汶川地震诱发大型滑坡分布规律研究

2008年5 ·12汶川地震由于其超常的地震动力,触发了数百处大型滑坡灾害。本文以遥感解译所获取的汶川地震区112处面积大于50000m²大型滑坡的基本信息为基础,结合代表性大型滑坡实例的现场调绘,对汶川地震诱发大型滑坡的发育分布规律进行了较系统的研究。结果表明,汶川地震大型滑坡分布除表现出与汶川地震诱发区域性地质灾害类似的分布规律之外,因主要源于发震断层瞬间大幅度错动的直接地震动力引发的大型滑坡,其发育分布及滑动、运动方式还表现出自身的特点,具体可归结为以下几种效应: (1)距离效应:约80%的大型滑坡集中分布于发震断裂地表破裂带两侧5km的范围内,距离越远,滑坡分布数量越少; (2)锁固段效应:汶川地震诱发的大型滑坡主要集中分布在与发震断裂的交叉、错列、转换部位及NE段末端等5个集中区段。其中,红白-茶坪段是大型滑坡最为集中发育段,不仅滑坡数量多,而且规模大,汶川地震诱发的最大两处滑坡均分布于此段。其次为断裂NE段末端的南坝-东河口段,该段大型滑坡密集发育,东河口滑坡和窝前滑坡等大型滑坡均出露于此段; (3)上下盘效应:绝大多数(>70%)大型滑坡都位于活动断裂的上盘,存在明显的"上下盘效应"; (4)方向效应:在与发震断裂带近于垂直的沟谷斜坡中,在地震波传播的背坡面一侧的滑坡发育密度明显大于迎坡面一侧,存在"背坡面效应"。同时,大型滑坡的滑动及运动方向还与各区段断层的错动方向有一定的相关性。在断层活动以右旋走滑为主的青川境内,有相当数量的滑坡表现出向NE方向滑动和运动的特点。     

龙门山地震带的地质背景与汶川地震的地表破裂

龙门山位于青藏高原与扬子地台之间, 系由一系列大致平行的叠瓦状冲断带构成, 自西向东发育汶川—茂汶断裂、映秀—北川断裂和彭县—灌县断裂,并将龙门山划分为3个构造地层带,分别为变形变质构造地层带（主要由志留系—泥盆系浅变质岩和前寒武系杂岩构成）、变形变位构造地层带（主要由上古生界—三叠系沉积岩构成）、变形构造地层带（主要由侏罗系至第三系红层和第四纪松散堆积构成）。
龙门山断裂带属地震危险区,3条主干断裂皆具备发生7级左右地震的能力,其中映秀—北川断裂是引发地震的最主要断层,据对彭县—灌县断裂青石坪探槽场地的研究结果表明,在该断裂带上最晚的一次强震发生在930±40a.B.P.左右,据此,可以初步判定,这3条主干断裂的单条断裂上的强震复发间隔至少应在1000a左右,表明龙门山构造带及其内部断裂属于地震活动频度低但具有发生超强地震的潜在危险的特殊断裂,以逆冲-右行走滑为其主要运动方式。
汶川地震属于逆冲—走滑型的地震,地表破裂分布于映秀—北川断裂带和彭县—灌县断裂带上。根据近南北向的断裂（小鱼洞断层、擂鼓断层和邓家坝断层）和地表断距可将映秀—北川断层的地表破裂带划分为两个高值区和两个低值区,两个高值区分别位于南段的映秀-虹口一带和位于中北段的擂鼓—北川县城—邓家坝一带;两个低值区分别位于中南段的白水河—茶坪一带和北段的北川黄家坝至平武石坎子一带,两个高值区分别与小鱼洞断层和擂鼓断层相关。根据保存于破裂面上的擦痕,可将该地震破裂过程划分为两个阶段,早期为逆冲作用,晚期为斜向走滑作用,其与地壳增厚构造模式和侧向挤出摸式在青藏高原东缘的推论具有不吻合性。鉴于龙门山的表层运动速率与深部构造运动速率具有不一致性,初步探讨了龙门山地区的地表过程与下地壳流之间的地质动力模型,认为下地壳物质在龙门山近垂向挤出和垂向运动,从而造成导致龙门山向东的逆冲运动、龙门山构造带抬升和汶川特大地震。在此基础上,根据汶川地震所引发的地质灾害,对地震灾后重建提出了的几点建议。     

