被比喻成一個龐大抽屜的松潘甘孜地塊,再一次被拉動了。在地質專家看來,這樣的拉動至少在五年前就開始了汶川地震使得「抽屜」的前端向東發生位移。正因此,在各種強力擠壓和斜衝之下,「抽屜」前沿的龍門山斷裂帶南西段雅安市蘆山縣,在20日早上8點02分發生了7級地震。
中國地質科學院地質研究所客座研究員嵇少丞認為,其實地震波本身殺不了人,充其量能將空曠之地的人顛趴下。他去過龍門山南段地區,了解那裡的地形地貌,蘆山地震與2008年汶川地震一樣,直接殺手是倒塌的房屋、山體滑坡塌方和暴雨中的泥石流。在雅安地震發生後的第一時間,嵇少丞根據對大量地震災害調查資料,分析了蘆山地震造成人員傷亡的主要原因,這對災區如何找尋受困災民及災後重建有一定的指導意義。
嵇少丞
部分房屋
建在斷裂帶上
斷層是地震時地面變形的集中之地。斷層的位移,包括水平和垂直位移。這次雅安蘆山地震發生在龍門山南段的山前斷裂,也叫彭灌斷裂,是四川盆地與龍門山的分界線,這次7級地震的地表破裂可能從蘆山一直通到大邑,斷層錯距從幾十釐米到兩米,跨越斷層的房屋,其基礎承受不了這麼大的位移,房屋因而遭到破壞。凡是坐落在斷裂帶上的建築物會全部倒塌,無一倖免。地表破裂或形變帶的寬度一般小於20-30米,在這個範圍內,各類房屋無論其建築結構、所用材料、施工質量,幾乎會全部倒塌損毀。
2008年5·12大地震中,建在中央斷裂帶上的映秀鎮小學、郵電局、發電廠、天然氣廠、阿壩州警務直屬大隊等單位,都被夷成平地。龍門山鎮和銀廠溝度假村直接位於中央斷裂帶上,其中小龍潭的瀑布滴水面本身就是斷層面。2008年5·12大地震中,北川縣城為什麼死傷那麼多人,關鍵是龍門山中央斷裂帶從整個縣城通過,加之該斷裂帶在這裡地表位移量很大,因此地震在這裡釋放的能量也大。北川中學的校園距中央斷裂帶也就20—30米,所以,北川中學在5·12地震中遭受滅頂之災。
中國《建築抗震設計規範(GB50011-2001)》規定丙類建築(一般工業和民用建築)在抗震設防烈度為8度時,地震活動斷裂兩側的最小避讓距離為200米。設防烈度為9度時,地震活動斷裂兩側的最小避讓距離為300米。這些規範在土地資源相對豐富的平原地區執行較好,在四川龍門山地區實行起來似乎非常困難,因為可用於重建的土地資源極其有限。在龍門山地區,河流沿著斷裂帶向下切割形成山谷,由於斷裂帶巖石被歷次地震破碎研磨,風化成土壤,於是僅有的、可耕作的土地(平壩)零零散散地分布在這些山溝裡,所以這裡也是城鎮、村寨的落腳點和交通的要道。平壩正是活動斷層通過的地方,中間是條河,河兩邊有些土地。房屋一邊是陡峭的山崖,另一邊是滾滾的河流。災後重建過程中,不僅要考慮地震斷層的重新活動,而且還要考慮山體滑坡、山洪、泥石流等其他地質災害。在四川災區震後重建中,活動斷層兩側的「避讓距離」至少應不少於100米。在避讓距離之內,絕對不能再建學校、醫院等公共建築。
建築物
抗震能力低
在國家2001年公布的《中國地震動峰值加速度區劃圖》中,龍門山地區有的地方地震烈度是6度(地震動峰值加速度為0.05g左右,g為地表的重力加速度),如彭州、綿竹、都江堰等；有的地方地震烈度是7度(地震動峰值加速度為0.10g左右),如汶川、北川、青川等。這些抗震設防的標準是在缺少長時間(3000年以上)地震記錄資料情況下制定的,完全沒有預料到2008年的汶川8.0級特大地震與眼下發生的蘆山7級地震,過去抗震設防的烈度比實際地震烈度低1—3度。
按照過去老的抗震規範,6度區基本無須特別設防,農村鄉鎮老百姓自己砌的民房,沒有進行過抗震設計。學校和醫院理論上按7度設防,即使實際施工質量達到設計要求,一座按烈度7度抗震設防的建築,也就是在6度時不損壞,7度時可以維修重新使用,8度時不瞬間垮塌。這就是我們常說的「小震不壞、中震可修、大震不倒」。這次蘆山地震中,破裂帶經過的地方及其附近地區,地震烈度高達8-10度。如此看來,這次蘆山地震造成一定的人員傷亡幾乎是肯定的,因為災區絕大多數老房子都未能達到抵抗7度以上地震烈度的要求。
