震灾防御技术

黄河中下游活动断层探测新发现专题简介

李峰, 刘华国

2022 年 2 期目录

黄河中下游活动断层分布及其对古河道变迁的影响

李峰, 张杰汉, 卢巍, 张攀, 占伟伟, 田勤俭

黄河流域是我国遭受地震灾害最为严重的流域，近年来探测工作对黄河中下游的活动断层有较多新认识，如构成北华北盆地与南华北盆地新构造分界的新乡-商丘断裂，新发现存在多个晚更新世活动段，具备发生中强级以上地震的可能，对识别沿黄河中下游的地震危险源、提高地震危险性认识有重要影响。本文通过总结近年来活动断层探测的最新进展，分析了沿黄河中下游地区的活动断层分布特征及其可能产生的灾害影响，并提出后续工作规划建议。

新乡-商丘断裂永城段第四纪活动特征分析

张扬, 郭大伟, 张涛, 贺承广, 沈阳, 巩一帆

新乡-商丘断裂是河南省中北部一条规模较大、切割较深的区域性隐伏断裂，为查明新乡-商丘断裂永城段的浅部构造特征和上断点最新活动时代，在永城段开展浅层人工地震勘探工作，获得2条高分辨率、高信噪比的地震反射剖面，通过地震勘探和钻孔联合剖面探测,并结合区域地质资料对新乡-商丘断裂永城段的上断点位置及活动性进行研究，揭示本断裂上断点进入了第四系上更新统底界，推测其最新活动时代为晚更新世早、中期，是一条隐伏活动断裂。

新乡-商丘断裂延津至封丘段新构造期构造样式分析

赵显刚, 李稳, 成万里, 王斐斐

新乡-商丘断裂是南华北盆地与渤海湾盆地、鲁西隆起的分界断裂，是一条长期活动的区域性深大断裂。浅层地震勘探与跨断层钻孔联合剖面探测工作已证实该断裂延津至封丘段的最新活动时代为晚更新世，本文通过对典型地震勘探剖面和钻探资料综合分析认为：新乡-商丘断裂延津至封丘段断裂结构复杂，新近纪以来构造样式在不同构造部位有显著差异。延津段在地震勘探剖面上浅部显示为负花状构造；封丘段变化较大，东部在剖面上为多组阶状正断层组合，形成了由断层带控制的构造背斜，平面上表现为NW向排列、走向NNE雁列状断层组合；西部结构单一，自东向西断裂控制的浅部地层变形范围增大，断层带逐步变宽。根据新乡-商丘断裂延津至封丘段剖面上的构造样式与平面上的组合模式，表明该段断裂最新活动具有走滑运动性质。

开封断裂第四纪活动特征

孙杰, 张予川, 徐婉君, 李涛, 张扬

开封断裂是郑州-开封断裂带的重要组成部分，也是黄河中下游平原的一条重要控制性断裂。利用浅层地震勘探发现，开封断裂为总体走向EW，倾向N的正断层；断裂分为东、西2支，断裂活动性具有明显的分段特征，东支活动性较西支强。钻孔联合剖面揭示开封断裂东支断裂上断点埋深27～35 m，根据地层年代学结果，其最新活动时间为晚更新世。研究成果为开封市城乡规划、重大工程选址和地震区划工作提供了重要的基础数据。

鄂尔多斯北缘断裂托克托段晚第四纪活动特征

刘华国, 贾启超, 龚飞

鄂尔多斯北缘断裂作为河套断陷带和鄂尔多斯地块的边界断裂，研究其晚第四纪活动特征，对于科学评价黄河流域内蒙古河套段的地震危险性具有重要意义。本文利用野外地质调查、微地貌测量、浅层人工地震勘探及钻孔联合剖面探测相结合的方法，综合地层年代样品测试结果，确定了该断裂托克托段的准确位置和最新活动特征。研究结果表明，鄂尔多斯北缘断裂托克托段沿线构造地貌不发育，推测断裂的最新活动可能尚未达到地表，地表的地貌陡坎应为河流侵蚀成因。断裂在深、浅地震反射剖面上表现为“Ｙ”字形的张性断裂系，主断裂倾向北，分支断裂倾向南，整体上陡下缓，具有多个地堑式分布的特点。跨断裂钻孔联合剖面上显示，单个分支断裂的同震垂直位移量为2～2.5 m，最新活动时代为43.5～70 ka。鄂尔多斯北缘断裂是一条晚更新世活动的深大断裂，具有一定的地震危险性。

