• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

基于震害资料的西藏地区典型民居易损性分析

王郁 刘爱文 李祥秀 王晓辉

张小娟,盛书中,葛坤朋,胡捷,2023. 2023年土耳其双震静态应力触发研究. 震灾防御技术,18(3):505−517. doi:10.11899/zzfy20230308. doi: 10.11899/zzfy20230308
引用本文: 王郁,刘爱文,李祥秀,王晓辉,2021. 基于震害资料的西藏地区典型民居易损性分析. 震灾防御技术,16(2):245−252. doi:10.11899/zzfy20210203. doi: 10.11899/zzfy20210203
Zhang Xiaojuan, Sheng Shuzhong, Ge Kunpeng, Hu Jie. Study on the Static Stress Triggering Effect of the 2023 Turkey Doublet Earthquakes[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2023, 18(3): 505-517. doi: 10.11899/zzfy20230308
Citation: Wang Yu, Liu Aiwen, Li Xiangxiu, Wang Xiaohui. Vulnerability Analysis of Typical Dwellings in Tibet Based on Earthquake Damage Data[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2021, 16(2): 245-252. doi: 10.11899/zzfy20210203

基于震害资料的西藏地区典型民居易损性分析

doi: 10.11899/zzfy20210203
基金项目: 国家重点研发计划 (2018YFC1504602,2019YFE0112500);中国地震局地球物理研究所基本科研业务费专项(DQJB19B43,DQJB20X08)
详细信息
    作者简介:

    王郁,女,生于1997年。硕士研究生。主要从事结构工程抗震方面的研究。E-mail:wangyu970916@163.com

    通讯作者:

    李祥秀,女,生于1987年。副研究员。主要从事结构减震与隔震方面的研究。E-mail:lixiangxiu1005@163.com

  • 2西藏自治区地震局,2019. 2000~2019年西藏自治区破坏性地震灾害损失评估汇编.
  • 3西藏地震现场工作队,2008.10.2008年10月6日西藏拉萨市当雄县6.6级地震灾害评估报告

Vulnerability Analysis of Typical Dwellings in Tibet Based on Earthquake Damage Data

  • 摘要: 我国的地震大多发生在农村地区,当地民居的抗震能力是评估地震灾害风险、确定地震保险方案的主要因素。本文基于近2000年以来西藏地区发生破坏性地震灾害的调查结果,总结了西藏地区土木结构和石木结构等民居的主要震害特点。在实际震例中,西藏民居的震害主要以Ⅵ度和Ⅶ度的数据为主,缺少Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ度的震害数据。本文采用经验震害矩阵推演方法,得出石木结构和土木结构震害矩阵和震害指数,并与未设防砖混结构标准震害矩阵和设防砖混结构震害矩阵震害指数进行对比,最终得到西藏地区主要民居震害指数与峰值加速度关系曲线。与未设防砖混结构相比,西藏地区石木结构和土木结构抗震能力较弱,其中土木结构抗震能力最弱。
    1)  2西藏自治区地震局,2019. 2000~2019年西藏自治区破坏性地震灾害损失评估汇编.
    2)  3西藏地震现场工作队,2008.10.2008年10月6日西藏拉萨市当雄县6.6级地震灾害评估报告
  • 据美国地质调查局(USGS)测定,世界标准时间(UTC)2023年2月6日1时17分(当地时间2月6日4时17分)在土耳其发生M7.8地震,震源深度17.9 km,震中位于北纬37.166°,东经37.042°,约11分钟后,发生了M6.7余震。大约9小时后,即世界标准时间2月6日10时24分,在M7.8地震震中北部 约95 km处发生了M7.5地震,震源深度10 km。地震学家和构造地质学家分析认为2次强震均发生于东安纳托尼亚断层系(East Anatolian Fault System),均为左旋走滑型地震,被称为土耳其双强震 1。同一天在同一个地区的同一个断层系中发生2次M≥7.0强震是十分罕见的。2次强震均发生于大陆板块内部,震中区人口与建筑物密集,因此,土耳其双强震对当地造成了巨大的损失。土耳其双强震对其周边断裂的应力作用将直接影响到余震趋势判定与周边断裂地震危险性分析,对土耳其双强震进行研究有利于后续区域地震趋势研判。