經對汶川5·12地震災區考察發現:(1)無筋磚柱抗震能力很差,帶粗螺旋箍筋的鋼筋混凝土柱,地震時表現較好。(2)鋼筋混凝土框架結構房屋的倒塌幾乎都和柱子的破壞有關。柱子的破壞主要包括:柱子頂端和底部水平破裂、柱子主筋壓彎、外部保護層剝落、柱體剪切破壞等等。柱梁之間的節點尤其容易遭破壞。遭到破壞的鋼筋混凝土柱子往往是:柱子裡鋼筋太少太細、箍筋間距過大、搭接長度不足、橫向接頭鋼筋過少等等。(3)無筋承重牆主要被剪切斷裂破壞。(4)對於磚混結構和鋼筋混凝土框架結構的房屋來說,房屋越高,地震時破壞率越高。(5)採用基底隔震技術的樓房的抗震能力大大提高。(6)在鄉鎮、縣城街面的房屋特別容易被地震毀壞。這類建築往往採取強梁弱柱體系,而且結構布局不合理。底層臨街一面,開洞很大,作為商店的門或窗戶,而在背街的那一面牆開洞很小。房子的強度一邊強、一邊弱,「太偏心」。地震來時,房屋底層被破壞後向街心一側傾倒。所以,地震時,在狹窄街道上行走的人員特別危險。
據本人對龍門山地震帶災區的考察發現,瞬息即塌的樓房大多是使用空心混凝土預製板作為樓板的磚混建築物,這些混凝土預製板被直接擱置在橫梁上或承重牆上,板體和梁體沒有固定連接。地震波本身不殺人,殺人的是一震即塌的房屋。只要建築質量好(結構設計合理、建材質量好、施工質量高),即使遇上8級地震,樓房也不會一震即塌,裡面的人就有時間逃出來。
山體滑坡
和巖石崩塌
龍門山地區的特點是地勢起伏大、山坡陡峭、山高谷深,人們只能居住和活動於溝谷之中,而溝谷正是斷裂帶通過之處。這個地貌特點決定龍門山是地震次生災害山體滑坡和巖石崩塌非常嚴重的地區。與汶川地震一樣,蘆山地震必然會造成地面隆起和陷落、道路錯裂、山崩、滑坡、塌方等嚴重的次生地質災害,摧毀交通、通訊等生命線系統,給營救工作帶來困難。
本人在汶川地震後考察得知,2008年5月12日下午,北川縣城商業中心本來有不少人已逃出危房來到門前廣場,地震後10分鐘卻又被隨之到來的山體塌方埋到地下。北川縣陳家壩鄉也是山體滑坡塌方的重災區,在鄉政府所在的谷口,滑坡體長1.2千米、寬2.0千米。陳家壩鄉的杜家壩村,滑坡體長800米,寬1000米。
蘆山地震所在龍門山的山前斷裂以逆衝為主。強震時,處於斷層上盤山頂或懸崖上的巖石就可能滑落下來,飛到路上或村莊,這些「地震飛來石」,有的摧毀房屋,有的擊毀汽車,有的砸死行人。
今後在蘆山地震災區要特別注意的是暴雨後的泥石流。地震已使山中斷裂帶內部巖石支離破碎,許多公路是沿著斷裂帶修建的,即使平時,暴雨之後也滾石不斷,泥石流司空見慣,更何況連續發生了汶川地震與蘆山地震之後。
近幾十年來,龍門山地區為了滿足日益增長的經濟需要,人為地挖掉大量自然形成的長期平衡穩定的山坡底角,貼著陡立的山體修建房屋和公路。山坡的穩定性被人為地破壞之後,增加了地震中滑坡、塌方、泥石流的危害,會造成臨山而建的房屋和公路被毀,甚至造成人員傷亡和交通癱瘓。
建築物坐落在
鬆散沉積物之上
鬆散沉積物包括古河道、古湖泊的沉積物、流沙土以及人工回填土等。這類鬆散沉積物空隙度大,具觸變性。在靜態情況下,水飽和的沉積物尚具有一定的穩定性,但在動態情況下,例如地震波晃動下,這種水飽和的鬆散沉積物就會瞬間失去穩定性,呈現出液態的物理性質(即沙土液化),使得坐落其上的建築物在流沙中不均勻下沉,造成建築物傾倒。這就是建築學上所說的場地效應和地基失效。舉個例子,把一塊方糖放在一碗小米上,然後來回晃碗,方糖很快沉入小米之中。
另外,一些房屋坐落在河岸邊,地震使房屋傾倒或墜落河底。所以,災後重建中住房選址一定要遠離河岸和不穩定的邊坡。這方面,國外也有不少經驗教訓。
1985年9月19日墨西哥海岸連續發生8.1級和7.6級兩次強烈地震,造成西部太平洋沿岸4個州和離震中約400千米的首都墨西哥城近萬幢高層樓房倒塌,近40000人死亡。震後調查表明,墨西哥城建造在古湖泊相沉積之上,地面震動導致地基失效而建築物倒塌。1989年10月17日美國加州洛瑪普裡艾塔發生7.1級地震,由於震區的建築物總體抗震能力較好,建築物破壞並不嚴重,但是,在靠近舊金山灣附近,由於多是人工回填土,建築物多遭破壞,包括多座高速公路立交橋坍塌。2001年1月26日印度古吉拉特邦發生7.9級強烈地震,導致16480人死亡,約15萬人受傷。這次地震幾乎摧毀了該邦首府庫奇鎮所有的建築物,因庫奇鎮正好建築在印度河的古河道上。
無數事實證明,直接建在堅固基巖上的房屋更耐震。唐山地震中唯一僅存的兩座古廟,就是因建在堅固基巖上而大難不毀。
沿著發震的山前斷裂,鎖閉深處的地下水會沿破裂上升,通過近表的鬆散沉積物最終到達地表,出現冒水和噴沙現象,噴出來的泥沙還會掩埋農田和莊稼。噴沙冒水也會造成地面上房屋由於不均勻下沉而傾斜的現象。
(本文轉自《科學網》,作者為加拿大蒙特婁大學工學院教授、中國地質科學院地質研究所客座研究員；主要研究領域為流變學、巖石物理、構造地質學和大陸動力學等)