目录介绍：

• 1、滑坡灾害易损性评估
• 2、地震系数 地震影响系数
• 3、地质灾害稳定性与危害性
• 4、地震的易损性评价
• 5、地震的破坏性损失评价
• 6、　地震上超点变化曲线的编制与分析

滑坡灾害易损性评估

滑坡灾害易损性分析与评估一直是滑坡风险评估领域中较薄弱的环节。欧盟委员会资助、在欧洲开展了题为“山区环境中大型滑坡影响：风险识别与减灾—IMIRILAND”项目（2001-2003）。该项目集中了欧洲滑坡灾害研究的顶尖专家，其中所使用的易损性评估理念和方法为当今普遍接受的方法。其评估必要步骤有三个方面：一是承灾体的判别及其定值；二是易损性评估；三是易损度，即承灾体价值（E）×易损性（V）。

一、承灾体的识别及其定值

将区域数据（按照城镇规划的土地利用、根据人口统计学研究的人口分布、按照如运输管理或电力供应等部门所确定的战略方案）放置在有关面积范围的图件上，这些图件的面积范围是通过针对每种情况的运动/形态－动力学模型来判定的，这样就可以识别出承灾体。承灾体在不同的范畴中进行分类并进行计算。对于实际的状态，或者在分类中予以考虑，或者通过折旧系数进行评估，此折旧系数是表示每个风险目标目前和初始成本估计之间的差值。承灾体的编录也考虑了潜在发育带与在建建筑。

为了进行易损性计算，可以将承灾体量化成货币值，或者从整体角度进行评估。就价值计算而言，目前有如下方法（Crosta等人，2001）：①对单一要素特定值的计算；②利用效用函数；③利用经验公式；④就某一地区进行整体定性评估。

1.对单一要素特定值的计算

在这种方法中，承灾体的值等于每个单独要素本征值之和。在公开发表的大多数案例里，对于有形物质/经济活动与人类的生活做了区分。在每种案例中，对人类生活的评估是很困难的。根据法国PER项目研究成果（表4-1）可以看出，受伤的人要比死去的人价值更高，这是因为与残疾人的医疗和康复有关的社会成本要高。在建筑物实际价值的评估方面，已经考虑到了所需的参考价格，这取决于当地的情况。

表4-1 法国因灾伤亡相对成本等级

2.效用函数

在这种方法中，承灾体由效用函数u（x）来描述，其中由特定要素造成的社会或人员损失表示成函数，而不是一个单一的值。因此，对于每个要素而言，有必要设定社会或个人效用的变化量（例如线性、对数、指数变化量等）。效用函数对于决定总体损失成本的复杂条件，具有更好的灵活性和适应性。图4-1为效用函数图，首先表示道路破坏随时间变化的成本，然后表示与受伤人员数量有关的成本。在第一种情况中，由于在道路受到破坏的一段时间后确定了或者重新建立了另外的路线，这种变化呈对数关系；第二种情况呈指数关系，这是因为随着受伤人数的增加，营救和医疗的费用往往急剧增加。

图4-1 效用函数图

3.经验公式

第三种方法是利用经验公式来计算承灾体的总体定量值。下面的公式就是一个例子（Del Prete等，1992）：

地质灾害风险评估理论与实践

式中：Rm为该地区居民的平均收入；Mm为危险区内居民死亡的平均年龄；Em为危险区内居民的平均年龄；Nab为危险区内居民的数量；Ned为该地区内现有房屋的数量；Ced为现有建筑物的平均成本；Cstr为现有建筑和基础设施的成本；Cmorf为所造成的地形变化的成本。

4.某一地区总体易损性的定性评估

对于分析单个要素的值是相当复杂的，而且面积特别大的区域，这种方法显然有用。按照当地土地规划中确定的土地利用和种类，根据危险区的细分尺度来选择该评估方法。

一般说来，承灾体参数值的评估是按照不同的分类（物质财产和人员）来进行的，因此，可以针对财产和人员计算出不同的风险值。此外，在这种方法中，环境值和经济值（与经济活动的破坏有关）赋予了各自的特色。为了简化对承灾体价值的评估，有时有可能利用几个指数来确定相对值的范围。表4-2和表4-3表示了与一些承灾体类型有关的相对值。对于每个承灾体，指定了财产、经济活动破坏和环境的“相对值指数”。人生命的相对值是根据所涉及的人员来应用的（值的范围可以按照所研究的地区做出调整）。

如果要素（财产和经济活动）能够用货币量来评估，指数值就表示相对成本。在这些表中，相对值是随机评估的（使用1到4的指数值），所以，在每个所考虑的类型中，它们只具有相对意义。下面的例子中，利用类似目标的市场平均值做基础，按货币方式对所有建筑的价值做了评估。

表4-2 面临危险人员的相对值评估

表4-3 危险目标相对值的评估

二、易损性评估

易损性指数（V）可定义为由于一定强度的自然现象发生对某一承灾体或者一组承灾体所造成的损失程度。易损性通常用具有相对概念的术语来表示，诸如“没有危害”、“一定危害”、“重大危害”和“全部损失”这样的词汇，或者用0（没有危害，0％）到1（全部损失，100％）之间的数值来表征。正如前面所指出的，所采用的方法预见了对不同易损性参数的评估，这些参数包括物质、社会、环境和经济成分。在评估受危险的目标时，考虑两种方法，即利用货币值或者利用表示相对重要性的系数。物质易损性系数值考虑了灾害强度和建筑设施的质量。

1.物质易损性

该术语表示某一要素或一组要素在一定规模或强度的不稳定块体影响下受损失的程度或者潜在危害的程度。这种影响首先要根据构造破坏，通过分析差异性沉降或运移对切割陡坡的构造的影响，或者通过分析撞击建筑物的岩石块体的影响来进行评估。它也可以根据运营故障来评估，例如房屋或道路的倾斜超过了容许值，即使没有观测到有裂缝发生。物理损害也取决于建筑物或者基础设施中所使用材料的质量以及对它们的维护情况，特别是木制建筑物。