豫西三门峡地区温塘断裂第四纪活动性研究

乔龙, 王磊, 郭长辉, 塔拉, 沈小七

温塘断裂位于鄂尔多斯块体东南缘，是三门峡盆地的东边界控制断裂，准确厘定其活动性对于理解区域构造演化和判断三门峡地区地震危险性具有重要意义。运用野外地质地貌调查、联合钻孔剖面探测及光释光定年技术，对三门峡地区温塘断裂的活动性进行分析与研究。结果表明，温塘断裂南段出露地表，线性特征明显，断层最新活动时代为晚更新世；温塘断裂中段为第四纪隐伏断裂，断层活动时代为中更新世；温塘断裂北段断层出露，断层活动时代为中更新世。

盘谷寺-新乡断裂第四纪活动性分段特征

郁军建, 张扬, 孙印, 张哲

盘谷寺-新乡断裂以柏山、高村为界，分为西、中、东3段，根据物探剖面、地质标准孔和地层剖面出露特征，各段活动性具有明显差异。其中西段最新活动时代为中更新世，具有向盆地迁移发育的特征；中段最新活动时代为晚更新世早期；东段活动性稍复杂，经历了正断-逆冲-正断的运动过程演变，其最新活动时代为晚更新世早期，且活动强度向两端减弱。高村所处的武陟隆起区推测为盘谷寺-新乡断裂中、东段的挤压阶区，断层位移在此处有亏损和衰减。

浅层人工地震和地质雷达在城市活动断层探测中的联合应用−以鹤壁市汤东断裂为例

彭白, 苏鹏, 鲁人齐, 蔡明刚, 郝重涛, 刘冠伸

浅层人工地震勘探是探查城市隐伏活动断层最有效的手段之一，然而受近地表探测盲区和探测分辨率的限制，该方法难以获取活动断层超浅层上断点的准确埋深位置。地质雷达探测方法在一定程度上可弥补浅层人工地震勘探的不足。为探索浅层人工地震勘探和地质雷达探测的联合应用效果，分析其在城市隐伏活动断层探测中的应用潜力，选取河南省鹤壁市汤东断裂西支为研究对象，并在冯屯村和前交卸村分别开展联合探测，获取高信噪比的浅层人工地震反射剖面和地质雷达剖面。浅层人工地震勘探揭示的冯屯村处汤东断裂西支上断点埋深为60～70 m，地质雷达探测揭示的上断点埋深约为2.5 m，结合平均沉积速率推测汤东断裂西支在冯屯村的最新活动时代约为25 ka。浅层人工地震勘探揭示的前交卸村处汤东断裂西支上断点埋深为50～60 m，地质雷达探测揭示出汤东断裂西支在前交卸村处未造成近地表约10 m以内的地层断错。研究结果表明，在城市隐伏活动断层探测中，采用浅层人工地震勘探和地质雷达探测相结合的方法，不但可有效确定活动断层的位置，且可进一步约束活动断层上断点的准确埋深，有利于指导后期地震地质勘探中的探槽和钻孔布设。

兰聊断裂南段构造样式与最新活动性分析

李涛, 王志铄, 高家乙, 贺承广, 沈阳

兰聊断裂南段构造样式复杂，分段活动特征明显。已有学者针对兰聊断裂的研究，主要集中在范县—东明县一带，而兰聊断裂南段的构造样式与最新活动性研究匮乏。为此采用地震反射剖面与钻孔联合剖面探测方法，对兰聊断裂南段进行较系统地分析，认为兰聊断裂南段构造样式为伸展走滑断裂尾端“马尾扇”结构，其最新活动时代为中更新世中晚期，晚更新世以来未活动，中更新世最大滑动速率为0.061 mm/a，据此判断兰聊断裂南段为中更新世断裂。

滨北地区埕南断层晚更新世活动证据及其地震危险性意义

鹿子林, 葛孚刚, 薛俊召, 许洪泰, 倪永进, 王纪强

埕南断层是埕宁隆起与济阳凹陷的边界断层，也是滨北地区1条规模最大的重要断层，采用浅层地震勘探和钻孔联合剖面探测相结合的方法，确定了埕南断层准确位置，探明了断层的产状，揭露了上断点深度。钻探结果显示，埕南断层为正断特征，倾向南或南东，倾角70°～80°，断层上断点埋深44.3～46.4 m，断距1.0～1.3 m。通过年代学测试确定了错断地层的年代，获得埕南断层错断晚更新世地层的证据，埕南断层晚更新世活动证据的发现对滨北地区地震危险性再认识具有重要意义和价值。

