芦山地震灾害调查与地震重建

芦山地震灾害调查与地震重建

0芦山—引言2013年4月20日，8:02:46，四川省雅山区发生了m7.0级地震（ms是地表波的震级）。地震中心位于103和30之间，震源深度为13km。地震扰动是龙门山-双石断裂的一部分，即大阳西山断裂。地震共计造成196人死亡,失踪21人,11470人受伤。截至5月12日16时,共记录到余震8791次,其中3.0级以上余震130次,包括5.0~5.9级4次,4.0~4.9级22次,3.0~3.9级104次。芦山地震是继2008年5月12日汶川地震后在龙门山断裂带发生的第2次强震。地震发生后,自4月25日笔者先后3次深入灾区调查地震灾害情况。本文将结合地震的区域地质背景,介绍地震灾害的一般规律,并讨论灾后重建可能面临的相关问题。1地质背景及调查范围龙门山断裂带位于四川盆地西部,是青藏高原东缘与四川盆地的分界线。断裂带南起泸定、天全,向东北经灌县、茂县、北川、广元北后进入陕西勉县一带,长约500km,宽30~40km。该断裂带是由龙门山后山断裂(由耿达—陇东断裂和茂汶—汶川断裂组成)、中央断裂(由盐井—五龙断裂、北川—映秀断裂和北川—林庵寺断裂组成)、前山断裂(由大川—双石断裂、灌县—安县断裂和江油断裂组成)和山前隐伏断裂等4条主干断裂及其控制的逆冲构造岩片(推覆体)组成的具有前展式发育特点的推覆构造带(图1)。其主干断裂总体走向30°~50°,倾向北西,倾角50°~70°,破碎带宽度从不足10m到超过100m。龙门山断裂带形成于中生代,燕山期局部有重新复活的现象。新生代以来,印度板块与欧亚板块强烈碰撞而产生的强大推挤力,使其又发生大规模的逆掩推覆构造变形,龙门山继续抬升,山前强烈凹陷,并形成多级夷平面。晚第四纪(晚更新世—全新世),龙门山断裂带继续活动,活动性自北而南加强。龙门山断裂带大致以岷山隆起东界的近南北向虎牙断裂和北川—安县一线的擂东断裂为界,分为西南段和东北段,其晚第四纪活动差异显著。西南段晚更新世以来活动强烈,中小地震频繁;东北段第四纪活动微弱,仅偶有小震分布。在岩性分布方面,西南段和东北段差异也较显著。西南段后山以“彭灌杂岩”为代表的火山岩为主,前山以三叠系中统须家河组碎屑岩为主,上覆泥盆系、石炭系和二叠系灰岩;东北段后山带出露一套震旦系、寒武系、志留系茂县群的含锰含磷硅质岩、碳酸盐岩、砂板岩及千枚岩。前山带主要为一套未变质的古生界和中生界泥页岩、砂岩、灰岩和白云岩。汶川地震发生在四川龙门山断裂带映秀—北川断裂之上。地震破裂面自初始破裂点开始,沿龙门山断裂带中央及前山断裂呈北东向单侧扩展,长度达300km,但是其南西段在这次地震中并未参与活动。因此,南西段的地震活动性备受关注。易桂喜等认为龙门山断裂带南西段目前尚不具备发生大震的能力,但该段的宝兴及其以东地段具有一定的应力积累,有可能发生中、强地震。秦向辉等基于地应力测量资料分析,也认为龙门山断裂西南端的最大水平主应力已经达到断层活动应力临界下限值,断裂活动进入临界状态,未来具有发生逆断层活动的可能性。本次调查范围主要为临近震中的3个县,即芦山、宝兴和天全,大致为芦山县大川镇(北东向)和天全县城(南西向)所围限的范围。调查区为中高山地貌,山脉走向受北东向龙门山断裂带控制,由一系列含断裂构造的宽缓向、背斜构成。因此,北东向河谷往往呈现出宽谷地貌(图2),而横切构造的河谷往往为峡谷(图3)。地貌特点和岩性决定了灾区崩塌、滑坡的形式。以地震灾害相对发育的大川镇至双石镇的北东向河谷为例,其南东向坡基本上为侏罗系五龙沟组(Jw)砾岩,北西向坡为三叠系上统须家河组(T3xj)地层,地质灾害总体以滑坡为主,而在峡谷地段的崩塌是主要的地震灾害形式。峡谷地段包括2类:第1类主要由新生代砾岩地层构成,少量为须家河组砂岩地层,如玉溪村至宝盛乡、宝盛乡至太平镇、双石镇至清仁乡、老场乡至大庙村、铜头电站至大溪乡等峡谷段;第2类为元古代侵入岩地层峡谷地段,如灵关镇至宝兴县峡谷段等。大川—双石断裂总体上沿沟谷发育,其上盘岩性主要为三叠系上统须家河组地层,仅在大川镇临近地区上盘为元古代侵入岩;下盘岩石主要为侏罗系地层(以砾岩为主,少量为砂岩),但是临近大川镇为三叠系上统须家河组地层,在大溪镇附近为白垩系上统沙砾岩。须家河组地层岩性为浅灰色厚层中粗粒—细粒岩屑砂岩、岩屑石英砂岩夹粉砂岩、泥岩及薄煤层,底部发育底砾岩,属于易滑地层。2大陆架滑坡t与汶川地震灾害相比,芦山地震的震级与烈度要小得多,地震灾害也相对轻得多。从调查情况来看,地震灾害及其分布呈现出如下特点。(1)没有发现显著的地表破裂带和堰塞湖。虽然双石镇沿大川—双石断裂有隆起现象,但是由于覆盖层过厚,隆起特征不显著。