汶川地震触发崩滑与arias强度关系研究

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1、第l8卷4期应用基础与工程科学学报Vo1．18．No．42010年8月JOURNALOFBASICSCIENCEANDENGINEERINGAugm~t2010文章编号：1005-0930(2010)04-0645—12中图分类号：P65文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005-0930．2010．04．012汶川地震触发崩滑与Arias强度关系研究王秀英，聂高众2，张玲(1．中国地震局地壳应力研究所，北京100085；2．中国地震局地质研究所，北京100029；3．山东省地震局，山东济

2、南250014)摘要：利用汶川地震获得的强震记录及诱发的大量崩滑数据，对地震触发滑坡和Arias强度的关系进行了研究，得到汶川地震在龙门山震区Arias强度可以触发崩滑的水平向下限值约为0．4m／s，上限值可以定为4m／s，研究区不同出露地层可以触发崩滑的Arias强度变化范围不同，平均下限不超过1．0m／s．对部署于龙门山断裂带的强震数据拟合，得到汶川地震龙门山震区Arias强度的衰减关系．利用衰减关系对地震触发崩滑影响区域的估计与实际情况比较吻合，表明综合了地震动记录的振幅、持时和频率信息的Arias强

3、度参数与地震地表破坏程度关系更为密切．可以将Arias强度参数应用于震后地震触发崩滑等地质灾害影响区域的评估工作，评估结果较以烈度作为评估因子的结果更为集中，比较适合于震后应急期间灾害快速评估，可为应急救援决策和方案的制定提供参考信息．关键词：汶川地震；地震触发崩滑；Arias强度；衰减关系；灾害评估利用地震动参数对地震触发崩塌、滑坡等地质灾害进行分析研究，国外在20世纪80、90年代即开始，而国内相关研究则开展较少，主要由于缺少这方面的强震资料，尤其缺乏既有强震记录又有崩滑实例的资料．2008年5月12日

4、，发生在我国四川省汶川县Ms8．0级强震诱发了大量崩塌、滑坡等地质灾害J，严重制约了震后的应急救援工作，是导致这次地震损失特别严重的主要原因之一．汶川地震前在龙门断裂带及附近地区部署了多套强震观测仪，汶川地震中获得了大量仪器记录资料，为利用地震动参数研究地震地质灾害提供了基础数据．对地震动参数的描述有多种方式，如：峰值加速度、峰值速度、反映谱、有效峰值加速度等，但这些描述方式只能从某一侧面如瞬时幅值、频谱特征等反映震动情况．研究表明，地震动对建／构筑物的破坏与振动幅度、频率和振动持续时间都有关系¨，仅使用反

5、映某个特性的地震动参数不能反映整体震动情况及破坏结果．Arias强度¨是美国科学家Arias提出的利用强震记录计算地震动总强度的一个量，它描述了观测场点震动总体释放能量，包含了振动幅度、频率和持时全部信息，较其他地收稿日期：2009-06—12；修订日期：2010-02-04基金项目：地壳所中央级公益性科研院所基本科研业务专项资助(ZDJ2010-28)；国家自然科学基金项目资助(40872209)作者简介：王秀英(1972一)，女，博士，副研究员．应用基础与工程科学学报Vol_18震动参数更伞面反映震动整

6、体情况．利用Arias强度对地震触发滑坡进行研究，即是利用地震动总强度描述其破坏结果，与实际破坏情况较其它参数应该更加吻合．Wilson和Keefer首先将Arias强度引入地震滑坡研究，利用多次地震的零星强震记录，经过数据处理，得到Arias强度随震级、距离的衰减关系；Harp和Wilson利用两个中等强度地震比较充分的地震滑坡与强震记录数据分析了Arias强度触发滑坡的起始范围；Jibson将Arias强度引入地震滑坡评估模型后j，有很多研究者也陆续开展了类似的工作¨。．由于强震记求有限，这些研究者应用

7、的数据主要针对5__6级中等强度地震，缺少7级以l震数据．汶川Ms8．0级强震大量的地震动记录为系统研究强震地震动参数与地震触发滑坡的对应关系提供了较好的数据．本文利用汶川地震中分布于发震断层附近地区近40组主震强震记录，及该区域近3000个崩滑点数据，分析了龙门山震区Arias强度与地震滑坡的对应关系，并尝试利用Arias强度参数评估地震触发崩滑灾害的分布，为震后灾害评估提供一种可行的方法．利用强震资料评估地震滑坡灾害的破坏结果，在国内还缺少相关研究，本文的研究内容在一定意义上可以弥补这方面的不足．1Ar

8、ias强度定义及研究资料1．1Arias强度定义Arias强度(AriasIntensity，Ia)¨是指强震记录仪持续记录时段的加速度平方和，如下式=()]dt(1)二g式中，。(t)是强震仪记录单分量加速度时问序列；是强震仪记录的持续时间；￡是以秒为单位的时间；g是重力加速度；Ia的单位为m／s．由Arias强度的定义可看出，综合了振动幅度和持续时间等因素，可以反映在仪器记录地点通过振动释放的地震能量，所以使