鄧建輝，韋 曉，戴仕貴，鄧 輝

(1.四川大學(xué)山區(qū)河流保護(hù)與治理全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室地質(zhì)工程與地質(zhì)災(zāi)害研究所，四川成都 610065；2.四川省地震局，四川成都 610041；3.上海市地震局，上海 200062；4.成都理工大學(xué)地質(zhì)科學(xué)學(xué)院，四川成都 610059)

2022年9月5日中午12時(shí)58分，四川省瀘定縣海螺溝景區(qū)發(fā)生6.8級(jí)地震，震中坐標(biāo)為29.59°N、102.08°E，震源深度16 km，震中烈度9度[1]。截至9月11日17時(shí)，該次地震共造成93人死亡，25人失蹤[2]。

21世紀(jì)以來，沿川西“Y”形構(gòu)造帶出現(xiàn)了多次破壞性地震，受到了廣泛的關(guān)注。如：2008年汶川8級(jí)地震[3–13]、2013年蘆山7級(jí)地震[14–18]等。雖然本次地震震級(jí)有所降低，但由于震中位于高山峽谷區(qū)，損失仍然較為嚴(yán)重。地震發(fā)生后，災(zāi)區(qū)交通阻斷，借力于遙感技術(shù)與無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，滑坡災(zāi)害的數(shù)量與分布情況等資料得到快速掌握[19–20]。王欣等[19]遙感解譯了地震誘發(fā)的3 633處滑坡，總面積13.78 km2。鐵永波等[20]結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查給出有威脅對(duì)象的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)565處，包括崩塌331處、滑坡234處。李為樂等[21]采用了InSAR分析了地震對(duì)海螺溝冰川的影響，認(rèn)為地震未造成海螺溝冰川運(yùn)動(dòng)速度大范圍顯著增大，但對(duì)冰瀑布前緣區(qū)域擾動(dòng)明顯，從其提供的海螺溝景區(qū)一號(hào)營(yíng)地附近同震滑坡分布圖來看，震中附近滑坡災(zāi)害的分布密度和規(guī)模均較大。韓炳權(quán)等[22]采用InSAR技術(shù)確定了本次地震的同震形變場(chǎng)，并利用位錯(cuò)模型確定了發(fā)震斷層的幾何參數(shù)和滑動(dòng)分布；雖然震級(jí)相對(duì)官方數(shù)據(jù)有所減小，但是斷層破裂深度也減小很多；研究也給出了余震的演變特征，為理解同震滑坡的分布特征提供了基礎(chǔ)。

同震地質(zhì)災(zāi)害不僅與地震參數(shù)、斷層活動(dòng)方式等有關(guān)，也與地震影響區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件有關(guān)。為深刻理解瀘定地震災(zāi)害特征，2022年9月21—25日，作者對(duì)瀘定縣和石棉縣的主要災(zāi)區(qū)進(jìn)行了實(shí)地考察。限于交通問題，考察范圍主要集中在鮮水河斷裂下盤（東側(cè)），包括大渡河沿線、磨西鎮(zhèn)、燕子溝鎮(zhèn)、右岸支流灣東河與田灣河等地，未能全面覆蓋整個(gè)災(zāi)區(qū)，但是考察成果也基本能夠涵蓋瀘定、石棉兩地的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育與建筑結(jié)構(gòu)震損特點(diǎn)。本文結(jié)合區(qū)域地質(zhì)條件，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的孕育特征與建筑結(jié)構(gòu)震損原因進(jìn)行分析，為災(zāi)后重建，以及條件類似地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)提供參考。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

