汶川地震触发地质灾害发育分布规律及对灾害防治的反思与启示

汶川地震触发地质灾害发育分布规律及对灾害防治的反思与启示

2008.11.2献给那些在512汶川地震中不幸遇难的同胞们！提纲1.前言2.汶川地震触发地质灾害发育分布规律3.斜坡失稳机理及动力过程初步分析4.关于地震地质灾害防治的反思与启示5.结语2008-05-12

14:28:04.0,四川盆地西部的龙门山断裂带发生Ms8.0级强震.①Dynamically,themaingeodynamicsourceisfromthecollisionoftwobigplates.Since3.4Ma,IndiaplatehasbeenpushingEruasianPlatestronglyandresultedinTibetplateauuprisingquickly.NowthemovementvelocityofIndiaPlatetowardsEruasianPlateisstill4-5cm/y.印度板块青藏高原欧亚板块Displacementtrajectoryresultedbythepushing.BlockedupontheeastmarginofTibetplateauduetotherigidSichuanbasinEastareawithhighstressandstrainaccumulation汶川北川青川都江堰成都松潘平武广元马尔康

四川盆地Ms:8.0龙门山断裂带

CentroidMomentTensorSultion:Songpan-GanziplatethrustontheLongmenMountainalongthecentrefault—Yinxiu-BeichuanfaultwithN30EdirectionandthenlateraldisplacementtowardsNEalongit.Theepicenterdepthisonly10-20km.松潘-甘孜地块震级高,震源浅，震源机制复杂余震多,持续时间长总余震达36000余次，其中大于4级的近300次，大于6级的6次。破坏性大，受灾范范围广重灾区面积:120,000km2;最大PGA:1-2g映秀镇摧毁城镇和乡村映秀镇：92%的房屋倒塌！北川县城：80%的房屋倒塌！这样一次巨震，发发生在人口相对密密集、地质环境本本身就比较脆弱的的四川西部的中、、高山地区，其触触发地质灾害数量量之多,分布之广广是可以想象的，，同时也是超出人人们所预料的！地震触发了大量的的次生地质灾害！！震前5184处“5.12”地震震重灾区的44个个县(市)，震前前发现的地质灾害害隐患点就达5184处，其中滑滑坡3300处、、崩塌492处、、泥石流604处处、不稳定斜坡751处，直接威威胁到291098名群众的生命命财产安全。震后9671处截至7.20日，，经实地排查，44个重灾县(市市)，震后新增地地质灾害隐患9671处。在统计计的8627中，，滑坡3627处处、崩塌2383处、泥石流837处、不稳定斜斜坡1694处，，其他86处。直直接威胁804945名群众的生生命财产安全。还有难以计数的““野”滑坡。据估估计，其总数在5万处以上！极重重灾区平均3.5个/km2.类型规模百分比(/%)巨型大型中型小型滑坡38340108121683627/41崩塌5830376112602383/28泥石流9092300355837/10不稳定斜坡或震裂山体119240711841694/20总计197/2.3%837/9.7%2549/29.5%4967/57.6%8541/99*8627处统计计，其中其他86处不在统计之列列。512汶川大地震震地质灾害规模分分类安县大光包滑坡高川镇4km1km2km安县大光包滑坡大光包（2890m)平梁子（2280m)大光包（3047m)平梁子（2280m)滑坡前三维图形滑坡后三维图形地表破裂滑坡坝高达:690m!体积达:7.42X109m3大量的崩滑灾害使使山河破碎！满目疮痍！老县城新县城家园被毁！5.12地震诱发发灾难性滑坡、崩崩塌一览表(死亡>30人，，17个)1000600远远超过过去20年全国因地质灾灾害而死亡的人数数的总和！地质灾害直接和间间接死亡人数约为为总遇难人数的1/3，达2.5-3.0万人。。地震以前的北川县县城王家岩滑坡新北川中学滑坡老县城新县城700人死亡！新北川中学岩崩1600人死亡！！老县城9.24泥石流后后的北川县城汶川大地震是新中中国成立以来，破破坏性最大、受灾灾范围最广、救灾灾难度最大、灾后后重建最为困难的的一次地震灾害！！！。死亡:69,197失踪:18,222受伤:374,176灾区面积:440,000km2受灾人口:46,240,000经济损失:10000-12000亿提纲1.