芦山地震斜坡地震动响应与余震监测研究

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地震是导致斜坡失稳,诱发崩塌、滑坡、泥石流的一个重要因素。由于地处世上最活跃两条地震带间,我国地震所致的次生山地灾害频繁。“4.20”芦山强烈地震诱发了大量的崩滑灾害,造成了巨大的破坏和损失。因此通过开展芦山地震斜坡地震动响应调查与余震监测研究具有重要的理论与现实意义。本文在对芦山县次生山地灾害现场调查的基础上,结合航拍图的遥感解译和建立地震动响应监测站对余震进行实时监测的手段,系统性研究了芦山县次生地质灾害特征,进一步探讨了地震作用下斜坡变形破坏机制和模式。主要结论与认识如下:(1)研究区内震后边坡地质灾害在区域分布上的显著特征是空间上顺发震断裂及其两侧成群(带)分布,沿河干流及其支流两岸呈线状分布,多发生在龙门—玉溪,玉溪—宝盛、宝盛—太平、仁加—双石(双石峡)、灵关峡谷这五处峡谷段,并且沿峡谷谷坡上部地形转折部位发育,集中于斜坡坡顶、坡折及临空的山嘴处部分。(2)次生山地灾害以中小型崩塌和浅层滑坡为主。现场调查发现,次生山地灾害主要发育于高程为500~1500m,坡度为20~50°的斜坡中,且主要发育于坡高H/2以上位置,区内崩滑体多发育于对地震波有显著放大效应的部位,如:坡度由缓变陡的地形转折部位等。在斜坡岩性上,地质灾害主要发育于软硬岩结合,砂岩、泥岩互层的地层之中,集中在发震断裂—中央断裂带附近,垂直于发震断裂或中央断裂带方向3km范围内,大于6km地质灾害则迅速减少,在15~19km范围又明显回升,若距离继续增加则逐渐减少。崩滑体大量集中分布在距离水系400m以内的地方,但崩滑体的密度相对不高。而在1.2~1.4km范围内崩滑体数量较少,但密度很大。其分布还具有一定的背坡面效应和方向效应。(3)余震监测综合分析揭示:位移,速度,加速度的响应程度,随着地震作用下斜坡高程的增加,呈非线性递增关系。斜坡地震动响应最大的部位,在山的坡折,薄脊和地貌较突出的位置。地形地貌对斜坡地震动响应的控制相对于一定范围内的高程因素而言,其放大作用影响更为凸显。(4)不同坡形斜坡加速度放大系数、速度和水平位移值均随坡高的增加而增大,地震荷载作用下斜坡动力响应程度为凸形>直线形;不同斜坡坡高的加速度放大系数、速度和水平位移分布基本一致。当斜坡上第四系覆盖层到达一定的厚度时,较一般基岩有着更明显的地震动放大效应。(5)震源附近的场地,垂向峰值加速度有着更为明显的放大,随着远离,放大作用明显降低。是斜坡地震动响应放大效应的一个重要影响因素。地震波在斜坡中的传播方向和斜坡坡向有一定的放大效应关系:坡向与地震波传播方向一致时斜坡的地震动响应程度要大于与之相反的情况。斜坡地震动响应和斜坡自身震动频率间有很大的关系,斜坡对一定频率间的地震波会选择性的放大。(6)在地震波来临时,斜坡会在地震波频率接近其自有频率时发生共振现象,导致其动响应程度剧增。本次监测的芦山地震余震的动响应频率值主要在10Hz以内,地震作用下的斜坡频率变化范围由地震和边坡的各自特征共同影响控制,在0.1~0.3s周期范围产生共振。
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