瀘定縣、石棉縣地處青藏高原東南的川西北丘狀高原東南緣向四川盆地過渡地帶，山勢(shì)展布與主要構(gòu)造線走向基本一致。東部為邛崍山脈，海拔3 000～4 500m；西部為大雪山山脈，海拔4 500～5 500m，最高峰貢嘎山海拔7 556m。大渡河夾持于兩山之間，自北向南流淌；兩岸海拔3 600m以上，特別是4 200m以上的高山區(qū)常見冰斗、刃脊、角峰、冰川槽谷（懸谷）等冰蝕地貌遺跡及高山“海子”（古冰川、冰斗、冰湖的殘余）。瀘定縣城至石棉縣城的大渡河谷為深切曲流河谷地貌，瀘定縣城至得妥鎮(zhèn)河段和大崗山壩址至石棉縣城河段總體為寬谷，得妥鎮(zhèn)至大崗山壩址河段為峽谷。

地震區(qū)位于康滇地軸北部，如圖1所示。巖性主要為康定雜巖，包括晉寧–澄江期二長(zhǎng)花崗巖、花崗巖、閃長(zhǎng)巖，澄江期以后侵入活動(dòng)相對(duì)微弱，以輝綠巖、偉晶巖、花崗巖和石英脈等巖脈活動(dòng)為主要特色，巖脈形態(tài)各異，大小不等，呈脈狀貫入節(jié)理、裂隙之中。前中生界地層（PM z）主要出露于鮮水河斷裂以西的變質(zhì)巖區(qū)，包括泥盆系和二疊系結(jié)晶灰?guī)r，以及少量板巖、千枚巖、變質(zhì)砂巖、石英巖等。中生界地層（M z）在鮮水河斷裂以東主要為三疊系上統(tǒng)和侏羅系砂頁巖，以西為板巖、變質(zhì)灰?guī)r、大理巖等變質(zhì)巖類。

圖1 區(qū)域地質(zhì)背景與主要考察點(diǎn)（根據(jù)中國(guó)電建成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院報(bào)告改編）Fig. 1 Regional geological background and major reconnaissance sites (Revised after the report of CHIDI)

構(gòu)造上地震區(qū)位于四川“Y”字形構(gòu)造結(jié)合部位，其南為川滇南北向構(gòu)造帶，東為北東向龍門山斷褶帶，西為北西向鮮水河斷褶帶和金湯弧形構(gòu)造帶。其中，鮮水河斷裂帶是四川境內(nèi)最強(qiáng)烈的活動(dòng)斷裂帶[23]，歷史記錄的5.0級(jí)及以上地震共10次，其中最大地震是1786年四川瀘定7?級(jí)地震[24]。徐錫偉等[25]2017年預(yù)測(cè)該斷裂的色拉哈段和磨西段離逝時(shí)間可能接近復(fù)發(fā)間隔。

考察地點(diǎn)包括大渡河沿岸自瀘定縣至石棉縣的省道S211，以及磨西鎮(zhèn)、灣東村和田灣河等地區(qū)，其中大崗山庫區(qū)段采用沖鋒舟進(jìn)行考察。參考中國(guó)地震局9月11日發(fā)布的地震烈度圖（圖1），燕子溝鎮(zhèn)、磨西鎮(zhèn)和大崗山庫區(qū)基本位于Ⅸ度區(qū)內(nèi)；瀘定縣磨西河口至硬梁包地下廠房為Ⅷ度區(qū)，再往上游至瀘定縣城為Ⅶ度區(qū)；大崗山壩址至下游勤勞村為Ⅷ度區(qū)，再往下游至石棉縣城為Ⅶ度區(qū)。

地震區(qū)氣候受地形地貌的影響較大，具有明顯的垂直帶譜特征，從河谷到山脊構(gòu)成了從熱帶到寒帶完整的生物氣候垂直分帶特征。瀘定縣東側(cè)的邛崍山脈阻擋了東南季風(fēng)攜帶的水汽運(yùn)移，在山脊兩側(cè)形成完全不同的植被景觀。東側(cè)的雅安地區(qū)是四川省降雨量最大的地區(qū)，植被茂盛；而西側(cè)的大渡河谷降雨量稀少，呈現(xiàn)出干熱河谷特點(diǎn)（圖2）。石棉縣東側(cè)的大相嶺海拔相對(duì)較低，而西側(cè)大雪山山脈的貢嘎山高聳，干熱河谷特征不突出。大致以瀘定縣得妥鎮(zhèn)為界，大渡河谷在得妥鎮(zhèn)以下較為濕潤(rùn)，得妥鎮(zhèn)以上則呈現(xiàn)出干熱河谷特點(diǎn)。地震區(qū)的氣候特征對(duì)谷坡的卸荷和風(fēng)化特征影響較大，進(jìn)而影響同震地質(zhì)災(zāi)害特點(diǎn)。

