四川瀘定6.8級(jí)地震地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查

蔡曉光，常晁瑜，李孝波

（1.防災(zāi)科技學(xué)院地質(zhì)工程學(xué)院，河北 三河 065201；2.河北省地震災(zāi)害防御與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 三河 065201；3.中國(guó)地震局建筑物破壞機(jī)理與防御重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 三河 065201）

0 引言

2022年9月5日12時(shí)52分，四川省甘孜藏族自治州瀘定縣發(fā)生6.8級(jí)地震，震中位于磨西鎮(zhèn)海螺溝冰川森林公園（29.59°N，102.08°E），震源深度約16km。此次地震為主震-余震型地震，記錄到余震2715次，其中3級(jí)及以上余震16次，最大余震為4.5級(jí)［1］。據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心資料，地震震中距瀘定縣39km，距康定市47km，距石棉縣48km，距漢源縣 62km，距滎經(jīng)縣78km，距成都市226km。此次地震誘發(fā)大量滑坡災(zāi)害，損毀震區(qū)房屋和道路，造成了嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。地震及次生地質(zhì)災(zāi)害共造成93人死亡（甘孜州瀘定縣55人，雅安市石棉縣38人），25人失聯(lián)（瀘定縣9人，石棉縣16人），270余人受傷［1-2］。81.4%的遇難和失聯(lián)人員為山體崩塌、滑坡和滾石等所致，18.6%的人員為房屋倒垮所致。從圖1可以看出，此次地震最高烈度為Ⅸ度（9度），等震線長(zhǎng)軸呈北西走向，長(zhǎng)軸195km，短軸112km，Ⅵ度（6度）區(qū)以上面積19 289km2，主要涉及甘孜藏族自治州瀘定縣、康定市、九龍縣、丹巴縣、道孚縣、雅江縣、雅安市石棉縣、漢源縣、滎經(jīng)縣、天全縣以及涼山彝族自治州冕寧縣、甘洛縣，共計(jì)12個(gè)縣（市），82個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）。

圖1 四川瀘定6.8級(jí)地震烈度圖Fig.1 Earthquake intensity map of the Luding，Sichuan M S6.8 Earthquake in 2022

在區(qū)域地震構(gòu)造上，此次地震發(fā)生在巴彥喀拉地塊東部邊緣，處于甘孜-玉樹(shù)-鮮水河斷裂、龍門(mén)山斷裂和安寧河-則木河-小江斷裂所形成的“Y”字形結(jié)點(diǎn)位置，震中位于鮮水河斷裂磨西段（磨西斷裂）［3-4］。鮮水河斷裂帶全長(zhǎng)約350km，北起東谷北西一帶，延伸至磨西以南，由鮮水河、雅拉河、色拉哈（亦稱康定斷層）、折多塘以及磨西5條主要分支斷層組成，呈北西-南東走向，整體表現(xiàn)為左旋走滑運(yùn)動(dòng)，是中國(guó)最活躍的斷裂帶之一［5-7］。歷史地震資料表明，鮮水河斷裂帶附近區(qū)域地震活動(dòng)強(qiáng)烈，1700年以來(lái)沿該斷裂帶發(fā)生了多次強(qiáng)烈的地震活動(dòng)［1-2］。例如：1725年8月1日康定7.0級(jí)地震，1786年6月1日康定南7級(jí)地震，1816年12月8日爐霍7級(jí)地震，1904年8月30日道孚7.3級(jí)地震以及1973年2月6日爐霍7.9級(jí)地震等。磨西斷裂位于鮮水河斷裂向安寧河與大涼山兩條斷裂轉(zhuǎn)換的構(gòu)造部位，活動(dòng)構(gòu)造樣式極為復(fù)雜，具有強(qiáng)烈擠壓的壓扭性左旋走滑運(yùn)動(dòng)特征［8-10］。據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心資料，此次地震的震源機(jī)制以走滑型為主，斷層面走向343°，傾角79°，滑動(dòng)角9°。

