彝良5.7、5.6級地震烈度分布及烈度異常區震害特征初步分析*

周桂華，非明倫，張彥琪，鄭定昌

0 前言

2012年9月7日11時19分40秒，云南省昭通市彝良縣 (27.5°N，104.0°E)發生5.7級地震，12時16分29秒，彝良縣 (27.6°N，104.0°E)再次發生5.6級地震，震源深度分別為14 km和10 km，極震區烈度達Ⅷ度。宏觀震中位于洛澤河鎮的毛坪村至老洛澤河村一帶。

本次地震云南災區主要涉及彝良縣、昭陽區、大關縣、鎮雄縣等32個鄉鎮、171個行政村 (居委會);災區人口715 713人，178 404戶。彝良縣部分鄉鎮遭受不同程度破壞，地震共造成81人死亡，832人受傷，74.4萬人受災，20.1萬人需要轉移安置。在死亡的81人中，62人因滑坡或滾石致死。由于震區的地形地貌和地質條件十分復雜，導致震區震害加重并加大了人員傷亡數量，在Ⅵ度和Ⅴ度區分別出現了Ⅶ和Ⅵ度異常區。

1 烈度分布

本次震害調查和烈度評定考察主要依據《地震現場工作第三部分:調查規范》 (GB/T18208.3－2012)、 《中國地震烈度表》(GB/T17742－2008》。同時，根據震區特點，選取典型建筑，對各烈度區破壞標準和劃分標志作出具體規定。

震區烈度評定的主要標志性建筑房屋結構類型可分為石混結構、土木結構、磚木結構、磚混結構、框架結構5類。

房屋破壞等級劃分以《地震現場工作第4部分:災害直接損失評估》 (GB/T 18208.4—2011)中房屋破壞等級劃分標準為參照，根據震區房屋破壞情況和云南歷次地震經驗，確定房屋破壞等級劃分的具體標準 (非明倫等，2006a)。

磚混結構、框架結構劃分為:基本完好 (含完好)、輕微破壞、中等破壞、嚴重破壞、毀壞共5個破壞等級。

簡易房屋劃分為:毀壞 (含毀壞、嚴重破壞)、破壞 (含中等破壞、輕微破壞)、保留基本完好 (含完好)3個等級 (非明倫等，2006b;周光全等，2011a，b)。

根據烈度考察得到本次地震烈度分布圖 (圖1)。極震區烈度達Ⅷ度，等震線形狀呈橢圓形，長軸走向北東向。宏觀震中位于洛澤河鎮的毛坪村至老洛澤河村一帶，烈度區總面積3 697 km2，其中，云南震區烈度面積3 118 km2，貴州震區烈度面積579 km2。形成了Ⅷ度、Ⅶ度、Ⅵ度3個破壞區及2個烈度異常區 (圖1)。

Ⅷ度區:主要涉及彝良縣洛澤河鎮與角奎鎮，總面積約263 km2。

Ⅶ度區:主要分布在彝良縣、昭陽區與貴州省威寧縣境內，東起彝良縣海子鄉瓦房村，西至昭陽區小龍洞鄉大寨坪村—寧邊村一帶，北自彝良縣龍安鄉三樂村—恒德村一帶，南到貴州省威寧縣石門鄉新民村?？偯娣e792 km2，其中云南Ⅶ度區面積約674 km2，貴州Ⅶ度區面積約118 km2。

Ⅵ度區:主要涉及彝良縣、昭陽區、大關縣、鎮雄縣及貴州省威寧縣，東起彝良縣龍海鄉大溪村一帶，西至昭陽區舊圃鎮紅泥村，北自彝良縣兩河鄉政府駐地一帶，南到貴州省威寧縣黑土河鄉海嘎村?？偯娣e2 642 km2，其中云南Ⅵ度區面積約2 181 km2，貴州Ⅵ度區面積約461 km2。

圖1 2012年9月7日彝良地震烈度分布圖 (云南省地震局，2012)Fig.1 Intensity distribution of Yiliang M5.7，5.6 earthquake on Sep.7，2012(Earthquake Administration of Yunnan Province，2012)