到目前为止，除了模拟石块对墙面的突然影响外，还没有详细的理论阐述来模拟各类型滑坡的危害效应；然而，像这样的可变参数，如速度、块体质量、影响角度、墙面破坏点的位置、整个建筑物的潜在形变、墙面的详细几何形状、材料的强度等，对于大型滑坡地区，不能利用它们通过总体风险分析来获得重要的结果。另一方面，对于大多数已经发生的有限危害的情形，则没有执行系统的监测程序，否则就能够对滑坡的影响做出合适的评估。

确定易损性系数的主要标准包括：事件发生强度（滑动速度、崩塌能量）、就强度而言，建筑物的类型和功能以及对变形的维修状况和承受能力。

如果考虑的不是建筑物和道路而是网状设施（电线、水管、下水道），则可以对这种标准的分类进行调整。

2.社会易损性

该术语表示滑坡对人口的影响率。对于许多突发性滑坡灾害或崩塌来说，即使其强度有限，一旦造成死亡，影响率则达到100％。造成永久性残疾的严重负伤，其影响率也接近100％，这是因为对社会的长期费用非常高。相反，像临时性受伤（例如腿骨折），如果能在短期内得到康复，则其易损性较低。

社会易损性系数也包括家庭破坏所造成的心理影响，因为常常可以看到，受害者失去有效的生活根基比起受伤来，境遇更为困难。甚至一段时间的临时性疏散也属于对人口的易损性影响。

这样说来，确定社会易损性系数的主要标准按降序排列为：

事件发生强度（与警报时间有关）；

人口敏感度，取决于年龄和预测滑坡的能力；

了解灾害现象和撤离危险地带的能力。

3.环境易损性

为了面对滑坡的所有直接影响，有必要在物质和社会领域之后增加第三个种类，它涉及自然环境方面。它常常是滑坡的第一“目标”，例如牲畜，因为滑坡发生的地方一般人口不太稠密，也没有大型的基础设施。另一方面，对这些自然物的危害不能用货币形式来评估，特别是森林、野生动物和稀有植物。对于森林而言，由于几个地带是作为崩塌和雪崩防护林，这种影响可能是非常大的，因而必须通过总体功能分析（生产、保护和娱乐功能）来对森林的潜在价值进行评估。

至于对河流中的水资源和水流条件的影响，分析崩塌对山泉的潜在影响（即使没有安装供水设备）非常重要，如果河流受到阻塞河道的滑坡体的影响，分析对鱼类的潜在损失同样也很重要。

这样，确定环境易损性系数值的主要标准包括：事件发生强度（就现象发生对自然的破坏影响而言）、森林或者濒危动植物种类的功能，以及这些种类的敏感度和稀有性。

4.经济易损性

除了对滑坡体上或者其附近的财产造成潜在破坏以外，这样的现象可能造成间接经济影响，如阻塞道路或铁路，破坏电线或水管，或者阻塞山谷形成湖泊，对下游带来危险，以至于必须停止或减少山谷下面的经济活动，或许并没有带来最终的破坏性影响。

在大多数研究的实际情况中，间接影响比直接影响要大得多，了解到这一点很重要。例如1999～2000年冬天发生的雪崩，据估计间接影响比直接影响高4～5倍。又例如厄瓜多尔的La Josefina滑坡，1993年使大坝水溢出，可能严重影响位于下方的Paute水电站，其威胁所造成的损失应占该国整个发电量的70％；幸亏在10000m3/s的流量充满空空的水库时，只造成了有限的损失，但是这场洪水带来了相当于2年的淤积量，意味着为了保证湖泊的调蓄能力，要花掉成千上万美元来抽水和疏浚。

当然，滑坡阻塞道路所造成的经济影响不仅取决于预计的平均交通量，而且取决于替代线路的存在。例如，Ceppo Morelli崩塌（意大利Valle Anzasca）堵塞了通向Macugnaga胜地的公路，使进出这一重要胜地的所有交通受阻达几个星期；目前在山谷的另一边还有一条道路，一旦遇到大型崩塌，其所在位置就不能保证其能否正常使用。

至于其他的情况，如瑞士的La Frasse滑坡，虽然另有道路可以选择，但要多绕行几十千米，这样会使大部分准备来该地区游玩一天的旅游者最终放弃计划，转而去其他的游览胜地，特别在冬天和春天尤其是这样。如果公布崩塌的威胁，使大家都了解，即使危险控制在有限的范围内，许多人也不会驾车来到有关地区。至于货物运输，一些货物可能会滞留一段时间，如原木，但其他像牛奶和干酪这样的产品，需要连续不断地运到工厂或仓库，万一交通受到破坏，就会造成直接经济损失，如果选择其他路径，运输距离加长，则造成间接经济损失。

这样，评估经济易损性的主要标准为：内在的业务类型（工业、旅游、运输）、受影响的经济活动类型、交通量和交通阻塞的成本（铁路阻塞的成本很高)，以及替代线路的可能性。

最后要提到的是，经济易损性方面必须包括对滑坡次生影响所带来的潜在危害的分析，如山谷大坝的变形，造成上游泛滥，下游潜在的灾难性洪水。

5.易损性综合评估

承灾体的易损性取决于要素的类型（T）（因此也取决于对财产的抗冲击特征）和作用强度（I）：

地质灾害风险评估理论与实践

从实用的角度，为了评估易损性，可以按照两种方法：①仅仅以对承灾体的影响为基础（表4-4）；②以作用强度为基础。

表4-4 物质、社会、环境和经济方面的易损性因素值评估

在第一种情况中，有5个等级的损失百分率（0，0.25，0.5，0.75，1）应用于各易损性类型。然而，通过详细研究，有可能根据“效用曲线”给各种百分率等级赋予不同的权重[例如道路中断的情形－经济易损性－一些研究已经证实，由于替代线路的开通，易损性随时间的推移而逐渐减小（如随时间推移，易损性为0，0.5，0.8，0.95，1），表现为一条对数曲线]。