1 瀘定地震地質(zhì)災(zāi)害情況

地震誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量多、范圍廣是本次地震的主要特征之一，地震高烈度區(qū)位于鮮水河斷裂、龍門(mén)山斷裂帶和安寧河斷裂帶交匯構(gòu)成的“Y字形”斷裂帶附近，是青藏高原東南緣典型的高山峽谷區(qū)域。強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)不但破壞巖石的完整性，節(jié)理裂隙極其發(fā)育，還造就了橫斷山脈罕見(jiàn)的垂直落差：山脈最高峰為“蜀山之王”的貢嘎山與水平距離30km 左右的大渡河谷地相對(duì)高差可達(dá)6000多米，這樣特殊的地形地貌和地質(zhì)條件對(duì)本次地震地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)起到促進(jìn)作用，因此，滑坡、崩塌和落石在高烈度區(qū)隨處可見(jiàn)，如圖2、圖3所示。

圖2 磨西臺(tái)地邊緣的滑塌現(xiàn)象Fig.2 Landslides on the edge of the Moxi platform

圖3 落石現(xiàn)象Fig.3 Rockfall can be seen everywhere

和發(fā)震斷層方向相似，地震誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)成帶狀分布，展布于大渡河兩岸和鮮水河斷裂兩側(cè)的磨西鎮(zhèn)、得妥鎮(zhèn)、王崗坪彝族藏族鄉(xiāng)、草科藏族鄉(xiāng)等地，如圖4所示。整體上，鮮水河斷裂南側(cè)附近的滑坡的數(shù)量較多，密集發(fā)育，而斷裂北側(cè)的滑坡除磨西臺(tái)地兩側(cè)滑坡外，其他區(qū)域滑坡數(shù)量較少，滑坡的密集程度遠(yuǎn)不如斷裂南側(cè)區(qū)域。根據(jù)中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所研究的地震破裂過(guò)程（圖5），起始破裂初始向北西和南東兩邊展開(kāi)，7s后破裂主要向南東方向發(fā)展，這可能是造成滑坡南多北少的原因之一。

圖4 滑坡點(diǎn)位與區(qū)域巖性特征Fig.4 Location of landslides and regional lithological characteristics in the study ar ea

不同位置的滑坡具有不同的特征，根據(jù)發(fā)育特征不同，可以將滑坡分為磨西臺(tái)地、海螺溝、得妥-灣東、王崗坪-新民-草科4個(gè)滑坡密集區(qū)，這4處滑坡密集區(qū)的地質(zhì)條件和地震條件不同導(dǎo)致滑坡的發(fā)生機(jī)理不同，形成的滑坡致災(zāi)模式也不同。

磨西臺(tái)地，是一處貢嘎山早期冰川融水?dāng)y帶的冰磧物碎屑沉積，又被兩側(cè)雅家埂河和燕子溝的長(zhǎng)期侵蝕形成的北向南傾斜且呈長(zhǎng)條狀延伸高于河床的臺(tái)地，長(zhǎng)約11km、高約100m，如圖6所示。臺(tái)地沉積的冰磧物中不同粒徑的礫石被細(xì)砂包裹，膠結(jié)較弱，礫石主要為花崗巖，粒徑20～300cm，不同部位有所差異。此處距離震中近，地震動(dòng)強(qiáng)烈，加上臺(tái)地場(chǎng)地的地形效應(yīng)，在臺(tái)地頂部的放大效應(yīng)明顯，越靠近臺(tái)地邊緣，放大越明顯。根據(jù)烈度儀監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，水平向加速度峰值可達(dá)490.9gal，豎向加速度峰值可達(dá)388.6gal，地震動(dòng)強(qiáng)烈造成弱膠結(jié)的臺(tái)地兩側(cè)岸坡失穩(wěn)破壞。如圖7所示，滑坡主要分布在磨西臺(tái)地東西兩側(cè)岸坡地帶，且多處于河流凹岸處。由于特殊的巖性，滑坡一旦發(fā)生，礫石和細(xì)砂同時(shí)滑落在斜坡坡腳，部分礫石具有較強(qiáng)的沖擊力，運(yùn)移距離較遠(yuǎn)。

圖6 磨西臺(tái)地河流凹岸滑坡Fig.6 Landslides on the concave bank of the river near the Moxi platform