圖2 瀘定縣年降雨等值線圖Fig. 2 Isogram of yearly rainfall in Luding County

2 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

參照Hungr等[26]修訂的Varnes滑坡分類方案討論同震地質(zhì)災(zāi)害的孕育特點(diǎn)。與國(guó)內(nèi)普遍采用的“崩滑流”分類方案不同，該方案將“崩滑流”統(tǒng)一為滑坡，同時(shí)根據(jù)邊坡變形破壞形式和材料類型將滑坡劃分為6大類32小類。瀘定地震滑坡災(zāi)害形式以崩塌或落石（圖3（a））和淺層滑坡（圖3（b））為主，偶見基巖平面滑動(dòng)（圖3（c））和土體圓弧滑動(dòng)（圖3（d））?；聻?zāi)害的規(guī)?；旧闲∮?05m3，即小型滑坡。

落石較常見，發(fā)生在陡峻的基巖山坡；淺層滑坡出現(xiàn)在膠結(jié)的冰磧物（圖4（a））、崩坡積層（圖4（b））或全強(qiáng)風(fēng)化層（圖4（c）），總體特點(diǎn)是層厚不大，滑體存在卸荷與風(fēng)化，完整性差；滑床完整性較好。大渡河河谷的基巖為塊狀結(jié)構(gòu)的康定雜巖，基巖平面滑動(dòng)僅沿卸荷裂隙發(fā)育（圖3（c）），在圖1右側(cè)滎經(jīng)縣境內(nèi)的中生代地層區(qū)則相對(duì)發(fā)育。圓弧滑動(dòng)僅見于鮮水河斷裂帶，巖體全風(fēng)化，且風(fēng)化深度大（圖3（d））。

滑坡主要出現(xiàn)在Ⅶ及以上烈度區(qū)，地質(zhì)條件對(duì)滑坡類型存在重要影響。大渡河谷瀘定縣城至得妥鎮(zhèn)段基本上為干熱河谷和寬谷，岸坡陡峻，卸荷強(qiáng)烈，但是以弱風(fēng)化為主，強(qiáng)風(fēng)化僅零星分布。硬梁包水電站勘探成果揭示左岸強(qiáng)卸荷水平深度為47.5～67.5m，右岸強(qiáng)卸荷淺，水平深度約25.7m，因此該段的滑坡形式基本為崩塌或落石（圖3（a））。得妥鎮(zhèn)至石棉縣城段為峽谷，氣候濕潤(rùn)，岸坡強(qiáng)風(fēng)化水平深度較大，例如大崗山壩頂高程的強(qiáng)風(fēng)化帶水平深度約為20～30m。因此，此段的滑坡基本上以強(qiáng)風(fēng)化層或局部坡積層的淺層滑坡為主（圖3（b））。

從滑坡分布的密度上來看，相對(duì)于汶川地震和蘆山地震，瀘定地震滑坡災(zāi)害的“上盤效應(yīng)”并不突出，反映了鮮水河斷裂的左旋走滑特點(diǎn)；但是離斷層越近，滑坡密度越大的特點(diǎn)是相同的。按烈度分析，同一烈度不同區(qū)域的滑坡密度有差異。得妥鎮(zhèn)以下滑坡的分布密度遠(yuǎn)大于其以上河段，瀘定縣的Ⅶ烈度區(qū)落石僅零星分布，石棉縣的Ⅶ烈度區(qū)淺層滑坡普遍存在。除地質(zhì)條件與工程擾動(dòng)外，該現(xiàn)象可能與斷層破裂南向傳播有關(guān)。

