-JournalofEngineeringGeology 工程地质学报 10049665/2014/22(2)028012
云南彝良9·07地震次生地质灾害特征分析
张 杰① 王 宇① 张红兵① 朱春林② 李俊东③ 晏祥省①
(50216)①云南省地质环境监测院 昆明 6
(50093)②云南地质工程勘察设计研究院 昆明 6(50051)③云南地质工程第二勘察院 昆明 6
摘 要 2012年9月7日11时19分40秒,云南省彝良县发生M57级地震,12时16分29秒,再次发生M56级地震,两次地震诱发了大量的崩塌、滑坡、泥石流等次生地质灾害。通过现场调查,分析了本次地震次生地质灾害的主要特征:震后次生地质灾害数量明显增加、由地震直接诱发的地质灾害分布明显受震中控制;Ⅷ度区、Ⅶ度区的地震地质灾害点密度分别是Ⅵ度区地震地质灾害点密度的11倍与45倍;地质灾害的分布表现出很明显的“上/下盘效应”,上盘地质灾害密度是下盘地质灾害密度的26~39倍;震后新增次生地质灾害点的分布受岩土体性质控制明显;震后次生地质灾害“降雨叠加效应”与“链生效应”较为明显,具有“震级小、灾情大、灾害多、规模小”的特点。关键词 彝良地震 次生地质灾害 特征分析 降雨叠加效应中图分类号:P642 文献标识码:A
CHARACTERISTICSOFSECONDARYGEOLOGICALHAZARDS
INDUCEDBYYILIANG9·07EARTHQUAKESINYUNNANPROVINCE
①①①②③①ZHANGJie WANGYu ZHANGHongbing ZHUChunlin LIJundong YANXiangsheng
(unnanInstituteofGeologicalEnvironmentMonitoring,Kunming 650216)①Y
(unnanGeologicalEngineeringInvestigationandDesignInstitute,Kunming 650093)②Y
heSecondGeologicalEngineeringInvestigationInstituteofYunnan,Kunming 650051)(③T
Abstract TheMS57earthquakeoccurredat11:19onSeptember7,2012inYiliangcounty,Yunnanprovince,China.Later,aMS56earthquakeoccurredagainat12:16.Manygeologicalhazardswereinducedbythetwoearthquakes.Theyincludecollapses,landslides,mudslidesandothersecondarygeologicalhazards.FieldinvestigationsshowthefollowingmajorcharacteristicsofthesecondarygeologicalhazardsoftheYiliangearthquakes.Thenumberofsecondarygeologicalhazardswasincreasedsignificantlyaftertheearthquakes.ThedistributionofgeologicalhazardsthatinduceddirectlybytheearthquakeiscontrolledobviouslybydistancetothendⅦintensityareasrespectivelyare11and45timesofthatepicenter.ThegeologicalhazardsdensitiesattheⅧaattheⅥintensityarea.Thedistributionofgeologicalhazardsclearlyshowstheeffectofhangingandfootwallsofthegeologicalfault.Theseismicgeologicalhazardsdensityofthefaulthangingwallis26~39timesasthatofthefootwall.Thedistributionofnewsecondarygeologicalhazardsisobviouslycontrolledbythepropertiesofrocktypes
---- 收稿日期:20130120;收到修改稿日期:20130903.
基金项目:中国地质调查局项目(12120113052400)资助.
第一作者简介:张杰,男,主要从事工程地质与灾害地质调查评价工作.Email:ynsghszj@163.com
(2) 张 杰等:云南彝良9·07地震次生地质灾害特征分析22281
afterearthquake.Theeffectisobviouslythatthe“superpositionofrainfall”andthe“geologicalhazardschain”ofsecondarygeologicalhazardsafterearthquakes.Themaincharacteristicsare“smallmagnitudewithlargedisasterandmorehazardswithsmallscale”inYiliangearthquakes.
Keywords Yiliangearthquake,Thesecondarygeologicalhazards,Characteristicanalyse,Rainfallsuperposition
方向为北东—南西方向的水平相对扭转运动。属于
1 引 言
1979年云南省普洱市地震以来,云南中强地震引发的地质灾害调查表明,地震烈度等于或大于Ⅵ这一类型的背斜、向斜褶皱为数众多,规模也很悬殊,其中最有代表性的就是地震灾区中部的彝良—图2)。洛旺复向斜(
·07地震发震构造为昭通—鲁甸断裂,走彝良9
度便会诱发滑坡、崩塌等次生地质灾害并致人员伤亡。如1996年2月3日云南省丽江市发生70级地震,造成309人死亡、3925人受伤、1075万人受灾;2006年7月22日云南省盐津县发生51级地震,造成22人死亡;2007年6月3日云南省宁洱县发生63级地震,造成2人死亡、近70人受伤;2011年3月10日云南省盈江县发生58级地震,造成25人死亡、250人受伤、13万人受灾。2012年9月7日11时19分40秒,云南省昭通市彝良县(北纬275°,东经1040°)发生M57级地震,12时16分29秒,彝良县再次发生M56级地震。两次地震叠加诱发了大量的崩塌、滑坡、泥石流等次生地质灾害,导致彝良县15个乡镇、大关县9个乡镇、昭阳区11个乡镇和镇雄县1个乡镇大量的房屋倒塌和人
员伤亡,受灾面积5725km2。根据震后应急排查结
果,本次地震诱发次生地质灾害1114处,造成81人
死亡、832人受伤,直接经济总损失430390万元[1]
。
本次彝良57级地震竟造成如此大的灾情实为云南省近年来所少有,其地震特点与汶川地震、玉树地震
有较大的区别[2~6]。57级地震为何造成如此大的
灾情?为何诱发如此多的次生灾害?次生灾害的特征如何?将是本文分析的重点。
2 地质背景
地震区位于云贵高原西北部边缘,最高点海拔2785m,最低点海拔492m,最大相对高差2293m;区内河流均为金沙江水系横江支流。在大地构造上,地震区位于扬子准地台滇东北拗褶带昭通—镇雄拗褶区,构造以褶皱为主(图1)。
多字型构造体系是该地震灾区主要的构造类型,其褶皱方向尽管受到其他构造体系的干扰而局部有所偏转或呈弧形弯曲,但大体上都是按照40°~60°方向延展,说明产生这一构造形迹的地应力作用
向北东—南西,区域长度大于30km,倾向南东,倾角50°~72°,其性质为走滑型的逆断层。断裂下盘以二叠系的灰岩、白云岩、玄武岩为主,上盘主要出露三叠纪地层,其岩性以砂岩、泥页岩等碎屑岩为主。自有地震记载以来,区内已发生破坏性地震22起,其中6级以上地震6次,邻县同期共发生35~71级地震17次,其中60~69级的地震2次,70~79级地震1次。截止2012年9月11日18时,彝良907地震序列共发生412次,按M级统计,其中0~09级291次,10~19级80次,20~29级31次,30~39级3次,40~49级4次。
地震区地层主要为泥盆系(D)、石炭系(C)、二叠系(
P)、三叠系(T)、侏罗系(J)、白垩系(K)和第四系(Q)。其中第四系(Q)主要由碎石土和砂类土组成,边坡开挖后易引发滑坡、坍塌等;侏罗纪地层(J)主要由泥岩、页岩、细砂岩组成,抗风化能力弱,全风化易形成黏土,遇水易软化,强度低;三叠纪地层(T)主要由石英砂岩夹泥岩、页岩、煤层组成,全风化与强、弱风化界面为斜坡失稳结构面,雨季雨水入渗沿软弱夹层易形成滑坡;泥盆、石炭纪地层(C
