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汶川大地震震害特点与成因分析
汶川特大地震造成了巨大的人员伤亡和财产损失，通过对地震特点研究发现，汶川地震地震能量巨大，震级大，烈度超强，震源深度较浅，破裂长度大，地震持续时间长，这是造成巨大损失的内因。下面是小编收集整理的汶川大地震震害特点与成因分析，希望大家喜欢。
汶川大地震震害特点与成因分析 篇1
1 引言
2008年5月12日下午两点28分，四川汶川发生了M8.0级特大地震。这次地震震级大，余震也很多，地表破裂十分严重，同时也带来了次生灾害，造成了巨大的经济损失和人员伤亡，是建国以来唐山大地震后的又一震害严重的特大地震。我国处于西亚地中海和环太平洋的地震带交汇地区，是个受地震灾害比较严重的地区，然而我国对地震的研究起步比较晚，尤其是对房屋抗震研究也是十分缓慢。而且对地震的研究主要是从理论和室内试验着手，但室内试验却很难模拟出现实的地震作用，再加上地震发生本身的复杂性，地震作用很难预测。所以地震的作用机制及震害还很难准确确定。
因此对地震特点及震害分析就十分必要，这对我们研究地震作用机理，进行抗震设计有着十分重要的意义。
2 汶川地震特点
根据房屋的破坏特征和实地研究，我们发现汶川地震具有以下特点：
1、地震能量巨大、烈度超强。8级地震释放的能量为7级地震的32倍，本次释放的地震波能量约为1023.7尔格，有专家称相当于当年上千颗二战时美国在广岛扔的原子弹的能量。据有关资料介绍，在汶川卧龙获取的峰值加速度记录达0.9g（地震烈度10度强），在江油获取的峰值加速度记录达0.7g（地震烈度接近10度）。此次地震所产生的峰值加速度大于0.4g（地震烈度9度）的区域尺度达到350公里，震中烈度高达到11度。
2、震源深度浅、破裂长度大。汶川地震震源发生在地表以下19千米处，所产生的地面运动十分剧烈，地震破裂面从震中汶川开始向北偏东49度方向传播，破裂长度达240千米。
3、发震方式特殊、震动持续时间长。汶川地震为逆冲、右旋、挤压型断层地震，在挤压应力作用下，由南向北东逆冲运动；地震强烈波动时间长达100秒（地震史上少见），持续的强烈振动对各种房屋结构安全造成持续叠加型破坏。
3 地震对房屋建筑的影响分析
3.1 不同地质构造及场地条件下的房屋震害分析
1、地质构造差异对房屋震害影响
由于地震波在不同地质构造中传播速度和方式的差异，使得处于不同地质构造区域内的房屋建筑的震害情况明显不同。处于断裂构造或褶皱构造区域内的房屋建筑比处于单斜或水平岩层构造区域内的破坏严重。其中，以断裂构造区域内的房屋建筑震害最重，水平岩层构造区域内的震害较轻。沿龙门山中央断裂带两侧20千米范围内为断裂或褶皱构造发育区，房屋震害异常严重[3]。
2、场地条件差异对房屋震害影响
在比较密实稳定的土层或基岩场地，地震破坏小；在比较松散没有胶结的洪积层、河流冲积层或土层中富含水分的场地，地震破坏大，且震害随土层厚度增加而加强。
3.2 不同房屋结构类型的震害分析
3.2.1 砖混结构
不少地方在九十年代以前的砖混结构中较多地使用了大开间、大开窗、外走廊等结构形式，当时的抗震规范没有从圈梁和构造柱的设置上提出更多的'要求，加上大量使用与墙体连接锚固不充分的预制空心楼板使砖混结构的整体性也受到了影响，这些结构形式的建筑在重灾区普遍都发生了严重的破坏或整体倒塌，砖混结构中，以大开间、大开窗、外走廊等建筑形式的震害最为严重[4]。
3.2.2 框架－砌体混合结构
无论是底部框架上部砖混的竖向混合结构还是部分框架部分砖混的水平混合结构，由于刚度突变、传力途径复杂和变形能力不协调等因素，大量此类建筑破坏严重，如使用混合结构的商场、办公、医疗、学校等公共建筑。
3.2.3 框架结构
震害调查显示，此次灾区一些框架结构的破坏体现为框架柱先于框架梁破坏。规范中考虑框架的抗震作用主要是抵抗水平振动、水平荷载的作用，但此次地震的竖向作用十分强大，震中区域的框架柱出现了（水平竖向、叠加作用的）粉碎性压缩破坏。柱先出铰破坏，梁还较好的情况也不少。
3.2.4 排架结构