2 建筑物震害

2.1 建筑結構特點

震區房屋分布按建筑結構類型大致可分為5類:石混、土木、磚木、磚混和框架結構 (非明倫等，2002)。

(1)石混結構:由石塊砌筑而成，砂漿標號低，粘性差，無構造柱，無圈梁，混凝土屋蓋，1～2層，抗震性能極差。震區農村大量分布。

(2)土木結構:穿斗木架承重，木柱置于石墩上，墻體由夯土或土坯砌成，坡瓦頂，多為三開間，上下兩層或單層。包括用墻體承重，土擱梁的瓦頂房，抗震性能差。

(3)磚木結構:磚柱、磚墻承重，“人”字木屋架置于磚柱上，瓦頂或石棉瓦頂?；虼┒芳艹兄?，圍護墻體由磚砌成，瓦頂房，少數采用木板隔墻。震區少量分布。

(4)磚混結構:主要由磚墻承重，預制板或鋼筋混凝土澆注樓板及屋頂。多數設有構造柱及圈梁，抗震性能好，破壞輕。震區分布較少。

(5)框架結構:包括鋼筋混凝土剪力墻結構、框架剪力墻結構、框架結構，內框架結構、鋼筋混凝土廠房。常見的為鋼筋混凝土框架結構，以框架梁柱承重，磚填充墻體，預制板或現澆樓板和屋頂，抗震性能好。主要分布在縣城，有輕微損壞。

2.2 各烈度區震害特征

本次地震造成房屋建筑和工程結構不同程度的破壞，Ⅷ度區內大量山體滑坡、崩塌和滾石，干硬地表出現裂縫。

Ⅷ度區:石混結構房屋部分倒塌，多數墻體局部倒塌或基礎變形、酥裂;土木結構房屋部分倒毀，部分墻體倒塌、整體傾斜，多數墻體開裂變形，梭、掉瓦普遍;磚木結構房屋整體傾斜或少數倒塌，部分墻體局部倒塌或嚴重開裂、梭、掉瓦開天窗較普遍;磚混結構房屋少數構造柱斷裂、墻體開裂、位錯，部分房屋地基開裂或輕微下沉、個別倒塌;框架結構少數填充墻局部倒塌，部分開裂、抹灰層脫落。

Ⅶ度區:石混結構房屋少數倒塌或局部倒塌，部分墻體、基礎開裂;土木及磚木結構多數墻體開裂，梭、掉瓦，部分墻體局部倒塌，個別房屋傾斜;磚混結構房屋個別地基不均勻沉降，少數墻體開裂明顯，墻體貫通裂縫;框架結構少數房屋填充墻開裂、抹灰層脫落。

Ⅵ度區:石混結構房屋個別倒塌，少數墻體開裂;部分房屋墻體開裂，梭、掉瓦，少數房屋局部倒塌，個別年久失修的土木和磚木結構倒塌;磚混結構個別房屋墻體開裂;框架結構部分填充墻開裂，極個別房屋承重梁可見細微裂紋。

3 異常區震害特點及分析

3.1 震害異常區分布

(1)Ⅵ度異常區:大關縣天星鎮田壩村—壽山村—小河村一帶為Ⅵ度異常區。異常區內的田壩、大園子、大關樓、壽山、小河等居民點均處于山梁、邊坡或陡坎邊上，結構類型主要有土木、石混結構房屋。個別房屋墻體有局部倒塌現象，少數房屋墻體出現明顯裂縫。

(2)Ⅶ度異常區:在Ⅵ度區內南西一側，北起大平子，南至白坡，西自長利，東到塘房，呈NNE向帶狀分布。調查發現，該異常區多位于小山包上，部分區域位于新近紀含煤地層上 (地層含膨閏土)，軟弱巖土效應和地形效應 (可使地震波放大)是導致該區震害明顯加重的主要原因。

Ⅵ度異常區內共調查8個點 (含一個地質災害調查點)、1 955戶;Ⅶ度異常區共調查10個點，2 295戶。各調查點的詳細震害情況見表1、表2。

表1 Ⅵ度異常區房屋震害Tab.1 Building seismic damages inⅥintensity abnormal area

表2 Ⅶ度異常區房屋震害Tab.2 Building damages inⅦintensity abnormal area

3.2 異常區房屋震害特點

(1)基本情況

按地震現場房屋建筑類別劃分，此次異常區房屋結構類型可分為土木、石混、磚木、磚混結構。

土木結構大量分布，在Ⅶ度異常區占房屋總量的75%以上;磚混結構少數分布，在Ⅶ度異常區占房屋總量的20%以上;磚木結構少量分布，占房屋總量的1.3%多;石混結構在Ⅵ度異常區分布較多，在Ⅶ度異常區個別分布，占房屋總量的0.13%以上;其它結構如石木結構、土坯房屋(夯土墻草頂房)在Ⅵ度異常區少量分布。