+D)主要由泥质灰岩、白云岩夹泥岩、页岩组成,夹层抗风化能力差,遇水易软化,力学强度低,易形成滑坡或崩塌;二叠纪地层(P)主要由灰岩、白云岩以及玄武岩组成,灰岩、白云岩节理裂隙发育,易形成崩塌,玄武岩节理裂隙发育,风化差异显著,边坡开挖易引发崩塌、坍滑或小型滑坡等。
3 次生地质灾害主要特征
31 次生地质灾害类型及数量
根据受灾区县域地质灾害调查、县级地质灾害
防治规划和群测群防网络建设等资料,彝良地震前,地质灾害类型为滑坡、崩塌、不稳定斜坡、泥石流和地面塌陷5种,共有地质灾害点482处,其中,彝良
282JournalofEngineeringGeology 工程地质学报 2014
图1 彝良地震灾区地质构造及主震、余震分布图
Fig.1 TectonicmapofmainshockandaftershockinYiliangearthquakestrickenare
a
图2 扯炉—恒底地质构造剖面图Fig.2 TectonicsectionmapofCheluandHengdi
1.钙质砂岩;2.泥岩;3.砂质泥岩;4.灰岩;5.白云岩;6.砂岩;7.断层;8.地层代号;9.背(向)斜名称
县213处、大关县227处、昭阳区33处、镇雄县(杉9处;地质灾害类型以滑坡和崩塌为主,其中树乡)
滑坡257处、崩塌99处、不稳定斜坡67处、泥石流
沟44条、地面塌陷15处。地震之后,根据震后应急排查结果,受灾区次生地质灾害类型为滑坡、崩塌、灾害不稳定斜坡、泥石流、地面塌陷和地裂缝6种,
(2) 张 杰等:云南彝良9·07地震次生地质灾害特征分析22283
表1 彝良地震前后地质灾害对比表
Table1 ComparisonofgeologicalhazardsinvariouscountiesbeforeandafterYiliangearthquake
地质灾害类型
县(市)
滑坡/个原有
彝良县大关县昭阳区镇雄县(杉树乡)
小计总计
14785205257
增加159161810203
崩塌/个原有18781299
增加1612362192291
泥石流/个原有29105044
95增加36014151
斜坡/个原有8534267
增加1197431170237
塌陷/个原有1113015
24增加30519
地裂缝/条原有00000
7增加70007
原有213227339482
总计/个增加485468615632
小计698273119241114
4601114
总数增至1114处(表1)。其中滑坡460处、崩塌291处、泥石流95处、不稳定斜坡237处、地面塌陷24处、地裂缝7处(图3)。新增灾害点有632处,其中由地震直接诱发的地质灾害点有153处,由震后降雨诱发的地质灾害点有479
处。
地震地质灾害分布图上可以看出:位于震中附近的洛泽河镇、角奎镇,地震地质灾害分布较为密集,主要以带状分布;远离震中的大关高桥乡、昭阳区靖安乡、镇雄县杉树乡等,其灾害分布较为稀疏,呈零星的点状分布。
图6)可看从彝良地震地质灾害与震中关系(
出:由地震所引起的地质灾害主要分布在距震中10km范围内的区域,其空间分布受震中控制比较明显;距震中10km范围以外的区域,灾害分布较少。总体上说,离震中越近,地质灾害分布越密集;离震中越远,地质灾害分布越稀疏。
彝良地震造成的建筑物、地面等破坏程度也明显受地震震中控制,沿地震震中附近一带建筑物破坏强烈(图7),在距地震震中1km以内建筑物破坏严重,2km以外建筑物破坏明显减轻。332 次生地质灾害与地震烈度的关系
将彝良地震地质灾害分布图与地震烈度分区图图8),由地震所直接引起的地质灾进行叠加可见(
害点,Ⅷ度区要比Ⅶ度区、Ⅵ度区的地质灾害点分
布密集:Ⅷ度区的地质灾害点密度为
-2
0.22个·km,Ⅶ度区的地质灾害点密度为0.09-2个·km,Ⅵ度区的地质灾害点密度仅为0.02-2个·km(表2)。Ⅷ度区、Ⅶ度区的地质灾害点密度
图3 彝良地震前后地质灾害对比图
Fig.3 ComparisonofgeologicalhazardsinYiliangstrokedarea
beforeandafterearthquake
32 次生地质灾害分布
在行政区划上震后次生地质灾害主要分布在彝良、昭阳和大关3县,彝良县分布最密集,危害也最严重。受发震构造昭通—鲁甸断裂的影响,位于震中位置的洛泽河镇与角奎镇次生地质灾害分布最为图4、图5),震后次生地质灾害点由震前的密集(
58处、66处分别增加到223处、212处,分别是震前的38倍和32倍。在流域上震后次生灾害集中分布于彝良县洛泽河、小河、小米溪河、白水江沿岸的陡坡地带,其中洛泽河、小河沿岸主要以滑坡和崩塌为主,小米溪河沿岸泥石流分布较多。33 次生地质灾害与地震的关系
331 次生地质灾害与震中的关系
彝良前后两次地震的震中位置分别位于洛泽河镇镇中心以及角奎镇与洛泽河镇的交界处。从彝良
分别是Ⅵ度区地质灾害点密度的11倍与45倍。由此可见:地震烈度越高,地震地质灾害点的分布密度也越大;反之,则越小。333 次生地质灾害与震级的关系
彝良地震所产生的破坏形式与以带状释放能量0级地震所产生的破坏形式不为主的汶川8
7,8]
同[,彝良地震能量以点源释放为主,地震加速度
不超过03g,因此地震震级相对较小,抛掷作用不
9~11]大,很难形成高位滑坡[。一般在堆积层斜坡坡
284JournalofEngineeringGeology 工程地质学报 2014
图4 彝良地震灾区各乡镇地质灾害点分布图
Fig.4 ThedistributionofgeologicalhazardsinvarioustownsofYiliangearthquakestrickenare
a
图5 彝良地震前后灾区各乡镇地质灾害对比图
Fig.5 ComparisonofgeologicalhazardsinvarioustownsbeforeandafterYiliangearthquake
脚的剪应力包位置,因长期受河流的侵蚀、乡镇公路建设边坡开挖和风化卸荷等作用的影响,在地震的作用下,特别是在彝良前后两次地震的叠加作用下,诱发了大量的小型土质、碎石土滑坡(图9)。在地
震地质灾害中,滑坡、崩塌灾害总数有106处,占地震地质灾害的699%,虽然滑坡、崩塌的数量较多,但规模较小。“震级小、灾害多、规模小”是本次地震地质灾害的主要特征。
(2) 张 杰等:云南彝良9·07地震次生地质灾害特征分析22285
断裂上盘与下盘的地质灾害分布数量有较大的差别图10)。(
07处,其地震地质灾害上盘较下盘发育,上盘1中0~5km范围内33处,5~10km范围内59处,10~20km范围内15处;下盘46处,其中0~5km范围内14处,5~10km范围内25处,10~20km范围内7处。断层上盘15km范围内地质灾害发育密度
图6 彝良地震地质灾害与震中关系图Fig.6 Relationofgeologicalhazardsandepicenter
inYiliangearthquak
e
-1
4处·km,下盘地质灾害发育密度为平均约为5
-1
14~21处·km,上盘地质灾害发育密度是下盘地
质灾害发育密度的26~39倍。可见“上/下盘效应”在彝良地震中表现很明显。
值得注意的是:虽然昭通—鲁甸断层为本次地~5km的距离,不震的发震断层,但离断层最近的0是地震地质灾害数量分布最密集的地段,而是离断层5~10km处才是地质灾害数量分布最密集的地段,这与震中位置离发震断层的距离有很大的关
14]系[,也符合“离震中越近,地震地质灾害分布越密
34 次生地质灾害与断层的关系
Abrahamson和Somerville研究了1994年美国加利福尼亚州Northridge地震的近场强震记录和其他逆断层型地震的强震记录,发现断层下盘的加速
12]
;俞言祥和高孟度峰值低于上盘的加速度峰值[
潭对台湾集集地震的研究证明了逆断层型地震“上/下盘效应”的存在,且加速度峰值下盘衰减较
13]
快,上盘衰减较慢[;黄润秋和李为乐对汶川大地
集;离震中越远,地震地质灾害分布越稀疏”的规律。
35 次生地质灾害与岩土体的关系
2008年5月12日四川汶川MS80级地震以及2010年4月14日青海玉树MS71级地震之后,许多学者展开了对地震灾区的大地构造背景、区域地
震触发地质灾害的断层效应分析进一步证明了逆断层型地震“上/下盘效应”的存在
[14]
。
从图4可以清晰地看到由地震所引起的地质灾害在发震断层(昭通—鲁甸断裂)上下盘的分布差异非常明显。以发震断层—昭通—鲁甸断裂为界,
图7 地震震中附近建筑物的破坏形式
Fig.7 FailuretypesofbuildingsneartheepicenterinYiliangearthquake
