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5.18云南巧家5.0级地震RED-ACT分析结果与实际震害对比

转载:陆新征课题组  2020/5/22 21:00:00  128
内容简介:声明:感谢中国地震台网中心为本研究提供数据支持,感谢叶燎原教授提供的指导。本分析仅供科研使用,具体灾情和灾损分析应根据现场调查情况确定。一、地震情况简介2020年5月18日21时47分在云南昭通市巧家县发生5.0级地震,震源深度8千米。地震发生后,RED-ACT系统很快给出了破坏力评估报告:RED-ACT:5月18日云南昭通市巧家县5.0级地震破坏力分析。二、震级vs仪器烈度这次地震的震级虽...

声明:

感谢中国地震台网中心为本研究提供数据支持,感谢叶燎原教授提供的指导。本分析仅供科研使用,具体灾情和灾损分析应根据现场调查情况确定。

一、地震情况简介

2020年5月18日21时47分在云南昭通市巧家县发生5.0级地震,震源深度8千米。地震发生后,RED-ACT系统很快给出了破坏力评估报告:RED-ACT: 5月18日云南昭通市巧家县5.0级地震破坏力分析

二、震级 vs 仪器烈度

这次地震的震级虽然只有5.0级,尚未达到经验里“破坏性地震一般大于5级”的标准,但是实际上还是造成了一定的破坏(图1)。据云南网报道(2020a, b),本次地震震中巧家县小河镇垭口村有一栋房屋倒塌,有2人被困。此外,巧家县小河镇有多处居民房屋遭到较为严重的破坏,例如屋顶瓦片大面积脱落,墙体开裂明显、甚至垮塌,门窗损坏严重,街边水管震裂,落石堵塞道路等,如图1所示。


图1 灾区实际震害(云南省地震局a,2020)

而强震观测利用仪器来观测地震时强地面运动记录,能为震害的分析与评估提供定量的数据。由于地震记录是一个随着时间不断变化结果,所以,目前大多采用地震记录的峰值来表征一个地震的强弱。比如,现在地震记录中最常用的峰值就是峰值加速度PGA或者峰值速度PGV。我国也给出了根据峰值数据确定仪器烈度的方法。

中国地震台网在震后快速给出了本次地震的仪器烈度分布图,如图2所示。这里对本次云南地震四个典型台站记录进行了对比分析,台站PGA及仪器烈度如表1所示。本次地震ZT59、ZT39台站的仪器烈度达到七度,说明本次地震会对这些台站周边建筑造成一定的破坏。因此,相较于根据震级的地震破坏力的判定方法,仪器烈度能够较好地反映本次地震的破坏力,为应急救援提供参考。


图2 地震仪器烈度图(中国地震台网中心,2020)

表1 典型台站信息

所以,通过震级大小来估计地震损失,其准确性有较大的不确定性。在具备了密集台网监测条件的今天,其局限性已经越来越明显。随着传感器价格的下降和通讯技术的提升,发展基于密集强震台网的震害评估手段显然是未来的发展趋势。

三、仪器烈度 vs 抗震弹塑性分析

实测的仪器烈度虽然比通过震级来估算地面运动强度进步了不少,但是它毕竟把一个复杂的地面运动过程简化成了一个峰值。因此,在某些情况下峰值可能就不能很好的反映世界的真实情况。而弹塑性时程分析把完整的时程记录输入到对象结构中,可以更好的考虑地震动的时域、频域各特性。

利用密布强震台网在震后获取的实时地震动信息,再结合城市抗震弹塑性分析,就可以得到地震发生后不同地点的建筑破坏情况。云南地震局给出了本次地震的地震烈度分布图如图3所示。通过对比实际调查地震烈度(图3)和RED-ACT分析结果(图4)可以看到,RED-ACT分析结果与地震烈度分布规律基本一致。


图3 518云南巧家5.0级地震烈度分布图(云南省地震局b,2020)


图4 RED-ACT系统评估518云南巧家5.0级地震破坏力分布图

典型台站地震动作用下建筑的破坏比例如表2所示,其中严重破坏的建筑主要为土木结构。需要说明的是,由于缺少当地建筑详细统计信息,RED-ACT通过人口普查数据建立了当地建筑属性数据库,其中土木结构占比达到52%,这也解释了为何ZT59台站处建筑严重破坏比例高。如果能提供当地详细的建筑统计信息,RED-ACT将能给出更为精确的震损分析结果。

表2 不同台站破坏比例与仪器烈度对比

进一步对比仪器烈度和RED-ACT分析结果可知,总体上仪器烈度大的台站处建筑破坏更为严重,但也存在个别异常情况。如表2中,ZT39台站仪器烈度更大,但是破坏却不及ZT59台站,说明仪器烈度并不能全面反映地震对区域建筑的破坏。而RED-ACT系统则基于城市抗震弹塑性分析,可以充分利用密布强震台站得到的全部地震记录信息(幅值、频谱、持时等),从而可以有效提高地震评估结果的可靠性。例如,RED-ACT系统就可以很清楚的区分出ZT59台站和ZT39台站的破坏力差别。

四、地震滑坡情况比较

RED-ACT给出的震中附近地震滑坡分析结果如图5所示(当天天气多云,取滑坡体水饱和比例为0)。从图5可知,ZT59台站处计算得到的发生滑坡的临界坡度为54度,图5中蓝色框内部存在较多坡度大于54度的地方,这些地方均为滑坡发生的高风险区。结合图6所示的震中附近路网,可以为灾区的救援提供一定参考。而震后调查表明,在赶往震中附近垭口村沿途的道路上有多处发生不同程度滑坡(中国经济网,2020),震中山区多处出现山石滚落、堵塞道路的现象,如图7所示(云南省地震局a,2020)。


图5 RED-ACT地震滑坡

计算结果

图6 震中附近路网

(白线)


图7 灾区地质灾害(云南省地震局a,2020)

五、结论

RED-ACT系统才刚刚起步,还有很多工作有待开展。但是,近几次地震都表明,无论是从原理上还是从结果上,RED-ACT系统都提供了一些很有意思的思路。然而,毕竟地震这么复杂,中国又这么大,我们一个课题组能做的事情非常有限。希望有更多国内外的专家和我们一起在这个方向上共同努力和进步。
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