大型工业设施的抗震设计,都需要有合理的地震输入,尤其要避免由地震引起断层永久位移造成建筑物的倒塌,地震地表永久位移、地表破裂带宽度的合理估计则是很必要的。 此外,随着我国经济实力的不断增强,大型基础设施的建设也逐年增加,尤其像南水北调、西气东输长距离工程,跨越江河、峡谷的公路铁路桥梁,以及穿越高山的隧道,都不可避免要穿越地震活动性较高的地区或断层。地震断层产生的永久位移对这些工程产生的震害危害性极大。这就使得对地震地表永久位移危险性和地震动的危险性分析同等重要,两者都是工程结构的地震输入。 本文从汶川地震地表破裂带及其附近震害调查入手,详细介绍了地震地表破裂带附近建筑物震害的特点。调查发现,地震地表破裂带对震害的直接影响距离是有限的,破裂带附近也存在一些完好建筑物,但是跨越断层的建筑物则全部垮塌,无一幸免。而地震地表破裂带来的次生灾害,如大型滑坡、崩塌等,则影响范围大大增加。汶川地震地表破裂带的宽度略小于建筑物完全倒塌的宽度,上盘建筑物的倒塌宽度略大于下盘建筑物的倒塌宽度,两者近似相等。逆冲断裂引起的地表破裂带宽度范围内的建筑物倒塌特征明显,均由不均匀的地表永久位移引起的倾倒、倾覆。 认识到地震地表破裂带附近震害的特点,为了提出汶川地震灾后重建的断层避让距离,文章借鉴地震危险性分析方法,建立了地震地表永久位移的概率估计模型。地震危险性概率分析很早就应用于估计地震动、场地液化和滑坡,但一直没有应用到地震断层引起的地表永久位移的估计。总的说来有两个原因,其一,地震引发的地表永久位移范围相对很小,破坏威力虽然巨大,但破坏涉及到震源机制、区域地质和岩土材料的特性,远不像地震动在弹性体内传播一样明了;其二,通过区域地震活动性、区域地震地质调查,对重大和重要工程的选址,一般也采用“避让”的方法进行。 最后,通过对龙门山断裂的构造背景分析,以及地震活动性分析,应用建立起的地震地表永久位移概率分析模型,计算了未来100年内10%超越概率水准下的地表永久位移,从而提出了灾后重建的避让距离约为10m,并简要提出避让措施。


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