汶川特大地震漢源震害異常研究

李 平

（中國地震局工程力學研究所，哈爾濱150080）

汶川特大地震漢源震害異常研究

李 平

（中國地震局工程力學研究所，哈爾濱150080）

2008年5月12日在汶川發生的8.0級特大地震，是新中國成立以來破壞最強、波及范圍最廣、救災難度最大的一次地震。這次歷史罕見的地震災害所造成的巨大破壞，舉國震驚，舉世關注。距震中近250km的漢源縣城為這一特大地震Ⅵ度區內唯一的Ⅷ度異常區，是十分典型而又罕見的遠震高烈度異常區。汶川地震發生后，這一現象引起了國內外學者的廣泛關注。探索漢源縣城震害異常成因，總結其形成條件和地震動特征，對促進場地條件工程抗震影響的研究以及提高工程抗震水平具有重要的理論意義和工程應用價值，本文就這一問題開展了系統的研究。

本文全面系統地歸納、總結和評述了當前本領域的前沿研究成果和相關文獻。在整理汶川地震漢源科學考察資料的基礎上利用現場震害調查震后科學考察勘察測試所獲得的資料，通過理論分析和數值模擬等方法給出了漢源震害異常原因的初步解釋，開展了以下幾個方面的研究：

（1）開展了漢源縣城的震害調查、科學考察和場地勘察工作。汶川地震發生后，防災科技學院組織部分教師組成科考隊對漢源震害異常區進行了全面、深入的考察。野外考察獲得了漢源縣城詳細的震害、地質構造、地震地質災害、地形地貌、強震臺站資料等數據信息；通過場地勘察及試驗，獲得了場地土層結構和土動力學參數資料。結合震害調查資料，本文采用經驗公式法對漢源縣城建筑物的自振周期進行分析，得到其破壞較嚴重結構類型建筑物的自振周期大致范圍為0.1～0.6s。

（2）提出了漢源場地輸入地震動的確定方法。本文采用人工合成地震動和強震記錄反演兩種方法來確定漢源縣城輸入地震動。在人工地震動合成方法中，擬合了汶川地震發震斷層下盤的基巖峰值加速度和反應譜衰減關系。分析表明，本文的衰減關系較好地反映了汶川特大地震發震斷層下盤的基巖峰值加速度及反應譜衰減規律。根據所得的衰減關系，本文確定了漢源場地的峰值加速度及其反應譜值。結合相關的經驗參數，人工合成給出了5組地震動加速度時程。本文提出利用強震記錄反演場地輸入地震動方法，其做法是把距漢源最近的九襄強震臺站作為反演臺站，由于位于漢源縣城附近22km的九襄強震臺有詳細的建臺資料，并且在汶川地震中獲取了寶貴的強震記錄，本文利用這些資料，采用一維等效線性化頻域分析方法，反演得到水平向EW和NS基巖場地輸入地震動時程。分析表明，反演的基巖地震動具有較高的可靠性，可以作為漢源縣城輸入地震動。

（3）研究了土層結構對漢源震害異常的影響。本文在漢源縣城場地通過工程地質勘察獲得了場地土層以及土動力學參數試驗數據。在此基礎上，利用一維等效線性地震反應分析方法分別研究了表層土厚度、卵石層埋深、卵石層厚度、卵石層剪切波速以及最不利工況組合等對漢源縣地表地震動的影響。研究結果表明，漢源縣城特殊土層結構具有顯著的放大效應，該放大效應對漢源縣城震害異常有著重要的影響。

（4）研究了地形效應對漢源震害異常的影響。根據汶川地震科學考察現場調查資料，本文分析了漢源縣的地形地貌特征，實際測繪出漢源三維地形圖，采用二維有限差分法及人工透射邊界的原理對地形影響進行了數值模擬，得到各個觀測點的傳遞函數幅值譜，并利用場地傳遞函數幅值表示放大效應。計算結果表明，漢源縣城地形對地震動的放大效應比較明顯，地形放大效應顯著是漢源震害異常的主要原因之一。

（5）研究了斷裂構造對漢源震害異常的影響。采用二維有限差分和透射邊界理論方法分析了斷裂破碎帶與研究點的距離和九襄斷裂對漢源縣城震害的影響。結果表明，對漢源震害異常可能有影響的斷裂為九襄斷裂。這是因為，九襄斷裂作為一條隱伏斷裂，是否通過縣城有待進一步研究，但如果這一斷裂通過漢源縣城，對頻帶4～9Hz的地震動放大效應更加顯著。

綜上所述，造成漢源震害異常的主要原因是土層結構、地形效應和斷裂對地震動的放大效應。計算結果表明，汶川地震在漢源的放大效應在2.0～10Hz頻段內更顯著。放大的地表峰值加速度值超過了《建筑抗震設計規范》（GBJ11-89）規定的漢源縣城罕遇地震的峰值加速度。這使漢源縣城的建筑物遭受了超過設計規范的地震慣性力，導致建筑物破壞，同時其放大效應顯著頻帶與建筑物的自振周期吻合，產生了共振效應更加重了震害，致使漢源縣城震害異常

破壞性地震的震害異常現象綜合反映了場地條件對地震動響應的程度，它既與場地條件密切相關，又與地震波的傳播過程和震源物理過程密不可分，是一極具探索性的研究課題。本文利用汶川地震后現場調查和科學考察獲得的部分資料，對漢源震害異常現象做了初步總結和解釋。由于震害異常現象的復雜性，本文的認識是粗淺的，如有不當之處，敬請指正。

汶川地震；漢源縣城；震害異常；地震反應；場地效應

（作者電子信箱，李平：chinaliping1981＠126.com）

P315.9；

A；

10.3969／j.issn.0235-4975.2014.05.011