前言2.汶川地震触发发地质灾害发育分分布规律3.斜坡失稳机理理及动力过程初步步分析4.关于地震地质质灾害防治的反思思与启示5.结语1)沿龙门山断断裂带和河流水系系呈带状、线状分分布灾害点数量与距发发震断层距离关系系距断裂距离(km2)面积(km2)灾害点个数敏感性（个/km2)<52918.9833821.165-102438.0615240.6310-152436.577440.3115-202552.225050.2020-252556.754220.1725-302492.634210.17距发震断层越远，，敏感性越小。0-10km范围围以内最为敏感，，其灾害点数占了了总灾害点的70.1%，10-20km范围内内敏感性减小；大大于20km的区区域发震断裂距离离已不是地质灾害害发生的主导因素素。说明：这里只对距距发震断层30km以内的灾害点点进行分析。0-20岷江映秀草坡耿达电站茂汶断裂映秀—北川断裂,Yingxiu-Beichuanfault1)沿龙门山断断裂带和河流水系系呈带状、线状分分布●512汶川8.0级地震震中岷江草坡耿达电站映秀茂汶断裂映秀—北川断裂,Yingxiu-Beichuanfault1)沿龙门山断断裂带和河流水系系呈带状、线状分分布路段里程个数密度损毁比备注紫坪铺—寿江大桥1890.50.04寿江大桥—映秀镇19100.530.05映秀镇—草坡乡291996.870.60震中地区草坡乡—汶川县28893.180.1/0.4汶川县—茂县41270.670.1/0.3总里程1353342.47国道213线紫坪坪铺-汶川-茂县县段崩滑地质灾害发育育统计*：新公路损毁比比/老公路损毁比比2).断层上盘发发育密度明显大于断层下盘盘国道213线紫坪坪铺-汶川-茂县县段映秀-北川断层两两侧地质灾害发育育及道路损毁情况况弱发育区(<0.5个/km2)中等发育区(1.5-2.0个/km2)强发育区(>3.5个/km2)中等发育区(1.5-2.0个/km2)总面积1915平平方公里共解译灾害点3625个10km10km10km平均灾害点密度：：2.0个/km2茂县绵竹安县北川地质灾害规模与距距断层距离的关系系统计的75个大型型和巨型滑坡中，，70%位于距断断层小于5km的的范围，95%在在距断层10km的范围，仅有4个距断层的距离离大于10km。Dist.Numberration<11621.331-2810.672-3912.003-4912.004-51013.335-645.336-756.677-822.678-934.009-1056.67>1045.33合计75100%3069.33%94.67%提纲1.前言2.汶川地震触发发地质灾害发育分分布规律及基本特征3.斜坡失稳机理理及动力过程初步步分析4.关于地震地质质灾害防治的反思思与启示5.结语独特的动力机制和和运动特征汶川地震由于地震震震级高、持续时时间长、震区地形形地质环境复杂，，地面地震动响应应强烈（1-2g）,因而其触发发地质灾害呈现出出一系列与通常重重力环境下地质灾灾害迥异的特征。。如独特的震动破裂裂和溃滑失稳机理理、超强的动力特特性、大规模的高高速抛射与远程运运动、大量山体震震裂松动与坡麓物物质堆积、众多的的崩滑堵江等。这些现象和问题已已远远超出了人们们原有的认识和知知识范畴领域。512汶川地震触发地质灾害机理分类及动力特征ClassificationoflandslidesinducedbyWenchuanearthquakeandtheirdynamiccharacteristics类型机理及地质特征图示实例溃滑型Shattering-sliding（坡体在强震作用下，松弛、破裂甚至解体；强震持续作用最终导致坡体沿特定的“面”整体下滑。是地震触发大型滑坡的主要模式。）拉裂-剪断型Tension-shearing反倾或横向结构坡体，在强震作用下，坡体溃裂，进而形成后缘陡峻的拉裂面，下部坡体剪断，形成统一滑面高速下滑。通常表现为高陡的后援\陡壁和一跨到底的堆积特征。大光包滑坡、王家岩滑坡、东河口滑坡、老鹰岩滑坡、肖家桥滑坡、小岗剑滑坡等。顺滑型planesliding顺层结构坡体或含顺坡软弱结构面坡体,强震作用下坡体松弛、解体，进一步沿层面（弱面）高速下滑，并一跨到底。通常滑床表现为光滑的层面，可见清晰的长大擦痕。唐家山滑坡、文家沟滑坡、小天池滑坡等。剪断型Shearing受风化带控制的坡体，强震作用下坡体震裂、松弛、解体，然后（通常）沿强、弱风化带的界面剪断，坡体高速下滑，形成滑坡。另外，滑动面也可是沿顺坡非贯通性结构面剪断形成。