    静态应力触发研究通过计算地震断层面上位错产生的静态应力变化,为后续余震趋势判定、地震危险区确定与断裂危险性评估提供参考。静态应力触发理论被大量研究所证实,并应用于实际工作中。大量研究结果表明,大震会触发其余震的发生,即发生在库仑应力增加区的余震数目占有绝对优势(King等,1994Hardebeck等,1998Pauchet等,1999刘强等,2007周龙泉等,2008盛书中等,2012解朝娣等,2021);还有研究表明,大震的发生会在其周边断裂上产生应力加载与卸载,从而影响震中附近区域断裂上地震活动性的变化(Toda等,1998Pinar等,2001汪建军等,2017尹凤玲等,2018程佳等,2018李玉江等,2020);基于主震破裂模型或震源机制解以及强余震的震源机制解研究发现,主震对其后续强余震有触发作用(万永革等,2000郝平等,2004周龙泉等,2008盛书中等,20152019刘盼等,2017周云等,2021);此外,大量研究证实强震间存在触发作用,即先发大震增加了后续大震的发震风险或发震时间被提前(Stein等,1997Papadimitriou等,2001Wan等,2004张迎峰等,2017石富强等,2020Toda等,2023),如Nalbant等(1998)对爱琴海地区和土耳其西北部29次地震间的库仑应力作用进行研究,发现将来大震发生的可能区域为伊兹米特海湾,该预言被1999年的伊兹米特地震所证实(Stein等,1997Papadimitriou等,2001)。总之,应力触发研究有助于震后余震趋势判定和地震危险性分析,受到科学家们的广泛关注,是强震后的研究热点之一。

    本次双震发生后,引起了国内外学者的广泛关注,部分学者就本次双震开展了静态应力触发研究。Seismology小组(2023)第一时间根据美国地质调查局(USGS)发布的7.8级地震第一版破裂模型,研究了土耳其7.8级地震对7.6级地震的触发作用,其接收断层面参数使用7.6级地震中心震源机制解节面参数,计算深度为10 km,视摩擦系数取0.4。结果显示7.6级地震受到的库仑破裂应力为0.084 MPa,表明土耳其7.8级地震对7.6级地震具有明显的触发作用。国外学者基于USGS发布的第一版破裂模型于2月8日在Temblor网站上发布了该双震的静态应力触发计算结果(Toda等,2023),结果表明7.6级地震受到了7.8级地震的应力加载作用而更易于发生地震。这2个研究结果均为使用USGS发布的第一版破裂模型(单一断层段模型)研究土耳其双震的静态应力触发作用。而USGS在发布第一版破裂模型后,对破裂模型进行了更新,利用更多的数据给出了更为详细的破裂模型。靳志同等(2023)使用最新的震源破裂模型研究了土耳其2次强震对邻区的静态应力影响,该研究重点讨论了2次强震产生的位移场和应力场及双震在不同深度的应力触发作用,其在探讨强震对不同深度的应力触发作用时使用同一个假定接收断层参数。本文使用USGS最新公布的土耳其双震破裂模型(其中:7.8级和7.6级地震破裂模型分别为第四版和第三版)、全球震源机制解(GCMT)目录和土耳其海峡大学坎迪利天文台与地震研究所给出的实时地震目录,对土耳其双震间的应力触发作用、双震对周边断裂以及余震的影响进行研究,同时研究主震对周边断层影响中使用历史地震震源机制解节面作为接收断层,通过准确的接收断层参数,进一步深入研究双震对周边断裂的库仑应力加载情况,为该双震震后趋势判定及周边地震危险性分析提供参考。