汶川地震触发大光包巨型滑坡基本特征及形成机理分析

大光包—红洞子沟巨型滑坡是汶川地震触发的最大规模滑坡,其体积达7.42亿m3, 堰塞坝高达690m,是我国已知的最大规模地震滑坡和最高的滑坡堰塞坝,也是目前全世界已知的为数不多的几个方量在5亿m3以上的超大规模滑坡之一,其高达690m的滑坡堰塞坝为目前世界最高的滑坡坝。滑坡位于发震断层上盘,距发震断裂——映秀—北川断裂不足7km。震前斜坡为三面切割的孤立型山脊,相对高差达1500m;斜坡岩层走向与坡面近于垂直,层面延展性极好,构成滑动面形成的基础。调查和分析表明,斜坡的临空条件和贯通性好的灰岩层面是滑坡产生的基础;而高强度和长持时强震地面运动是导致滑坡产生的根本因素。滑坡产生的机理和过程可分为以下4个阶段：即坡体震裂、松弛和解体阶段、高速溃滑阶段、震动堆积阶段、二次抛射和碎屑流堆积阶段。失稳高速下滑的坡体,形成了沿主滑方向长4.2km,宽2.2km的堆积体,高速流动的碎屑流越过下游侧风波岩山脊,沿红洞子沟形成了长1km的碎屑流堆积区。     

2008汶川大地震极端滑坡事件初步研究

  为了分析汶川地震诱发滑坡灾害事件强度和影响,本文以汶川地震诱发滑坡极端事件为线索,在统计分析前10个规模最大、位移最远、危害最重及最大滑坡堰塞湖分布特征的基础上,重点研究前三甲极端滑坡事件的简要特征,初步揭示： (1)汶川地震诱发的极端滑坡事件主要沿龙门山中央断裂（映秀—北川断裂带）和Ⅹ-Ⅺ高烈度地段分布,强震的振动力、地震主传播方向和发震断裂NE向扩展作用是启动极端滑坡事件的主要原因;  (2)规模最大的前10个滑坡和距离最大的前10个高速远程滑坡具有很好的重合特征,两者都反映汶川地震诱发的高能量滑坡事件; 其中,规模最大的绵竹市安县大光包滑坡,初步估算体积约742×108m3,最大运动距离达到35km,距离排名第二; 距离最大的绵竹文家沟高速远程滑坡,初步估算最大位移为42km,其体积约15×108m3,规模排名第二,这两个滑坡都属于世界上罕见的大型高能量高速远程滑坡;  (3)前10个最大的灾难性滑坡事件,累计导致3751人死亡,单个滑坡引起的人员死亡超过100人,最多的达到1600人,属于世界上罕见的灾难性滑坡事件;  （4）潜在危险性最大的10个滑坡堰塞湖,曾经威胁几十万人的生活安全,其中,最大的北川唐家山滑坡堰塞湖,曾经威胁下游绵阳市30万人的生活安全,这些滑坡堰塞湖都及时采取人工开挖措施排除了潜在危险。     

汶川大地震山地灾害发育的控制因素分析

汶川大地震震后地质灾害调查结果表明,龙门山山地灾害无论是空间分布还是在剖面分布上均具有明显的不均一性：平面上集中在发震断裂及非发震断裂及其附近,剖面上集中在坡顶、坡折及孤立的突出地形上;运动形式具有加速起飞-滑翔-俯冲着陆三阶段。主要受控因素有发震断裂、高烈度、地震持续时间、斜坡地形效应、岩性及结构等。     

大柳树坝址工程断错效应分析

坐落于中卫-同心活动断裂带中间部位的黄河黑山峡大柳树坝址,距F201发震断层垂直距离不足1.5km。统计表明,在青藏高原及其周缘地区,当发生Ⅶ级以上破坏性地震时,距发震断裂两侧3～5km的范围内都有可能出现断层的分支破裂、次生破裂等错断效应。大柳树坝址处于Ⅶ级以上地震时的分支破裂发生带内,因此,存在工程错断效应问题。三维有限元数值模拟结果表明,断层F201发生错动时,坝址地段断层F93、F39、F40相对于F201的错动比率处分别达到14.38%、12.00%和9.84%以上。     

汶川地震地质灾害后效应分析

汶川地震过去3a了。3a来,大量的国内外学者对地震灾区地震地质灾害的发育分布规律、形成机理及防治对策给予了高度关注,发表了大量的研究成果。人们在关注同震地质灾害的同时,更对地震灾区今后地质灾害的发生规律及演化趋势、持续时间倾注了极大的关心,因为震后连续3a,尤其是2010年,灾区地质灾害的频率和规模均出现较震前显著增大的现象。本文收集整理了震前和震后灾区地质灾害的数据资料,尤其研究了震后3a灾区重大地质灾害的特点和发生规律,在此基础上,分析了震后灾区地质灾害可能的持续时间、演化趋势以及高风险区的范围。分析和研究结果认为,震后汶川地震灾区的地质灾害将持续20~25a; 在这段时间内,地质灾害将以4~5a一个高峰为周期,呈震荡式的衰减下降,并最终恢复到震前的水平。震后地质灾害的高风险区将出现在耿达-映秀、小鱼洞、红白-茶坪、擂鼓-陈家坝和青川东河口-窝前这5个地段上。     