a.民房在剪切—挤压作用下被夷平;b.在地震作用下引起的x型剪切力致使房屋地基受挫下沉;
c.洛泽河左岸崩塌对房屋道路的破坏;d.地震对道路桥梁的破坏
286JournalofEngineeringGeology 工程地质学报 2014
图8 彝良地质灾害与地震烈度分布图
Fig.8 ThedistributiondiagramofgeologicalhazardsandseismicintensityinYiliang
表2 各地震烈度区地质灾害数量统计表
Table2 ThequantitystatisticsofgeologicalhazardsinYiliangearthquakeintensityarea
地震烈度区Ⅷ度区Ⅶ度区Ⅵ度区合计
地质灾害类型
滑坡1411631
崩塌28321676
不稳定斜坡
1116734
泥石流0000
地面塌陷
1236
地裂缝3216
灾害点
数量/个576333153
数量百分比
/(%)
3734122161000
烈度区面积
2/km
26367421813118
灾害点密度
-2
/个·km
022009002005
震活动性、区域地震构造特征、地震灾害特点以及由地震所引发的次生地质灾害的研究。历史地震研究表明,当震级大于40时便会触发滑坡崩塌等地质
15]
灾害[。祁生文通过对5·12汶川地震造成的大量次生地质灾害调查后发现,地震次生地质灾害的发
16]
响[。
根据岩土体成因、岩性组合结构等工程地质特
征,地震灾区工程地质岩组可划分为松散土体、较软薄层状碎屑岩组、软硬相间薄中层状碎屑岩组、较硬层状碎屑岩夹碳酸盐岩组、较强岩溶化碳酸盐岩夹碎屑岩组、强岩溶化纯碳酸盐岩组、较硬碎裂状喷出岩岩组7个亚类(图11)。受本次地震影响,新
生除了受活动构造本身影响外,同时还受地形条件、地层岩性、地质构造、岩土体结构类型等因素的影
(2) 张 杰等:云南彝良9·07地震次生地质灾害特征分析22287
图9 彝良地震诱发滑坡特征
Fig.9 CharacteristicsoflandslidesinducedbytheYiliangearthquake
a.滑坡后缘陡坎再次下挫;b.地震引起斜坡表层坍塌下滑;
c.地震引起坡脚碎石土滑坡(SSW);d.震中附近的碎石土滑坡阻断公路(SE
)
崩塌为主。
1可以看出,本次地震新增次生地质灾害从图1
点的分布方向总体上为北东—南西向,呈条带状展布,与多字型构造体系的地应力作用方向、发震断裂昭通—鲁甸断裂以及软硬相间薄中层状碎屑岩组、较软薄层状碎屑岩组的展布方向具有明显的相似性与一致性,震后新增次生地质灾害点的分布受岩土体性质控制十分明显。通过以上分析:在相同的震级、相同的地震加速度、相同的震源深度下,在不同特征的岩土体中所诱发的地质灾害点数量也不同。所诱发地质灾害点的数量、规模、密度等,与岩土体的工程地质特性有着直接的关系,但不是唯一的关
图10 彝良地震地质灾害分布与断层关系图Fig.10 Therelationshipofdistributionofgeological
hazardsandfaultinYiLiangearthquake
系,它还与地形地貌、地质构造、地形坡度、坡向等有
17]
关[。
4 震后降雨叠加分析
增灾害点主要分布在软硬相间薄中层状碎屑岩组、较软薄层状碎屑岩组以及较强岩溶化碳酸盐岩夹碎
屑岩组中,其数量分别为158处、145处、138处,分
5%、229%、218%别占新增地质灾害点总数的2
(表3)。其中在软硬相间薄中层状碎屑岩组中以滑坡、崩塌以及不稳定斜坡为主,在较软薄层状碎屑岩组中以滑坡与不稳定斜坡为主,在较强岩溶化碳酸盐岩夹碎屑岩组以及强岩溶化纯碳酸盐岩组中以
由于地震作用,山体变得疏松,大量松散碎屑物质堆积在山坡坡面或沟道内,具有潜在发生滑坡或泥石流灾害的可能性。降雨是促使地质灾害发生最
18,19]
重要的外在因素之一[,在降雨与地质灾害发生
关系的分析研究中,地质灾害的发生不仅与降雨时间、降雨量大小有关,同时还与降雨雨型密切相关,不同雨型的降雨诱发地质灾害的发生机制也不相
288JournalofEngineeringGeology 工程地质学报 2014
图11 地质灾害与岩土体类型分布图
Fig.11 ThedistributiondiagramofthegeologicalhazardsandrocktypesinYiliangearthquake
表3 地质灾害与岩土体类型关系统计表
Table3 Statisticsoftherelationshipbetweenthegeologicalhazardsandrocktypes
岩土体结构类型
灾种滑坡崩塌泥石流不稳定斜坡地面塌陷地裂缝合计所占比例/(%)
松散
土体82022933119188
较软薄层状
碎屑岩组
4211296300145229
软硬相间薄
中层状碎屑岩组
53540510015825
较强岩溶化碳酸盐
岩夹碎屑岩组
148803222138218
强岩溶化纯
碳酸盐岩组
9390134267106
较硬碎裂状
喷出岩岩组
300200509
合计2031925117097632100
20,21]
同[。
9月17日期间,彝良县城(角奎镇)、洛泽河镇的累20~130mm。在此后近1个月的时计降雨量均在1
间里,彝良地震灾区均为持续的降雨天气,持续的降雨入渗增加了土体容重,土体吸水软化,强度降
22]
,是地震灾区震后大量滑坡、崩塌、泥石流等次低[
2012年9月10日20时至9月11日20时彝良县境内12个雨量站降雨量均大于100mm,县城应急雨量站观测到最大降雨量为1707mm。根据灾区12个雨量站降雨资料:仅在地震后的9月7日至
(2) 张 杰等:云南彝良9·07地震次生地质灾害特征分析22289
图12 震后暴雨叠加次生地质灾害特征
Fig.12 Characteristicsofgeohazardsinducedbythestormsuperpositionafterearthquake
a.角奎镇石盘沟泥石流对房屋农田的毁坏(SSE);b.震后暴雨诱发山洪泥石流冲毁公路;
c.911日彝良县城暴发大规模的山洪泥石流灾害;d.
震后暴雨产生滑坡阻断公路
图13 震后暴雨叠加诱发土质滑坡及链生泥石流
Fig.13 SoillandslidesandmudslidesinducedbythestormsuperpositionafterYiliangearthquake
a.蚂蝗沟谷内滑坡前缘堆积体;b.土质滑坡迅速转化成黏性泥石流(SSE)
生灾害发生的主要诱发因素(图12)。
彝良地震后次生地质灾害的发生具有明显的暴
23]雨叠加影响效应[。通过资料查阅,根据当地气象
表4 地震暴雨叠加对地质灾害影响分析(处)Table4 Theimpactanalysistogeohazardsafterstormsuperpositioninearthquake
灾种滑坡崩塌泥石流不稳定斜坡地面塌陷地裂缝合计
诱发因素
地震317634064153
1992年暴雨
10429122100166
小计135105462166319
地震暴雨叠加
23114816572106632
局观测的资料,1992年7月13日的日降雨量达到2354mm,降雨中心与本次降雨中心基本一致,降雨所引发的次生地质灾害与本次地震后降雨引发的次生地质灾害可作为参照对比。通过实地调查,本次地震直接引发的地质灾害有153处;通过资料查992年暴雨所引发的地质灾害点有166处,而阅,1
32本次地震暴雨叠加影响引发新的地质灾害点有6处,明显大于地震、暴雨独立因素引发的地质灾害合计(表4),产生叠加影响效应后的次生地质灾害点数总体扩大1倍。这充分证明了彝良地震次生地质灾害具有明显的降雨叠加效应,但震后降雨叠加效
应所产生的次生灾害扩大系数应该与地质环境条件、地震强度、暴雨强度、距叠加效应发生的时间长
290JournalofEngineeringGeology 工程地质学报 2014
“9·07”YiliangEarthquakeInvestigationReportofGeohazardin,YunnanProvince.2012.StrokedArea
[2] 姚鑫,文冬光,戴福初.5·12汶川地震震后龙门山山前地表塌
陷成因探讨[J].工程地质学报,2008,16(5):577~583.,WenDongguang,DaiFuchu.DiscussionsonpossibleYaoXincausesoftheformationofmorethanfiftygroundcollapsepitsinAnxiancountyinfrontofLongmenshanafterthe5.12Wenchuan,2008,16(5):577~earthquake.JournalofEngineeringGeology583.