在第二种情况中，作用强度可以指定为从伸张模型所得到的能量阈值（J）。在不能获取数据模型时，有可能将作用强度“翻译”成定性描述效应。

为了刻画不同滑坡类型的强度，已经制定了几种尺度。例如，瑞士于1997年公布了有关数量级的规则，用以区分石块跌落、崩塌、滑动的低、中、高强度。表示这些尺度或者按照影响能量，或者按照平均速度，或者根据潜在土壤侵蚀带的深度（OFAT，OFFEE和OFEFP，1997）。对于大型崩塌，很明显危险带的强度等级常常从高到很高，而对于滑坡，按照所提出的标准，许多大型滑坡显示低到中等强度。然而，要进行更为详细的分析，意味着要考虑加速阶段，或者崩塌的潜在单位块体的体积以及可能的相互作用。但是无论如何，强度等级的数值范围是示意性的，只能看成定性标准而不是定量参数。

三、易损度评估

评估某一情况所诱发的影响是以理论计算为基础，简单表示为承灾体价值（VE）与易损性（V）的乘积：

地质灾害风险评估理论与实践

在这个方法中，每个承灾体价值与相对易损性种类相乘（例如，物质易损性指数×财产值指数＝物质影响指数）。对每个灾害情况重复此计算过程，其中要考虑每个特定的作用强度等级，因为它影响着承灾体的易损性（V）。对每个易损性强度类型（物质的、社会的、环境的和经济的）也重复此计算过程。因此，该方法所基于的矩阵算法求出值类之间的简单乘积，所得到的结果（影响指数）进入下一个矩阵，计算出风险值。按照这种方式，影响评估就由一个自动的目标过程来完成。然而，由于这个原因，同时也为了使影响评估有意义，对于必然受一定程度的主观性影响的评估过程初始阶段（危险定义、承灾体价值的评估、易损性评估），要求做出非常仔细的分析和评估。

地震系数 地震影响系数

地震系数（seismic

coefficient）是地震时地面最大加速度与重力加速度的比值，以K表示，是确定地震烈度的一个定量指标。可以用于抗震强度验算、抗震试验和工程设计等。当地震时，假设建筑物为刚性体，并承受一个均匀不变化水平加速度，此时的地震力在物理意义上是建筑物自身的惯性力。

《建筑抗震设计规范》第5.1.4条采用加速度反应谱计算地震作用。取加速度反应绝对最大值计算惯性力作为等效地震荷载F，F=αG，α为地震影响系数，G为质点的重量。规范中用曲线形式给出了α的确定方法，α曲线又称为地震影响系数曲线。

α为地震影响系数，是多次地震作用下不同周期T，相同ζ阻尼比的理想简化的单质点体系的结构加速度反应与重力加速度之比，是多次地震反应的包络线，是所谓标准反应谱或平均反应谱。它是两项的乘积即地震系数k（地震动峰值加速度与重力加速度之比）和结构物加速度的放大倍数β（结构反应加速度反应谱

与地震动最大加速度

之比）。α：地震影响系数，α（T）=S

a（T）=K

×β（T），

S

a（T）为加速度设计反应谱，K为地震系数K=a/g，β（T）为放大系数谱。

地质灾害稳定性与危害性

一、地质灾害稳定性分析

（一）数值法

工程地质数值法，是采用弹塑性力学理论和数值计算方法，从研究岩土体应力和位移场的角度，分析评价岩土体在一定环境条件下的稳定性状态。近30多年来，数值法得到了迅速发展，并被广泛地应用于工程实践中，本文采用FLAC3D（Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions）软件进行斜坡稳定性数值分析。FLAC3D软件是美国ITASCA咨询集团开发，主要用于模拟岩土体及其他材料组成的结构体，在达到屈服极限后的变形破坏行为。该软件将流体力学中跟踪流体运动的拉格朗日法成功地用于解决岩石力学问题，它除了能解决一般的岩土问题之外，还能进行如高温应变、流变、或动荷载、水岩耦合分析等复杂的问题。

1.模型计算方法

FLAC3D软件是利用有限差的方法模拟计算由岩土体及其他材料组成的结构体在达到屈服极限后的变形破坏行为，包括静力计算和有限差强度折减计算两种方式。这两种计算方式得到的结果并不完全相同，本次同时选择这两种计算方式，对本区黄土滑坡和不稳定斜坡做验算分析。

静力计算的方法需要建立的模型以及所选参数必须使得模型计算的时候完全收敛，如果计算过程快速收敛，则认为模型是基本稳定的。但是，在做滑坡稳定性分析时候，由于影响滑坡稳定性的因素较多，比如坡高、坡度以及不同坡体的黄土体力学参数的不同，往往不能得到一个快速收敛的计算模型，因此通过静力计算的方式不能完全判断坡体的安全性。强度折减法是FLAC3D唯一的可以计算坡体安全系数的方法。因此，可以利用这一方法求出坡体的安全系数，然后结合静力计算的结果来判断坡体的稳定性。根据《滑坡防治工程勘察规范》（DZ/T 0218-2006），选择安全系数＜1.05判断为不稳定，安全系数1.05～1.15为较稳定，安全系数≥1.15为稳定，以此作为主要灾害点的稳定性判据。

有限差强度折减系数法的基本原理，是将土体强度参数内聚力（C）以及内摩擦角（ϕ）值同时除以一个折减系数Ftrial，得到一组新的Ctrial和ϕtrial值。然后，作为新材料参数带入有限差进行试算。当计算正好收敛时，也即Ftrial再稍大一些（数量级一般为10～3），计算便不收敛，对应的Ftrial被称为坡体的最小安全系数，此时土体达到临界状态，发生剪切破坏。计算结果均指达到临界状态时的折减系数：