这可能是文献未能发现横穿断裂的年轻河流阶地(1~2级)有明显错动的原因。崩塌、滑坡也有轻微的堵塞河道现象(图4),因崩塌量过小,不足以形成堰塞湖。(2)滑坡主要分布在大川—双石断裂两侧三叠系上统须家河组地层中,以小型为主,大型很少。图5为大川至太平公路的几处典型滑坡,除王店子滑坡规模较大外(估计滑坡量约20×104m3),其他几处滑坡规模都很小,滑坡量为几十至几百立方米。规模最大的滑坡出现在天全县老场乡大庙村(图6、7)。滑坡位于大川—双石断裂上盘,距断裂带约3km,岩性为三叠系上统须家河组岩组。后缘高程约1600m,坡脚高程约1300m,滑坡区面积约13×104m2,估算体积约60×104m3。滑坡发生在远离居民点的山区,对居民及其生产生活设施影响极小。滑坡的主要特点表现在2个方面:其一,滑坡存在2个滑动方向;其二,滑坡速度很快,表现为高速碎屑流滑动。滑坡区为一走向近南东40°的山脊,左侧为一走向近正南的冲沟,右侧为一走向南东60°的冲沟(主沟)。滑坡受与山脊走向近正交的2组结构面控制:第1组为一小断层,产状为南东向50°∠60°;第2组为地层层面,产状为北西向50°∠40°。滑坡物质顺着2组结构面从山脊向两侧冲沟滑动,其中右侧滑坡体直接沿主沟向下游滑动;左侧滑坡体相对较大,滑坡体下滑速度较快,运动距离也最远。滑坡体与左侧冲沟的左壁碰撞后爬升约12m,少量滑坡体向左冲沟上游侧运动约150m,大部分滑坡体向下游侧运动约750m后,跨越右侧冲沟的残留物质,爬升约10m后,沿主冲沟继续运动约350m后终止。初步估算左侧滑坡运动速度约为15m·s-1。滑坡及其碎屑流最终堆积面积约27×104m2。(3)崩塌规模不大,主要出现在砾岩峡谷段,构成了灾区最主要的地震灾害形式(图8、9)。崩塌灾害的规模都很小,但是灾区的车辆与行人损失主要来自这种地震灾害方式。(4)工业建筑损失极小,民居的破坏以老旧的砖木结构和砖混结构为主。从考察情况来看,水电工程基本无损失。图10为临近震中的玉溪引水大坝近况,其结构与附属设施未产生任何震损现象。损失较重的是临近震中的老旧砖木结构或砖混结构民居(图11、12)。即使在震中附近,圈梁与构造柱完备的民居也仅仅是墙体存在一些裂缝而已,修补一下完全可以继续使用(图13)。离震中较远的村镇,震损主要表现为瓦片飞落。3灾难发生后的重建3.1预防为主的东南角出车管至建市的公路公路的滑坡灾害规模均不大,且主要发生在风化的须家河组砂岩中,挡墙和局部锚喷是完全可以根治的。威胁较大的为崩塌灾害,现场调查期间,灾区主要公路(S210省道)因下雨再次发生多起崩塌砸车伤人事故。对这类主要公路崩塌灾害,严重的可采用棚洞技术治理,但是,由于崩塌灾害点多面广,预测困难,最有效的办法是预防为主。这完全可以借鉴水电工程建设管理经验。以锦屏一级水电站工程建设为例,业主与设计单位明确规定,黑夜与下雨天严禁出车。灾区已经实行交通管制,补充黑夜与下雨天的交通管理规定是很容易的,也是十分必要的。3.2泥石流问题分析大庙村滑坡虽然滑坡量最大,但是临近居民不多,沿沟谷其他崩塌和滑坡极少,威胁较小。从航片分析,受泥石流威胁较大的是宝兴县城(图14)。现场调查表明,2条泥石流沟(冷木沟和教场沟)均为老泥石流沟,20世纪80年代曾发生过泥石流,并进行过治理。2012年8月18日,冷木沟再次发生大规模泥石流活动。本次地震的震动效应使沟谷两侧边坡进一步松散,并产生一些新的小规模崩塌与滑坡。物源的累积效应会增加泥石流的风险,加之县城建设挤占了河道,一旦泥石流大规模暴发,堵江风险会很大。这是灾后重建必须考虑的问题。其他地区的泥石流风险相对较小。3.3灾后重建中统一的灾损评估标准有圈梁或构造柱的民居即使在震中附近,如双石镇和太平镇,其梁柱未见损坏,仅墙体存在裂缝而已。这些建筑物经修复完全可以正常使用。但是在远离震中的部分城镇,这类建筑物墙壁上往往写有“拆”或“危”字。如果说这是地震期间的一种安全考虑,那么完全可以理解;但如果作为灾后重建的标准,那么就存在震损评估标准的不统一问题。汶川地震的灾后重建中,政府大包大揽的赈灾机制已经带来一些负面影响。中国是一个各类灾害频发的国家,有必要建立一套合理的赈灾机制,才有利于社会的长期稳定发展。首先,合理赈灾机制需要一套统一的损失评估标准;其次,需要公开透明的受灾援建款(包括爱心捐助款)的使用机制;再次,灾后重建的规划与设计需要科学的指导;最后,除基础设施重建外,灾后重建的主体应该是灾民,政府的职能是指导以及经济与政策的扶持。4须家河组地层(1)小规模崩塌是四川芦山地震的主要灾害形式,以砾岩为主,主要发生在河谷的峡谷地段,对行人与交通安