    地震释放发震断层上累积的地壳应力时,会对周边断裂上的应力产生扰动,该扰动会对断层产生应力加载或卸载作用,从而对断层上地震的发生起到促进或抑制作用。本研究使用远田晋次(Shinji Toda)等开发的Coulomb 3.3软件计算地震产生的静态库仑破裂应力变化ΔCFS(Lin等,2004Toda等,2005),当ΔCFS值为正时表示有利于断层的发震,ΔCFS值为负时表示抑制断层的发震。Coulomb 3.3软件是基于弹性半无限空间的位错模型,其优势是能够快速给出地震发生所产生的同震静态应力变化,因而被广泛用于地震间的应力触发关系研究(Toda等,20112023贾若等,2014宋金等,2014盛书中等,2015)。参考已有研究,本研究中有效摩擦系数$ \mu ' $的取值为目前较为广泛使用的0.4(Cotton等,1997Harris,1998尹迪等,2022Toda等,2023)。

    本文将探讨第1次7.8级主震对第2次7.5级主震的应力触发作用,以及第1次和第2次主震对周边断裂的影响。在计算地震对周边断裂影响时,需要确切的发震断层参数(断层走向、倾角和滑动角),而地质上给出的这些参数往往较为模糊,发生在断裂上的每一次地震,可以说是一次揭示发震处断层具体参数的“明灯”。因此,本研究中采用历史地震震源机制解节面中的发震断层面参数作为周边断层参数进行计算(盛书中等,2015),以便给出可靠的接收断层参数,后文中将接收震源机制解节面上库仑应力计算结果直接称为“接收断裂上库仑应力计算结果”。

    本文使用的土耳其2次主震震源破裂模型来自美国地质调查局(USGS)网站,是利用有限断层反演方法,根据数据质量和台站方位角分布,选取全球地震台网宽频地震仪记录到的波形数反演得到震源破裂模型。第1次主震的最佳破裂模型分为3段,第1段的走向和倾角分别为28°、85°,第2段的走向和倾角分别为60°、85°,第3段的走向和倾角分别为25°、75°,释放的地震矩为7.9×1020 N·m(MW7.9)。第2次主震的最佳破裂模型同样分为3段,第1段的走向和倾角分别为276°、80°,第2段的走向和倾角分别为250°、80°,第3段的走向和倾角分别为60°、80°,其释放的地震矩为5.0×1020 N·m(MW7.8),有关破裂模型详细信息见USGS网站 2

    本文所用震源机制解资料来源于全球震源机制解(GCMT) 目录,时间范围为1979年—2023年3月1日,空间范围为北纬35°~39°,东经35°~39°,共搜集到40个地震事件(表1),包括本次地震序列的2个主震。按照震源机制解P、B和T轴倾角对其进行分类,有9个正断型、2个正走滑型、22个走滑型和7个不确定型震源机制解,其具体空间分布情况如图1所示。在计算断层面上滑动方向的库仑应力变化时,需要知道确切的断层参数,因此,本研究对搜集到的震源机制解参考盛书中等(2015)的方法确定其发震断层,该方法被后续研究采纳(熊维等,2015李健等,20162017)。发震断层面确定结果如表1中的节面1,后续库仑应力变化计算中以节面1为接收断层面。其中走滑型和不确定型地震主要依据其周边的断裂走向和地形地貌确定其发震断层面;正断层和正走滑型地震依据其周边的断裂走向和节面倾角确定,依据倾角确定时,选择断层倾角大的节面,有利于正断层型地震的发生。