Ctrial=C/Ftrial

tanϕtrial=tanϕ/Ftrial

2.模型类型及参数选择

选择摩尔库仑模式作为材料模型，根据勘查和力学性质测试结果，并考虑到调查区灾害的发生与降雨关系密切，故选择饱水状态下的物理力学参数作为计算参数：

体积模量：

K=4.5MPa

剪切模量：

G=2.1MPa

内聚力：

C=3.4×104Pa

内摩擦角：

ϕ=21.4°

3.黄土边坡分析

（1）模型建立及网格剖分

调查资料表明，30°～60°的黄土直线型斜坡发生变形破坏的可能性较大，考虑到建立模型的方便性，选择30°～70°之间的直线型边坡进行分析，同时建立一些阶梯状的边坡进行比较分析。

按照郑颖仁教授的观点，在做边坡模型的强度折减法求边坡安全系数的同时，要求所建立的模型坡角到最左侧的距离为1.5倍坡高，而坡顶到最右侧的距离为2倍坡高，这样计算的安全系数结果最为准确。

以坡高40m坡度45°的直线型边坡为例，建立模型并进行网格剖分。虽然调查区黄土为层状结构，不同时期黄土厚度和土力性质不尽相同，但勘查试验数据表明，其饱和抗剪强度差异不大。因此，假设黄土是均质的，整个模型的强度参数均一。定义模型右侧和底部为约束边界条件，坡面和坡顶为自动边界。

（2）常规模型和简化模型的对比分析

在调查区黄土边坡中，坡高的分布十分不均匀，从十数米，数十米到上百米不等，并且每种坡高都对应有不同的坡度。因此，分析黄土边坡稳定性时需要全面分析，研究不同坡高不同坡度情况下的各种边坡的安全稳定性。本次利用FLAC3D软件模拟了20～50m（每5m区分）坡高情况下30°～70°（每5°区分）所有坡体的稳定性情况。由于模型的不同网格数量以及节点数量不同，造成软件计算时间上由巨大的差异。郑颖仁教授所提出的常规模型在计算中有一定的道理，但也同样极大地增多了模型网格和节点数目，所以强度折减的计算时间非常长。因此，必须首先比较了一下常规模型和简化模型的计算结果。

首先，用常规模型分析40m坡高30°～70°之间所有坡体的稳定性情况。利用强度折减系数法计算各种坡度情况下的安全系数，可利用静力平衡计算和强度折减计算，来得到一定坡高各种不同坡度边坡的稳定性分析（表3-16）。将常规模型计算的坡度与安全系数关系进行拟合，可以得到坡度与安全系数的影响关系曲线（图3-10）。

图3-10 常规模型40m坡高不同坡度与安全系数的关系曲线图

表3-16 常规模型40m坡高不同坡度边坡稳定性计算汇总表

由于常规模型网格个数的节和点数较多，计算机处理的过程中数据量过分庞杂，计算速度慢，而黄土边坡的长宽高往往又比较大。这样我们如果利用郑颖仁教授的常规模型分析，效率不是很理想。因此，将边坡的模型网格进行简化处理，以这样的处理结果对比常规模型的计算结果。对比时仍然以 40m 坡高35°～70°为例分析，计算结果如表3-17，得简化模型的拟合曲线如图3-11。

图3-11 简化模型40m坡高不同坡度与安全系数关系曲线图

观察一下常规模型强度折减法求得的安全系数发现：而当坡体不稳定时，两种模型计算的安全系数相同；而当坡体稳定时，简化模型的安全系数计算结果要比简化模型的结果小一些，但是总体上坡体稳定性的结果影响不是很大。在实际工程应用中，我们为了安全考虑，完全可以考虑使用计算结果较小的简化模型进行分析计算。

表3-17 简化模型40m坡高不同坡度边坡稳定性计算汇总

（3）坡度与安全系数的关系

利用简化模型，分别结合静力计算方法和强度折减系数方法，分析计算了20～50m坡高情况下的各种坡度边坡的稳定性；同时得到固定坡高的情况下，坡度和安全系数的拟合关系曲线。通过坡度与安全系数的拟合曲线可以看出，固定坡高时，当改变坡度，安全系数随着坡度的增加而减小，坡体逐渐不稳定。而安全系数随着坡度变化呈现对数关系变化，拟合程度较高。

（4）土体强度参数的变化分析

根据勘查和试验测试数据，区内黄土的内聚力C值以及内摩擦角ϕ值变化较大（如表3-18），因此有必要研究一下强度参数的变化趋势对于坡体安全系数的影响。

表3-18 黄土物理力学指标统计表

以20m坡高60°边坡为例，固定模型的内聚力：

C=34kPa

然后改变土体的内摩擦角，利用强度折减系数法分别计算不同内摩擦角情况下的安全系数情况，得到结果如表3-19所示。由计算结果可以看出，随着内摩擦角的增大，安全系数逐渐增大。内摩擦角越小，潜在滑动带越向外扩展，危险滑弧越开阔，而坡体的稳定性越差（图3-12）。

表3-19 不同内摩擦角对安全系数的影响统计表

仍然以20m坡高60°边坡为例，固定模型的内摩擦角：

ϕ=21.3°

然后改变土体的内聚力，利用强度折减系数法分别计算不同内聚力情况下的安全系数情况，得到结果如表3-20所示。计算结果显示，内聚力越大，安全系数越高。但是潜在滑动面越向外伸展，滑弧越开阔，但是稳定性越高，这一点和内摩擦角的影响恰好相反（图3-13）。

表3-20 不同内聚力对安全系数的影响统计表

图3-12 滑弧随内摩擦角的变化趋势图

图3-13 滑弧随内聚力的变化趋势图

（5）边坡剖面形态的影响

研究区黄土边坡的剖面形态大致分为四类：直线型、阶梯型、凸型和凹型。调查结果发现凸型边坡和直线型边坡发生失稳变化的数目最多，可能性最大。因此有必要分析坡型的变化对于坡体稳定性的影响。在这里我们只对直线型和阶梯型边坡作对比分析。