汶川地震地表破裂影响带调查与建筑场地避让宽度探讨

5.12汶川Ms8.0级地震沿龙门山中央断裂带形成长度约270km的地表破裂带,破裂带垂直和水平位移一般为1.0～5.0m,最大可达9.8m。在地表破裂带附近,建筑物破坏严重。笔者系统调查了龙门山中央断裂带地表破裂的垂直和水平位移以及地震地表破裂影响带宽度,并采用物探测试方法对部分影响带宽度进行了验证。统计结果表明,汶川地震地表破裂影响带宽度主要集中在16～60m,影响带宽度（D）与垂直位移（H）具有较好的线性关系,即D=10.11H+16.0。对于逆冲性质为主的地震地表破裂而言,上盘影响带宽度与下盘的比值一般为3：1～2：1,据此可确定地表破裂带上、下盘的避让带宽度。笔者根据现场调查并借鉴国外经验提出,上盘避让宽度下限一般不应低于15m,下盘避让宽度下限不应低于10m。本项研究对于汶川地震灾后重建场地选址具有重要的实际意义。
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汶川地震极重灾区地质背景及次生斜坡灾害空间发育规律

5·12汶川大地震造成大量的次生斜坡灾害,本次研究区域为汶川大地震的11个重灾区,包括汶川、北川、青川、安县、平武、茂县、江油、彭州、什邡、绵竹、理县等市县。通过对重灾区航片、卫片、雷达图像的解译研究发现,重灾区次生斜坡灾害的主要灾种表现为崩塌、滑坡以及崩塌、滑坡高速运动解体形成的碎屑流（个别地方由于水的参与表现为泥石流）以及它们堵江形成的堰塞湖。研究发现地震次生斜坡灾害的发育具有明显的丛集性规律。从区域上看,次生斜坡灾害明显呈带状,沿龙门山断裂带展布,并主要受北川—映秀断裂控制。各灾种的发育在不同地段发育的规模、频率差别较大。以灾害分布面积来排序,汶川县灾害面积最大,为131.55km2,其次为北川县,为45.57km2,其余9个县（市）灾害面积相差不大,均介于6~17km2,其中理县灾害面积最小,为6.25km2。各灾种的发育在不同地段发育的规模、频率差别较大。青川县、平武县灾种主要为滑坡,汶川县、茂县、安县、理县灾种主要表现崩塌转化的碎屑流,北川的主要灾种则为碎屑流,其次为滑坡,什邡、彭州、绵竹、江油等地主要灾种为崩塌。
灾种发育的这种地域性差别主要受控于地层岩性,除此而外,还与构造特征、地形地貌等因素紧密相关。研究表明：岩性对灾害种类的展布有决定性控制作用。统计发现,岩性越坚硬,崩塌、碎屑流发育率越高,滑坡则在软岩地区、较软岩地区和较坚硬区发育率最高,泥石流则在软岩地区最为发育。地形地貌对次生斜坡灾害的发育有重要影响,统计表明,崩塌、碎屑流以及泥石流在1200～2000m坡段范围内发育率最高,其次为800～1200m坡段;而滑坡则在800～1200m坡段范围发育率最高。对坡度而言,除11°~20°坡度范围外,崩塌和碎屑流的发育率总体具有随坡度增高而增大的特点;而滑坡和泥石流的发育率呈现典型的单峰特征,在1°~20°范围内发育率最大。坡向对地震次生斜坡灾害的发育影响不明显。
地震次生斜坡灾害的发育规律表明,地震斜坡灾害的发生主要受控于活动构造本身,并沿活动构造呈带状展布,同时受场地条件如岩性、地形地貌等因素的强烈控制。     

2011年3月10日盈江5.8级地震诱发砂土液化灾害特征研究

2011年3月10日中缅边境附近的云南省德宏傣族景颇族自治州盈江县发生Ms5.8级地震,震源深度10km,造成25人死亡, 250人受伤, 13万人口受灾,众多构(建)筑物损毁,砂土液化广泛发育,约19km长的盈江河堤开裂。5.8级地震诱发如此大的次生灾害是近年来少有的。通过对本次地震地质背景和地质灾害调查分析,初步认识到:(1)本次地震是2011年初盈江4级震群继续增强活动的结果,近年来盈江地区地震群总体上呈现沿苏典断裂带从北至南逐渐迁移的趋势,本次地震是这一趋势的延续,位于苏典断裂南端,主余震显示本次地震破裂为苏典断裂与大盈江断裂的共轭破裂; (2)砂土液化是本次盈江地震震损严重的主要原因之一,在地表产生喷沙冒水、砂土体侧向滑动、地面开裂和下沉等次生地质灾害,对房屋、江堤、道路、水利设施和电线杆等构(建)筑物造成了较大破坏作用; (3)砂土液化主要发育在大盈江全新世粉细砂冲积层分布区,严重液化区主要为盈江的老河道,构(建)筑物损毁程度与液化区范围和强度有较好的对应关系,而晚更新世砂砾地层作为盈江的二级阶地不仅地势高、防洪能力强,其地基基础承载力高,抗砂土液化能力强,是盈江盆地内工程地质条件较好的地块,未发现砂土液化且构(建)筑震损轻微,可作为当地城镇未来规划发展的首选区域。     

