汶川特大地震汉源县城地震烈度异常机理研究

汉源县城是汶川8.0级特大地震六度区内唯一的八度异常区，为典型且罕见的远震高烈度异常区。为什么能够出现如此异常现象及如何减轻和避免类似震害的重演，这是科研界和工程界非常关注的科学问题。本项目以汉源县城为研究对象，分析近场区地震地质特征，研究地质构造对地震动的影响；采用强地震动记录和台站场地资料，研究基岩场地的地震动衰减特性，确定汉源县城的基岩输入地震动；开展场地条件的精细调查，研究场地土层的动力特性，进行场地地震反应分析，分析场地、地形地貌及滑坡对地表地震动的影响，并确定建筑物基底的地震动输入；总结建筑物震害特征，研究建筑物在地震荷载作用下的变形破坏机理，评价建筑物的实际抗震性能；分析上述因素对汉源县城烈度异常的影响程度，对汉源的地震烈度异常做出科学解释，概括高烈度异常成生条件。研究成果为地震科学研究等提供原始资料，亦为工程选址和抗震设计等提供科学依据。

汉源老县城是汶川8.0级特大地震六度区内唯一的八度异常区，为典型且罕见的远震高烈度异常区。产生如此异常的原因及生成条件是科研界和工程界非常关注的科学问题，合理地揭示其烈度异常机理为今后类似地区的防震减灾提供依据。以实现这一研究目标为纲，以科学考察和现场补充的工作成果为基础，定性探讨了可能引起汉源老县城烈度异常的因素，厘定了各种因素的影响，揭示了汉源老县城高烈度异常的机理和生成条件。所取得的成果如下：.基于汶川地震震后科学考察的成果，分析了汉源老县城及周边的地质构造背景、地形地貌，指出了其对地震动的可能影响；总结了汉源老县城的震害分布特征，结合老县城的场地条件和九襄台站主震记录，指出了局部地形对震害的影响；基于汉源县城5个典型场地的地脉动测试结果，分析指出了汉源老县城烈度异常的原因可能是场地软弱造成的；基于土层结构，利用收集资料，定性探讨了其对地震动的影响；利用有限元软件ADINA估算了背后山古滑坡的卓越周期，探讨了背后山古滑坡对汉源老县城建筑物震害的影响；基于汉源周边22个土层台站和2个基岩台站的汶川主震记录，利用传统谱比法，对汉源县的场地放大效应进行了分析。上述定性的研究成果表明，场地特殊的土层结构、背后山古滑坡是引起汉源县城烈度异常的主要原因，地形地貌及地震构造对汉源县城烈度异常的形成也具有一定的影响。为此，利用强震观测记录、已有的地质及勘察资料，并适当进行了补充钻探、剪切波速和典型土样的动力学参数等工作，为定量分析提供基础。在前述工作的基础上，利用汶川地震发震断层下盘的强震记录，结合反演，给出了汶川地震断层下盘的基岩地震动衰减关系；以汉源老县城震害为评价基准，利用汉源县的强震记录，基于县城的典型场地的地震反应分析结果，确定了汉源老县城高烈度异常区的汶川地震基岩地震动输入；利用汉源县城控制性钻孔，利用一维等效线性化波动分析程序计算给出了场地地表加速度时程和反应谱，从场地放大效应的角度解释了汉源县城高烈度异常区的成因；选取背后山典型的地质剖面，采用FLAC3D研究了背后山滑坡地震动力响应特征，分析了局部凸起地形和凹陷地形对地震动的影响，给出了对汉源烈度异常的影响；选取1条垂直流沙河河谷方向横穿汉源县城的剖面，采用二维波动有限元方法分析了地形地貌的影响，给出了相应的评价结果；研究了断裂对汉源县城地震动参数的影响，认为断裂对汉源老县城地震动有一定的放大效应。