    表 1  震源机制解参数表
    Table 1.  The parameter table of focal mechanisms
    序号发震时间/
    年-月-日
    纬度/(°)经度/(°)震级MW深度/km节面1节面2
    走向/(°)倾角/(°)滑动角/(°)走向/(°)倾角/(°)滑动角/(°)
    11979-12-2837.4735.855.441.023190014190180
    21986-05-0537.9737.776.010.026054916482144
    31986-06-0637.9737.885.810.025090016090180
    41989-06-2436.7035.885.141.02762−8820328−93
    51991-04-1037.2136.015.333.02972−7016027−136
    61997-01-2236.2535.955.710.024339−1534581−128
    71998-05-0938.2838.995.110.025183−734183−173
    81998-06-2736.8835.316.35.853811532175171
    91998-07-0436.87735.325.433.07255833884145
    102001-06-2537.2436.215.45.0175−9218915−83
    112003-07-1338.2938.965.510.07289134289179
    122005-11-2638.2638.815.18.523751−2033975−139
    132006-03-2935.2535.435.027.321943−1031783−132
    142008-09-0337.5138.505.05.721979−1031180−169
    152008-11-1238.8435.525.110.022770−1332178−160
    162010-11-1436.5836.014.92.52453−9421137−84
    172012-07-2237.5536.384.87.63853−7819838−106
    182012-09-1937.3137.105.07.021048−1130782−138
    192014-02-1436.7436.084.910.03570−5915536−144
    202014-06-0936.7436.054.817.63465−6316436−135
    212015-11-2938.8237.745.110.033872161747219
    222017-03-0237.6238.435.610.022578−2131969−167
    232018-04-2437.6038.515.210.021263−330487−153
    242018-10-0237.6737.404.75.024290−4233248−180
    252019-03-2538.6938.074.910.034364−15724270−28
    262020-02-2538.3438.805.010.023240−2934572−127
    272020-04-0335.9435.494.812.734550−11720447−61
    282020-04-1535.8635.534.910.021947−1031683−137
    292020-06-0538.2438.765.110.023449−2434072−137
    302020-08-0438.1938.705.610.023575−1532976−165
    312020-09-0838.0638.784.810.023863−733283−153
    322021-11-1238.2038.785.07.023782−2533065−171
    332022-04-0938.1138.675.310.024883−1434077−173
    342022-10-1137.2636.235.010.01752−8018139−103
    352023-02-0637.1737.037.817.954701132080160
    362023-02-0637.1336.946.814.521166−1330678−156
    372023-02-0638.0237.207.710.026142−835884−132
    382023-02-0737.7637.745.510.0204541010880144
    392023-02-0837.9537.655.57.5206741772978716
    402023-02-2036.1136.026.316.022745−1632979−134
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    图 1  研究区地质构造与地震分布图
    Figure 1.  Geological structure and earthquake distribution of the study area

    本文从土耳其海峡大学(Bogazici University) 坎迪利天文台与地震研究所区域地震海啸监测中心下载了实时地震目录 3,余震资料的经纬度范围均为35°~39°,时间范围为世界时间2023年2月6日 01时17分35秒至2023年2月8日05时52分,震级范围为3.0~6.2级,共计下载余震275个,其空间分布如图1所示。

    基于上文所述的方法和地震破裂模型,计算了第1次7.8级主震在第2次7.5级主震破裂面上的库仑应力变化,计算结果如图2所示。由图可知,第1次7.8级主震在第2次7.5级主震破裂面上产生的库仑应力变化既有为正的区域,即促进地震破裂的区域;也有为负的区域,即抑制地震破裂的区域。总体上看,7.5级主震的第1个断层段上受到促进地震破裂的区域要稍大于抑制地震破裂的区域,且ΔCFS变化为正的区域量值大,ΔCFS变化为负的区域量值较小(图2(a));7.5级主震的第2个断层段上受到的ΔCFS变化为负(图2(c));7.5级主震的第3个断层段上受到的ΔCFS变化为正负的区域均有(图2(b))。此外,从第2次主震的震源位置来看,其位于ΔCFS变化为正的区域,且震中所在区域的ΔCFS约为0.033 MPa,超过库仑应力触发阈值(0.01 MPa),说明第1次主震促进了第2次主震的发震。震源位置测定不可避免会存在误差,图2显示震源位于ΔCFS变化为正的区域,且相对远离ΔCFS变化为负的区域,反映即使震源位置测定存在误差,第2次主震的起始破裂位于ΔCFS变化为正的区域可能性大,即第1次主震产生的库仑应力促进了第2次地震的起始破裂。综上可见,7.8级主震对7.5级主震的发生存在触发作用。

    图 2  M7.8地震在M7.5地震破裂面上产生的库仑应力分布
    Figure 2.  The Coulomb stress change distribution on the rupture plane of the M7.5 earthquake caused by the M7.8 mainshock

