基金项目:地震行业科研专项“宁洱6.4级地震现场综合考察和研究(200808061)”项目资助.
(1.云南省地震局,云南 昆明 650224; 2.普洱市地震局,云南 普洱 665000; 3.玉溪市防震减灾局,云南 玉溪 653000; 4.红河州地震局,云南 蒙自 661000)
(1. Earthquake Administration of Yunnan Province, Kunming 650224, Yunnan, China)(2. Earthquake Administration of Pu'er Municipality, Pu'er 665000, Yunnan, China)(3. Earthquake Administration of Yuxi Municipality, Yuxi 653000, Yunnan, China)(4. Earthquake Administration of Honghe Prefecture, Mengzi 661000, Yunnan, China)
strong earthquake network; shear wave velocity; site classification
备注
基金项目:地震行业科研专项“宁洱6.4级地震现场综合考察和研究(200808061)”项目资助.
简要介绍了滇南、滇西南强震台网,并对玉溪市、红河州、普洱市、西双版纳州67个强震台场地剪切波速进行测试,并根据测试结果计算等效剪切波速,来划分台站的场地类别。分析了台站布设的合理性,为获得强震数据和强震记录的分析处理提供基础资料。
We briefly introduce the strong earthquake networks in southern and southwestern Yunnan, site tests for shear wave velocities, and station site classification based on the equivalent shear wave velocities calculated from the test results for the 67 strong earthquake stations in municipalities and prefectures of Yuxi, Honghe, Pu'er, and Xishuangbanna. We also analyze the rationality of the station deployment so as to provide basic materials for strong earthquake recording and data processing.
引言
云南地处印度板块与欧亚板块碰撞带东侧,新构造和现代构造运动强烈,活动断裂发育,地震灾害频繁发生,云南地震灾害居我国大陆地震之首,加强其防震减灾能力具有重要的社会和经济意义。滇南周边曾有多次强震发生,为了增强防震减灾能力,国家设立“十五”项目“中国数字地震观测网络”子项目《云南数字强震动台网建设》(2003~2007年),于2007年5月建成滇南强震台网。该台网是云南强震台网的重要组成部分,其中剪切波速测定是台站建设最基础的工作,剪切波速测定可以提供台站场地类别和地下介质情况①(GB5001-2001; GB50021-2001; 李正光,郑定昌,2006)。
滇南强震台网建成后,2007年6月4日宁洱6.4级地震发生时,在震中周围有15个强震台获取了完整的地震动记录。地震发生后,又在震区架设了4个观测点,获取的余震记录达300多条,最大加速度峰值达431 Gal(宁洱德化台)。在云南,首次获取完整的破坏性地震观测记录,这为研究此次地震的震源机制和特征、地震动和震害分布特点奠定了坚实的基础。本文主要介绍实测布置在红河州、玉溪市、普洱市和西双版纳州的63个固定强震台和4个流动台的剪切波速及其相关资料(崔建文等,2007; 施伟华等,2010)。
1 滇南、滇西南强震台网简介