以40m坡高45°边坡为例，分别建立直线型和阶梯型边坡，利用静力平衡和强度折减方法计算其各自的安全系数，并对照最大不平衡力曲线和坡体内部剪切应变云图分析这两种坡体的稳定性。计算结果发现直线型边坡明显发生破坏，坡体内部剪切应变呈带状分布，而阶梯型边坡的安全系数增大，静力计算时在4460时步收敛，坡体稳定（图3-14，图3-15；表3-21）。

图3-14 直线型边坡静力计算下的最大不平衡力曲线图

图3-15 阶梯型边坡静力计算下的最大不平衡力曲线图

表3-21 40m、45°直线型和阶梯型边坡对比分析表

4.主要灾害点稳定性分析

根据上述分析方法，对调查区的30个主要滑坡和不稳定斜坡点进行数值分析，求出坡体的安全系数，判断坡体的稳定性，分析结果列于表3-22。

表3-22 主要灾害点稳定性数值分析结果表

（二）极限平衡法

1.计算方法与软件选择

斜坡稳定性分析的方法较多，目前较成熟的主要有：瑞典条分法、毕肖普法、工程师团法、罗厄法、斯宾塞法、摩根斯顿法、简化法等，由于这些方法对土体进行了不同的假定，计算结果也各有差别。本次采用Geo-Slope软件对选择的30处滑坡和不稳定斜坡进行稳定计算。

Geo-Slope软件是一个集极限平衡法和有限元法于一体的计算软件，分成斜坡稳定性分析（Slope/w）、渗流分析（Seep/w）、应力分析（Sigma/w）、地震状态分析（Quake/w）和温度变化分析（Temp/w）等。本次主要采用边坡稳定性分析（Slope/w）模块来分析黄土斜坡的安全系数，Slope/w可以采用力的极限和力矩极限平衡来计算稳定系数，其稳定分析原理主要是采用条分法原理。即通过滑面将滑动土块分成n个垂直条块，滑面可以是圆弧滑面和各种复合滑面，Slope/w综合了瑞典条分法、毕肖普法、斯宾塞法、摩根斯顿法、简化法等各种方法，Slope/w考虑了条块间的作用力，使计算结果更趋于合理。Slope/w通过手动给定可能的圆心变化范围，给定多个搜索步长，自动搜索最危险滑面。Slope/w可以通过在土层中给出可能的孔隙水位置来计算孔隙水存在状况下的稳定性，也可以计算局部加荷条件下的稳定性。

现以毕肖普法为例，简单介绍极限平衡法的计算原理。

毕肖普主要采用力的极限平衡来计算安全系数。以毕肖普法为例，说明极限平衡法的计算原理，其计算图示如图3-16所示。其上作用的荷载有Wi，Ui，Qi，待求的反力及内力有Ni，Si及ΔEi。根据剪切面上的极限平衡要求，可列出下式：

延安宝塔区滑坡崩塌地质灾害

图3-16 毕肖普法计算图示

将所有的荷载及反力、内力均投影在x’轴上，可写出：

延安宝塔区滑坡崩塌地质灾害

上式可改为

延安宝塔区滑坡崩塌地质灾害

将所有的分条的ΔEi迭加，由于∑ΔEi=0，得

延安宝塔区滑坡崩塌地质灾害

可得

延安宝塔区滑坡崩塌地质灾害

上式的Ni未知，我们利用分条上竖向力的平衡条件得出

延安宝塔区滑坡崩塌地质灾害

解方程得：

延安宝塔区滑坡崩塌地质灾害

代入式整理得

延安宝塔区滑坡崩塌地质灾害

上式两端都有k，因此在计算k时需要进行试算，一般首先假定右侧：k=1。

求出左端的k，再代入右端重新计算k值，直到假定的k值与计算出的k值非常接近为止。

2.主要灾害点稳定性分析

根据调查结果，调查区灾害的发生与降雨因素关系密切，故在参数选择上以饱水状态下的岩土体物理力学参数作为计算参数。根据《滑坡防治工程勘察规范》（DZ/T 0218-2006），选择安全系数＜1.05判断为不稳定，安全系数1.05～1.15为较稳定，安全系数≥1.15为稳定作为主要灾害点的稳定性判据。运用Geo-Slope 软件计算30个灾害点和不稳定斜坡的安全系数进行计算，计算结果如表3-23所示。

表3-23 主要灾害点安全系数计算一览表

续表

下面以赵家岸滑坡为例来说明采用Slope/w进行稳定性分析的具体实施步骤：

（1）剖面图引入：Slope/w可以直接从Autocad中引入斜坡剖面图，也可以直接给出比例尺画出斜坡的剖面图。为了计算剖面精确起见，根据实测剖面数据，直接输入数据点画出剖面图。

（2）选择分析方法设置：Slope/w可以选择极限平衡方法和有限单元法来计算，极限平衡法中可以选择毕肖普法、斯宾塞法、摩根斯顿法、简化法等各种方法来计算安全系数，有限单元计算时要引入斜坡内部应力状态函数来计算。本次选择极限平衡法计算。

（3）确定分块的数目和分块的容差。以确定分析计算的精确性，一般以软件默认的分块为30个，容差为0.01。

（4）划分土层并赋予每个土层力学参数。Slope/w主要以不同岩土性质的分界线来区分各岩土性质，把不同岩性分成不同的土层区，并用不同的颜色以示区分。给土层分区后，再赋予各土层力学参数，力学参数根据延安部分地区勘查数据给出。

（5）给定潜在圆弧滑面的圆心位置，给出圆心位置x和y方向上的增量步和圆弧半径范围和半径增量步，程序自动搜索潜在的最危险滑面，计算其安全系数。对赵家岸滑坡，搜索的最危险滑面如图3-17所示，从图上可以看出，赵家岸滑坡后壁最不稳定。