    本文搜集的震源机制解共有40个,包括本次地震序列中的2次主震和4次余震。在计算7.8级主震对周边断裂影响时,将震源机制解的发震断层面视为接收断层,计算除主震之外的39个断裂受到的库仑应力。由于收集到的历史地震震源机制解较为离散,本研究仅给出震源机制解所处断裂处受到的库仑破裂应力大小,计算结果如图3所示。结果显示有15个发震断层面上的库仑应力变化为正,24个发震断层面上的库仑应力变化为负,这些结果离散分布在研究区的断裂上,反映本次7.8级主震对周边断裂的发震影响有的起到促进作用,有的起到抑制作用。由图3可见,第2次主震震源处断层上库仑应力变化为正,且其量值为0.033 MPa,超过应力触发阈值0.01 MPa,说明第1次主震对第2次主震的发震存在触发作用。

    图 3  第1次主震在周边断裂上产生的库仑应力变化图
    Figure 3.  The coulomb stress change on the surrounding active faults caused by the first mainshock

    首先考察7.8级主震对研究区主要断裂的影响,主震对研究区主要断裂东安纳托利亚断裂(East Anatolian Fault)的计算结果如图3所示,7.8级主震的地震破裂段2东北部的历史地震断层受到了应力加载作用,地震破裂段3的西南部历史地震断层也受到了应力加载作用,分布在主震破裂上的震源机制解受到了应力卸载作用,反映7.8级主震对东安纳托利亚断裂的东北部和西南部有应力加载作用,其余部分受到应力卸载作用;在本次破裂中段的计算结果为应力卸载,反映本次地震发震断层上的应力释放。其次考察北部的卡达克断裂(Cardak Fault),其上的4处计算结果有2处为应力加载,2处为应力卸载;使用7.5级地震震源机制解节面作为接收断层的计算结果为应力加载,反映7.8级主震对该断裂中部走向近EW向部分为应力加载,对其西部NEE走向部分为应力卸载。最后,除上述计算结果外,应力加载作用主要是在研究区的西南部走向为NE向的断裂上,其余断裂主要受到了应力卸载作用。

    除2次主震之外的38个断裂受到的库仑应力计算结果如图4所示。计算结果显示,有15个发震断层面上的库仑应力变化为正,23个发震断层面上的库仑应力变化为负,这些结果离散地分布在研究区的断裂上,说明2次主震对周边断裂的发震影响受到接收断层参数及其空间位置的影响,部分断层受到促进作用,部分断层受到抑制作用。

    图 4  双震在周边断裂上产生的库仑应力变化图
    Figure 4.  The coulomb stress change on the surrounding active faults caused by the doublet earthquakes

    下面简要分析2次主震对研究区主要断裂的影响。主震对研究区主要断裂东安纳托利亚断裂的计算结果如图4,可知2次地震对于东安纳托利亚断裂7.8级地震破裂段2(Segment 2)的东北部和地震破裂段3(Segment 3)的西南部断裂有应力加载,且加载的库仑应力量值较大,其余部分受到应力卸载作用;本次7.8级主震破裂段的计算结果为应力卸载,反映本次地震发震断层上的应力释放。对于北部的卡达克断裂,位于7.5级地震破裂段1和破裂段3交汇部位的3个计算结果均为负值,即2次主震对该部分断裂产生了应力卸载作用,反映了7.5级地震发震断层上的应力释放。除上述计算结果外,在7.8级主震破裂段3的西部,存在一些与7.8级主震破裂段3走向相近的断裂,这些断裂主要受到了应力卸载作用,有少数受到了应力加载作用,这些结果反映断层上是否受到应力触发作用与其断层参数以及空间位置存在较为复杂的关系。

    除了分析2次主震对周边断裂的影响之外,本研究还考察了2次主震对余震的影响。以USGS给出的2次主震震源机制解节面参数作为接收断层参数,计算2次主震对余震库仑应力影响,结果如图5所示。图5(a)为使用第1次主震发震断层面参数作为接收断层的计算结果,接收断层的走向、倾角和滑动角为228°、89°和−1°。图5(b)为使用第2次主震发震断层面参数作为接收断层的计算结果,接收断层的走向、倾角和滑动角为277°、78°和4°。图5(a)和图5(b)使用相同的破裂模型、不同的接收断层,所得的库仑应力空间分布存在较大差异(盛书中等,2019),反映主震对余震的应力触发结果受到余震发震断层参数影响较大,因难以获得小余震的准确发震断层参数,因此,在本研究中,仅对2次主震产生的库仑应力分布计算结果与余震关系进行初步的分析。