1.1 玉溪市、红河州34个强震台玉溪市、红河州共有34个强震台,其中玉溪市有17个台站,红河州有17个台站。红河州共完成钻孔17个,计320.75 m,单孔深度7.200~40.950 m,勘探场地涉及2市(个旧、开远市)4个县(蒙自、弥勒、建水、石屏县)的11个乡镇。强震动台布设于乡镇、县城之中,台点坐标范围(23°22'2.1″~23°57'50.4″N,102°24'45″~103°26'53.3″E),孔口高程1 080(开远市行政中心)~1 920 m(建水普雄乡政府),最大高差840 m。其拟建场地地形、地质条件较好,场地及附近无滑坡、泥石流、崩塌等危及建(构)筑物安全的地质灾害及其它不良地质现象,从地质角度而言,建台台址属于稳定的建设场地,建台条件良好。红河州强震台波速测试由红河州地震局完成,红河州17个强震台地貌特征及场地剪切波速测试评价如表1所示,各岩层剪切波速与深度间的关系见图1。
玉溪市的17个强震动台分布在1区(红塔区)7县(通海、易门、新平、峨山、澄江、江川、华宁县),坐标范围为(23°55'32.7″~24°49'41.3″N,101°59'04.3″~103°06'17.7″E),高程1 099 m(化念镇政府)~1 857 m(雄关中学)。工程地质、水文地质条件较好,17个台均处于断裂带附近,距铁路线较远,干扰不大,建台条件良好,对接收地震信号敏感。玉溪市强震台波速测试由玉溪市防震减灾局完成,没有对接地电阻进行检测。玉溪市17个强震台地貌特征及场地剪切波速测试评价如表2所示,各岩层剪切波速与深度间的关系见图2。
表1 红河州17个强震台地质地貌特征及场地剪切波速测试评价表
Tab.1 Evaluation table of geological and geomorphological characteristics and site shear wave velocity tests for 17 strong earthquake stations in Honghe Prefecture表2 玉溪市17个强震台地质地貌特征及场地剪切波速测试试评价表
Tab.2 Evaluation table of geological and geomorphological characteristics and site shear wave velocity tests for 17 strong earthquake stations in Yuxi Municipality图1 红河州各岩层深度与剪切波速关系图
Fig.1 Relation between depths of rock layers and shear wave velocities in Honghe Prefecture1.2 普洱市、西双版纳州33个强震台普洱市、西双版纳州共建有33个强震台,普洱市的20个强震台站中包括4个流动台,西双版纳州有13个台。普洱市、西双版纳州强震台波速测试由普洱市地震局、云南省防灾研究所完成。
普洱市4县(景谷、普洱、江城、澜沧)1区(翠云区)共13个数字强震动台,坐标范围为(22°32.86'~23°25.20'N,99°48.09'~101°52.69'E),高程619~1 923 m。各强震台站的工程地质勘察、钻孔剪切波测试、接地电阻测试、土建施工同步进行。《宁洱6.4级地震现场综合考察和研究项目流动和固定强震台剪切波速测试》课题2011年1月9~15日完成野外钻探作业,2月完成测试报告,野外作业坐标范围为(22°57.87'~23°09.283'N,101°01.74'~101°09.71'E),高程1 237~1 429 m。宁洱6.4级地震时,布设的流动和固定强震台网钻孔等效剪切波速值,但没有对接地电阻进行检测。普洱市20个强震台地貌特征及场地剪切波速测试评价如表3所示,各岩层剪切波速与深度的关系见图3(包括宁洱6.4级地震4个流动、3个固定强震台的地貌特征及场地剪切波速评价)。
西双版纳州1市(景洪市)、2县(勐海、勐腊)共13个数字强震台,坐标范围为(21°35.01'~22°30.44'N,100°03.36'~101°28.02'E),高程548~1 380 m。各强震台站的工程地质勘察、钻孔剪切波测试、接地电阻测试、土建施工同步进行。西双版纳州13个强震台地貌特征及场地剪切波速测试评价如表4所示,各岩层剪切波速与深度间的关系图见图4。
图3 普洱市各岩层深度与剪切波速关系图
Fig.3 Relation between depths of rock layers and shear wave velocities in Pu'er Municipality图4 西双版纳州各岩层深度与剪切波速关系图