2022年青海门源M_S6.9地震后冷龙岭断裂未来强震的水平位错量评估

吴果, 孙浩越, 吕丽星, 冉洪流, 周庆, 周介元

2022年1月8日青海门源发生Ｍ_S6.9地震，该地震造成冷龙岭断裂西端错断了兰新铁路大梁隧道，导致铁路长期停运，经济损失巨大。制定隧道修复方案时，需对冷龙岭断裂未来强震的水平位错量进行评估。结合近年来冷龙岭断裂的最新研究进展，同时采用确定性方法和概率断层位错危险性分析方法评估冷龙岭断裂未来强震的水平位错量。考虑不确定因素影响，同时采用3名研究者提供的震级与最大位错量经验关系式进行估算。结果表明，不同经验关系式会对评估结果产生显著影响，其中根据确定性方法得到的冷龙岭断裂未来强震的水平位错量为2.32～4.36 m，均值为3.57 m。概率断层位错危险性分析结果随着超越概率的降低而增大，50年超越概率2%、100年超越概率2%和100年超越概率1%的结果均值分别为1.82 m、3.17 m、4.61 m。相较于确定性方法，概率断层位错危险性分析可提供不同超越概率水平下的位错参数，以供不同抗震设防要求的建筑采用。此外，对于地震活动性强的断裂，可采用低超越概率下的概率断层位错危险性分析结果，该结果可能会大于确定性方法评估结果。

基于单自由度等效线性化模型的RC结构地震易损性分析

耿飞, 徐超, 温增平

通过有限元方法进行非线性动力时程分析获取解析的易损性曲线，计算量大且耗时。本文采用一种简化的计算方法，即基于单自由度的等效线性化模型，对钢筋混凝土框架结构进行地震易损性分析，并研究了该方法在结构高度上的适用性。通过选用5种典型的等效线性化模型对3栋不同高度的钢筋混凝土框架结构进行增量动力分析（IDA），得到了不同高度的结构在不同强度地震作用下结构的反应和易损性，并与OpenSees程序的计算结果进行对比，研究了等效线性化模型应用于RC框架结构易损性分析在高度上的适用性。分析结果表明：对于10层及以下的框架结构，基于单自由度的等效线性化模型在结构地震易损性分析中具有较好的适用性；对于更高层数的结构，由于高阶振型反应对整体结构反应的影响增大，基于单自由度等效线性化模型的易损性分析结果会出现明显的偏差。

高起伏区无人机摄影测量精度评估−以西秦岭光盖山-迭山断裂为例

张波, 高泽民, 王爱国, 刘小丰, 郑龙, 袁道阳

经过近10年的迅速发展，无人机摄影测量已成为活动构造研究的常用方法之一。但对于无人机摄影测量的精度评估，尤其是高起伏地区的精度评估存在不足。为此，选择白龙江北岸光盖山-迭山断裂沿线的黑峪寺、化马村，开展无人机摄影测量，并构建正射影像（DOM）和数字地表模型（DSM），配合差分GPS测绘进行校正和精度验证。通过对比实测控制点和图像提取点分析点精度，通过对比实测剖面与提取剖面分析剖面精度。研究结果表明，未经控制点校正的图像提取点与实测点存在较大误差，水平误差为5～8 m，垂直误差为几十米至上百米，但通过少数控制点校正后，点精度可达20 cm以内；6条实测剖面与提取剖面（提取自控制点校正后的图像）平均垂直精度总体为分米级，即0.16～0.65 m，标准差为0.13～0.69 m，略低于低起伏区的精度，对于测量条件恶劣的高起伏区，该精度是可接受的；异常高的垂直误差常出现在地形突变、低矮植被密集、行走困难等测量条件不理想位置。图像控制点中心点的准确识别、提取剖面线的修正准确性等因素也会影响精度评估的可靠性。

甘肃省阿克塞5.5级地震震害调查与启示

马小平, 朱瑞, 寇恒, 刘岸果, 张晓, 张卫东

2021年8月26日甘肃省酒泉市阿克塞哈萨克族自治县（38.88°N， 95.50°E）发生5.5级地震，震源深度15 km，震中烈度为Ⅶ度，震区总面积为1 352 km²，距震中30 km处存在烈度异常点。本次地震震害较轻，未造成人员伤亡，经济损失较轻。本文从地震应急响应、现场震害调查、建筑物破坏情况调研、烈度评定、灾害损失评估等方面对本次地震震害特点进行分析总结，对造成震害的致灾因素进行深入分析，得出震害经验和相应的防震减灾启示，以便本地区查找防震减灾不利因素，进而采取属地化措施，尽可能减轻未来地震灾害损失。

MEMS型加速度传感器在超高层建筑振动监测中的性能对比测试

胡荣攀, 汪羽凡, 王立新, 林健富, 刘军香, 赵贤任

为开展MEMS型加速度传感器在超高层建筑振动监测应用中的性能对比测试，选取4种不同类型MEMS型加速度传感器与G1B型力平衡式加速度传感器，将其安装在地王大厦相同测点，对MEMS型、G1B型加速度传感器记录的结构环境振动数据进行时程、频谱和模态频率对比分析，并对其记录的结构地震响应进行时域及频域对比。研究结果表明，不同类型MEMS型加速度传感器仪器噪声均大于G1B型加速度传感器，其中MEMS-I型加速度传感器噪声水平相对较小，与G1B型加速度传感器模态频率识别结果及地震响应监测数据吻合较好，验证了MEMS-I型加速度传感器可较准确地记录到结构强振动响应，适用于超高层建筑日常结构振动监测。