[3] 张永双,马寅生,胡道功.玉树地震地表破裂调查与灾后重建
避让选址研究[J].地质学报,2010,84(5):593~605.,MaYinsheng,HuDaogong.InvestigationandZhangYongshuang短等有关。
彝良震后强降雨的叠加以及将近一个多月的持
[24]
较为明显续降雨,其次生地质灾害“链生效应”
(图13)。发育在沟谷中的地震崩塌、滑坡体,增加了沟谷内松散固体物质量,为泥石流的发生提供了充足的物源,严重威胁了村镇、重要交通干线等基础设施的安全。
5 结 论
(1)彝良地震地质灾害主要分布在距震中10km范围内的区域,其空间分布受震中控制比较明
显。Ⅷ度区的地质灾害点密度为022个·km-2
,Ⅶ
度区的地质灾害点密度为009个·km-2
,Ⅵ度区的地质灾害点密度仅为002个·km-2
,Ⅷ度区、Ⅶ度区的地质灾害点密度分别是Ⅵ度区地质灾害点密度的11倍与45倍。地震烈度越高,地质灾害点的分布密度也越大;反之,则越小。
(2)“上/下盘效应”在彝良地震中表现很明显,上盘地震地质灾害发育密度是下盘地震地质灾害发育密度的2
6~39倍。(
3)发震断裂呈北东—南西向展布,该方向即是区域构造线的主体方向,也是较软和软硬相间薄层状碎屑岩的主要发育方向。震后新增次生地质灾害点分布受发震断裂、区域构造、岩土体性质等因素控制比较明显,总体上为北东—南西向呈条带状展布。
(4)彝良震后次生地质灾害“降雨叠加效应”与“链生效应”较为明显,具有“震级小、灾情大,灾害多、规模小”的特点。
致 谢 本项工作得到了参加现场应急调查的云南地质工程勘察设计研究院、云南地质工程第二勘察院、四川省华地建设工程有限责任公司、西南有色昆明勘测设计(院)股份有限公司、中国有色金属工业昆明勘察设计研究院、云南岩土工程勘察设计研究院、云南华昆国电工程勘察有限公司等单位技术人员的帮助,在此深表感谢!
参考文献
[1] 张红兵,朱春林,杨迎冬.云南彝良“9·07”地震灾区地质灾害
应急排查报告[R].2012.
ZhangHongbing,ZhuChunlin,YangYingdong.Urgency
researchonthesurfaceruptureoftheYushuearthquakeandreconstructionsiteselection.ActaGeologicaSinica,2010,84(5):593~605.
[4] 张永双,雷伟志,石菊松,等.四川“5·12”地震次生地质灾害
的基本特征初析[J].地质力学学报,2008,14(2):109~116.ZhangYongshuang,LeiWeizhi,ShiJusong,etal.Generalcharacteristicsof“5·12”earthquakeinducedgeohazardsinSichuan.JournalofGeomechanics,2008,14(2):109~116.[5] 张永双,孙萍,石菊松,等.汶川地震地表破裂影响带调查与
建筑场地避让宽度探讨[J].工程地质学报,2010,18(3):312~319.
ZhangYongshuang,SunPing,ShiJusong,etal.Investigationofruptureinfluencedzonesandtheeircorrespondingsafedistancesforreconstructionafter5·12Wenchuanearthquake.JournalofEngineeringGeology
,2010,18(3):312~319.[6] ZhangYongshuang,YaoXin,XiongTanyu,etal.
RapididentificationandemergencyinvestigationofsurfacerupturesandgeohazardsinducedbytheMS7·1Yushuearthquake[J].ActaGeologicaSinica
,2010,84(6):801~813.[7] DongShuwen,ZhangYueqiao,WuZhenhan,etal.Surface
ruptureandcoseisnicdisplacementproducedbytheMS80WenchuanearthquakeofMay12th,2008,Sichuan,China:EastwardsgrowthoftheQinghaiTibetPlateau[J].ActaGeologicaSinica,2008,82(5):938~948.
[8] XuXW,WenXZ,YuGH,etal.Coseismicreverseandoblique
slipsurfacefaultinggeneratedbythe2008MW79Wenchuanearthquake,China[J].Geology,2009,37(6):515~518.[9] 殷跃平,张永双,马寅生,等.青海玉树MS71级地震地质灾
害主要特征[J].工程地质学报,2010,18(3):289~296.YinYueping,ZhangYongshuang,MaYinsheng,etal.ResearchonmajorcharacteristicsofgeohazardsinducedbytheYushuMS71earthquake.JournalofEngineeringGeology,2010,18(3):289~296.
[10] 殷跃平.汶川八级地震滑坡特征分析[J].工程地质学报,
2009,17(1):29~38.
YinYueping.FeaturesoflandslidestriggeredbytheWenchuanearthquake.JournalofEngineeringGeology,2009,17(1):29~38.
[11] 黄润秋,李为乐.汶川大地震触发地质灾害的断层效应分析
[J].工程地质学报,2009,17(1):19~28.
(2) 张 杰等:云南彝良9·07地震次生地质灾害特征分析22
HuangRunqiu,LiWeile.FaulteffectanalysisofgeohazardtriggeredbyWenchuanearthquake.JournalofEngineering,2010,17(1):19~28.Geology
[12] AbrahamsonNA,SomervillePG.Effectsofthehangingwalland
footwallongroundmotionsrecordedduringtheNorthridge[J].BulletinoftheSeismologicalSocietyofAmerica,earthquake1996,86(1B):S93~S99.
[13] 俞言祥,高孟潭.台湾集集地震近场地震动的上盘效应[J].
地震学报,2001,23(6):615~621.
,GaoMengtan.EffectsofthehangingwallandYuYanxiangfootwallonpeakaccelerationduringtheChiChiearthquake,Taiwan.ActaSeismologicaSinica,2001,23(6):615~621.
291
[19] 程思,易加强.汶川县地质灾害的成因及防治对策[J].山西
007,(3):1~4.水土保持科技,2
ChengSi,YiJiaqiang.ThecausesandcountermeasuresofgeologicalhazardsinWenchuancounty.SoilandWater,2007,(3):1~ConservationScienceandTechnologyinShanxi4.
[20] 钟荫乾.滑坡与降雨关系及其预报[J].中国地质灾害与防治
学报,1998,9(4):81~86.
ZhongYinqian.Landsliderelatedtorainfallanditsforecasting.,1998,9TheChineseJournalofGeologicalHazardandControl(4):81~86.
[21] 林孝松,郭跃.滑坡与降雨的耦合关系研究[J].灾害学,
14] 黄润秋,李为乐.“5·12”汶川大地震触发地质灾害的发育分
布规律研究[J].岩土力学与工程学报,2008,27(12):2585~2592
HuangRunqiu,LiWeile.ResearchondevelopmentanddistributionrulesofgeologicalhazardsinducedbyWenchuanearthquakeon12th
May,2008.ChineseJournalofRockMechanicsandEngineering,2008,27(12):2585~2592.
15] KeeperDK.Landslidescausedbyearthquakes[J].Geological
SocietyofAmericaBulletin
,1984,95(4):406~421.16] 祁生文,许强,刘春玲,等.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[J].工程地质学报,2009,17(1):39~49.
QiShengwen,XuQiang,LiuChunling,etal.Slopeinstabilitiesintheseverestdisasterareasof5·12Wenchuanearthquake.JournalofEngineeringGeology,2009,17(1):39~49.
17] 郭小花,李小林,赵振,等.青海4·14玉树地震地质作用对地
质环境影响分析[J].工程地质学报,2011,19(5):685~696.GuoXiaohua,LiXiaolin,ZhaoZhen,etal.Effectsof4·14YushuearthquakeinQinghaiongeologicalenviroment.JournalofEngineeringGeology
,2011,19(5):685~696.18] 刘艳辉,唐灿,李铁锋,等.地质灾害与降雨雨型的关系研究
[J].工程地质学报,2009,17(5):656~661.
LiuYanhui,TangCan,LiTiefeng,etal.Statisticalrelationsbetweengeohazardsandraintype.JournalofEngineeringGeology
,2009,17(5):656~661.2001,16(2):87~92.
LinXiaosong,GuoYue.Astudyoncouplingrelationbetweenlandslideandrainfall.JournalofCatastrophology,2001,16(2):87~92.
[22] 汪益敏,陈页开,韩大建,等.降雨入渗对边坡稳定影响的实
例分析[
J].岩石力学与工程学报,2004,23(6):920~924.WangYimin,ChenYekai,HanDajian,etal.Casestudyoninfluenceofrainfallpermeationonslopestability.ChineseJournalofRockMechanicsandEngineering
,2004,23(6):920~924.[23] 张红兵,晏祥省,杨迎冬.云南彝良地震暴雨地质灾害特征及
叠加效应分析[J].中国地质灾害与防治学报,2013,24(增):1~3.
ZhangHongbing,YanXiangsheng,YangYingdong.TheeffectanalysisofrainoverlayandcharacteristicsofgeohazardsafterraininYiliangearthquake.TheChineseJournalofGeologicalHazardandControl
,2013,24(S):1~3.[24] 齐信,唐川,陈州丰.汶川地震强震区地震诱发滑坡与后期降
雨诱发滑坡控制因子耦合分析[J].工程地质学报,2012,20(4):522~531.
QiXin,TangChuan,ChenZhoufeng.CouplinganalysisofcontrolfactorsbetweenearthquakeinducedlandslidesandsubsequentrainfallinducedlandslidesinepicenterareaofWenchuanearthquake.JournalofEngineeringGeology,2012,20(4):522~531.