    图 5  双震产生的库仑应力及余震分布图
    Figure 5.  The distribution of aftershocks and coulomb stress caused by the doublet earthquakes

    在下面的分析中,仅讨论相对可靠的余震应力触发计算结果,即仅分析余震断层参数与计算中假定的接收断层参数较为接近的余震应力触发计算结果。余震主要分布在发震断层上及其附近区域,因此,余震的发震断层参数可以认为与其所在位置较近的断层参数一致。图5(a)使用的接收断层参数主要反映了7.8级主震破裂段1的性质,以及与破裂段1相近的破裂段3的性质,分布在这2段及其附近的余震主要受到2次主震的应力加载作用。图5(b)使用的接收断层参数主要反映了7.5级主震破裂段1的性质,大量余震密集分布在7.5级主震破裂段1的左侧应力加载区域。综上可见,2次主震对余震存在较为明显的应力触发作用。

    由于研究区断裂构造复杂,且使用不同的接收断层参数获得的应力触发计算结果差异较大,因此,本研究对其他分布在与假定接收断层参数差异较大的断层段上的余震是否受到应力触发作用暂不做讨论,这些余震是否受到双震的触发作用仍有待进一步深入研究。

    本研究从2个方面计算了第1次主震对第2次主震的库仑应力作用,研究结果表明,第1次主震对第2次主震的发生存在促进作用。首先,基于USGS给出的2次主震破裂模型,并计算了第1次主震破裂在第2次主震破裂面上产生的库仑应力分布,结果表明第2次主震的破裂面上库仑应力变化以负的为主,特别是在第2和第3子断层上受到抑制作用的区域占有绝对优势,但在第2次主震震源所在的第1个子断层破裂面上,库仑应力为正的区域占有优势,且第2次主震震源位于库仑应力增加区,该区域的库仑应力增加量超过触发阈值0.01 MPa,说明第1次主震有利于第2次主震的起始破裂;其次,根据全球震源机制解(GCMT) 目录中第2次主震的震源机制解,将其中与发震构造相一致的节面参数作为接收断层参数,计算其震源处受到的库仑应力变化,结果表明第1次主震在第2次主震震源处产生的库仑应力为0.033 MPa。综上,本研究认为第1次主震对第2次主震存在触发作用,且该结果与已有的初步研究结果是一致的(Toda等,2023Seismology小组,2023靳志同等,2023)。

    研究大地震对周边断层的应力影响,需要知道断层的确切参数(断层的走向、倾角和滑动角),因此,在研究本次双主震对周边断裂影响时,我们采用先前的研究方法(盛书中等,2015),基于已有地震震源机制解给出的发震断层参数进行计算。由于受到方法和搜集到的震源机制解资料较少的影响,本研究未能给出研究区主要断裂上的库仑应力分布。获得断裂受影响结果显得较为稀疏,犹如“管中窥豹,只见一斑”。但这些震级较大的震源机制解大体上发生在区域主要断裂上,其发震断层面参数能代表发震断层段的性质,而断裂及其属性在空间上具有连续性,因此,可以通过少数准确的结果反映区域主要断裂受到的库仑应力作用。此外,在该地区主要断裂即东安纳托利亚断裂和卡达克断裂上,以及断裂密集区均有计算结果,因此,本研究获得的计算结果可以为评估主要断裂上的库仑应力变化提供参考。

    由于余震受到的库仑应力计算结果受接收断层面参数影响较大,如图5(a)和图5(b)采用相同的破裂模型,不同的接收断层参数,在断层附近的应力触发计算结果差异较大。而大量震级较小的余震,难以获得其准确的发震断层参数,2次主震发震断层和震源区断裂构造具有复杂性,因此,在本研究中分析了与假定接收断层参数较为一致的余震是否受到应力触发作用,未讨论分布在与假定接收断层参数差异较大的断层段上余震是否受到双震的触发作用。相对较为可靠的假定接收断层参数计算结果表明,双震对该部分余震存在触发作用,关于2次主震对其余余震的触发作用需要进一步研究。

