汶川地震引起的喷沙可达2米以上

喷水高度异常高值液化点形成机理的可能机制示意图。地震导致盆地内隐伏或出露断层等薄弱带的渗透率增大,蕴藏在深部地层的高孔隙压流体通过增大的裂隙向浅部含水层运移,从而促进上部含水层砂土液化的发生。
喷水高度异常高值液化点形成机理的可能机制示意图。地震导致盆地内隐伏或出露断层等薄弱带的渗透率增大,蕴藏在深部地层的高孔隙压流体通过增大的裂隙向浅部含水层运移,从而促进上部含水层砂土液化的发生。

地震砂土液化是大地震的常见次生灾害之一,尤其是第四纪分布的平原或盆地临近震区,而这些地区往往也是人口和建筑密集地区,因此深入理解地震砂土液化现象是减灾防灾的重要组成部分。

2008年的5.12汶川Mw7.9地震在龙门山山前地区造成大量的砂土液化和喷砂冒水等现象,给当地造成了大量的人员伤亡和财产损失。由于该次地震发生在下午2:40分,且震中区域人口密集,所以大量与地震液化有关的现象或被当地人目击到,或在附近的建筑物上留下痕迹,这为研究砂土液化,尤其是转瞬即逝的喷水过程提供了一个很好的机会。地震发生后,多个小组参与到对汶川地震砂土液化的研究中来,然而多数研究主要集中于砂土液化的工程意义及建筑物的抗震设计方面,而对控制汶川地震砂土液化分布的机理研究较少。

中国地震局地质研究所新构造与构造地貌研究室刘静研究员,王鹏工程师及合作者对5.12汶川地震造成的砂土液化和喷砂冒水现象进行了系统地野外实地调查,共得到226个砂土液化点,同时给出砂土液化点位、野外场地观测结果和目击者的描述等详细信息,其中的148个点(如果包括前人的研究结果将达到191个点)具有喷水高度数据,另外在10个液化点采集了喷出物样品,并对其进行了粒径分析。通过对数据的分析得到以下认识:

(一)砂土液化点大体上位于地下水水位只有几米深的龙门山山前的冲积扇上,且主要集中于岷江、沱江和涪江三条主要河流的现今河床以及掩埋的古河床。

(二)约58%的液化点位于距北川断层地表破裂带20-35km的范围内,即集中于龙门山山前隐伏断层及其分支断裂带内;且该带内喷水冒沙高度的异常高值(>2m)液化点较多,点密度是带外的3-6倍。

(三)液化喷出物样品粒径分析显示:离山前隐伏断层越近的液化点,其喷出物的粗颗粒配分比越高。

对于上述特点,他们指出一种可能的解释是地震过程中盆地内隐伏或出露断层等薄弱带活化而产生裂隙,提供了深部含水层中的高孔隙压水向浅部含水层运移的通道,促进了上部含水层中砂土液化的发生(Wang,2007)。另一种可能的解释是断层等薄弱带周围对地震波加速度的放大效应,从而进一步增大了砂土液化的量级。该项研究表明,平原区隐伏的地质构造对砂土液化的强度及其破坏性有放大作用,因此在地震灾害评价中应予以重视。

论文链接:http://dx.doi.org/10.1016/j.tecto.2016.11.001

(据中国地震局地质研究所)

 

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