[[[[[
-JournalofEngineeringGeology 工程地质学报 10049665/2014/22(2)028012
云南彝良9·07地震次生地质灾害特征分析
张 杰① 王 宇① 张红兵① 朱春林② 李俊东③ 晏祥省①
(50216)①云南省地质环境监测院 昆明 6
(50093)②云南地质工程勘察设计研究院 昆明 6(50051)③云南地质工程第二勘察院 昆明 6
摘 要 2012年9月7日11时19分40秒,云南省彝良县发生M57级地震,12时16分29秒,再次发生M56级地震,两次地震诱发了大量的崩塌、滑坡、泥石流等次生地质灾害。通过现场调查,分析了本次地震次生地质灾害的主要特征:震后次生地质灾害数量明显增加、由地震直接诱发的地质灾害分布明显受震中控制;Ⅷ度区、Ⅶ度区的地震地质灾害点密度分别是Ⅵ度区地震地质灾害点密度的11倍与45倍;地质灾害的分布表现出很明显的“上/下盘效应”,上盘地质灾害密度是下盘地质灾害密度的26~39倍;震后新增次生地质灾害点的分布受岩土体性质控制明显;震后次生地质灾害“降雨叠加效应”与“链生效应”较为明显,具有“震级小、灾情大、灾害多、规模小”的特点。关键词 彝良地震 次生地质灾害 特征分析 降雨叠加效应中图分类号:P642 文献标识码:A
CHARACTERISTICSOFSECONDARYGEOLOGICALHAZARDS
INDUCEDBYYILIANG9·07EARTHQUAKESINYUNNANPROVINCE
①①①②③①ZHANGJie WANGYu ZHANGHongbing ZHUChunlin LIJundong YANXiangsheng
(unnanInstituteofGeologicalEnvironmentMonitoring,Kunming 650216)①Y
(unnanGeologicalEngineeringInvestigationandDesignInstitute,Kunming 650093)②Y
heSecondGeologicalEngineeringInvestigationInstituteofYunnan,Kunming 650051)(③T
Abstract TheMS57earthquakeoccurredat11:19onSeptember7,2012inYiliangcounty,Yunnanprovince,China.Later,aMS56earthquakeoccurredagainat12:16.Manygeologicalhazardswereinducedbythetwoearthquakes.Theyincludecollapses,landslides,mudslidesandothersecondarygeologicalhazards.FieldinvestigationsshowthefollowingmajorcharacteristicsofthesecondarygeologicalhazardsoftheYiliangearthquakes.Thenumberofsecondarygeologicalhazardswasincreasedsignificantlyaftertheearthquakes.ThedistributionofgeologicalhazardsthatinduceddirectlybytheearthquakeiscontrolledobviouslybydistancetothendⅦintensityareasrespectivelyare11and45timesofthatepicenter.ThegeologicalhazardsdensitiesattheⅧaattheⅥintensityarea.Thedistributionofgeologicalhazardsclearlyshowstheeffectofhangingandfootwallsofthegeologicalfault.Theseismicgeologicalhazardsdensityofthefaulthangingwallis26~39timesasthatofthefootwall.Thedistributionofnewsecondarygeologicalhazardsisobviouslycontrolledbythepropertiesofrocktypes
---- 收稿日期:20130120;收到修改稿日期:20130903.
基金项目:中国地质调查局项目(12120113052400)资助.
第一作者简介:张杰,男,主要从事工程地质与灾害地质调查评价工作.Email:ynsghszj@163.com
(2) 张 杰等:云南彝良9·07地震次生地质灾害特征分析22281
afterearthquake.Theeffectisobviouslythatthe“superpositionofrainfall”andthe“geologicalhazardschain”ofsecondarygeologicalhazardsafterearthquakes.Themaincharacteristicsare“smallmagnitudewithlargedisasterandmorehazardswithsmallscale”inYiliangearthquakes.
Keywords Yiliangearthquake,Thesecondarygeologicalhazards,Characteristicanalyse,Rainfallsuperposition
方向为北东—南西方向的水平相对扭转运动。属于
1 引 言
1979年云南省普洱市地震以来,云南中强地震引发的地质灾害调查表明,地震烈度等于或大于Ⅵ这一类型的背斜、向斜褶皱为数众多,规模也很悬殊,其中最有代表性的就是地震灾区中部的彝良—图2)。洛旺复向斜(
·07地震发震构造为昭通—鲁甸断裂,走彝良9
度便会诱发滑坡、崩塌等次生地质灾害并致人员伤亡。如1996年2月3日云南省丽江市发生70级地震,造成309人死亡、3925人受伤、1075万人受灾;2006年7月22日云南省盐津县发生51级地震,造成22人死亡;2007年6月3日云南省宁洱县发生63级地震,造成2人死亡、近70人受伤;2011年3月10日云南省盈江县发生58级地震,造成25人死亡、250人受伤、13万人受灾。2012年9月7日11时19分40秒,云南省昭通市彝良县(北纬275°,东经1040°)发生M57级地震,12时16分29秒,彝良县再次发生M56级地震。两次地震叠加诱发了大量的崩塌、滑坡、泥石流等次生地质灾害,导致彝良县15个乡镇、大关县9个乡镇、昭阳区11个乡镇和镇雄县1个乡镇大量的房屋倒塌和人
员伤亡,受灾面积5725km2。根据震后应急排查结
果,本次地震诱发次生地质灾害1114处,造成81人
死亡、832人受伤,直接经济总损失430390万元[1]
。
本次彝良57级地震竟造成如此大的灾情实为云南省近年来所少有,其地震特点与汶川地震、玉树地震
有较大的区别[2~6]。57级地震为何造成如此大的
灾情?为何诱发如此多的次生灾害?次生灾害的特征如何?将是本文分析的重点。
2 地质背景
地震区位于云贵高原西北部边缘,最高点海拔2785m,最低点海拔492m,最大相对高差2293m;区内河流均为金沙江水系横江支流。在大地构造上,地震区位于扬子准地台滇东北拗褶带昭通—镇雄拗褶区,构造以褶皱为主(图1)。
多字型构造体系是该地震灾区主要的构造类型,其褶皱方向尽管受到其他构造体系的干扰而局部有所偏转或呈弧形弯曲,但大体上都是按照40°~60°方向延展,说明产生这一构造形迹的地应力作用
向北东—南西,区域长度大于30km,倾向南东,倾角50°~72°,其性质为走滑型的逆断层。断裂下盘以二叠系的灰岩、白云岩、玄武岩为主,上盘主要出露三叠纪地层,其岩性以砂岩、泥页岩等碎屑岩为主。自有地震记载以来,区内已发生破坏性地震22起,其中6级以上地震6次,邻县同期共发生35~71级地震17次,其中60~69级的地震2次,70~79级地震1次。截止2012年9月11日18时,彝良907地震序列共发生412次,按M级统计,其中0~09级291次,10~19级80次,20~29级31次,30~39级3次,40~49级4次。
地震区地层主要为泥盆系(D)、石炭系(C)、二叠系(
P)、三叠系(T)、侏罗系(J)、白垩系(K)和第四系(Q)。其中第四系(Q)主要由碎石土和砂类土组成,边坡开挖后易引发滑坡、坍塌等;侏罗纪地层(J)主要由泥岩、页岩、细砂岩组成,抗风化能力弱,全风化易形成黏土,遇水易软化,强度低;三叠纪地层(T)主要由石英砂岩夹泥岩、页岩、煤层组成,全风化与强、弱风化界面为斜坡失稳结构面,雨季雨水入渗沿软弱夹层易形成滑坡;泥盆、石炭纪地层(C