Fig.4 Relation between depths of rock layers and shear wave velocities in Xishuangbanna Prefecture表3 普洱市20个强震台地质地貌特征及场地剪切波速测试评价表
Tab.3 Evaluation table of geological and geomorphological characteristics and site shear wave velocity tests for 20 strong earthquake stations in Pu'er Municipality2 台网场地特征及场地剪切波速测试
(1)红河州的强震台网涉及2市4县的11个乡镇。微地貌主要为湖积盆地、缓丘地形及丘陵、斜坡地形,17个台均为土层台,剪切波速为212~322 m/s,相差不大,平均剪切波速为244 m/s,10个Ⅲ类场地,7个Ⅱ类场地。
(2)玉溪市的强震台网涉及分布在1区(红塔区)7县。微地貌主要为第四系冲洪积、湖积中心及边缘的缓丘及丘陵、残坡积斜坡地形,17个台均为土层台,剪切波速为175~419 m/s,相差较大,平均剪切波速为249 m/s,9个Ⅲ类场地,8个Ⅱ类场地。
(3)普洱市的强震台网涉及4县1区15个乡镇。微地貌主要为盆地、河谷、斜坡阶地、山顶、山地台阶。20个强震台均为土层台,剪切波速为220~573 m/s,相差不大,平均剪切波速为318 m/s。其中,17个Ⅱ类场地,3个Ⅲ类场地。
(4)西双版纳州的强震台网涉及1市2县13个乡镇。微地貌主要为宽河谷盆地、阶地及边缘、山间坡地、切割山原地形。13个台剪切波速为207~483 m/s,平均剪切波速为324 m/s。其中,11个Ⅱ类场地,2个Ⅲ类场地。
3 结论与讨论
(1)滇南、滇西南强震台网中的67个强震台均为土层台,30 m深度内,滇南红河州、玉溪市的岩层简单较少,为7~8层,而滇西南普洱市、西双版纳州的岩层较多,为10~12层。经统计,Ⅱ类场地占总数的64.18%(即43个),Ⅲ类场地占35.82%(即24个)。没有Ⅰ类和Ⅳ类场地土。
(2)工程地质土类别的剪切波速度与深度的关系。所有土质(淤泥质除外)的波速都随深度而增加,只是增加的数量不同,与常士骠(1994),林宗元(1994)的研究结果相一致。
(3)滇南的红河州等效剪切波速较均匀,而玉溪市等效剪切波速相差较大,但平均剪切波速相近,分别为244 m/s和249 m/s,场地类别也很相似,分别为10、9个Ⅲ类场地,7、8个Ⅱ类场地。
(4)滇西南的普洱市和西双版纳州平均剪切波速为318~324 m/s,相差不大(除去宁洱6.4级地震时布设的4个流动强震台网的7个台)。场地类别也很相似,分别为12、11个Ⅱ类场地,1、2个Ⅲ类场地。总体而言,滇西南的普洱市和西双版纳州比滇南的红河州和玉溪市的等效剪切波速稍高一些。
(5)滇南的红河州和玉溪市盆地地貌特征均为湖沼积,冲洪积,少量残坡积的物质构成。地形多为盆地中心平坦或缓坡,盆地边缘的阶地、斜坡阶地、个别为斜坡脚、顶。滇西南的普洱市和西双版纳州地貌特征多为宽、河谷盆地及边缘山脚阶地,少量斜坡阶地、山间阶地,个别山顶平地。
(6)宁洱县德化台、景谷县正兴台由于所处特殊的地形条件和场地条件加速度峰值超大异常431 Gal、289 Gal,笔者认为震害是由类似于地震的鞭梢效应、山包陡坎和场地的放大效应共同积累所致,其中正兴、德化台均处在断层的端部,且为陡峭孤突地形,实际现场调查建筑物破坏严重。德化中学砖混结构混凝土柱稣裂钢筋外露,山墙剪裂成为危房。而框架结构三层的新建正兴小学由于柱梁结构损坏成危房已经拆除(不排除有建筑质量问题)(刘洪兵,朱晞,1999; 景立平等,2005; 薄景山等,2003)。
(7)现有和今后架设的强震台均应考虑场地条件和地形条件所致的地震放大效应的影响。应避开断层的端部和交汇部,且计算时加以考虑。
(8)各地州、市台站选择的台址是合适的,场地条件也基本一致,分布较合理。但数量偏少,在有经济能力的条件下应进一步加密完善,可与经过升级改造与各地安装的地震预警系统(成都高新技术研究所)的仪器一同构成各地州市烈度台网预警系统。
衷心感谢杨润海正高级工程师,苗庆文、施伟华高级工程师对本文提出的宝贵修改意见。
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