基于特征分类排序的典型海底地震动记录研究

田浩, 胡进军, 谭景阳, 崔鑫, 石昊

面向海域工程抗震设计及评估对海底地震动的需求，基于日本相模湾海域K-NET的ETMC海底强震动记录，根据震级、震中距选取面向工程输入的949组地震动记录数据库。在考虑震源类型差异的基础上，对地震动峰值、持时、频谱等参数进行分析，通过反应谱、Arias烈度等指标描述典型海底地震动特征。根据峰值加速度、显著持时等强度指标对海底地震动记录进行排序，给出基于不同地震动特征分类下的典型地震动记录。推荐的海底地震动可为考虑不同结构需求参数的典型海域工程结构时程分析提供输入地震动。

钢筋混凝土预制拼装柱扭转力学性能数值模拟与参数分析

刘洪涛, 孔鹏超, 王作虎, 廖维张

采用ABAQUS大型有限元分析软件开展预制拼装柱扭转力学性能数值模拟及参数分析，研究了轴压比、灌浆套筒位置及长度、预制构件拼接缝界面黏结强度对灌浆套筒连接中柱抗扭性能的影响。研究结果表明：轴压比会显著影响预制拼装柱抗扭承载力和变形，而灌浆套筒位置和长度对预制拼装柱抗扭力学性能的影响不明显；预制构件拼接缝界面黏结强度显著影响预制拼装柱抗扭性能。基于预制拼装构件和现浇构件力学性能的对比分析，提出了轴向荷载和扭矩共同作用下灌浆套筒连接预制拼装柱抗扭承载力设计方法。

板钉连接CFST柱-RC梁节点梁端塑性铰区受力性能数值模拟

马华, 阚吉平, 赵玉坤, 李振宝

建立竖板-栓钉连接钢管混凝土（CFST）柱-钢筋混凝土（RC）梁节点试件（SSJD）拟静力加载试验有限元模型，并在节点损伤情况、梁端荷载-位移曲线等数值模拟结果与试验结果吻合较好的基础上，进一步开展了RC梁混凝土强度、配筋率ρ_s和连接竖板长度L_b及界面连接情况等对CFST柱-RC梁节点梁端塑性铰区域力学性能的影响。研究结果表明，RC梁混凝土强度对试件SSJD塑性铰区域受力性能的影响较小；适筋范围内RC梁配筋率增加可适当提高试件SSJD承载力和延性；随着连接竖板长度的增加，梁端塑性铰区域外移，梁破坏荷载增大；本研究给出的RC梁与CFST柱之间的界面抗剪承载力模拟值与计算值吻合较好，可用于界面抗剪设计。

基于颗粒阻尼器的多鼓型古柱抗震性能研究

周占学, 于爽, 郭帅, 黄晓峥, 周小龙

为保护地震作用下历史遗迹帕特农神庙多鼓石柱，提出将破损的石鼓替换为填充颗粒的空鼓，以减轻多鼓石柱动力响应。本文基于PFC3D与FLAC3D软件，实现了离散-有限耦合作用，模拟了附有颗粒阻尼器帕特农神庙多鼓型石柱，研究了颗粒阻尼器对帕特农神庙石柱的减震效果，并分析地震强度、频率、阻尼器位置等因素对减震效果的影响。研究结果表明，将颗粒阻尼器替换破损的空鼓，PFC3D与FLAC3D耦合计算结果与试验结果基本一致，减震效果显著，说明耦合分析方法研究颗粒阻尼器抗震性能具有较高的可靠性；地震强度不同时，分层颗粒阻尼器仍可较好地耗散能量；颗粒阻尼器对结构的减震性能受激励频率的影响显著，频率越高，减震效果越好；颗粒阻尼器布置在古柱中上部减震效果优于布置在古柱下部。

雄安新区剪切波速剖面V_S30估算模型研究

张肖, 张合, 云萌, 汪飞

本文基于雄安新区起步区区域性地震安全性评价工程435个钻孔剖面数据，选取其中300个钻孔剖面进行回归分析，利用剩余的135个钻孔剖面数据进行模型可靠性检验。研究结果表明，当钻孔剖面深度小于15 m时，Boore等模型明显低估了V_S30；当深度小于10 m时，本研究中对数线性模型、对数二次模型、对数三次模型存在约3%的低估现象；对数三次模型相对误差、残差标准差均较小，因此，对数三次模型更适用于估算雄安新区缺乏钻孔资料或钻孔剖面深度未达30 m的 V_S30。