+D)主要由泥质灰岩、白云岩夹泥岩、页岩组成,夹层抗风化能力差,遇水易软化,力学强度低,易形成滑坡或崩塌;二叠纪地层(P)主要由灰岩、白云岩以及玄武岩组成,灰岩、白云岩节理裂隙发育,易形成崩塌,玄武岩节理裂隙发育,风化差异显著,边坡开挖易引发崩塌、坍滑或小型滑坡等。
3 次生地质灾害主要特征
31 次生地质灾害类型及数量
根据受灾区县域地质灾害调查、县级地质灾害
防治规划和群测群防网络建设等资料,彝良地震前,地质灾害类型为滑坡、崩塌、不稳定斜坡、泥石流和地面塌陷5种,共有地质灾害点482处,其中,彝良
282JournalofEngineeringGeology 工程地质学报 2014
图1 彝良地震灾区地质构造及主震、余震分布图
Fig.1 TectonicmapofmainshockandaftershockinYiliangearthquakestrickenare
a
图2 扯炉—恒底地质构造剖面图Fig.2 TectonicsectionmapofCheluandHengdi
1.钙质砂岩;2.泥岩;3.砂质泥岩;4.灰岩;5.白云岩;6.砂岩;7.断层;8.地层代号;9.背(向)斜名称
县213处、大关县227处、昭阳区33处、镇雄县(杉9处;地质灾害类型以滑坡和崩塌为主,其中树乡)
滑坡257处、崩塌99处、不稳定斜坡67处、泥石流
沟44条、地面塌陷15处。地震之后,根据震后应急排查结果,受灾区次生地质灾害类型为滑坡、崩塌、灾害不稳定斜坡、泥石流、地面塌陷和地裂缝6种,
(2) 张 杰等:云南彝良9·07地震次生地质灾害特征分析22283
表1 彝良地震前后地质灾害对比表
Table1 ComparisonofgeologicalhazardsinvariouscountiesbeforeandafterYiliangearthquake
地质灾害类型
县(市)
滑坡/个原有
彝良县大关县昭阳区镇雄县(杉树乡)
小计总计
14785205257
增加159161810203
崩塌/个原有18781299
增加1612362192291
泥石流/个原有29105044
95增加36014151
斜坡/个原有8534267
增加1197431170237
塌陷/个原有1113015
24增加30519
地裂缝/条原有00000
7增加70007
原有213227339482
总计/个增加485468615632
小计698273119241114
4601114
总数增至1114处(表1)。其中滑坡460处、崩塌291处、泥石流95处、不稳定斜坡237处、地面塌陷24处、地裂缝7处(图3)。新增灾害点有632处,其中由地震直接诱发的地质灾害点有153处,由震后降雨诱发的地质灾害点有479
处。
地震地质灾害分布图上可以看出:位于震中附近的洛泽河镇、角奎镇,地震地质灾害分布较为密集,主要以带状分布;远离震中的大关高桥乡、昭阳区靖安乡、镇雄县杉树乡等,其灾害分布较为稀疏,呈零星的点状分布。
图6)可看从彝良地震地质灾害与震中关系(
出:由地震所引起的地质灾害主要分布在距震中10km范围内的区域,其空间分布受震中控制比较明显;距震中10km范围以外的区域,灾害分布较少。总体上说,离震中越近,地质灾害分布越密集;离震中越远,地质灾害分布越稀疏。
彝良地震造成的建筑物、地面等破坏程度也明显受地震震中控制,沿地震震中附近一带建筑物破坏强烈(图7),在距地震震中1km以内建筑物破坏严重,2km以外建筑物破坏明显减轻。332 次生地质灾害与地震烈度的关系
将彝良地震地质灾害分布图与地震烈度分区图图8),由地震所直接引起的地质灾进行叠加可见(
害点,Ⅷ度区要比Ⅶ度区、Ⅵ度区的地质灾害点分
布密集:Ⅷ度区的地质灾害点密度为
-2
0.22个·km,Ⅶ度区的地质灾害点密度为0.09-2个·km,Ⅵ度区的地质灾害点密度仅为0.02-2个·km(表2)。Ⅷ度区、Ⅶ度区的地质灾害点密度
图3 彝良地震前后地质灾害对比图
Fig.3 ComparisonofgeologicalhazardsinYiliangstrokedarea
beforeandafterearthquake
32 次生地质灾害分布
在行政区划上震后次生地质灾害主要分布在彝良、昭阳和大关3县,彝良县分布最密集,危害也最严重。受发震构造昭通—鲁甸断裂的影响,位于震中位置的洛泽河镇与角奎镇次生地质灾害分布最为图4、图5),震后次生地质灾害点由震前的密集(
58处、66处分别增加到223处、212处,分别是震前的38倍和32倍。在流域上震后次生灾害集中分布于彝良县洛泽河、小河、小米溪河、白水江沿岸的陡坡地带,其中洛泽河、小河沿岸主要以滑坡和崩塌为主,小米溪河沿岸泥石流分布较多。33 次生地质灾害与地震的关系
331 次生地质灾害与震中的关系
彝良前后两次地震的震中位置分别位于洛泽河镇镇中心以及角奎镇与洛泽河镇的交界处。从彝良
分别是Ⅵ度区地质灾害点密度的11倍与45倍。由此可见:地震烈度越高,地震地质灾害点的分布密度也越大;反之,则越小。333 次生地质灾害与震级的关系
彝良地震所产生的破坏形式与以带状释放能量0级地震所产生的破坏形式不为主的汶川8
7,8]
同[,彝良地震能量以点源释放为主,地震加速度
不超过03g,因此地震震级相对较小,抛掷作用不
9~11]大,很难形成高位滑坡[。一般在堆积层斜坡坡
284JournalofEngineeringGeology 工程地质学报 2014
图4 彝良地震灾区各乡镇地质灾害点分布图
Fig.4 ThedistributionofgeologicalhazardsinvarioustownsofYiliangearthquakestrickenare
a
图5 彝良地震前后灾区各乡镇地质灾害对比图
Fig.5 ComparisonofgeologicalhazardsinvarioustownsbeforeandafterYiliangearthquake
脚的剪应力包位置,因长期受河流的侵蚀、乡镇公路建设边坡开挖和风化卸荷等作用的影响,在地震的作用下,特别是在彝良前后两次地震的叠加作用下,诱发了大量的小型土质、碎石土滑坡(图9)。在地
震地质灾害中,滑坡、崩塌灾害总数有106处,占地震地质灾害的699%,虽然滑坡、崩塌的数量较多,但规模较小。“震级小、灾害多、规模小”是本次地震地质灾害的主要特征。
(2) 张 杰等:云南彝良9·07地震次生地质灾害特征分析22285
断裂上盘与下盘的地质灾害分布数量有较大的差别图10)。(
07处,其地震地质灾害上盘较下盘发育,上盘1中0~5km范围内33处,5~10km范围内59处,10~20km范围内15处;下盘46处,其中0~5km范围内14处,5~10km范围内25处,10~20km范围内7处。断层上盘15km范围内地质灾害发育密度
图6 彝良地震地质灾害与震中关系图Fig.6 Relationofgeologicalhazardsandepicenter
inYiliangearthquak
e
-1
4处·km,下盘地质灾害发育密度为平均约为5
-1
14~21处·km,上盘地质灾害发育密度是下盘地
质灾害发育密度的26~39倍。可见“上/下盘效应”在彝良地震中表现很明显。
值得注意的是:虽然昭通—鲁甸断层为本次地~5km的距离,不震的发震断层,但离断层最近的0是地震地质灾害数量分布最密集的地段,而是离断层5~10km处才是地质灾害数量分布最密集的地段,这与震中位置离发震断层的距离有很大的关
14]系[,也符合“离震中越近,地震地质灾害分布越密
34 次生地质灾害与断层的关系
Abrahamson和Somerville研究了1994年美国加利福尼亚州Northridge地震的近场强震记录和其他逆断层型地震的强震记录,发现断层下盘的加速
12]
;俞言祥和高孟度峰值低于上盘的加速度峰值[
潭对台湾集集地震的研究证明了逆断层型地震“上/下盘效应”的存在,且加速度峰值下盘衰减较
13]
快,上盘衰减较慢[;黄润秋和李为乐对汶川大地
集;离震中越远,地震地质灾害分布越稀疏”的规律。
35 次生地质灾害与岩土体的关系
2008年5月12日四川汶川MS80级地震以及2010年4月14日青海玉树MS71级地震之后,许多学者展开了对地震灾区的大地构造背景、区域地
震触发地质灾害的断层效应分析进一步证明了逆断层型地震“上/下盘效应”的存在
[14]
。
从图4可以清晰地看到由地震所引起的地质灾害在发震断层(昭通—鲁甸断裂)上下盘的分布差异非常明显。以发震断层—昭通—鲁甸断裂为界,
图7 地震震中附近建筑物的破坏形式
Fig.7 FailuretypesofbuildingsneartheepicenterinYiliangearthquake