图3-17 赵家岸滑坡最危险滑面图

（三）类比法

工程地质类比法，是把已有的滑坡或边坡的稳定性研究经验应用到条件相似的对象滑坡或边坡的稳定性判定中去。在进行类比时，不但要考虑滑坡或边坡结构特征的相似性，还应考虑促使滑坡或边坡演变的主导因素和发展阶段的相似性。影响滑坡或边坡稳定性的因素可分为地形地貌、地质特征（地层岩性、岩土体结构面特征、构造节理等）、降雨、人类工程活动（开挖、加载、蓄水等）。这些因素对滑坡或边坡的稳定性是相互作用、相互影响的。在这些因素的相互作用下，结合坡体变形特征，判别坡体的稳定性。

1.地形地貌

通过对调查区灾害点坡度与坡高统计认为，调查区滑坡多发生于25°以上、坡高大于30m的斜坡，且集中坡度在30°～50°、坡高在40～120m的坡体上。在调查的滑坡中，原始坡型为凸型坡的，占滑坡总数的36.52%；直线型坡占滑坡总数的52.56%；合计占滑坡总数的89.08%，即调查区滑坡发育坡体以凸型、直线型坡为主，安全隐患斜坡坡度在40°以上，且集中于坡度为60°～90°、坡高大于20m的地段内，在地貌上大多位于冲沟两侧或坡体前部的人工斩坡、开挖地段。

2.地层岩性

调查区地层岩性主要由更新世黄土、新近纪泥岩、侏罗纪和三叠纪砂、泥岩及互层组成。由于更新世黄土（主要是晚更新世黄土）的湿陷性崩解性，以及红粘土及泥岩的相对隔水和遇水软化、强度降低的性质，使其成为斜坡失稳、发生滑坡、崩塌灾害的易发地层。基岩是全区的基座地层，构成黄土-基岩接触面滑坡的滑床；在基岩出露较高、风化强烈地段或砂泥岩互层地段，是岩质斜坡失稳形成地质灾害的易发区。在黄土斜坡地带，人工开挖形成高陡边坡，成为地质灾害潜在隐患地段。

3.岩土体结构面

调查区岩土体结构面主要是黄土内部顺坡披覆的古土壤层、黄土与红粘土层界面、黄土与砂、泥岩层界面、滑坡所形成的滑塌节理面、滑面以及坡体内部发育的构造节理面、垂直节理面、裂隙等。由于渗透性的差异，在性质差异较大地层岩性界面上形成了隔水层，汇聚的雨水使得上覆黄土、泥岩软化、泥化，抗剪强度降低，形成软弱带，诱发滑坡的发生；而滑坡体内部发育的滑塌节理面、滑面是诱发滑坡复活或发生滑塌的主要因素。这些结构面的存在对坡体的稳定性有着潜在的威胁，一旦条件成熟，可能引起滑坡或诱发滑坡复活而造成灾害的发生。黄土内部发育的构造节理及垂直节理、裂隙等是黄土边坡失稳的一个重要因素。黄土边坡常常沿这些内部节理面发生破坏，比如居民窑洞发育构造节理，则常常沿构造节理面发生塌窑事故。高陡边坡地带，土体常沿垂直节理发育并形成卸荷裂隙、拉张裂缝，形成危岩、危坡。受构造作用，岩体内部发育共轭节理，岩体被切割为不同大小、不规则的岩块，受物理风化作用，发育风化裂隙，使得岩体更加破碎，在边坡尤其是高陡地段易发生崩坠现象，造成灾害。在砂泥岩互层高陡边坡地段，泥岩抗剪强度较低，与砂岩强度差异较大，再加之易受风蚀作用，致使上部砂岩悬空、鼓胀外倾，形成危岩体，易发生倾倒、拉裂、鼓胀等形式的崩塌灾害。

4.人类工程活动

人类工程活动是诱发地质灾害发生的直接因素。人类工程活动主要以不合理的斩坡、开挖及修建蓄水库为主。由于受地形地貌因素的制约，调查区居民为了居住、生活及经济建设等的需要，工程活动强烈，进行大量的开挖、斩坡等，造成坡脚应力集中并急剧增大，原有的应力平衡状态遭到破坏而失去平衡，诱发坡体失稳而发生塌方事故。比如尚合年村滑塌，麻塔崩塌等灾害，均是由于不合理的开挖，造成边坡过陡，引起坡脚应力过于集中，在其他因素的影响下发生的塌方事故，造成伤亡及财产损失。再如延安市卫校东侧沟内滑坡，是由于人为不合理的斩坡、开挖坡脚，导致滑坡发生，将石砌挡墙推倒，滑体涌至居民屋墙。目前，坡体坡度约45°，处于不稳定状态，对居民生命财产构成直接威胁。而人工修建蓄水库，引起地下水位抬升，导致坡体容重增加，破坏了原有的应力平衡状态，且地下水导致坡体内部软弱带软化、泥化，抗剪强度降低，易诱发滑坡的发生或老滑坡的复活。赵家岸滑坡由于坡后库岸蓄水，导致地下水位上升，村民地基严重渗水，且地下水位达到了老滑面上部，并有泉水出露，滑坡体稳定性很差，有复活的危险，危及赵家岸村民的生命财产安全。

根据以上因素分析对比，结合坡体变形迹象及特征，对部分重大灾害点进行稳定性判别（表324，表3-25）。

表3-24 主要滑坡灾害点稳定性分析

续表

表3-25 主要不稳定边坡点稳定性分析表

（四）主要地质灾害稳定性综合评价

前面已经用数值分析法、极限平衡法和工程地质类比法对主要灾害点的稳定性进行了分析，三种方法分析的侧重点不一样。数值法主要是采用弹塑性力学理论和数值计算方法，从研究岩土体的应力和位移场的角度，分析评价岩体在一定的环境条件下的稳定性状态；极限平衡法主要运用极限平衡理论来评价斜坡稳定性；而工程地质类比法则是把已有的滑坡或斜坡的稳定性研究经验应用到条件相似的滑坡或斜坡的稳定性判定中去。影响斜坡稳定性的因素比较复杂。因此，本节将综合这三种方法的计算结果，来综合判断主要地质灾害点所处坡体的稳定性。