圖7 磨西臺(tái)地邊緣滑坡群Fig.7 Landslides group at the edge of the Moxi platform

海螺溝發(fā)源于貢嘎雪山東坡，溝長(zhǎng)約30.7km，面積約220km2，地勢(shì)起伏明顯，谷窄水深，崖陡壁立，受強(qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，巖體破碎，節(jié)理發(fā)育。地震震中就發(fā)生在海螺溝附近，烈度儀記錄到的最大水平向加速度669.6gal，豎向加速度峰值523.6gal，強(qiáng)烈地震作用下，地震后海螺溝景區(qū)成為“孤島”，和外界的交通被阻斷，原因就是通往海螺溝內(nèi)滑坡密集發(fā)育，堵塞交通，如圖8所示。這些滑坡多為淺層崩塌滑坡，具有獨(dú)立的邊界，密度較大，滑體以碎石為主，夾雜少量泥屑和樹(shù)木，切割巖體的深度較小，沿節(jié)理發(fā)生，如圖9所示。

圖8 海螺溝沿路滑坡Fig.8 Landslides along the r oad of Hailuogou

圖9 海螺溝破碎的巖石Fig.9 Broken rocks in Hailuogou

得妥鎮(zhèn)灣東村附近由于強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和深切河谷卸荷作用，造成區(qū)域巖體相對(duì)破碎，且地形復(fù)雜，地震時(shí)發(fā)震斷裂穿過(guò)，地震動(dòng)強(qiáng)烈，烈度儀記錄到的最大水平向加速度1368.5gal，最大豎向加速度857.2gal，這導(dǎo)致灣東村附近成為滑坡最密集的區(qū)域（圖10、11）。這些滑坡沖擊灣東水電站，破壞灣東村建筑基礎(chǔ)，堵塞灣東河，形成小型堰塞湖，堰塞體長(zhǎng)寬約330m，高約60～70m，目前雖已過(guò)流潰決，但大量松散堆積物仍散布在河道內(nèi)。

圖10 得妥大渡河大橋橋頭滑坡Fig.10 Landslides near Dadu River Bridge in Detuo Village

石棉縣的王崗坪-新民-草科一帶，雖然處于Ⅶ和Ⅷ烈度區(qū)，但滑坡同樣密集發(fā)育（圖12、13）。在大渡河兩岸、田灣河兩岸滑坡如串珠，密度極大，多處滑坡難以區(qū)分出各自的邊界，以滑坡群形式發(fā)育。此處巖性以花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖為主，表層強(qiáng)風(fēng)化，部分巖體全風(fēng)化，形成1～2m厚的坡積土，地震滑坡主要以坡積土的崩滑為主。此處滑坡密集分布區(qū)處于龍口石水庫(kù)、大崗山水電站兩處大渡河梯級(jí)電站水利工程的庫(kù)區(qū)，庫(kù)區(qū)的水位超出了原始河道的水位150m左右，這改變了庫(kù)區(qū)兩岸巖土的含水量，增加容重并軟化巖土性質(zhì)，對(duì)地震滑坡發(fā)生起到了一定的促進(jìn)作用。

圖11 灣東村成片的滑坡Fig.11 Landslides in Wandong Village

圖12 大崗山電站附近的滑坡Fig.12 Landslides near Dagangshan Hydropower Station

本次地震誘發(fā)的滑坡多以表層堆積體溜滑為主，切割深度不大，發(fā)生滑動(dòng)的面積累積較大，滑坡體體積并不大。

2 工程結(jié)構(gòu)破壞情況

地震地質(zhì)災(zāi)害的防御是地震工程研究的難點(diǎn)和短板［12］，在汶川大地震中，因滑坡災(zāi)害致死人數(shù)占比約為25%［13］。本次地震造成的遇難和失聯(lián)人員中81.4%為山體崩塌、滑坡和滾石等所致，18.6%的人員為房屋倒垮所致?；隆⒈浪蟹植加诘卣鹆叶娶?、Ⅸ度區(qū)內(nèi)，受地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地震動(dòng)特性以及地層巖性的影響作用明顯。以下將重點(diǎn)介紹地震地質(zhì)災(zāi)害造成公路路基、橋梁隧道、房屋建筑等工程結(jié)構(gòu)破壞情況。

2.1 道路工程震害

道路工程（圖14）破壞主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：（1）邊坡發(fā)生崩塌、滑坡、滾石和支擋結(jié)構(gòu)失效等形式的破壞；（2）路基發(fā)生沉陷、開(kāi)裂、坍塌、錯(cuò)臺(tái)、隆起、整體滑移和被滑坡掩埋等形式的破壞；（3）擋土墻、邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生開(kāi)裂、鼓脹、傾斜、滑移、垮塌等形式的破壞。