地形對(duì)滑坡孕育也存在影響?；伦钜装l(fā)生在為山脊部位（圖5（a））或近山脊緩坡向陡坡的過渡部位（圖5（b））；其次是溝槽兩側(cè)的陡坡（圖5（c））。溝槽的孕育部位一般都與較弱的巖土體有關(guān)，且往往就是災(zāi)害的孕育部位。摩崗嶺和田灣河口左岸（圖5（d））在地震前就有滑坡孕育，地震僅加速了這一過程。

圖5 滑坡分布特征Fig. 5 Distribution characteristics of landslide

圖6 支護(hù)和未支護(hù)邊坡對(duì)比（點(diǎn)位P9）Fig.6 Comparison of supported and unsupported slopes(Position P9)

工程擾動(dòng)也是滑坡孕育的促進(jìn)因素。地震區(qū)的公路等級(jí)不高，路面基本采用半挖半填的方法修建，路基特別是公路內(nèi)側(cè)邊坡往往是滑坡的高發(fā)區(qū)。最典型的是省道S211大崗山庫區(qū)段，該段是在2010年以后新修或擴(kuò)建的，公路等級(jí)低，僅偶見簡(jiǎn)易支護(hù)措施，如噴混凝土或漿砌石擋墻等；地震前，局部滑塌現(xiàn)象在雨季很常見，沿線淺層滑坡在本次地震更是密集分布（圖5（e））。其他線路情況類似，如大崗山壩址至雨灑坪的簡(jiǎn)易公路垮塌更為嚴(yán)重（圖5（f））。

應(yīng)該指出的是，經(jīng)過系統(tǒng)設(shè)計(jì)與治理的工程邊坡在本次地震中表現(xiàn)良好（圖6）。硬梁包和大崗山壩區(qū)的工程邊坡無一破壞，大崗山庫區(qū)的鄭家坪滑坡在治理后也僅存在輕微變形。古、老滑坡堆積體在地震中僅存在輕微變形，這與汶川地震、蘆山地震的規(guī)律一致（圖5（e））。

3 建筑結(jié)構(gòu)的損毀特征

建筑結(jié)構(gòu)的損毀既與地震烈度、建筑結(jié)構(gòu)型式、地基型式和施工質(zhì)量有關(guān)，也與場(chǎng)地條件有關(guān)。山區(qū)建筑結(jié)構(gòu)損毀還受地質(zhì)災(zāi)害影響。

主要建筑結(jié)構(gòu)的震損基本上出現(xiàn)在Ⅸ烈度區(qū)，如磨西鎮(zhèn)、得妥鎮(zhèn)等，其中以離震中較近的磨西鎮(zhèn)最為嚴(yán)重。具體的建筑震損情況又與結(jié)構(gòu)型式與施工質(zhì)量密切相關(guān)，屋面溜瓦（圖7（a））、與地震波傳播方向垂直的女兒墻倒塌是普遍現(xiàn)象；磚混或砌體建筑物損壞較為常見，如燕子溝的藥王廟（圖7（b））。這些破壞形式主要體現(xiàn)在農(nóng)村自建房屋和老舊建筑上；正常設(shè)計(jì)、施工的框架結(jié)構(gòu)總體表現(xiàn)良好，僅存在砌體填充墻損壞與墻皮剝落現(xiàn)象（圖7（c））。個(gè)別私營(yíng)酒店的損壞主要是施工質(zhì)量或非經(jīng)嚴(yán)格設(shè)計(jì)導(dǎo)致，如圖7（d）中柱體強(qiáng)度不足，鋼筋銹蝕，混凝土用手都可以掰碎。山體滾石砸壞位于山坡或山腳的建筑物也較普遍，這是山坡建筑物損壞的主要原因（圖7（e））。大崗山水庫庫區(qū)的聯(lián)合村大渡河大橋和什月河大橋均有輕微損壞，從破壞形態(tài)來看，震動(dòng)過程中構(gòu)件的相互擠壓、碰撞是破損的主要原因（圖7（f））；從外觀上看，橋梁主體結(jié)構(gòu)未見破壞，可修復(fù)使用。