综合分析结果表明：30处滑坡和不稳定斜坡中，稳定的3处，占总数的10%；较稳定的7处，占总数的23.3%；不稳定的20处，占总数的66.7%（表3-26）。

表3-26 地质灾害稳定性综合评判表

二、地质灾害危害性评估

（一）评估标准

地质灾害的威胁对象包括人口和财产。人口可以直接用数量来表征；财产包括土地、牲畜、房屋、道路等。根据遥感解译和实际物价调查资料，建立主要经济价值评估标准（表3-27），按照威胁对象的危险程度和易损性，依据标准逐一累加计算。地质灾害灾情与危害程度分级标准按表3-28的规定评估。

表3-27 承灾体经济价值评价标准表

表3-28 地质灾害灾情与危害程度分级标准表

1）灾情分级：即已发生的地质灾害灾度分级，采用“死亡人数”或“直接经济损失”栏指标评估；2）危害程度分级：即对可能发生的地质灾害危害程度的预测分级，采用“受威胁人数”或“直接经济损失”栏指标评估。

（二）现状评估

1.滑坡

根据收集以往滑坡资料，以及本次实地调查结果，调查区近些年来有记载的、造成一定经济损失和人员伤亡的滑坡共有34处。在这34处滑坡灾害中，除1处较大级滑坡外，其余33处灾情均为一般级，总共造成5人死亡，以及102.6万元的财产损失。从已查明日期的滑坡来看，新滑坡灾害发生率为0.76处/年（表3-29）。

表3-29 滑坡灾害灾情与危害程度评价表

2.崩塌

崩塌发生后，其遗迹不易保存，地质历史时期的崩塌一般多不存在，对其发生时间尚难以进一步查明。据有时间记载的崩塌调查资料，可对近年来崩塌发生的频率给出基本的数据。从20世纪60年代以来，共发生有记载的崩塌灾害16处，其中较大级崩塌2处，一般级崩塌14处，死亡12人，经济损失48万元（表3-30）。由于调查根据灾情分级，区地质环境条件差，人口密集，尽管年发生频率低，亦应引起人们的特别关注，每一处都有可能带来生命财产的损失。

表3-30 崩塌灾害灾情与危害程度评价表

（三）预测评估

地质灾害危害性预测评估就是对可能危及居民生民财产安全、工程建设的地质灾害的危害性做出评估。本次评估分滑坡、崩塌以及不稳定斜坡三种类型，对其危害性进行预测评估。评估内容主要是受威胁人数以及由于财产损毁而可能造成的潜在经济损失。

1.滑坡

区内滑坡可分为古滑坡、老滑坡和新滑坡3类型，这些滑坡在自然和人为因素的双重诱发下，均存在复活的可能性。野外调查滑坡总共有293处，可分为活动滑坡和不活动滑坡。本节筛选出活动滑坡39处，占调查滑坡总数的13%，对其危害性进行预测评估。

通过对这39处滑坡的危害性预测评估，危害性大的有8处，危害性中等的有25处，危害性小的有6处。总共有约2098人受到滑坡威胁，潜在经济损失约2863万元（表3-31）。

表3-31 滑坡灾害危害性预测评估

续表

2.崩塌

调查区地质灾害以黄土滑坡为主，崩塌居次；调查中所指的崩塌，有崩塌隐患和已发生崩塌两种，这里所指的是已发生崩塌的潜在危害性预测。根据实地调查和以往资料调查结果，区内所发生的52处崩塌灾害中有14处目前还处于不稳定状态，存在潜在危险，占调查崩塌总数的27%。崩塌发生的坡面，在以降水为主的风化作用下，也被改造，且极易生长植被，也不易发觉。既成崩塌少，并不意味着崩塌的危害性小。崩塌的形成条件在调查区普遍存在，黄土深厚，直立性好，垂直节理发育，延河及其支流两岸黄土陡壁悬崖比比皆是，大多窑洞都是选择很陡的坡面（＞65°）水平掘进，窑洞前平房和院子都置于高陡黄土悬崖崩塌的威胁下。

这14处崩塌灾害中，危害性中等的有6处，危害性小的有8处，危害性大的暂无，这与崩塌灾害规模、影响范围较小有关。14处崩塌共威胁240人，潜在经济损失56万元（表3-32）。

表3-32 崩塌灾害危害性预测评估

3.不稳定斜坡

不稳定斜坡是一种潜在地质灾害，既有基岩斜坡，也有黄土斜坡，以及黄土-基岩斜坡，在调查区广泛分布。坡下多有居民居住，或为企事业单位办公、生产基地，是全区生产建设和人民生活的主要场所，从而构成潜在危害。不稳定斜坡只是对斜坡的稳定性做出不稳定的基本判断，但对其不稳定的变化模式没有给出确定的结论。这是由于潜在的变化存在许多不确定的因素，尚不能对其未来变化做出准确的预测。

在详细调查的51处不稳定斜坡中，有11处存在较大潜在威胁，占不稳定斜坡总数的22%。对其威胁人口和潜在经济损失进行估算统计表明，危害性较大的不稳定斜坡有3处，危害性中等的有8处，其他40处危害性较小（未列入）。总共威胁909人，潜在经济损失652万元（表3-33）。调查中只是有选择性地在不同地区选取了部分不稳定斜坡作为调查点，以反映不稳定斜坡的基本特征。实际上，未发生过崩滑灾害的不稳定黄土斜坡其危害性最难评估，对不稳定斜坡的预测评估工作有待于进一步的研究探索。