窝前社滑坡复合型Composite很特殊的类型，通常具有拉裂-剪断-顺滑的复合型特征，表现为强震作用下，后缘形成高陡的后缘陡壁，侧缘顺层面剪切滑出(似倾向方向)，根部剪断完整岩体。如安县大光包滑坡。大光包滑坡（）溃崩型Shattering-falling（坡体在强震作用下，松弛、破裂，并以倾倒、溃曲、溃散、溃喷等形式崩塌破坏。）倾倒型toppling近直立层状或似层状结构山体的浅表部，或近直立陡崖的强卸荷松弛带，在强震作用下，陡立岩层顶部或中上部被折断、倾倒、摔出。残留岩层上通常可见清晰张性折断面，表现为“断头”。沿河流两岸的陡立层状岩体和陡崖部位均可见溃屈型buckling近直立层状或似层状结构山体的浅部，或近直立陡崖斜坡的强卸荷松弛带，在强震作用下，陡立岩层中部、或中下部鼓出、溃屈、摔出，坡体坐塌。表现为“齐腰斩断”。沿河流两岸的陡立层状岩体和陡崖部位均可见溃散型collapsing结构破碎的山体（包括厚度相对较大的松散层坡体）在强震作用下，整体破裂、解体、溃散、垮塌；崩落物质通常散布于坡体表面。新北川中学及河流两岸坡体上可见溃喷型burstingoravalanches极震区，结构破碎的山体（包括厚度相对较大的松散层坡体），在强震作用下，迅速破裂、解体、岩屑、岩块高速喷出，犹如“爆炸”。崩落物质通常散布在较大范围，并沿沟形成高速碎石流。震中区和局部对地震波有强烈放大效应的地形部位可见。抛射型Shattering-Ejection整体型massive局部坡体在强震作用下，被整体“拔起”、抛射出来。基本没有残留物质留在破裂面上河流两岸陡峻的斜坡上可见。单体型single单个岩块在强震作用下，被、从坡体上拔起，以平抛运动的方式被抛射出来。映秀、都汶路及绵远河滩地见到的重大数十～上百吨重的孤立巨石。剥皮型Shattering-Peeling松散层型debrisLayer斜坡表面的松散层在强震作用下，震裂、松弛，顺坡产生溜塌，厚度数米。河流两岸斜坡上可见。强卸荷带型unladingZone斜坡强卸荷带在强震作用下，震裂、松弛，顺坡溜塌，厚度数米。河流两岸陡峻的斜坡上可见。震裂型Shatterin-Cracking裂开型cracking斜坡在强震作用下，沿山脊破裂，但没有进一步产生滑动或崩塌；斜坡因震裂稳定性受到影响。松弛型relaxing坡体在强震作用下，结构松弛，但没有进一步产生滑动或崩塌；斜坡稳定性受到影响。溃滑型Shattering-sliding坡体在强震作用下下，首先松弛、破破裂甚至解体；随后，由于强震持续作用最终导致坡体沿特定的“面”整体下滑。是地震触发大型滑坡的主要模式。强震作用下的震动动破裂和溃滑机理理（1）高陡粗糙的的后缘陡壁，显示示强烈的张性破裂裂特征；（2）一垮到底的的失稳特征。北川唐王家岩滑坡坡滑坡坝后壁侧滑体高位崩滑800m620m唐家山滑坡主滑体体长约800米，，宽约620米，，总方量约3500万方，是堰塞塞坝的主体，估计计坝高80-100米，滑坡壁清清晰，该滑坡应为为高速滑坡。唐家山滑坡北川唐家山滑坡500m滑速10.4m/s一垮到底！安县肖家桥滑坡4km1km2km安县大光包滑坡Ⅰ区--溃滑抛射射区Ⅱ区—上游侧源和和后缘拉裂Ⅲ区—下游侧滑面面出露区Ⅳ区—崩滑堆积区区2800-2900m2250m600mN20W/NE/34后缘断壁下游侧滑面2800-2900m滑坡后缘破裂面滑坡上游断壁（拉拉裂面）从大光包抛来的““飞来峰”(NW向摄）高差1000m！！平距2100m!大光包特有高原植物“盘香子”270mOriginalcrosssection图例690mLongitudesectionafterthesliding大光包(3047m)平梁子(2208m)风波岩(2027m)白果林(1690m)大偏桥(1230m)小光包(2850m)门槛石沟②③红洞子沟①滑坡坝高达690m!滑坡机制的概念模模型1650m2050m3047m红洞子河600m抛出震裂,初次破裂裂震裂，张剪破裂二次破裂，大光包包顶飞出村庄学校滑坡区震前地形图2.高初速或““抛射型”的起起始运动特征青川东河口滑坡体积:30x106m3滑动距离:3.5km学校村庄滑源区右侧岩崩滑动区撞击铲刮区流动区右侧堆积区抛射区Volume:30x106m3Slip:3.5km滑源区和后缘缘陡壁抛射飞行区铲刮区流动、堆积区区灰岩板岩Structureplane堆积区陡峻的后壁后缘陡节理剪出口铲削区滑坡前缘剪出出口抛射飞行区,基岩未被扰动动!数百万吨灰岩岩从上部坡体体溃滑而下，，经过抛射后后撞击到原原沟内的松散散堆积物，共共同高速滑下下，并转化为为碎屑流。350m300m1250m灰岩板岩滑源区滑移和堆积区抛射区滑体坡积物