圖14 常見(jiàn)道路工程Fig.14 Sketch map of road engineering

（1）道路邊坡震害

石棉縣通往幸福村的鄉(xiāng)道路塹發(fā)生整體滑坡，將原本道路完全覆蓋，經(jīng)搶修后暫時(shí)恢復(fù)通行，但仍有滾石墜落，如圖15a所示。瀘定縣聯(lián)合村隧道通往新華村道路中斷，紅色虛線為原有道路，現(xiàn)已被掩埋，截至調(diào)查時(shí)，道路仍未搶通，如圖15b所示。

（2）路基路面震害

石棉縣通往瀘定縣的道路被滑坡掩埋路基，交通中斷，部分居民在道路右側(cè)的大渡河中乘坐沖鋒舟通行，如圖15c所示。磨西鎮(zhèn)通往海螺溝的雙向兩車道由于路基滑移僅剩單車道，如圖15d所示。地震中落石導(dǎo)致公路路基產(chǎn)生了路面空洞（圖15e）、路面損傷（圖15f）和護(hù)欄破損（圖15g）等形式的破壞。路基路面整體垮塌震害主要出現(xiàn)在一側(cè)臨空的路基，如山腰線、臨河路基等，尤其是地震導(dǎo)致路基支擋結(jié)構(gòu)物破壞后，易發(fā)生路基路面坍滑震害，如圖15h所示。在山區(qū)公路上，路基路面產(chǎn)生不規(guī)則的張拉剪切型斷裂，表現(xiàn)在路面上出現(xiàn)寬大的裂隙，形成立體錯(cuò)動(dòng)和滑移。如圖15i和15j所示。

圖15 道路邊坡級(jí)公路路基破壞案例Fig.15 Maps of the r oad slope grade highway subgrade destruction

（3）邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)震害

邊坡支擋結(jié)構(gòu)物主要包括擋墻、護(hù)面墻、抗滑樁、樁板墻、錨索（錨桿）等，為了防護(hù)落石對(duì)路基的影響采用柔性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)。通過(guò)對(duì)地震災(zāi)區(qū)支擋結(jié)構(gòu)物的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)擋墻、護(hù)面墻震害較多，而抗滑樁、樁板墻、框架錨桿、框架錨索震害相對(duì)較輕。圖16a、b所示的邊坡柔性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)由于崩塌和落石沖擊而失效。圖16c所示的混凝土護(hù)坡能有效阻止滑坡，但自身開(kāi)裂。磨西臺(tái)地一處邊坡，邊坡僅下部設(shè)置框格梁而上方未設(shè)置，地震導(dǎo)致邊坡上部滑坡，滑坡堆積物掩埋下部框格梁，如圖16d所示。地震中擋土墻震害現(xiàn)象包括垮塌、墻身剪斷、墻身開(kāi)裂變形、整體傾斜、傾覆、擋土墻被掩埋或砸壞等。漿砌石擋墻造價(jià)較低，廣泛應(yīng)用于路基擋墻中。震害調(diào)查表明該類擋墻抗震性能較弱，在烈度Ⅷ度以上地區(qū)常發(fā)生破壞，如圖16e和16f所示，調(diào)查結(jié)果與汶川地震震害情況較為一致［14］。此類擋墻在高烈度區(qū)要慎用。整體錨索支護(hù)、框格梁，抗震效果良好，如圖16g、h所示。

圖16 邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)調(diào)查案例Fig.16 Maps of the damage of the slope support structure

2.2 橋梁工程震害

橋梁工程間接震害主要由山體崩塌、滑坡、堰塞湖等次生災(zāi)害導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物損毀。一種情況是巨石撞擊橋墩、主梁，導(dǎo)致橋梁損毀；另一種情況是高速滑動(dòng)的崩塌體沖擊橋梁，導(dǎo)致橋梁移位或被掩埋，如圖17a所示。圖17b為橋臺(tái)側(cè)面滑坡。