    在本研究中,我们将有效摩擦系数值取为较为广泛使用的0.4。有效摩擦系数取值会影响到应力触发的计算结果,如盛书中等(2012)对2011年日本9.0级大地震的研究中,有效摩擦系数取值为0.4和0.8时,余震触发率的差异最大为2.6%。可见,有效摩擦系数的取值会影响应力触发计算结果,但一般情况下其影响较小,因此,在很多研究中有效摩擦系数值取0.4 (Cotton等,1997Harris,1998李玉江等,2020尹迪等,2022何金等,2022Toda等,2023)。若要对2023年土耳其双震应力触发进行深入的研究,有效摩擦系数取值问题仍值得关注。

    本文基于USGS给出的双震破裂模型、全球震源机制解(GCMT)目录和土耳其海峡大学坎迪利天文台与地震研究所区域地震海啸监测中心实时地震资料,利用Coulomb 3.3软件计算了土耳其双震间的应力触发作用、双震对周边断裂的影响以及对余震的触发作用。研究结果如下:

    (1)第1次主震在第2次主震震源处产生的库仑应力量值为0.033 MPa,超过了应力触发阈值0.01 MPa,反映第1次主震触发了第2次主震的发震。

    (2)两次主震在第1次主震所在的东安纳托利亚断裂破裂段的东北段和西南段有应力加载作用,且加载的库仑应力量值较大;在第1次主震破裂段上的作用为应力卸载,即发震段应力得到释放。两次主震在第2次主震所在的卡达克断裂的破裂段1和3交汇部位产生了应力卸载作用。

    (3)部分参数较为确定的余震库仑应力计算结果表明2次主震对余震存在明显的触发作用。

    致谢 本研究用于计算静态库仑应力变化的Coulomb 3.3软件以及地震破裂模型均来自USGS网站;文中部分图件利用Generic Mapping Tools绘制;审稿专家对本文提出了宝贵的修改意见,在此一并致谢。

  • 图  1  典型石木结构

    Figure  1.  Typical stone and wood structure

    图  2  石木结构破坏

    Figure  2.  Destruction of stone and wood structures

    图  3  典型土木房屋

    Figure  3.  Typical civil houses

    图  4  土木结构毁坏

    Figure  4.  Destruction of civil and wooden structures

    图  6  各烈度下震害指数均值

    Figure  6.  The damage index expectation for five intensive

    图  7  各烈度下震害指数方差

    Figure  7.  The damage index variance for five intensive

    图  8  震害指数曲线比较图

    Figure  8.  Comparison of seismic damage index curves

    表  1  2000~2019年西藏及周边震害损失

    Table  1.   List of the destructive earthquakes in and around Tibet from 2000—2019

    序号日期经纬度震源深度/
    km
    震级/
    M
    经济损失/
    万元
    震害情况地区
    12003-08-1895.6°E,29.6°N85.74341.84震区属经济欠发达地区,造成2人死亡西藏波密与墨脱
    22004-03-0791.6°E,31.4°N155.61462.00震中位于班戈县与那曲县交界,造成5人受伤西藏班戈、那曲与安多交界
    32004-07-1283.4°E,30.5°N106.71622.17震中位于高山无人区,震区属纯牧业地区,无人员伤亡西藏仲巴县
    42004-08-2492.2°E,32.6°N5.883.38震区属纯牧业地区,无人员伤亡西藏安多县东北
    52005-04-0883.7°E,30.5°N106.51034.20震中位于吉拉乡一带,震区属纯牧业地区,无人员伤亡西藏仲巴县
    62005-06-0294.8°E,29.1°N5.94187.40震区属经济欠发达地区,无人员伤亡西藏墨脱县
    72008-01-0985.2°E,32.5°N336.9500.00震中区属牧区,无人员伤亡西藏改则县
    82008-10-0690.3°E,29.8°N86.641137.00震中位于当雄县格达乡羊易村一带,
    造成10人死亡
    西藏当雄县
    92009-11-0886.1°E,29.4°N335.61547.00震区属于牧区,无人员伤亡西藏日喀则地区昂仁县北
    102010-03-2493.0°E,32.4°N335.74058.22震中位于乡镇附近,无人员伤亡西藏那曲
    112013-08-1298.0°E,30.1°N106.1208242.00震中为无人区,造成87人轻伤西藏左贡县、芒康县交界
    122015-04-2584.7°E,28.2°N208.11030200.00受尼泊尔地震影响,西藏境内最高烈度为Ⅸ度,日喀则市受灾严重,震区位于乡镇,造成27人死亡
    132017-11-1895.0°E,29.8°N106.919975.55震中位于无人区,无人员伤亡西藏林芝市米林县
    142019-04-2494.6°E,28.4°N106.3震中位于无人区,无人员伤亡西藏墨脱县
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    表  2  石木结构和土木结构房屋破坏等级分类

