深切河谷强震作用下谷坡地震动响应监测研究

汶川大地震诱发了数以万计的地质灾害，震后调查揭示，深切河谷谷坡中上部坡折部位、单薄山脊部位、地形突出部位破坏最为严重，具有明显的地形放大效应。国内外专家虽已意识到这一现象，但苦于实测资料少，而且数值模拟与实际监测数据差异大，难以提出符合实际的斜坡不同高程部位地震动放大倍数。目前国内重大工程高边坡仍然采用地震部门提供的单一基岩峰值加速度（未考虑地形放大效应）评价地震工况下的稳定性，这在很大程度上埋下了安全隐患。利用目前地震高发期通过多个全天候监测剖面获取斜坡不同部位地震动实测数据是解决这一问题的大好时机。在中国地调局的资助下，我们已在龙门山构造带和大渡河断裂带布设了3个监测剖面，并取得了可贵的第一手监测资料；为了更加全面的获取实测数据，拟在发震频度高的磨西断裂带附近再布设两条监测剖面。在丰富的实测数据基础上，通过综合分析，提出斜坡不同高程地震动参数放大关系式，为斜坡客观评价提供技术支撑。

地震工况下大型滑坡稳定性评价目前均采用单一峰值加速度，没有考虑地形放大效应，具有较大的风险。本研究在川滇“Y”构造上遴选代表性深切河谷剖面4个，每个剖面掘平洞5个，放置中国地震局工程力学研究所、日本株式会社生产的地震仪，实时监测主震及余震地震峰值加速度、频谱信息。汶川地震以来，获得地震数据200余组，数据综合分析揭示斜坡地震动主要规律如下。（1）汶川地震波监测数据进行了峰值加速度及傅里叶频谱的统计揭示动峰值加速度竖向与水平向比值大于2/3占22%~30%，且在距离断层上盘70km以内该比值大于2/3，而断层下盘20~70km，该比值趋于1/2~2/3。傅里叶频谱分析揭示，竖直向主频率值小于3Hz占57%，3~6Hz占20%，大于6Hz占23%；水平向主频率值小于3Hz占38%~40%，3~6Hz占39%~41%，大于6Hz占21%左右，并且上盘竖直向主频率值总体大于水平向，而下盘相反。（2）青川东山~狮子梁监测揭示，参照河谷测点（788m），东山中部（871m）呈现“凸”型响应，放大系数可达2.0，狮子梁中部（893m）呈现“凹”型响应，即河谷两岸中部相近高程呈现相反动力响应特征。结合各监测点地质条件、边界特征、地脉动测试成果等研究揭示，斜坡地震动力响应程度微地貌是关键，即地形凸出及多面临空的东山中部斜坡放大效应最为显著。（3）冷竹关剖面两岸7台地震仪器对芦山Ms7.0级强震监测记录揭示，冷竹关沟右岸1#监测点PGA水平分量为1.64 m/s2，竖直分量为0.67m/s2，明显高于其他监测点PGA（0.11~0.42m/s2）。1#监测点PGA放大系数达到6.9，其阿里亚斯强度放大数十倍。谱比分析(HVSR) 显示，冷竹关沟右岸1#监测点水平分量地形放大系数达到9.0，2#监测点形放大系数为3.5，左岸4#~7#监测点地形放大系数一般在1.0~3.0。强震条件下冷竹关右岸单薄山梁地震动地形放大效应明显强于左岸中高山斜坡，而且1#监测点的凸出地形放大效应最大。（4）芦山地震余震仁家村监测剖面响应特征。仁家村1#位于谷底部位、2#位于斜坡坡折部位。监测数据揭示， 2#相对1#最大峰值加速度一般放大最大可达3.4，最小为1。水平WE方向一般放大1.6倍，最大可达3.4倍；水平NS方向一般放大1.4倍，最大可达2.1倍；竖直UD方向一般放大1.3倍，最大可达1.9倍。