圖17 橋梁震害Fig.17 Photos of the bridge damage

2.3 隧道工程震害

公路隧道常見(jiàn)的典型震害有：洞口區(qū)域山體滑坡崩塌；襯砌開(kāi)裂掉塊甚至坍塌、襯砌開(kāi)裂后滲漏水；路面開(kāi)裂、錯(cuò)臺(tái)等。本次震害調(diào)查表明僅有山體滑坡崩塌對(duì)隧道洞口區(qū)域造成影響，其他震害情況較少。位于Ⅷ度區(qū)的愛(ài)國(guó)隧道、大渡河隧道右岸上壩交通洞、左岸上壩1＃支洞，隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式保持良好，并未發(fā)生嚴(yán)重破壞，洞口上部巖石掉落，堵塞洞口，如圖18（a-c）所示。龍頭石隧道位于Ⅶ度區(qū)，通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)該隧道洞口及內(nèi)部未見(jiàn)明顯損壞，僅在洞口處發(fā)生落石導(dǎo)致路面護(hù)欄變形的破壞，如圖18d所示。此外，位于Ⅸ度區(qū)的聯(lián)合村隧道、Ⅷ度區(qū)的趙家溝隧道、Ⅶ度區(qū)的硬梁包水電站1＃支洞、二郎山隧道等均未受到震害影響。

圖18 隧道震害Fig.18 Photos of the tunnel damage

2.4 地基失效

建于河岸或邊坡附近的建筑，由于存在臨空面，地震作用下常由于邊坡失穩(wěn)地基失效造成上部結(jié)構(gòu)破壞。位于Ⅷ度區(qū)石棉至瀘定的公路邊有一岸邊臨河的臨時(shí)建筑，由于臨空面地基不均勻沉降，導(dǎo)致房屋結(jié)構(gòu)破壞，如圖19a所示。磨西鎮(zhèn)一處民房（Ⅸ度區(qū)），因臨空面地基脫空導(dǎo)致房屋結(jié)構(gòu)破壞，如圖19b所示。

圖19 地基失效調(diào)查Fig.19 Photos of the foundation failure investigation

石棉縣幸福村一處民房（Ⅷ度區(qū)）建在半挖半填地基上，由于地基不均勻沉降，導(dǎo)致了房屋結(jié)構(gòu)破壞。沙嘴水電站廠房位于大渡河河畔（Ⅸ度區(qū)），由于半挖半填地基不均勻沉降，房屋與散水處發(fā)生開(kāi)裂，散水有明顯裂縫（圖19d），不均勻沉降還導(dǎo)致了廠房?jī)?nèi)部地面破損（圖19e），雙牛腿柱間出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象（圖19f）。山區(qū)坡地建筑的地基多為半挖半填形式，地震時(shí)易產(chǎn)生地基失效導(dǎo)致的房屋破壞。日本阪神地震、中國(guó)臺(tái)灣集集地震中也產(chǎn)生大量同類破壞，因此半挖半填地基上建筑的地震不均勻沉降控制問(wèn)題仍值得深入研究。

3 結(jié)論

瀘定地震后，防災(zāi)科技學(xué)院地震科考工作組對(duì)瀘定、石棉縣地震地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)地震誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害主要特征為數(shù)量多、范圍廣和人員傷亡多。主要得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）瀘定地震震中位于青藏高原向四川盆地過(guò)渡帶，屬于高山峽谷區(qū)域。地震誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)成帶狀分布，展布于大渡河兩岸和鮮水河斷裂兩側(cè)的磨西鎮(zhèn)、得妥鎮(zhèn)、王崗坪彝族藏族鄉(xiāng)、草科藏族鄉(xiāng)等地，方向和發(fā)震斷層一致。坡面陡峭，巖體風(fēng)化程度高，顆粒破碎。滑坡多以表層堆積體溜滑為主，切割深度不大，發(fā)生滑動(dòng)的面積累積較大，滑坡體體積并不大。

（2）山區(qū)道路受地質(zhì)災(zāi)害影響巨大，部分道路由于滑坡掩埋路基，交通中斷。漿砌石擋墻抗震性能較差，錨索、抗滑樁等邊坡支護(hù)形式抗震性能良好。

（3）高速滑動(dòng)的崩塌體沖擊橋梁，導(dǎo)致橋梁移位或被掩埋；隧道本身并未發(fā)生明顯損壞，需要注意山體滑坡崩塌落石等對(duì)隧道洞口區(qū)域造成的影響。

（4）建造于斜坡上或邊坡附近建、構(gòu)筑物，對(duì)于半挖半填地基，需要嚴(yán)格控制填方地基的壓實(shí)度，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)需要滿足基礎(chǔ)底面外緣至坡頂邊緣的水平距離要求。