震害调查中发现，灾区的不少厂房及仓储用房的排架结构由于跨度大、屋架重、柱间连接弱，加上一些年久失修等原因在此次地震中破坏严重，跨塌较多，其中单跨比双跨震害重，重屋架比轻屋架震害重。
3.2.5 木结构房屋和轻钢结构
木结构采用榫卯连接，榫头在榫卯节点处可轻微转动，具有“柔性”连接的特点，柱根直接放在柱基石上，水平震动时柱根可在柱基石上轻微滑动，厚重的屋盖通过穿斗或斗拱的连接方式与内柱、檐柱体系连成一体，保证了木结构房屋的整体性。
在灾区还有少量的轻钢结构形式的轻工业厂房，由于其质量轻、连接可靠、结构整体延性好，加上与之配套的屋盖和墙板均采用轻质材料，使其具有较好的抗震性能。这次地震中震害主要表现为柱间支撑连接被拉断、钢构件防火涂料剥落等，震害较轻。
4 结论
对汶川特大地震震害分析，尤其是对房屋破坏规律的研究，对我国房屋抗震设计有着重要的意思。通过对这次地震的特点和不同情况下的房屋危害情况分析，如地质构造及场地条件下、房屋类型、不同材料下房屋的破坏特征研究，可以得到以下结论：
（1）处在断裂构造或褶皱构造区域内房屋震害比较大，地基比较好情况下房屋震害危害较小。
（2）大开间、大开窗、外走廊的砖混结构震害较严重，框架砌体混合结构、框架结构、排架结构震害比较严重，而木结构和轻型钢结构具有良好的抗震性能，震害较轻。
（3）随着我国对建筑材料抗震性能的要求提高，一些采用新材料的房屋震害较小，而原来可以用而现在禁止使用的材料的房屋震害较小。
汶川大地震震害特点与成因分析 篇2
一、四川汶川大地震与断裂构造带活动密切相关
从甘肃天水-陕西汉中-四川汶川-四川汉源存在一条规模巨大的裂生线型深大断裂带，它属于一条大陆岩石圈消减带，正是西部海西期地槽构造层(松潘-甘孜褶皱带)与东部晋宁期地台构造层(扬子地台)的分界线，也是基本大地构造单元分界线。它主体表现为逆断层特点，具明显的逆冲、右旋、挤压断裂特点。这条规模巨大的裂生线型深大断裂带就是位于青藏高原与四川盆地之间的龙门山大断裂，长约500公里、宽约70公里，走向为北东-南西。从遥感影像(图1)上清晰可以看到，这条断裂可以分为三组:东南部为龙门山前主边界断裂带(都江堰-和县断裂);后龙门山大断裂(西北部为理县断裂);主中央断裂带(中间为映秀-北川断裂)。
这三组断裂在影像上十分清晰，呈近乎平行等间距分布，次级断裂十分发育，显现“束”状特点。据历史资料分析，在这三组断裂带上，大小地震活动非常频繁，尤其是在都江堰西北至北川一带以及理县一带，6～7级以上地震次数多，强度大。
四川汶川大地震与青藏高原快速隆升作用引起东缘龙门山构造带运动，使构造应力在北川-映秀地区强烈释放，导致在地壳脆-韧性转换带发生了破坏性巨大的浅源地震。
二、四川汶川大地震与垂向隆升作用引起的岩石破裂作用密切相关
(一)汶川地震极震区崩塌、滑坡显示地震垂向力作用明显
汶川地震引发的地质灾害呈现单位面积内数量之大是此次地震地质灾害的一大特点。地质灾害类型以崩滑为主，崩塌远多于滑坡。“5.12”汶川大地震诱发了近15000多处滑坡，仅汶川县境内，滑坡就多达164处，崩塌1732处。汶川地震区的龙门山构造带是由一系列北东向展布的、左行雁列的紧密褶皱和3条主干大断裂及次级断裂系组成，自东向西包括龙门山前主边界断裂带、主中央断裂带和后龙门山大断裂构成的复杂褶皱冲断带。地震诱发的滑坡、崩塌和泥石流等灾害发生密度最大的地区主要在汶川、什坊、绵竹、安县、北川和青川等地，主要沿龙门山中央断裂带和后龙门山大断裂带展布。从密度上统计，沿龙门山中央断裂带汶川映秀-安县高川-北川陈家坝-平武南坝一线，滑坡密度大于50%以上，最大可达70%。
此次地震引起的滑坡与常见的滑坡有显著不同的特点:
1.汶川地震滑坡的滑床往往不具有连续的、完整的滑坡面，剪出口滑坡特征不明显，呈现明显的“尖点凸起”或“边缘突出”特征，清晰反映出上部滑坡体被地震震动解体，甚至是抛掷后与下部滑床边缘发生碰撞。根据强震地面运动记录和实地调查结果分析发现，在汶川地震极震区，触发滑坡的地震垂向力作用十分明显，大量滑坡经历了初始斜坡-地震抛掷-撞击崩裂-高速滑流的作用过程。在汶川地震区，震中距小于10公里的极震区，即龙门山主中央断裂构造带汶川映秀-北川-青川约300公里的'地震带上，垂向地震加速度大于水平地震加速度。统计显示，在极强震区，大量滑坡体呈现上部山体被抛掷后迅速下坠并撞击下部基岩凸起或台阶，形成光圆的凸起或台缘。北川陈家坝太洪村滑坡是一个典型范例，山体在地震力作用下，上部崩滑体被分离母体抛掷，然后在台缘与下覆基岩发生碰撞崩裂，转化为高速碎屑流。这是极震区滑坡的一大共性。
2.此次地震引发的崩塌、滑坡在山体上呈现群滑特点明显，影像上浅色区域顺坡向放射状排列的滑坡群十分清晰。一般情况下，一般外力引发的崩滑大多以单体居多，影响深度有限，崩滑以原岩结构不受破坏，且滑坡多余崩塌为特点。而汶川地震引发的崩滑，导致崩滑的地震波来自地壳内，这种自内而外的伤筋动骨的破坏远比一般外力对山体表层的破坏严重的多。这就说明，此次地震引发上下震动的作用力远比水平作用力要强的多。
综上所述，汶川地震及震区崩塌、滑坡的产生显示出此次地震垂向力作用明显。
(二)汶川大地震与南北地震带垂向隆升作用引起的岩石破裂作用密切相关
从川陕甘青地区新构造-地震-遥感影像图(图3)分析，川陕甘青地区存在上述甘肃天水、陕西汉中-汶川-汉源这条规模巨大的近南北向的裂生线型深大断裂带，从已发生的地震分布来看，该带正好为一条南北地震带。该南北地震带在中部与那曲-西安东西向地震带穿插，南部与甘孜-甘洛北西向地震带相交插。
这条南北地震带是从在宁夏-陇东-川西-云南贯穿中国大陆，走向大致为南北的地震密集带，是中国三大强震带(天山、台湾、南北地震带)之一。这是一个规模巨大的重力梯级带，其西部地壳厚度大而东部厚度小;也是地震频度和地壳活动性差异分界线，其西部地震活动频发，地壳具有很强的活动性，以东除华北外地震要平静得多，活动性锐减;其两侧宏观应力场差异巨大，以西整个岩石圈处于印度板块与西北利亚板块之间的南北挤压环境中，岩石圈没有达到均衡，以东岩石圈处于西太平洋扩张的东西拉张环境中，基本上已达到均衡，正是由于应力场由压缩转变成拉张产生剪切应力造成南北地震带。
“5.12”汶川大地震是南北地震带在映秀-青川地段垂向隆升作用所引发，发震机制明显显示为岩石圈岩石破裂而不是断层错动引发。主要理由如下:
1.汶川大地震区位于南北地震带中段的龙门山，震中及余震分布在映秀与青川之间北东向近360公里的狭长地带，但地表观察不到映秀-北川断裂在地震中重新移位与复活现象，但南北地震带西侧地面有明显抬升。
2.映秀-北川断裂带上，汶川地震破裂面近乎直立，而映秀-北川断裂是中生代缓倾斜断裂，因此此次地震引发的破裂面很可能是一种与老断层关系不密切的新的断裂面，这也就说明此次地震引发的破裂面与垂向隆升作用关系密切。
3.在宁夏-陇东-川西-云南贯穿中国大陆的南北地震带东、西部GPS观察水平运动速度矢量很小，在与南北地震带正交的中部和北部GPS观察水平运动速度矢量很小，这说明印度板块持续向北推压，使青藏高原向东侧流动和挤压，使龙门山构造带主边界断裂映秀-北川断裂由西向东逆冲运动不显著，也就是说水平应力作用不是主要的。
4.从该区新构造运动图(图4)上可以看出，南北地震带以西由于新构造运动，成为板块碰撞带强烈隆起区;以东形成滨太平洋弧后差异升降区，以四川盆地为代表，尤其以成都附近明显。主要地震分布在两大差异升降区过渡地带的南北地震带上，即西部强烈隆起区的东侧边缘地带。
三、结论
在汶川地震极震区，地震引起的崩塌、滑坡清晰反映出上部崩塌、滑坡体被地震震动解体，甚至是抛掷后与下部滑床边缘发生碰撞，触发崩塌、滑坡的地震垂向力作用十分明显;汶川大地震区位于南北地震带中段的龙门山，地表观察不到映秀-北川断裂在地震中重新移位与复活现象，但南北地震带西侧地面有明显抬升，地震破裂面近乎直立;南北地震带东、西部GPS观察水平运动速度矢量很小，在与南北地震带正交的中部和北部GPS观察水平运动速度矢量很小。
通过上述分析，此次地震垂向隆升作用力表现明显，四川汶川大地震与南北地震带垂向隆升作用引起的岩石破裂作用密切相关。
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