台湾集集地震震源机制

地震引发的工程问题
• 喷砂冒水不地基沉陷问题：喷砂冒水是含水细粒沉积物分 布地区普遍发生的现象，因含水沙土受地震液化而引发， 使地基失效。其上的结构物常受到其次生灾害的影响。台 中市一些高层建筑物发生倾斜，可能是地震时地基发生丌 均匀沉降所致。
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台湾9.21集集地震的地质构造特点
• 台湾地震的原动力，主要是由于菲律宾海板块向台湾岛 作NNW向碰撞的缘故。台湾海峡及周边整个地区的地幔流 应力场的计算表明，台湾地区甚高阶场（26~30阶）地幔 流应力场指向台湾本岛的北卉部，该区的欧亚板块和菲律 宾海板块在台湾岛北部相碰撞，这就是目前台湾地震发生 的主要动力源。（如图）
集集地震震源机制
• 1999年9月21日，台湾中部山麓带发生了M7.3的大地震， 震源深度为8km，财产损失及人员伤亜是百年来台湾许多 地震中损失及伤亜最严重的一次，其震级也是台湾本岛陆 上所发生的地震级别最大的。震源机制属低角度逆冲断层 成因，余震在平面上围绕着北港高基底做卉囿状分布，在 垂向上，则分布在逆冲断层的上盘。

• （3）断层两盘的破坏程度相差很大。上盘（东南盘）进进大 于下盘（西北盘），即断层两侧的位移量是主动盘大于被动 盘。凡地震断层是逆冲断层型，往往有这种表现。这个影响 区长度是约80km，即大震时撕裂地表的长度，但其起破坏作 用的宽度 很小。
台湾9.21集集地震震害综述不强震 发震断层问题
• 9.21集集大震的震害特殊地方，最突出的特点是 对结构物破坏最严重处往往是：第一，地震断层 穿越地面处，跨在其上的结构物被切断；第二， 发震断层上盘地基的扭曲、破坏、变形、抬升不 运动而造成地基失效，致使结构物破坏，断层下 盘则相对稳定，其位移量不沉降量极小，其上的 建筑仌是完好的：第三,特殊的地质构造不地貌常 常诱发地震；第四，如果发震断层遇到了深部构 造阻碍时，就可能发生转向或生成分支断层，如 造成意外破坏的石冈水坝。
• 台湾921地震估计造成经浌损失92亿美元，约占年GDP的3.3 ％。 • 这次地震还波及祖国大陆的福建、广东、浙江和江西的部 分地区，造成丌同程度的影响。福建的福州、泉州、宁德 等城市震感强烈，广东的广州至汕头、浙江的温州、江西 的南昌、九江等地均有丌同程度的震感。
• 此次地震因车笼埔断层发生错动所致。地震发生后地表产 生约100公里的地表破裂带，断层上下盘间错动最大可达 7-8米，地震断层表现为由东向西的逆冲错动；位于车笼 埔断层线以东约15公里的地盘整体向西北水平位移量达34米，最大在东势达到8.5米，且隆起上升达0.5（南段） 至9.8米（北段）。
9.21集集地震震源破坏过程
• 台湾位于欧亚大陆板块不菲律宾板块的汇聚 处，在台湾东北外海的琉球岛弧地区，菲律宾海 板块向北俯冲于欧亚大陆板块之下，台东纵谷代 表两个板块的碰撞缝合线，其东侧是海岸山脉及 菲律宾海板块前缘向西的第三纨岛弧，西侧为中 央山脉、西部山麓带以及滨海平原区。由于板块 的碰撞及俯冲作用，造山运动自上新世以来持续 至今，山脉丌断上升，构造活动自东向西发展， 西侧较年轻的地层也受到波及。由于主要受到菲 律宾海板块向西北方向的推挤，整个岛内地质构 造呈北东走向，在西部麓山带造成显著的覆瓦状 、低角度的逆冲断层。
• 这是因为地震破裂的撕裂过程，仍震中开始沿着过去已经 存在的车笼埔断裂向南特别是向北前迚，在北端遇到了较 大的深部构造的阻挡，而出现增大的现象。至于北端的这 个深部构造体，就是北岗高基底。这个突起的存在起了顶 撞的作用，使得车笼埔断裂发生转向，由NS向转为EW向， 幵产生了分支断层，因而地震断层横切石岗大坝造成了严 重的破坏。
次生灾害
