路建波，余刚群，盛特奇

（浙江省工程地震研究所 杭州 310013）

0 引言

地震地质灾害是在地震作用下，地质体变形或者破坏所引起的灾害［1］。地震地质灾害危害人类的例子在中外地震史上举不胜举。如1976年唐山7.8 级地震、1995年日本阪神 7.2 级地震、2008年汶川 8.0 级地震、2010年玉树 7.1 级地震、2013年芦山 7.0 级地震、2017年九寨沟7.0 级地震均导致地面不同程度的砂土液化、崩塌、滑坡等地质灾害［2-9］。大量的地震地质灾害使建构筑物地基失效，不仅造成了严重的人员伤亡和财产损失，加剧了地震灾害的破坏，而且对地震现场应急救援、临时安置、重建等工作都有严重的威胁。在建设前期对目标区域进行地震地质灾害风险的研究，尤其对一些经济开发区、新区等的土地规划利用、产业结构布局、合理选址、制定相关抗震防灾措施等方面都有非常重要的意义。

本文在评价嘉兴科技城地震构造环境和历史震害的基础上，收集分析了目标区工程地质和水文地质的资料，研究了区内在遭遇Ⅶ度（0.10 g 地震作用）和Ⅷ度（0.20 g 地震作用）可能的地震地质灾害风险。

1 地震构造环境及历史震害

嘉兴科技城位于嘉兴市主城区，是一个典型的城市开发区，是浙江省最早规划建设的科技城，2015年扩展至规划范围面积29.5 km2。据地质构造资料显示，科技城附近马金-乌镇断裂、萧山-球川断裂为规模较大断裂，控制了古近纪盆地的边界，沿萧山-球川断裂在近场内发生过震级为级的地震，萧山-球川断裂在杭州至富阳一带也发生过5 级、级的地震，是科技城附近一条重要的发震断裂，北西向断裂与其相交部位也有历史、现今地震发生。

根据史料及有关文献记载，历史上对科技城影响较大的地震主要是华东陆域和南黄海的大地震，远场大震对科技城的影响烈度为Ⅴ度。1867年海宁盐官级地震距工程场址约26 km，海宁州志记载“同治六年八月地大震，坏民居”，它对场地的影响烈度最大可达Ⅴ度。1621年江苏吴江平望地震距离科技城场地约33 km，震中烈度为Ⅵ度，利用衰减公式计算得到它对工程场地影响烈度不到Ⅴ度。

综合分析，科技城及附近存在5～6 级地震构造背景，可能产生Ⅶ度～Ⅷ度的地震烈度，对应中国地震动参数区划图上就是设防地震作用和罕遇地震作用的烈度。

2 工程及水文地质资料收集和分析

收集了科技城内61 个钻孔和多份勘察报告，分析了科技城内工程和水文地质情况。场地地貌单元为冲湖积平原，地势稍起伏。场地内土层可分为15 个大层和34 个地质层组，包括耕填土、粉质粘土、粘土、粉土夹砂土等。根据钻孔及等效剪切波速确定整个场地存在Ⅲ类和Ⅳ类两个场地类别，如图1所示。

图1 场地类别划分图Fig.1 Divided Map of Site Classification

场地属亚热带季风气候区，气候温和湿润，四季分明，雨水充足。年平均降雨量1 246.7 mm，年季变化大。年平均雨日140.7 d，雨日最多为2010年，达154 d，最少的是1986年，仅120 d。根据相关数据统计，嘉兴市多年平均水位为0.85 m，历史最高洪水位为3.23 m，最低水位-0.25 m，一年中最低水位出现在1月，平均0.68 m，最高出现在9月，为1.12 m。50年一遇设计水位为2.50 m。

场地地下水存在两类，即浅部孔隙水和深部承压水。孔隙潜水水位主要接受大气降水的入渗补给，以及微地貌的控制，与附近河流有一定的水力联系，排泄方式以垂直蒸发为主。场地内主要赋存于下部的粉性、砂性土含水层中的地下水略具承压性。

3 地震地质灾害风险

3.1 砂土液化风险

砂土液化主要是饱和砂土和粉土在地震循环荷载作用下，空隙水压增加，使土粒处于悬浮状态丧失抗剪强度，从而导致其上或者附近工程地基失效。

《建筑抗震设计规范：GB50011-2010（2016年版）》［10］根据1976年唐山地震科考资料统计得出了基于标准贯入试验的评价方法，并在1994年美国Northridge 地震和1995年日本Kobe 地震的考察基础上，吸收H.B.Seed 等国内外专家研究成果，对标准贯入试验方法进行了修正，见式⑴。

式中：N0为液化判别标准贯入锤击数基准值；Ncr为液化判别标准贯入锤击数临界值；ρc为粘粒含量百分率（%），当ρc＜3 或为砂土时，均采用3；ds为饱和土标准贯入点深度（m）；dW为地下水位深度（m）；β 为调整系数，设计地震第一组取0.80，第二组取0.95，第三组取1.05。

若饱和土标准贯入锤击数实测值N63.3＜Ncr，则判为液化，否则判为不液化。对存在液化土层的地基，按式⑵计算液化指数，确定液化等级：

式中：I1Ei为液化指数；n 为20 m 深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数；di为i 点所代表的土层厚度（m）；Wi为i 土层单位土层厚度的层位影响权函数值（m-1），当该层中点深度 Zi≤5 时，取 Wi=10，该层中点深度 Zi=20 时，取 Wi=0，该层中点深度 5＜Zi＜20 时按线性内插法取值，其中I1Ei≤6 时评定为轻微液化。