(2)震害特點

Ⅵ度異常區房屋結構主要有土木、石混結構。個別房屋墻體有局部倒塌現象，少數房屋墻體出現明顯裂縫。土木結構屋頂出現少量梭、掉瓦現象，震害比周邊居民點嚴重。對照中國地震烈度表A類房屋評定烈度的判定條件，大關縣田壩、大園子、大關樓、壽山、小河5個居民點的震害指數為0.0～0.1，經計算得到震害指數值分別為 0.11、0.10、0.08、0.08、0.06，5個點震害指數均符合Ⅵ度烈度條件(盧永坤等，2007;陳坤華等，2012;施偉華等，2011)。

Ⅶ度異常區房屋結構主要有土木、磚混結構，其震害統計見表3。

表3 Ⅶ度異常區房屋震害統計Tab.3 Statistics of building seismic damages in VII intensity abnormal area

4 震害異常分析

周錫元 (1965)對場地條件對震害影響領域的工作作了較全面的總結。蘭州地震大隊中長期預報隊抗震中隊 (1977)闡述了局部地形特征、地質構造、地基土性質等場地條件常常是造成震害顯著差異的重要因素。胡聿賢等 (1980)指出地震時出現的震害異常，往往是由于建筑場地條件的差異造成的。本次地震兩個高烈度異常區的形成與其所處的惡劣地形地貌條件有不可分割的關系。

4.1 地質構造

斷層地質構造的存在使地質體連續性和完整性受到破壞。發震斷層一方面會因地震地表破裂造成橫跨斷層結構的損壞，另一方面會因兩側地震動強度不同造成斷層兩側一定范圍內震害的顯著差異 (吳章明，袁巖光，1990)。一般認為，高烈度區的震害特征與發震斷裂的展布及動力學特征密切相關。劉必燈 (2011)認為中強震附近的構造對地表震害有不同影響，如除斷裂錯動造成的直接破壞外，破裂帶場地條件差使震害加重;斷裂上下盤地震波傳播疊加或隔震使震害加重或減輕等。

震區地處揚子準地臺 (Ⅰ級)滇東臺褶帶(Ⅱ級)的滇東北臺褶束 (Ⅲ級)，屬于川滇菱形塊體東側的華南塊體 (代博洋等，2011)。震區構造復雜，主體構造為北東向斷裂、褶皺，次要構造為北西向、南北向斷裂。主要斷裂構造為北東向昭魯斷裂及會澤斷裂 (呂勇等，2009)。

昭魯斷裂帶由2～3條次級斷裂組成，北西起自彝良牛街西，向南西經昭通、魯甸，止于牛欄江西南，全長約160 km，總體走向30°，傾向南東，傾角60°～80°。該斷裂在航、衛片上線性影像清晰，沿斷裂發育有昭通、魯甸等新生代盆地，斷裂斷錯的最新地層為中更新統，反映該斷裂是一條第四紀活動斷裂。會澤斷裂南西起于小江斷裂，向北東經會澤、石門坎、下寨，進入貴州后，經白碗、小營盤、拖姑梅止于花溪，全長約170 km，總體走向40°，傾向北西，傾角大于70°。該斷裂在航、衛片上線性影像清晰，斷裂沿線斷層槽谷、斷錯山脊、斷錯水系等發育，顯示右旋走滑運動特征。斷裂斷錯的最新地層為中更新統，表明該斷裂是一條第四紀活動斷裂。歷史上這兩條斷裂均發生過多次5級以上中強地震，本次雙震就發生在兩條斷裂之間。

由彝良5.7、5.6級地震烈度分布圖 (圖1)所示:Ⅶ度異常區處于昭魯主斷裂帶邊上，Ⅵ度異常區處于昭魯次級斷裂帶邊上。有研究表明，與主發震斷裂關系密切的活動斷裂往往使烈度增高，斷層破碎帶上震害往往也加重等。

4.2 含煤地層

魯甸至昭通一帶有大型褐煤礦床分布，煤層埋深僅數米，含煤層厚約80 m。昭通盆地主要由新近系粘土及褐煤組成 (含膨潤土)，新生代沉積物最厚達490 m，而Ⅶ度異常區南邊的長利、白坡、紅路、溝邊、北閘等5個調查點均位于昭魯盆地內。在Ⅶ度異常區中，白坡、北閘、溝邊、紅路、塘房5個點地下有新生代含煤地層，由于含煤地層軟弱，易風化、破碎而導致震害加重。

