地裂缝场地地震反应分析研究现状

地裂缝场地地震反应分析研究现状

岳炜焱

西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055

摘要：有关地裂缝分布规律、活动特性、成因机理和防治措施等相关问题的研究现已硕果累累，但地裂缝场地的地震动力效应及地表地震动参数的研究至今仍是地裂缝研究中很少涉及的一个难题。本文对地裂缝场地地震反应的研究现状进行总结。

引言：

地裂缝在世界上许多国家都普遍存在，已成为一种主要的区域性地质灾害，地裂缝经过的地区不但会出现地面和墙体开裂，严重时可能造成水电管线错断、道路变形，甚至造成建筑物倾斜开裂以至倒塌，给地面建筑及地下结构设施带来严重破坏。不仅如此，地裂缝还有可能导致一系列严重的生态环境问题。

1地裂缝的成因

上世纪七、八十年代，学术界普遍认为地裂缝的活动主要受构造作用控制。因此，避让作为一种强制性的规定写入了规范，并且一直沿用至今。近一二十年来，学术界通过对地裂缝的深入研究，已经逐渐形成了共识：构造活动是地裂缝产生的内因，决定了地裂缝在地表的展布特征，而过量的抽取深层承压水是导致现今地裂缝剧烈活动的直接原因。因此采取限制开采地下水的措施，可以遏制地下水位连续下降的势头。西安地区地裂缝活动监测结果表明该地区自实行限制开采深层承压地下水的政策后，地裂缝活动强度呈逐年减缓的趋势。但是，目前的工程建设依然按照地裂缝活动高峰期确定的标准进行避让，这无疑给经济高速发展的西安市日益紧缺的土地资源造成了不必要的浪费。而且，自进入21世纪以来，我国大陆地区地震发生的频率有越来越高的倾向，更是加大了地裂缝的出现范围。

2地裂缝场地地震反应分析的研究

由于地裂缝的存在，地裂缝场地的完整性遭到了破坏，作为一种特殊而广泛发育的城市地质灾害，现代地裂缝不具备发震特点，是一种非发震构造面。对于非发震构造面的研究多集中于场地的地震效应问题，国内外曾有过不少争论。最早的研究认为位于非发震断层上的场地，其震害要高于附近不在断层上的场地震害，非发震断层对地震动强度和频谱特性有显著影响，这一思想在早期的抗震设计规范里也有类似的反映。通海地震（1970）发生后，一些单位立即进行了详细的现场调查研究，通过对比位于非发震断层和附近不位于发震断层上的村庄的震害程度，分析断裂对烈度的影响，结果表明，位于非发震断层上的村庄的震害并不一定严重。后来许多学者参与到这一问题的研究。

石玉成等（1994）采用二维动态有限元分析的方法，建立了非发震断层的场地地震反应分析模型，分析认为非发震断层所表现出来的实际地震效应具有很大的随机性，其随机程度受控于断层自身要素的组合型式及各种外部条件[1]。

周正华等（2003）通过澜沧-耿马地震、大关-永善地震、海城地震及通海地震的震害调查结果，分析了断层对震害的影响，认为非发震断层对震害有明显的影响[2]。

刘向峰等（2005）用二维有限元法分析了非发震断层场地的动力响应，结果表明，断层对场地的地震动力响应有明显的影响，距断层越近的场地地震放大系数越大；对于垂直断层，场地的振幅放大效应对称分布，而倾斜断层对其上盘地震动的影响要大于下盘场地地震动的影响[3]。

G.Lombardo（2006）采用地脉动的H/V单点谱比法，对垂直于意大利埃特纳火山东南侧的一条地裂缝的三个剖面进行了测试，分析了地裂缝对场地地震波的局部放大效应[4]。结果表明，地震波加速度幅值在地裂缝破裂面处达到最大，并从地裂缝破裂面处向两侧递减，但影响区主要集中在破裂面两侧几十米的范围内，超过这个范围后影响急剧减小。

陈国兴（2007）在分析地质构造对地震烈度的影响时认为，非发震断层并不一定会加重震害，否则在每次地震中，除了在发震断层方向呈条带状或长条形分布的震害外，还应该有许多沿非发震断层方向呈条带状的高震害或高烈度异常区，但是，这种现象实际很少见到[5]。

孙崇绍（1983）针对西安地裂缝的特点，进行了地裂缝场地地震效应的有限元分析[6]，分析认为地裂缝带只是个很小的地质单元体，在强震发生时对地面运动不会造成显著的影响，因此在进行防震规划时，不必在常规的设防带之外再加宽防震地带。

李永善等（1992）则认为：西安地裂缝与地震裂缝有着本质不同，仅仅将地裂缝看成表层介质的“缺陷”是不恰当的；地裂缝与地震有着本质联系，地裂缝带上的建筑物可能会遭受较强的震害[7]。

刘玉海等（1998）也认为不能仅仅将地裂缝看成表层介质的缺陷，因为西安地裂缝本身就是一种与基底断裂相贯通的活动断层[8]。

3结论

近年来，在地裂缝场地动力响应方面的研究取得了不少成果。场地的地震响应分析是城市地震区划、工程场地地震安全性评价和结构抗震设计的重要内容。目前对于地裂缝场地的地震响应分析成果较少且不系统，主要表现在：场地的地震响应分析受其下卧基岩的输入地震动参数影响很大，过去对地裂缝场地的动力分析着重于研究不同地震动强度下的加速度放大效应，对其影响因素研究不够深入。

参考文献

[1]石玉成，陈丙午.非发震断层的地震效应问题[J].西安：西北地震学报.1994，16（1）：12-19.

[2]周正华，张艳梅，孙平善，等.断层对震害影响的研究[J].自然灾害学报.2003，12（4）：20-24.

[3]刘向峰，王来责.非发震断层场地地震动力响应特性研究[J].辽宁工程技术大学学报.2005，24（1）：48-50.

[4]LombardoG，RiganoR.Amplificationofgroundmotioninfaultandfracturezones：ObservationsfromtheTremestierifault，Mt.Etna（Italy）[J].Journalofvolcanologyandgeothermalresearch，2006，153（3）：167-176.

[5]陈国兴.岩土地震工程学[M].北京：科学出版社，2007.

[6]孙崇绍.西安市地裂缝地震效应的理论分析（英文）[J].西北地震学报，1983，5（2）：73-80.

[7]李永善，等.西安地裂及渭河盆地活动断层研究[M].北京：地震出版社.1992.

[8]刘玉海，陈志新，倪万魁.地震工程地质学[M].北京：地震出版社，1998.