    Table  2.   Destruction grade classification of stone-timber structure and civil structure

    震害等级震害描述震害指数
    基本完好石木结构房屋个别墙体轻微裂缝,不加修理可继续使用;土木结构房屋个别墙体细裂0.00~0.10
    破坏承重构件出现位移或倾斜;石木结构和土木结构房屋墙体明显开裂或严重开裂、
    甚至局部倒墙。可修理,修理后可继续使用
    0.10~0.55
    毁坏石木结构和土木结构房屋两面以上墙体倒塌,屋盖掉落或完全倒塌;承重构件多数断裂或破坏严重,
    结构濒于崩溃。修理困难或无法修复
    0.55~1.00
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    表  3  西藏地震石木结构破坏比(%)

    Table  3.   Damage ratio of stone-timber structure(Unit:%)

    破坏等级地震烈度
    基本完好75.479.68
    破坏24.4066.36
    毁坏0.1323.96
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    表  4  D类结构震害矩阵(单位:%)

    Table  4.   Earthquake damage matrix of type D structure(Unit:%)

    破坏等级地震烈度
    基本完好32.016.57.02.50
    轻微破坏26.518.512.08.51.5
    中等破坏22.520.016.514.07.5
    严重破坏16.526.027.025.017.5
    毁坏2.519.037.550.073.5
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    表  5  各烈度下震害指数均值

    Table  5.   The damage index expectation for five intensives

    项目地震烈度
    D类结构0.32750.48710.6010.66060.7395
    石木结构0.12300.4021
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    表  6  各烈度下震害指数方差

    Table  6.   The damage index variance for five intensives

    项目地震烈度
    D类结构0.07440.09310.07820.06090.0335
    石木结构0.01930.0646
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    表  7  房屋建筑各破坏等级对应的震害指数

    Table  7.   seismic damage index of each damage class

    破坏等级基本完好破坏毁坏
    震害指数0.000.320.86
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    表  8  石木结构震害矩阵(%)

    Table  8.   Earthquake damage matrix of stone-timber structure(Unit:%)

    破坏等级地震烈度
    基本完好75.4709.6802.3100.1700.000
    破坏24.40066.36052.37043.7107.540
    毁坏0.13023.96045.32056.66092.460
    震害指数0.0740.3790.4970.5560.716
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    表  9  土木结构震害矩阵(%)

    Table  9.   Earthquake damage matrix of civil structure(Unit:%)

    破坏等级地震烈度
    基本完好74.43010.2702.8700.5600.000
    破坏24.89051.37039.60031.4101.590
    毁坏0.68038.36057.53068.03098.410
    震害指数0.0850.4940.6210.6860.851
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    表  10  各类结构震害指数对比

    Table  10.   Comparison of seismic damage indices for various types of structures

    结构类型地震烈度
    石木结构0.0790.4180.5670.6360.828
    土木结构0.0850.4940.6210.6860.851
    未设防砖混结构0.0480.1500.3940.6120.826
    设防砖混结构(Ⅷ度区)0.0270.0850.2280.4370.711
    设防砖混结构(Ⅵ度区)0.0320.1310.2770.5460.750
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    表  11  地震动峰值加速度与地震烈度对照表

    Table  11.   Comparison table of peak ground acceleration and seismic intensity

    地震烈度
    地震动峰值加速度/g0.040~0.0900.090~0.1800.180~0.3500.350~0.7100.710~1.410
    平均加速度/g0.0630.1250.2500.5001.000
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2021-04-08
  • 刊出日期:  2021-06-30

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