大平子、新橋四組和青崗嶺3個調查點處于松散沉積物較厚的山間盆地內，巖性主要由新近系粘土、砂質粘土組成。

巨厚煤層的地震波放大效應加重震害的現象在本次地震中異常突出，據陳光明 (1981)的研究結果，煤層的厚度變化與煤層頂、底板反射波振幅有一定的相依關系，即與煤層有關的反射波，當煤層變厚時振幅增強，煤層變薄時振幅減弱。

4.3 地形地貌及巖土性質

Ⅵ度異常區田壩、大園子、大關樓、壽山、小河5個居民點均處于高約2 000 m的山梁、邊坡或陡坎邊上，這里溝壑縱橫、山高坡陡，山體巖石破碎，溝谷與山梁海拔高差達1 000 m。歷史地震震害考察經驗的結果表明，對山高坡陡且處于山梁、邊坡和陡坎邊上的建 (構)筑物震害有明顯加劇現象，地震動觀測研究結果也表明孤突山梁地形的地震動峰值有放大效應。

彝良縣區域地質屬揚子地臺沉積蓋層發育的中心地帶，巖性以侏羅、白堊系“紅層”砂頁巖為主，其次為玄武巖、碳酸鹽巖夾頁巖、煤，構造以褶皺為主，斷裂次之，構造線走向中部以北東向為主，南、北以北北西向為主。

異常區大多數居民點均座落在基巖薄覆蓋層上，由于巖性的強度和抗風化的程度不同，建筑物的震害表現并不相同。

表4 Ⅵ異常區抽樣點地形地貌及地層巖性描述Tab.4 Discription of the topography and geomorphology and formation lithology of sampling points in VI intensity abnormal area

表5 Ⅶ異常區抽樣點地形地貌及地層巖性描述Tab.5 Discription of the topography and geomorphology and formation lithology of sampling points inⅦintensity abnormal area

從表4、表5可以看出，這些烈度異常區主要分布在斷裂控制的斷陷盆地、河谷階地、邊坡及山梁一側等斷裂破碎帶附近。這些區域烈度異常與斷層控制的局部特殊地質構造有關，因而斷層和地基土層對震害的影響很難分開，局部場地的覆蓋土層、地表地形或基巖面都成為震害異常的重要因素 (張彥琪等，2008)。

4.4 房屋建筑結構及質量

(1)震區一般房屋建筑沒有采取抗震措施，房屋的結構形式、材料、砌筑方法等一般都不利于抗震。

(2)異常區土木結構和石混結構房屋大量存在。

土木結構房屋破壞程度和它的結構有直接的關系，該類房屋結構簡易，屬墻抬梁，地震時容易倒塌;就地取材的粘土的粘性較差，導致土墻容易開裂而降低了房屋承載;這也是次異常區土木結構房屋墻體多數遭到破壞的重要原因之一。

石混結構房屋由于組成特點和砌筑特點，承重墻體采用亂石與泥漿徹筑，泥漿標號極低，砌體基本沒有形成整體強度，加之多數屋頂采用混凝土屋蓋，加大了房屋自身的重量，整體性較差。震區由于經濟和技術水平有限，在建造房屋中，只憑經驗，未經設計計算，況且施工方法不理想，施工質量差，大多數石混結構房屋整體性和抗震能力極差，在地震災害中破壞嚴重 (林建華等，1998;郭子雄等，2009)。

5 結論及討論

震害異常區主要受到含煤層場地、陡峭地形及房屋建筑結構及質量的影響，因此在恢復重建或城鄉規劃中，居民點的設置要充分考慮這些不利因素 (秦松濤等，2010):

(1)含煤層場地不利于作為建筑物地基，能避開的盡量避開，如受地域條件等所限非要在這類地基上修建建筑物時，必須依據含煤層場地的特性，有針對性地對地基進行相應處理。

(2)陡峭地形、孤突山梁和山間盆地等地域不適合直接建蓋居民點，如要建蓋必須依據地質、地形地貌、土層和巖層特征進行科學考察，做好地基處理工作。

(3)房屋建筑須嚴格按照抗震設防標準，加強抗震設計和施工監理，不要再繼續修建當地抗震能力極差的“土木結構”和“石混結構”房屋。

本次地震引發的多處高烈度異常區震害情況與含煤層場地煤層的厚度、埋藏深度等的關聯性還有待考證，包括軟弱土層、地質災害等對震害異常的影響也是值得進一步研究和探索的。

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