圖7 震中區(qū)主要結(jié)構(gòu)損壞形式Fig. 7 Major types of building damage near the epicenter

此外，中國(guó)科學(xué)院貢嘎山生態(tài)高山生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)站大樓（圖8（a）、（b））的損壞存在多種原因。觀測(cè)站大樓早年為兩層，磚混結(jié)構(gòu)，帶構(gòu)造柱和圈梁。大樓于1989年開始修建，1993年啟用，2003年增加了一層。地震后，第1層完全坍塌。該大樓的損壞可從3個(gè)方面進(jìn)行分析：1）加層引起的荷載增加；2）施工質(zhì)量（圖8（b））；3）基礎(chǔ)條件。相對(duì)于碎石骨料的穿碎石破壞（圖8（c）），卵石的表面光滑，破壞往往沿卵石與砂漿界面發(fā)生，影響混凝土強(qiáng)度（圖8（d））。雖然《建設(shè)用卵石、碎石》（GB/T 14685—2022）等規(guī)范未限制卵石的使用，但是過粗的卵石骨料是導(dǎo)致圈梁與構(gòu)造柱交接部位破壞的原因之一；汶川地震中也存在卵石骨料過粗引起的擋墻破壞現(xiàn)象（圖8（e））。建筑物位于磨西臺(tái)地突出的侵蝕殘留部位，間冰期右側(cè)沖溝強(qiáng)烈下切形成高度大于100m、近70°的陡坡，三面臨空和松軟地基形成的場(chǎng)地效應(yīng)不利于建筑物抗震（圖8（f））。

圖8 中國(guó)科學(xué)院貢嘎山生態(tài)高山生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)站大樓損壞分析（點(diǎn)位P2）Fig. 8 Damage analysis of the office building, Alpine Ecosystem Observation and Experiment Station of Gongga Mountain,Chinese Academic of Sciences

該大樓增加一層是經(jīng)過技術(shù)論證的。因此，粗卵石骨料的使用和不利的場(chǎng)地條件是其震損的主要原因。

王崗坪鄉(xiāng)政府大樓（圖9）的損壞也與地基條件有關(guān)。該樓于2009年修建，5層框架結(jié)構(gòu)，獨(dú)立基礎(chǔ)，位于Ⅷ烈度區(qū)，周邊結(jié)構(gòu)類似的房屋結(jié)構(gòu)均無損壞。該大樓理論上應(yīng)該是完好的，其2樓以上梁、柱也的確完好無損，但是大樓整體輕微傾斜，一樓填充墻也形成了“X”形剪切縫（圖9（a）），底層個(gè)別柱體混凝土保護(hù)層剝落形成開裂現(xiàn)象（圖9（b））。該樓的地基為大崗山水電站修建時(shí)的施工棄渣，且東側(cè)存在高約5m的陡坎。地形條件比中國(guó)科學(xué)院觀測(cè)站大樓好，但地基條件差，損毀也與場(chǎng)地效應(yīng)密切相關(guān)。

圖9 王崗坪鄉(xiāng)政府大樓損壞特征Fig. 9 Damage characteristics of the office building, Wanggangping town

4 災(zāi)害特點(diǎn)與防治策略

汶川地震震級(jí)大，不但產(chǎn)生規(guī)模龐大的地質(zhì)災(zāi)害與堰塞湖[3–9]，形成地表破裂帶[10]，而且損毀各種類型的工業(yè)與民用結(jié)構(gòu)[11–13]。相對(duì)而言，瀘定地震與蘆山地震的震級(jí)相當(dāng)，災(zāi)害存在一定類似性，地質(zhì)災(zāi)害以小規(guī)模崩塌和淺層滑坡為主[14–17]，沒有形成地表破裂帶，也沒有一定規(guī)模的堰塞湖。本次地震中，僅在灣東河支流（大溝，鮮水河斷裂通過部位）形成一小型堰塞湖，但是很快潰決，潰決洪水也僅損壞河口灘地上的建筑物。