基于该方法对科技城61 个钻孔中存在饱和砂土粉土的21 个钻孔进行了评价，确定了其在遭遇Ⅶ度（0.10 g 地震作用）和Ⅷ度（0.20 g 地震作用）时砂土液化的风险。根据评价结果，在遭遇Ⅶ度（0.10 g 地震作用）时，只有个别钻孔位置会发生轻微砂土液化可能，在遭遇Ⅷ度（0.20 g 地震作用）时，有10 个钻孔会发生轻微液化，这说明地震作用越强发生液化可能性越大。

3.2 软土震陷风险

震动过程中空隙水压力上升，有效应力降低是软土震陷的主要原因［11］。石兆吉［12］提出通过计算标准建筑物的震陷量进行判别，并根据震陷值划分破坏等级，这种定量方法比较合理，但是存在模型复杂、公式参数众多等问题，使用起来有一定难度。文献［10］基于震害经验给出了用塑性指数、液性指数以及各含水量的判别评价方法，该方法只能针对每一层土进行评价，无法获取软土震陷的不同分布。《软土地区岩土工程勘察规程：JGJ 83-2011）》根据天津等地区的经验给出了临界等效剪切波速评价方法，该方法给出了抗震设防烈度为Ⅶ度、Ⅷ度、Ⅸ度地震作用下的临界等效剪切波速值分别为＞90 m/s、＞140 m/s、＞200 m/s，等效剪切波速超过临界值为不存在震陷可能，否则反之。本文采用该方法对存在软弱土的钻孔进行了评价。

据各钻孔等效剪切波速显示，在遭遇Ⅶ度（0.10 g地震作用）时，所有钻孔等效剪切波速均大于90 m/s，不会发生软土震陷；在遭遇Ⅷ度（0.20 g 地震作用）时，有8 个钻孔存在软土震陷可能。

3.3 活动断裂风险

活动断裂的影响主要是地震时断裂错动直通地表，在地面产生位错，对建在位错带上的建筑，其破坏是不易用工程措施加以避免的，故工程建设时需要避开。

根据地质构造图资料显示，新塍-马塘-金山断裂通过科技城场地，由新塍沿东南走向至马塘后转向北东，经金山至上海高桥，全长80 km，走向新塍至马塘300°，马塘至金山 50°～60°。由于断裂为隐伏断裂，布置两条浅层地震勘探测线，采用纵波反射的方法进行了断裂探测。由P1 测线（见图2a）可见基岩反射波组在桩号3 572 处不连续，有明显的错断，断点绕射波发育明显。断点两侧存在约12 ms 的整体时差。根据反射波组，基岩面视断距为11 m，断点倾向南，视倾角约70°左右，总体地层表现为上盘下降、下盘上升的正断层。由P8 测线（见图2b）可见基岩反射波组在桩号1 214 处不连续，有明显的错断，断点绕射波发育明显。断点两侧存在约11 ms 的整体时差。根据反射波组，基岩面视断距为10 m，断点倾向南，视倾角约65°，总体地层表现为上盘下降、下盘上升的正断层。综合两条测线显示新塍-马塘-金山断层为前第四纪断层，并且上覆土层厚200 m，均大于90 m。文献［10］在总结了近年来地震宏观位错考察结果以及相关研究结果，提出抗震设防烈度小于Ⅷ度以及抗震设防烈度Ⅷ度和Ⅸ度时，隐伏断裂土层覆盖层厚度分别大于60 m 和90 m时，可以不考虑断裂活动对地面建筑的影响。故新塍-马塘-金山断裂形成地表错断的风险很小。

图2 测线剖面及解释图Fig.2 Survey Line Profile and Explanatory Diagram

3.4 其他地震地质灾害风险

科技城距杭州湾海域最近距离约30 km，根据现有资料，杭州湾地区及其东部的东海地区，构造稳定，地震活动性较弱，加上东海为陆源浅海，主体部分海底平坦，水深较浅，近海海域不存在产生海啸的基本条件；远海的日本-琉球岛弧海域地震活动强烈，是地震海啸的重要发源地，但是由于距离杭州湾地区较远，且经日本-琉球群岛岛弧的阻隔，以及东海宽展海盆的消减，海浪传播至我国沿岸地带已经十分微弱，综合分析科技城遭受地震海啸风险不大。

根据现场实地踏勘，科技城位于平原地区，地形稍有起伏，高差不大，不具备发生滑坡、崩塌、泥石流等地震地质灾害的工程地质条件，因此不存在发生上述地震地质灾害的风险。

3.5 综合分区

综合评价上述各种地震地质灾害，给出了科技城在Ⅶ度（0.1 g 地震作用）和Ⅷ度（0.2 g 地震作用）下的地震地质灾害分区结果，如图3、图4所示。

图3 遭遇Ⅶ度（0.10g地震作用）分区图Fig.3 Encounter Ⅶ Degree（0.10g Earthquake action）Partition Map

4 结论

在评价嘉兴科技城地震构造环境和历史震害的基础上，收集并分析了科技城工程地质和水文地质的资料，在遭遇不同地震作用下，依据不同的技术方法对目标区内砂土液化、软土震陷、断裂错动影响、地震海啸、崩塌、滑坡、泥石流等地震地质灾害风险进行了评价，并对不同地震地质灾害进行了分区，给出了综合分区图。这些成果为嘉兴科技城后续国土规划、产业结构布局、工程合理选址、制定相关抗震防灾措施提供了科学的依据，同时也为同类型区域的地震地质灾害风险评价提供了一种参考。

图4 遭遇Ⅷ度（0.20g地震作用）分区图Fig.4 Encounter Ⅷ Degree（0.20g Earthquake action）Partition Map