地震災害早在中國《詩經·小雅》就有描述:“燁燁震電,不寧不令,百川沸騰,山塚崒崩,高岸為穀,深谷為陵。”其後在史書、地方誌上均記載地震引起的地表變化,人工設施破壞及火災、水災、環境污染、疾病傳染等次生災害造成的人畜傷亡和社會經濟損失。中國自20世紀以來,大約平均每3年發生兩次7級以上地震,而兩次大地震中幾乎就有一次釀成重災。特別是1966年至1976年期間,發生瞭十多次7級以上大地震,多發生在東經98度以東的人口稠密地區,據統計死亡近30萬人,其中唐山地震震發生在現代城市地區,一次死亡24萬人,造成的損失十分嚴重,見圖1及圖2。

圖1 唐山市震害鳥瞰

圖2 唐山市地震房屋破壞情況

  地震引起的地表變化 地裂 地震引起的地面裂縫主要有構造性地裂及重力型地裂。構造性地裂是地下斷層的錯動連帶地面的巖層發生相對位移而形成的地面新斷裂,地裂縫與地下斷層走向一致,其形成與斷層的力學機制有關,一般規模較大,形狀也比較規則,常呈帶狀出現(由數條雁行排列的裂縫組成),裂縫延續可達幾公裡至幾十公裡,帶寬幾米至幾十米。重力型地裂是在故河道、湖河堤岸邊、坡邊和田地場院等處,由於土的結構不均勻,土坡不穩定,或由於地下有液化層而引起的交錯、大小形狀不一的地裂縫。

  山崩 山區陡坡在強烈地震時由於失穩而引起的崩潰。1933年四川迭溪地震,山崩堵塞河道,形成四個地震湖,後潰決成災,被水沖沒2500餘人。1920年寧夏海原地震,黃土大量滑坡,各種大小不等的滑坡體在河谷上形成一系列的“堰塞湖”。(見彩圖)

地震滑坡形成的堰塞湖

  砂土液化 地下水位以下的較松散的砂土、輕亞粘土在突然發生的地震動力作用下土顆粒間有壓密趨勢,孔隙水來不及排除,使孔隙壓力增高,抵消瞭顆粒間的有效壓力,因而土的抗剪強度急劇下降,甚至趨近於零,土顆粒呈懸浮狀態,形成如同“液體”一樣的現象,稱為砂土液化。液化發生後,受壓的孔隙水有可能沖破上覆的土層冒出地面;歷史上的地震記載均有噴砂冒水的現象(見地震工程地質勘察),實際上是砂土液化的一種標志。砂土液化使地基喪失承載能力,導致房屋下沉或傾倒。1964年日本新潟地震發生後數分鐘,許多建築物逐漸傾斜以至傾倒,人們從窗戶爬出屋外,而房屋結構基本無損。1964年美國阿拉斯加州地震在安克雷奇市沿海發生大規模的海岸滑坡。1976年唐山地震在靠近北京的密雲水庫,大壩的迎水面滑移,都是由於砂土液化引起的。

  海嘯 海嘯是地震發生在海底時,造成海底的滑移或海底平面的變化,擾動海洋產生巨浪沖上陸地的現象。巨浪跨越海面時,在廣闊的海洋面上不易察覺,一旦到達海岸,且海岸有一定曲度和坡度時,巨大的波浪就會產生多次幹涉作用,最終形成異常兇猛的驚濤駭浪,以不可抗拒的力量沖刷海岸,淹沒陸地。海嘯多發生在環太平洋海域,其中阿留申至千島和智利海溝一帶發生大地震引起的海嘯特別大。1960年發生在海底的智利大地震,引起海嘯,除吞噬瞭智利中南部沿海房屋外,海浪從智利沿海以每小時640公裡的速度橫掃太平洋,22小時之後襲擊瞭距智利17000公裡的日本,使本州和北海道的海港設備和碼頭建築遭到嚴重的破壞,巨大輪船被拋上陸地。中國歷史上也有地震引起海嘯的記載,唯其規模不大。

  工程破壞 房屋建築毀壞 地震時各類房屋建築物破壞或倒塌是造成生命財產損失的主要原因。房屋建築受到超過材料承載能力的地面強烈運動產生的水平方向和豎直方向的地震作用,使結構產生裂縫或很大變形,以致不能恢復原狀;如果在地震反復作用下結構的裂縫和變形繼續發展超過瞭容許限值,結構完全喪失承載能力,導致倒塌。在多層磚石結構房屋中,最常見的強度破壞是墻身出現交叉裂縫,在強烈的、反復許多次地震作用後,磚墻被震酥,甚至崩解,導致磚房倒塌。在鋼筋混凝土結構中,常見的強度破壞是構件的混凝土裂縫;如果箍筋不足,又受強震連續作用,混凝土的核心被震酥,從而喪失承載能力,也會導致房屋的嚴重破壞或倒塌。

  房屋建築的地震破壞的另一種破壞形態,是由於房屋結構件間的結合不良,強烈地震引起連接部分破壞,結構喪失整體性。在多層磚石結構房屋中的內外墻施工咬結不良,外墻整體向外傾倒。裝配式鋼筋混凝土房屋(如多層工業廠房)屋蓋系統不成整體,也能導致廠房倒塌。鋼結構的焊縫強度不足使節點破壞,也是一種結合不良的破壞形式。

  橋梁破壞 橋梁的地震破壞,多數由於岸坡滑動,橋頭下沉,墩臺向河心移位,橋孔縮短,墩臺折斷。有的由於橋墩地基沉陷,使橋墩移位或傾斜;或橋墩的變化導致支座歪斜、傾倒和落梁(見橋梁結構抗震)。

  鐵路破壞 大地震之後,常見由於路堤破壞引起的鋼軌扭曲。路堤的破壞表現為下沉、開裂、坍塌、錯落。此外鋼軌的軌縫拉大及鋼軌拉斷也是常見的震害。

  生命線工程的破壞 生命線工程指城市裡的供水、供電、供氣、交通、電信等工程設施。地震後往往由於地裂縫或錯動使地下管線破壞。變壓器傾倒或輸電塔架破壞,使供電中斷;城市橋梁破壞,引起交通阻塞。這些生命線工程設施的破壞,使地震後的救災工作發生困難,城市生活紊亂,生產活動停頓,影響十分嚴重。

  次生災害 地震發生後,由於工程設施遭受破壞,引引停水、停電、火災或有毒氣體的擴散,煤氣爆炸和環境污染等災害統稱為次生災害。次生災害的破壞力很大,特別是地震引起火災。如果地震時水管破裂,消防設施失效,大火就無法制止,引起火災。1923年9月1日日本關東大地震,房屋被震倒的約13萬棟而燒毀的房屋竟達45萬棟之多。1906年4月18日美國舊金山大地震,震後三天大火,共燒毀521個街區的28000棟建築物,使已被震壞但仍未倒的房屋,又被火災夷為廢墟,由地震破壞的財產損失約2000萬美元,因火災卻損失4000萬美元。

  

參考書目

 《地震工程》編寫組:《地震工程概論》,科學出版社,北京,1977。

 李善邦:《中國地震》,科學出版社,北京,1981。