a.民房在剪切—挤压作用下被夷平;b.在地震作用下引起的x型剪切力致使房屋地基受挫下沉;
c.洛泽河左岸崩塌对房屋道路的破坏;d.地震对道路桥梁的破坏
286JournalofEngineeringGeology 工程地质学报 2014
图8 彝良地质灾害与地震烈度分布图
Fig.8 ThedistributiondiagramofgeologicalhazardsandseismicintensityinYiliang
表2 各地震烈度区地质灾害数量统计表
Table2 ThequantitystatisticsofgeologicalhazardsinYiliangearthquakeintensityarea
地震烈度区Ⅷ度区Ⅶ度区Ⅵ度区合计
地质灾害类型
滑坡1411631
崩塌28321676
不稳定斜坡
1116734
泥石流0000
地面塌陷
1236
地裂缝3216
灾害点
数量/个576333153
数量百分比
/(%)
3734122161000
烈度区面积
2/km
26367421813118
灾害点密度
-2
/个·km
022009002005
震活动性、区域地震构造特征、地震灾害特点以及由地震所引发的次生地质灾害的研究。历史地震研究表明,当震级大于40时便会触发滑坡崩塌等地质
15]
灾害[。祁生文通过对5·12汶川地震造成的大量次生地质灾害调查后发现,地震次生地质灾害的发
16]
响[。
根据岩土体成因、岩性组合结构等工程地质特
征,地震灾区工程地质岩组可划分为松散土体、较软薄层状碎屑岩组、软硬相间薄中层状碎屑岩组、较硬层状碎屑岩夹碳酸盐岩组、较强岩溶化碳酸盐岩夹碎屑岩组、强岩溶化纯碳酸盐岩组、较硬碎裂状喷出岩岩组7个亚类(图11)。受本次地震影响,新
生除了受活动构造本身影响外,同时还受地形条件、地层岩性、地质构造、岩土体结构类型等因素的影
(2) 张 杰等:云南彝良9·07地震次生地质灾害特征分析22287
图9 彝良地震诱发滑坡特征
Fig.9 CharacteristicsoflandslidesinducedbytheYiliangearthquake
a.滑坡后缘陡坎再次下挫;b.地震引起斜坡表层坍塌下滑;
c.地震引起坡脚碎石土滑坡(SSW);d.震中附近的碎石土滑坡阻断公路(SE
)
崩塌为主。
1可以看出,本次地震新增次生地质灾害从图1
点的分布方向总体上为北东—南西向,呈条带状展布,与多字型构造体系的地应力作用方向、发震断裂昭通—鲁甸断裂以及软硬相间薄中层状碎屑岩组、较软薄层状碎屑岩组的展布方向具有明显的相似性与一致性,震后新增次生地质灾害点的分布受岩土体性质控制十分明显。通过以上分析:在相同的震级、相同的地震加速度、相同的震源深度下,在不同特征的岩土体中所诱发的地质灾害点数量也不同。所诱发地质灾害点的数量、规模、密度等,与岩土体的工程地质特性有着直接的关系,但不是唯一的关
图10 彝良地震地质灾害分布与断层关系图Fig.10 Therelationshipofdistributionofgeological
hazardsandfaultinYiLiangearthquake
系,它还与地形地貌、地质构造、地形坡度、坡向等有
17]
关[。
4 震后降雨叠加分析
增灾害点主要分布在软硬相间薄中层状碎屑岩组、较软薄层状碎屑岩组以及较强岩溶化碳酸盐岩夹碎
屑岩组中,其数量分别为158处、145处、138处,分
5%、229%、218%别占新增地质灾害点总数的2
(表3)。其中在软硬相间薄中层状碎屑岩组中以滑坡、崩塌以及不稳定斜坡为主,在较软薄层状碎屑岩组中以滑坡与不稳定斜坡为主,在较强岩溶化碳酸盐岩夹碎屑岩组以及强岩溶化纯碳酸盐岩组中以
由于地震作用,山体变得疏松,大量松散碎屑物质堆积在山坡坡面或沟道内,具有潜在发生滑坡或泥石流灾害的可能性。降雨是促使地质灾害发生最
18,19]
重要的外在因素之一[,在降雨与地质灾害发生
关系的分析研究中,地质灾害的发生不仅与降雨时间、降雨量大小有关,同时还与降雨雨型密切相关,不同雨型的降雨诱发地质灾害的发生机制也不相
288JournalofEngineeringGeology 工程地质学报 2014
图11 地质灾害与岩土体类型分布图
Fig.11 ThedistributiondiagramofthegeologicalhazardsandrocktypesinYiliangearthquake
表3 地质灾害与岩土体类型关系统计表
Table3 Statisticsoftherelationshipbetweenthegeologicalhazardsandrocktypes
岩土体结构类型
灾种滑坡崩塌泥石流不稳定斜坡地面塌陷地裂缝合计所占比例/(%)
松散
土体82022933119188
较软薄层状
碎屑岩组
4211296300145229
软硬相间薄
中层状碎屑岩组
53540510015825
较强岩溶化碳酸盐
岩夹碎屑岩组
148803222138218
强岩溶化纯
碳酸盐岩组
9390134267106
较硬碎裂状
喷出岩岩组
300200509
合计2031925117097632100
20,21]
同[。
9月17日期间,彝良县城(角奎镇)、洛泽河镇的累20~130mm。在此后近1个月的时计降雨量均在1
间里,彝良地震灾区均为持续的降雨天气,持续的降雨入渗增加了土体容重,土体吸水软化,强度降
22]
,是地震灾区震后大量滑坡、崩塌、泥石流等次低[
2012年9月10日20时至9月11日20时彝良县境内12个雨量站降雨量均大于100mm,县城应急雨量站观测到最大降雨量为1707mm。根据灾区12个雨量站降雨资料:仅在地震后的9月7日至
(2) 张 杰等:云南彝良9·07地震次生地质灾害特征分析22289
图12 震后暴雨叠加次生地质灾害特征
Fig.12 Characteristicsofgeohazardsinducedbythestormsuperpositionafterearthquake
a.角奎镇石盘沟泥石流对房屋农田的毁坏(SSE);b.震后暴雨诱发山洪泥石流冲毁公路;
c.911日彝良县城暴发大规模的山洪泥石流灾害;d.
震后暴雨产生滑坡阻断公路
图13 震后暴雨叠加诱发土质滑坡及链生泥石流
Fig.13 SoillandslidesandmudslidesinducedbythestormsuperpositionafterYiliangearthquake
a.蚂蝗沟谷内滑坡前缘堆积体;b.土质滑坡迅速转化成黏性泥石流(SSE)
生灾害发生的主要诱发因素(图12)。
彝良地震后次生地质灾害的发生具有明显的暴
23]雨叠加影响效应[。通过资料查阅,根据当地气象
表4 地震暴雨叠加对地质灾害影响分析(处)Table4 Theimpactanalysistogeohazardsafterstormsuperpositioninearthquake
灾种滑坡崩塌泥石流不稳定斜坡地面塌陷地裂缝合计
诱发因素
地震317634064153
1992年暴雨
10429122100166
小计135105462166319
地震暴雨叠加
23114816572106632
局观测的资料,1992年7月13日的日降雨量达到2354mm,降雨中心与本次降雨中心基本一致,降雨所引发的次生地质灾害与本次地震后降雨引发的次生地质灾害可作为参照对比。通过实地调查,本次地震直接引发的地质灾害有153处;通过资料查992年暴雨所引发的地质灾害点有166处,而阅,1
32本次地震暴雨叠加影响引发新的地质灾害点有6处,明显大于地震、暴雨独立因素引发的地质灾害合计(表4),产生叠加影响效应后的次生地质灾害点数总体扩大1倍。这充分证明了彝良地震次生地质灾害具有明显的降雨叠加效应,但震后降雨叠加效
应所产生的次生灾害扩大系数应该与地质环境条件、地震强度、暴雨强度、距叠加效应发生的时间长
290JournalofEngineeringGeology 工程地质学报 2014
“9·07”YiliangEarthquakeInvestigationReportofGeohazardin,YunnanProvince.2012.StrokedArea
[2] 姚鑫,文冬光,戴福初.5·12汶川地震震后龙门山山前地表塌
陷成因探讨[J].工程地质学报,2008,16(5):577~583.,WenDongguang,DaiFuchu.DiscussionsonpossibleYaoXincausesoftheformationofmorethanfiftygroundcollapsepitsinAnxiancountyinfrontofLongmenshanafterthe5.12Wenchuan,2008,16(5):577~earthquake.JournalofEngineeringGeology583.