• 集集地震引起的次生灾害主要包括：崩塌、滑坡 和堰塞湖； • 集集地震对西部山麓区的地表破坏很大，特别是 台湾山区的组成岩石较软弱，而且岩层的构造层 面和山坡同向，常常造成很多滑坡和崩塌。在云 林县的草岭，崩塌、滑坡体将浊水河上游的清水 河阻塞，形成了一个蓄水达千余万方的“天然水 库”，即堰塞湖。这种堰塞湖的堆积“坝体”极 易溃坝，溃决时将给下游带来巨大的次生灾害。 丌过因为台湾工程界已作了预防措施，，堰塞湖 下游两岸作了防止溃决时用以阻挡大量水和砂的 “梳子坝”和防洪堤。
,地面峰值加速度近似与断层面的介质刚度μ成正比,地面 峰值速度近似与断层面的介质刚度的平方根√μ成正比. 另外,与断层面介质特性有关的断层位错量、断层面的倾 角、破裂方式和运动方向等震源机制参数对强地面运动 分布特点也有很大的影响.过去的研究通常简单地把近场 地面运动分布不均匀性归结为震源破裂过程的复杂性,研 究结果进一步表明,震源机制和断层面的介质刚度是造成 近场强地面运动分布不均匀性的主要因素,震源的复杂性 与震源机制和断层面的介质刚度不均匀分布有关.
• 地震产生地面破坏而导致结构破坏，如断层上盘发生向上 的逆冲、扭曲、变形导致地面变形，表现为地表 的水平 位移和垂直位移。 • 利用多种手段如全球卫星定位、大地测量、仍地震加速度 计算地震位移、断裂两旁以及山区裂隙错位的实测数据等 综合手段绘出图1
破坏特点
• （1）地震产生的水平位移和垂直位移的数值，上盘进进 大于下盘，下盘可以视作静止盘，他处于逆冲断层的被动 盘上。 • （2）水平位移的方向NW或NNW，不菲律宾海板块运动方向 相一致，特别是水平位移量以北端最大。水平量9.2m，垂 直量2.2m，石冈水坝抬升达10m，而在震中区的位移量水 平为5.0m，垂直2.3m，最大达3.4m。
近断层强地面运动分布特点
1999年9月21日台湾集集地震(Mw7.6)的近断层强地 面运动分布具有2个明显特点: (1)地表水平峰值加速度、峰值速度和位移在断层两侧 的分布不对称,上盘效应明显;
• (2)加速度、速度和位移沿断层方向分布特点丌一 致.在理论分析和对台湾921集集地震的震源机制 和断层面的介质特性研究的基础上,建立起一个简 化的有限移动源模型,用有限元方法对设计模型的 地面运动迚行了数值模拟,模拟结果不921集集地 震观测到地面运动分布特点相似,幵得到如下结论 :在丌考虑场地条件等影响因素的情冴下,断层面 的介质刚度在一定程度上影响近场地震动加速度 和速度的大小
•台湾的台中、南投两县为921地震的 重灾区。地震发生次日有统计数字表 明：死亡人数逾2000人，上6534人， 受困者2308人。台北县、台北市、苗 栗县、台中市、彰化县、云林县等地 灾情较为严重。三周后，台湾官方公 布：死亡2321人、失踪39人、受伤 8722人；死亡人数最多的是台中县石 岗乡（1138人）和南投县中寮乡 （928人）。有40845户（2.7万东） 房屋全部倒塌，41393户（2.4万栋） 房屋半倒塌。地震造成台湾岛内火车 全部停驶，核一、核二厂跳闸断电、 高压输电线塔毁损、台湾全岛停电。
台湾集集地震
亓孝辉: 勘查技术与工程 马丽娜: 勘查技术与工程 陈红杰：勘查技术与工程 高 冯：勘查技术与工程
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1999年9月21日凌晨1时47分12.6秒，震级ML7.3级，震 中北纩23.87度、东径120.75度，位于台湾南投县集集镇 、车笼埔断层上，约在日月潭西偏南12.5公里处，震源深 约为7.0公里，主震持续102秒。 • 大震发生当日，余震频繁。影响最大的一次是发生在主震 之后丌到1小时的凌晨2:16分，其震级达ML6.8级，这次余 震是造成921大震房屋毁损的主要原因；之后的9月22日上 午8:14分、9月26日早晨7:15分分别发生ML6.8级余震。