龙山门断裂带活动特征与工程区域地壳稳定性评价理论

以弱非线性涡黏性模型为出发点,对Delery分离流动实验结果进行分析并获得了非平 衡态分离区涡黏性系数与形状因子J之间的非线性关系. 该非线性关系显示在分离起始阶段, 涡黏性系数较平衡态先减小,后增大;再附阶段,涡黏性系数较平衡态数值逐渐增大,并在 再附点位置接近最大,而后又逐渐减小,恢复到平衡态水平. 总结涡黏性系数的 这种非线性发展数学关系式,并将它应用于BL模型,在不添加微分方程的情况下发展出一种 适用于分离流动的改进代数湍流模型. 对低速平板流动,跨声速,超声速以及高超声速分离 流动的计算结果表明,该改进湍流模型可以较准确地模拟各类复杂分离流动,计算精度明显 优于传统代数模型以及一些两方程模型,而计算工作量仍与BL模型相当. 这表明所提出的 涡黏性系数非线性发展规律是正确的,且应用在二维分离流动中具有一定的普适性.     

汶川地震滑坡与地震参数及地质地貌因素之间的相关关系

采用大涡模拟方法,模拟了槽道湍流,得到了不同雷诺数下槽道湍流的结果. 在此基 础上,研究了平均速度、雷诺应力、脉动动能和脉动速度均方根的分布;讨论了平均速度的 壁面律问题;给出了雷诺应力、脉动动能和脉动速度均方根随雷诺数的变化规律,其中雷诺 应力、脉动动能给出了定量公式.     

四川泸定磨西台地第四纪冰水台地边坡地质灾害易发性研究

河流冲刷对第四纪软弱地层岸坡的地质灾害起到控制性作用。本文以磨西台地冰水堆积物岸坡为例,充分考虑河流与岸坡地质灾害之间的内在联系,基于对实测地质灾害的分析结果,采用Logistic监督分类方法,评价各环境因子（尤其是河流冲蚀特性因子）在河流岸坡稳定性评价中的作用,进而采用高相关的环境因子进行地质灾害易发性预测。研究表明,河流弯曲度、河流流量、岸坡坡度、河床宽度、岸坡宽度与地质灾害的发育相关性强,采用这些参数和Logistic模型预测的地质灾害易发性能很好的反映现状和未来地质灾害的发育特点,进而提出了磨西台地岸坡地质灾害防治的初步建议。     

汶川地震诱发文家沟巨型滑坡 碎屑流基本特征及成因机制初步分析

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2008年5月12日,汶川M80地震在四川省绵竹市清平乡文家沟内诱发一巨型滑坡。通过现场调查得知,滑坡前后缘高差455m,厚度20～30m,滑面为基岩层面,初始方量2750×107m3。滑体在运动中转化为碎屑流。滑坡-碎屑流总的水平运动距离为4022m,垂直运动距离为1443m,遗留的堆积物体积达5×107m3。滑坡距映秀—北川断裂仅36km,位于其下盘,地震烈度达XI度。滑坡导致文家沟中48人遇害,并形成一条完整的地震次生地质灾害链。初步分析表明滑坡启动速度快,滑坡向碎屑流转化过程明显、地点明确。碎屑流运动过程复杂,伴有强烈的“气垫效应”和“前缘气浪冲击效应”。作者认为,文家沟滑坡的高启动速度是长持时强烈地震动作用的结果,与山体的猛烈碰撞是导致滑体解体并转化为碎屑流的原因。     

强震条件下高速滑坡的空间分布特征研究

5.12汶川地震引发了大量的滑坡灾害,本文以汶川地震极重灾区涉及的四川12县市为研究区域。通过详细的现场调查研究,对强震条件下的典型高速滑坡的空间分布特征进行了综合分析。从区域上看,高速滑坡明显呈带状沿龙门山断裂带展布,并主要受北川—映秀断裂控制。此外,本文还对研究区域内典型高速滑坡的滑程、剪出口高程、滑坡前后缘高差等几何要素的空间分布规律做了分析研究。