[3] 张永双,马寅生,胡道功.玉树地震地表破裂调查与灾后重建
避让选址研究[J].地质学报,2010,84(5):593~605.,MaYinsheng,HuDaogong.InvestigationandZhangYongshuang短等有关。
彝良震后强降雨的叠加以及将近一个多月的持
[24]
较为明显续降雨,其次生地质灾害“链生效应”
(图13)。发育在沟谷中的地震崩塌、滑坡体,增加了沟谷内松散固体物质量,为泥石流的发生提供了充足的物源,严重威胁了村镇、重要交通干线等基础设施的安全。
5 结 论
(1)彝良地震地质灾害主要分布在距震中10km范围内的区域,其空间分布受震中控制比较明
显。Ⅷ度区的地质灾害点密度为022个·km-2
,Ⅶ
度区的地质灾害点密度为009个·km-2
,Ⅵ度区的地质灾害点密度仅为002个·km-2
,Ⅷ度区、Ⅶ度区的地质灾害点密度分别是Ⅵ度区地质灾害点密度的11倍与45倍。地震烈度越高,地质灾害点的分布密度也越大;反之,则越小。
(2)“上/下盘效应”在彝良地震中表现很明显,上盘地震地质灾害发育密度是下盘地震地质灾害发育密度的2
6~39倍。(
3)发震断裂呈北东—南西向展布,该方向即是区域构造线的主体方向,也是较软和软硬相间薄层状碎屑岩的主要发育方向。震后新增次生地质灾害点分布受发震断裂、区域构造、岩土体性质等因素控制比较明显,总体上为北东—南西向呈条带状展布。
(4)彝良震后次生地质灾害“降雨叠加效应”与“链生效应”较为明显,具有“震级小、灾情大,灾害多、规模小”的特点。
致 谢 本项工作得到了参加现场应急调查的云南地质工程勘察设计研究院、云南地质工程第二勘察院、四川省华地建设工程有限责任公司、西南有色昆明勘测设计(院)股份有限公司、中国有色金属工业昆明勘察设计研究院、云南岩土工程勘察设计研究院、云南华昆国电工程勘察有限公司等单位技术人员的帮助,在此深表感谢!
参考文献
[1] 张红兵,朱春林,杨迎冬.云南彝良“9·07”地震灾区地质灾害
应急排查报告[R].2012.
ZhangHongbing,ZhuChunlin,YangYingdong.Urgency
researchonthesurfaceruptureoftheYushuearthquakeandreconstructionsiteselection.ActaGeologicaSinica,2010,84(5):593~605.
[4] 张永双,雷伟志,石菊松,等.四川“5·12”地震次生地质灾害
的基本特征初析[J].地质力学学报,2008,14(2):109~116.ZhangYongshuang,LeiWeizhi,ShiJusong,etal.Generalcharacteristicsof“5·12”earthquakeinducedgeohazardsinSichuan.JournalofGeomechanics,2008,14(2):109~116.[5] 张永双,孙萍,石菊松,等.汶川地震地表破裂影响带调查与
建筑场地避让宽度探讨[J].工程地质学报,2010,18(3):312~319.
ZhangYongshuang,SunPing,ShiJusong,etal.Investigationofruptureinfluencedzonesandtheeircorrespondingsafedistancesforreconstructionafter5·12Wenchuanearthquake.JournalofEngineeringGeology
,2010,18(3):312~319.[6] ZhangYongshuang,YaoXin,XiongTanyu,etal.
RapididentificationandemergencyinvestigationofsurfacerupturesandgeohazardsinducedbytheMS7·1Yushuearthquake[J].ActaGeologicaSinica
,2010,84(6):801~813.[7] DongShuwen,ZhangYueqiao,WuZhenhan,etal.Surface
ruptureandcoseisnicdisplacementproducedbytheMS80WenchuanearthquakeofMay12th,2008,Sichuan,China:EastwardsgrowthoftheQinghaiTibetPlateau[J].ActaGeologicaSinica,2008,82(5):938~948.
[8] XuXW,WenXZ,YuGH,etal.Coseismicreverseandoblique
slipsurfacefaultinggeneratedbythe2008MW79Wenchuanearthquake,China[J].Geology,2009,37(6):515~518.[9] 殷跃平,张永双,马寅生,等.青海玉树MS71级地震地质灾
害主要特征[J].工程地质学报,2010,18(3):289~296.YinYueping,ZhangYongshuang,MaYinsheng,etal.ResearchonmajorcharacteristicsofgeohazardsinducedbytheYushuMS71earthquake.JournalofEngineeringGeology,2010,18(3):289~296.
[10] 殷跃平.汶川八级地震滑坡特征分析[J].工程地质学报,
2009,17(1):29~38.
YinYueping.FeaturesoflandslidestriggeredbytheWenchuanearthquake.JournalofEngineeringGeology,2009,17(1):29~38.
[11] 黄润秋,李为乐.汶川大地震触发地质灾害的断层效应分析
[J].工程地质学报,2009,17(1):19~28.
(2) 张 杰等:云南彝良9·07地震次生地质灾害特征分析22
HuangRunqiu,LiWeile.FaulteffectanalysisofgeohazardtriggeredbyWenchuanearthquake.JournalofEngineering,2010,17(1):19~28.Geology
[12] AbrahamsonNA,SomervillePG.Effectsofthehangingwalland
footwallongroundmotionsrecordedduringtheNorthridge[J].BulletinoftheSeismologicalSocietyofAmerica,earthquake1996,86(1B):S93~S99.
[13] 俞言祥,高孟潭.台湾集集地震近场地震动的上盘效应[J].
地震学报,2001,23(6):615~621.
,GaoMengtan.EffectsofthehangingwallandYuYanxiangfootwallonpeakaccelerationduringtheChiChiearthquake,Taiwan.ActaSeismologicaSinica,2001,23(6):615~621.
291
[19] 程思,易加强.汶川县地质灾害的成因及防治对策[J].山西
007,(3):1~4.水土保持科技,2
ChengSi,YiJiaqiang.ThecausesandcountermeasuresofgeologicalhazardsinWenchuancounty.SoilandWater,2007,(3):1~ConservationScienceandTechnologyinShanxi4.
[20] 钟荫乾.滑坡与降雨关系及其预报[J].中国地质灾害与防治
学报,1998,9(4):81~86.
ZhongYinqian.Landsliderelatedtorainfallanditsforecasting.,1998,9TheChineseJournalofGeologicalHazardandControl(4):81~86.
[21] 林孝松,郭跃.滑坡与降雨的耦合关系研究[J].灾害学,
14] 黄润秋,李为乐.“5·12”汶川大地震触发地质灾害的发育分
布规律研究[J].岩土力学与工程学报,2008,27(12):2585~2592
HuangRunqiu,LiWeile.ResearchondevelopmentanddistributionrulesofgeologicalhazardsinducedbyWenchuanearthquakeon12th
May,2008.ChineseJournalofRockMechanicsandEngineering,2008,27(12):2585~2592.
15] KeeperDK.Landslidescausedbyearthquakes[J].Geological
SocietyofAmericaBulletin
,1984,95(4):406~421.16] 祁生文,许强,刘春玲,等.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[J].工程地质学报,2009,17(1):39~49.
QiShengwen,XuQiang,LiuChunling,etal.Slopeinstabilitiesintheseverestdisasterareasof5·12Wenchuanearthquake.JournalofEngineeringGeology,2009,17(1):39~49.
17] 郭小花,李小林,赵振,等.青海4·14玉树地震地质作用对地
质环境影响分析[J].工程地质学报,2011,19(5):685~696.GuoXiaohua,LiXiaolin,ZhaoZhen,etal.Effectsof4·14YushuearthquakeinQinghaiongeologicalenviroment.JournalofEngineeringGeology
,2011,19(5):685~696.18] 刘艳辉,唐灿,李铁锋,等.地质灾害与降雨雨型的关系研究
[J].工程地质学报,2009,17(5):656~661.
LiuYanhui,TangCan,LiTiefeng,etal.Statisticalrelationsbetweengeohazardsandraintype.JournalofEngineeringGeology
,2009,17(5):656~661.2001,16(2):87~92.
LinXiaosong,GuoYue.Astudyoncouplingrelationbetweenlandslideandrainfall.JournalofCatastrophology,2001,16(2):87~92.
[22] 汪益敏,陈页开,韩大建,等.降雨入渗对边坡稳定影响的实
例分析[
J].岩石力学与工程学报,2004,23(6):920~924.WangYimin,ChenYekai,HanDajian,etal.Casestudyoninfluenceofrainfallpermeationonslopestability.ChineseJournalofRockMechanicsandEngineering
,2004,23(6):920~924.[23] 张红兵,晏祥省,杨迎冬.云南彝良地震暴雨地质灾害特征及
叠加效应分析[J].中国地质灾害与防治学报,2013,24(增):1~3.
ZhangHongbing,YanXiangsheng,YangYingdong.TheeffectanalysisofrainoverlayandcharacteristicsofgeohazardsafterraininYiliangearthquake.TheChineseJournalofGeologicalHazardandControl
,2013,24(S):1~3.[24] 齐信,唐川,陈州丰.汶川地震强震区地震诱发滑坡与后期降
雨诱发滑坡控制因子耦合分析[J].工程地质学报,2012,20(4):522~531.
QiXin,TangChuan,ChenZhoufeng.CouplinganalysisofcontrolfactorsbetweenearthquakeinducedlandslidesandsubsequentrainfallinducedlandslidesinepicenterareaofWenchuanearthquake.JournalofEngineeringGeology,2012,20(4):522~531.
[[[[[