滑体牛圈沟滑坡,映秀运动距离:3.5km3.高速远程程”的运动特特征文家沟滑坡，，绵竹3.8km马公乡滑坡发生在映秀－－北川断裂的的上盘，该滑滑坡的后缘破破裂面距断裂裂带距离不足足3km，断断裂走向北东东，倾向北西西，倾向60°左右；地地层岩性为Zw震旦系蜈蜈蚣口组白云云质灰岩及板板状结晶灰岩岩，岩层产状状340º∠∠20º。滑坡区880m碎屑流动区2000m500m青川马公乡滑滑坡滑源区右侧岩崩滑动区撞击铲刮区流动区右侧堆积区抛射区青川东河口滑滑坡从上部坡体溃溃滑-抛射下下来的滑坡物物质，撞击到到原沟内的松松散堆积物，，共同高速滑滑下，并转化化为碎屑流。。350m300m1250m灰岩板岩滑源区滑移和堆积区抛射区滑体坡积物

滑体首先是高初速速！红石河滑坡滑源区滑动区岩崩区滑坡铲削区抛射飞行区后壁高速滑动导致致的铲刮净面面550m滑坡剪出口主滑（流）线线20m碎屑流机制清竹江堰塞湖湖红石河堰塞湖湖块石区碎屑区气垫效应强震触发滑坡坡的基本模式式：震裂-溃滑-抛射-碎屑屑流高速、远远程滑动。表现为高陡陡粗糙的后缘缘陡壁，一垮垮到底的失稳稳特征，和高高速碎屑流运运动（碎屑流机制制和气垫效应应）。μApparentfrictionangle重力作用下滑动面的位置强震作用下滑动面的位置提纲纲1.前言2.汶川地震震触发地质灾灾害发育分布布规律及基本特征3.斜坡失稳稳机理及动力力过程初步分分析4.关于地震震地质灾害防防治的反思与与启示5.结语启示1：建建设场址应尽尽可能避开活活动性断层(地震断层)映秀镇：92%的房屋倒倒塌！王家岩滑坡新北川中学滑滑坡老县城新县城北川：断裂带带两侧的房屋屋几乎全部被被摧毁！青川：？？？？!!！前山断裂错断断白鹿镇中学学校园，距断断层数米处的的教学楼没有有遭到严重破破坏地质灾害集中中沿地震断层层发育，0-10km范围内密度度最大，3.5个/km2；绝大多数巨型型和大型的地地质灾害分布布在距断层0-5km范范围内；地质灾害发育育有显著的““上盘效应””；因此，在地质质环境脆弱的的西部山区，，工程建设，，尤其是城镇镇建设更应该该考虑对活动动断裂带的避避让！启示1：建设设场址应尽可可能避开活活动性性断层(地震震断层)启示2：建设设场址要进行行细致的地质质灾害评估和和风险评价，，避开重大地地质灾害的隐隐患点对建设场址要要进行细致的的地质灾害危危险性评估；；重要城镇和重重大工程建设设场址要进行行全面的地质质灾害风险评评估；山区建设场址址的勘探要把把灾害的识别别和查明作为为重要目标，，完善相应的的勘探手段和和方法；避开重大地质质灾害隐患点点，尤其是具具有一定规模模和“侵害””范围的地质质灾害隐患点点；确定适当的安安全距离和采采用适当的工工程防护。王家岩滑坡新北川中学滑滑坡老县城新县城启示3：在可可能的高地震震烈度地区，，建设

