关于抗震中强震地面断裂评估的研究

杨 兴

（华北电力大学 科技学院）

关于抗震中强震地面断裂评估的研究

杨 兴

（华北电力大学 科技学院）

断裂是地质现象，也是一种自然灾害(地质灾害)。通常，地壳应变能沿断裂瞬时大量释放会导致破坏性地震的发生。当其接近地表时，在一定条件下会引起地表形变和破裂，使结构出现错位和撕裂破坏，因其是地震引起，故属地震地质灾害的范畴。

发生在国内外的若干强震中,伴随强震地面断裂的地震时有报导,由于破坏作用大,后果严重,非一般工程措施可以抗拒而引起普遍关注,在我国已纳入工程地震安全性评价的一项重要内容。

从工程安全的角度考虑,断裂再活动有可能对人类的工程活动构成潜在的威胁。断裂再活动的危害性主要表现在2个方面:1)可能导致破坏性地震,即断裂的潜在地震危险性和危害性;2)强震发生时,在发震断层线附近可能产生地面断裂带,其上的地下设施、地基基础和上部结构除遭受强震动破坏外,还遭受因地面断裂引起的地基失效的破坏,即断层的潜在断错危险性和危害性。因此,在工程可行性研究、场地选择等工程前期工作中,断裂的地震工程评价是一项重要的基础性工作。

强震地面断裂主要受发震断层控制,其力学性质和方向性与发震断层基本一致,并沿发震断层及其附近分布。在宏观上,地面断裂很难用一条线或一个面概括,而是一断裂带。不同地震地面断裂的力学性质、几何形态和破坏作用存在明显差异。我国近代强震地面断裂带的宽度一般都在数十米以内,长度由数公里到数十公里,而长度达数百公里、宽度达数百米的地面断裂比较罕见。一般情况下基岩或地表覆盖层较浅的丘陵山区地震的地面断裂带比较狭长 ,地裂缝的连续性也较好。相反,平原和盆地内部的强震地面断裂带宽短、且连续性较差。强震地面断裂带内的地裂缝长度和宽度存在很大差别。规模小的地裂缝长度可能只有数米到数十米 ,宽度不过数厘米。规模大的长度连续延伸数公里到数十公里 ,水平和垂直错动数十厘米到数米 ,有些断裂缝的可见宽度可达数米。强震地面断裂带内的地裂缝分布具有明显的不均匀性和随机性,它可能既不沿着地质图上标明的活动断层线展布 ,也可能不发生在历史地震的地面断裂带内,而是沿着发震断层线 ,在抗剪强度薄弱的剪切带内断续延伸[1]。

从强震地面断裂带的宏观震害看 ,凡地裂缝规模大 ,错断地基基础造成严重地基失效的 ,地下设施和上部建筑都不可避免地遭受严重破坏。

传统的断裂潜在断错危险性评价多以经验、确定性的评价为主,预测的结果是危害发生(概率为 100 %)或不发生(概率为 0)。事实上,地震作为一种自然灾害,其发生和危害性虽有必然性,但也有其偶然性,特别在当前,由于受对其科学认识的限制,地震及其危险性和危害性的估计和预测还存在许多不确定性。建立在这种基础上的震害防范,也只能是在一定条件下的期望,过于保守的、超越承受能力的防范有可能导致不可接受的投入,而过于冒险,又有可能增加工程潜在不安全性的隐患。因此,根据目前的科学状况和地震危险性及危害性的估计基础,考虑防震减灾投入和可能导致灾害损失的平衡,寻找最佳设防是当前抗震减灾的基本出发点。考虑到人们对断裂地震地表断错的预测和估计也存在很多不确定性,从风险设防的角度去应用和理解断裂地震断错的潜在危险性和危害性,是和该学科发展水平相适应的。为了达到这一效果,在对断裂进行断错的工程评价时,一方面要考虑断裂潜在断错的可能性,另一方面也要考虑发生潜在断错可能性的大小,根据现有资料尽量从断错发生的可遇概率去评价断裂断错的潜在危险性和危害性,从而为工程的减轻地震和地质灾害提供风险设计的科学基础。

断裂对工程的影响包括地面断裂效应和地震动效应，地面断裂对于建筑物是难以抵抗的，因此在建筑抗震设计规范中规定为危险地段，在建设时应予避开。而地震动效在确定抗震设防烈度或设计地震动参数时已给予考虑。

并不是所有地裂均需考虑避开。发震断裂地震时与地下断裂构造直接相关的地表地裂位错带，是建筑工程遭受断裂破坏的主要因素，工程建设应予避开。与发震断裂间接相关的受应力场控制新产生的地裂（为分枝及次生地裂），对建筑物的剪切撕裂作用比较小，可以通过采用刚性地基和其他方式加以考虑，对经过正规设计建造的工业与民用建筑影响不是很大。地面断裂与震级、断层性质、破裂模式、覆盖层厚度、场地沉积环境等密切相关。通常，断层的覆盖层厚度越大，地表断裂发生的可能性就越低；倾滑型发震断层造成地表断裂的可能性、影响程度与范围均要比走滑型断层严重。中强震（6.5级以下）的地震很少产生地面断裂。

在场地选择和规划时，强震地面断裂应予以避让；无法避开时，不能用加固地基和上部结构的方法来处理，而应采取能够适应断层错动变形的工程措施。强震地面断裂（地表位错）对城镇土地利用影响甚大，在规划中应评价发震断裂的地面断裂危险性，为城镇的土地利用提供依据。

[1] 周正华、孙平善等.断层场地震害研究综述.地震工程与工程振动，2003.10 23-5

G322

B

1007-6344（2015）12-0115-01