相對(duì)于蘆山地震，瀘定地震區(qū)的地形特點(diǎn)是平地資源少、山高坡陡、河谷狹窄，很多建筑物均位于山坡中部或者狹窄的河灘上。加之本次地震發(fā)生在中午，因此因落石或淺層滑坡導(dǎo)致的死亡案例占比很大。根據(jù)四川省地震局統(tǒng)計(jì)（表1），93名死亡人員中有76名因地災(zāi)致死，其中，瀘定縣41名，石棉縣35名，占比高達(dá)81.7%[2]。

表1 不同地質(zhì)災(zāi)害類型死亡人數(shù)統(tǒng)計(jì)Tab.1 Statistics of fatalities by various landslide types

76名死亡案例中，與落石有關(guān)的占71%，而與滑坡有關(guān)的僅占29%。落石是災(zāi)區(qū)死亡的主要因素。瀘定和石棉兩縣的災(zāi)害死亡各具特點(diǎn)，瀘定縣落石死亡案例占絕大多數(shù)，共計(jì)35人，占比85.4%；石棉縣落石致死19人，占比54.3%。這與前述的地質(zhì)分析結(jié)論一致。瀘定縣在室內(nèi)因落石致死高達(dá)8人，石棉縣未出現(xiàn)這類案例；相反，石棉縣位于室內(nèi)因滑坡致死1人，而瀘定縣未出現(xiàn)此類案例。總之，地質(zhì)分析結(jié)論與死亡案例完全一致。

落石問題是山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防控難題，“避”是最經(jīng)濟(jì)的防控措施；公路等級(jí)不高是沿線淺層滑坡集中發(fā)育的首要原因，從規(guī)范層面提高邊坡防護(hù)等級(jí)是必要的。因此，對(duì)于這類高山峽谷地區(qū)，災(zāi)后重建工程中的地震地質(zhì)災(zāi)害防控工作應(yīng)重點(diǎn)考慮兩個(gè)方面：一是，提高公路邊坡的防護(hù)等級(jí)，做到逢坡必護(hù)，減少施工擾動(dòng)；二是，房屋選址應(yīng)力求避開潛在的落石影響區(qū)。

5 結(jié) 論

基于現(xiàn)場(chǎng)考察，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)條件，對(duì)瀘定地震災(zāi)區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害孕育、建筑結(jié)構(gòu)損毀和人員傷亡等進(jìn)行了分析。主要結(jié)論如下：

1）同震地質(zhì)災(zāi)害的上盤效應(yīng)不突出，主要分布于烈度Ⅶ度及其以上地區(qū)。同震地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模較小，以崩塌或落石和淺層滑坡為主，偶見基巖平面滑動(dòng)和土體圓弧形滑動(dòng)。

2）同震地質(zhì)災(zāi)害形式受地質(zhì)環(huán)境條件控制。瀘定縣得妥鎮(zhèn)以上為干熱河谷，山坡卸荷較強(qiáng)，風(fēng)化程度低，主要災(zāi)害形式為落石；得妥鎮(zhèn)以下降雨量相對(duì)較大，山坡卸荷、風(fēng)化嚴(yán)重，主要災(zāi)害形式為淺層滑坡。

3）同震地質(zhì)災(zāi)害主要出現(xiàn)在山脊、陡緩坡交接部位或侵蝕溝槽兩壁，以及公路沿線。工程擾動(dòng)是地質(zhì)災(zāi)害密集分布的促發(fā)因素。

4）建筑結(jié)構(gòu)震損主要出現(xiàn)在Ⅸ度烈度區(qū)，其中磨西鎮(zhèn)的震損最為嚴(yán)重。農(nóng)村自建房屋和老舊建筑施工質(zhì)量是影響結(jié)構(gòu)抗震能力的主要問題，同時(shí)災(zāi)后重建房屋選址需要考慮場(chǎng)地效應(yīng)影響。

5）在高山峽谷地區(qū)，公路邊坡加固和建筑結(jié)構(gòu)避開落石影響區(qū)是降低地震傷亡率的有效措施。