场址址边坡应该考考虑合适的支支护措施，并并

很好地进进行设计高地震烈度地地区，对建设设场址的边坡坡进行人工加加固是绝对有有必要的；在在重要设施周周围，最好不不要保留具有有潜在风险的的自然边坡；；加固措施应根根据边坡的实实际情况和地地震可能的影影响强度，措措施的安全性性分别为：（（1）抗滑桩桩、锚索+框框架；（2））格构+锚杆杆；（3）普普通格构、挂挂网+喷射。。仅仅采用被被动防护网是是不可靠的。。紫坪铺水利工工程溢洪道边坡震后的紫坪铺水利工程溢洪道边坡抗滑桩采用锚索框架架锁口的没有有任何变形,而没有采采用的可见剪剪切-鼓出现现象锚索框架普通的格构+锚杆剪出采用锚索框架架加固的边坡坡没有变形,而没有采采用的可见剪剪切现象锚索框架喷锚+挂网剪出采用了锚杆框框架粱加固的的边坡无变形形，而未采用用的右侧和左左侧中上部坡坡体变形，并并从框架粱的的上方出现剪剪切-鼓胀锚杆框架喷锚+挂网Partialfailureofgenerallatticewithnobolts(IXdegrees)普通的格构启示3：在可可能的高地震震烈度地区，，建设

场址址边坡应该考考虑合适的支支护措施，并并

很好地进进行设计高地震烈度地地区，对建设设场址的边坡坡进行人工加加固是绝对有有必要的；在在重要设施周周围，最好不不要保留具有有潜在风险的的自然边坡；；加固措施应根根据边坡的实实际情况和地地震可能的影影响强度，措措施的安全性性分别为：（（1）抗滑桩桩、锚索+框框架；（2））格构+锚杆杆；（3）普普通格构、挂挂网+喷射。。仅仅采用被被动防护网是是不可靠的。。要避免在地形形陡峻或地形形切割比较强强烈、地形坡坡度陡-缓变变化部位、山山体走向转折折部位、孤立立或凸出山体体旁侧、单薄薄山脊附近等等选择建设场场址。这些部部位对地震放放映很敏感。。河谷阶地或台台地的选址应应注意地基一一定深度范围围不存在易于于液化的沙层层；安置点要考虑虑上游是否存存在崩塌、滑滑坡等堵江的的风险。要借鉴三峡库库区移民搬迁迁城镇选址的的教训，避免免安置点选择择在老滑坡体体上。启示4：建设设场地的工程程地质条件要要尽量符合避避免和减小地地震危害的原原则由于特殊的地地质环境特征征，西南地区区有相当数量量的县城和乡乡镇具有很高高的地震和地地质灾害风险险。如四川宝宝兴、泸定、、丹巴、康定定、石棉等，，它们建设在在河岸一侧狭狭窄台地上，，面临大江，，背靠陡崖高高坡，一旦临临近