表3-33 不稳定斜坡危害性预测评估

续表

地震的易损性评价

一、地震易损性评价的方法

易损性是在给定地区估计由地震发生造成的损失，常以一个从0（没有破坏）到1（完全破坏）的标量来表示。目前地震灾害易损性评价方法主要有以下几种方法。

1.损失率及破坏率

几乎所有类型的地震损失，无论是任何设施或其中的一部分，都可以合理地简化成损失率和破坏率的表达式。

损失率＝地震损失/重置价值

破坏率＝破坏建筑物数/建筑物总数

其平均损失率定义为：

城市地质环境问题综合影响评价及区域可持续发展：以廊坊市城市规划区为例

2.破坏概率矩阵

破坏概率矩阵是以表格形式描述平均损失率和破坏率的一种综合表述形式，在破坏概率矩阵中，给定烈度对设施的破坏是通过一系列破坏状态来描述。在美国，表3-1给出了破坏状态的七个等级以及相应的损失率范围，是由ATC-13方法定义的（ATC,1985）。

矩阵中每个数表示给定烈度和破坏状态情况下的概率，矩阵中每个百分数都是由经验数据得到的。

城市地质环境问题综合影响评价及区域可持续发展：以廊坊市城市规划区为例

MDFI：给定烈度为I时的平均损失率；DS：破坏状态；CDFDS：一定破坏状态下的损失率中值；PDSI：一定烈度和破坏状态下的概率。

表3-1 破坏状态和损失率的范围表（美国）

这样，对给定某类设施（i），由一定烈度（Ⅰ）造成的破坏的期望损失可由下式计算：

破坏的损失＝（重置价值i）×（MDFI）

3.分类清单法

分类清单法是将遭受地震影响的设施根据它们的结构类型和使用情况进行分类，根据地震中各类损失情况进行汇总得到地震的破坏损失。依据全国范围的房屋普查结果，建设部将城市建筑分成四类：①民用砖房；②工业厂房；③钢筋混凝土框架房；④普通民房。图3-1给出了各类建筑物遭受不同地震烈度时易损性分析统计结果（据陈颙，1999）。

但该类方法也有较大的局限性，一般大型或重要设施震害情况有较好的记录，但对大量其他类型的人造设施，它们的数据是零散的、不完整的，常常不精确甚至没有。

二、易损性评价

按2004年12月底调查统计资料，廊坊市市区共有建筑物面积19104800m2。其中多层砖房11175704m2，普通民房4150000m2、工业厂房2092596m2、钢筋混凝土框架建筑1686500m2。从建造年代看，绝大多数是近20年来建造的。60年代前建造的现存民房较少，民房主要分布在翟各庄、碾子营、尖塔镇、周各庄、董村、蔡豆庄、北史家务乡等城中村内；钢筋混凝土框架建筑多为2002年以后新建，抗震性能好，零星分布在市区内，分布较为集中的地段为康乐花园、蓝水湾、阿尔卡迪亚、锦绣家园等地段；工业厂房主要分布在开发区及铁路以南银河南路以东地段；多层砖房遍布市区。

图3-1 中国四类建筑估计的易损性曲线

另外，考虑到市区内部分地段存在可液化砂层及不同厚度的淤泥质土层，这些都是加重震害损失的因素。主要分布在开发区东北部、航天学院等地段，这些地段在Ⅷ度震害情况下，可能发生砂土液化，易损性指数会较高。

依据中国四类建筑物估计的易损性曲线（图3-1）可以将廊坊市地震易损性划分为：较高易损区、中等易损区和较低易损区。

较高易损区分布在规划区普通民房集中地段，如：翟各庄、碾子营、尖塔镇、周各庄、董村、蔡豆庄、北史家务乡等城中村及可能发生的砂土液化区，易损性指数达0.40；较低易损区主要分布在规划区框架结构房较为集中的地段，如：康乐花园—阿尔卡迪亚一带，易损性指数为0.15；中等易损区为多层砖房和工业厂房分布地段，遍布市区，多层砖房易损性指数为0.30，工业厂房易损性指数为0.20，为中等易损性（图3-2）。

由于各方面原因，目前还存在不利于抗震的因素和问题，主要是以下几方面：

（1）市区城中村一带老旧民房较多，建筑物密度大，抗震性能差，地震时容易发生破坏，甚至倒塌。

（2）市区内部分区域道路狭窄，房屋密度大，当遭受地震破坏时，道路可能堵塞，抢险救灾车辆难以通行。

（3）市内部分地段，存在可液化砂层和不同厚度的淤泥质土层，这些都是加重城市灾害的因素。

总之，从城市整体抗震能力上看，廊坊市已有较大改善，但存在许多问题，因此当遭受中强地震袭击时，仍有可能造成较大灾害。

地震的破坏性损失评价

潜在地震对一个地区造成的损失基本上可分为两大类：经济损失和社会损失。经济损失包括所有的物质损失，如建筑物、供排水等市政管线（生命线）和财产损失、以及由于商业中断造成的税收损失；社会损失包括死亡、受伤以及受影响地区居民的健康和心理的长期影响。

一、震害预测方法及计算步骤

廊坊市是河北省一个新兴的城市，位于京津唐地区的中心，为了进行廊坊市城市规划区抗震防灾规划，对廊坊市市区进行了建筑物、构筑物的震害预测以及经济损失和人员伤亡的估计。

本项工作根据廊坊市市区地震危险性分析和地震影响小区划提供的基准周期为50年，对超越概率分别为63%、10%、3%三种概率水平的地震作用进行估算和分析。63%超越概率水平的地震作用相当于“多遇地震”，根据估计分析，小震即“多遇地震”比设防烈度低1.55度；10%超越概率水平的地震作用大体上相当于设防烈度，据此得到的震害预测结果主要用于城市抗震防灾中反映整个城市综合抗震能力；3%超越概率水平的地震作用大体上相当高于设防烈度1度，据其得到的震害预测结果作为进一步减轻地震灾害的各项救灾措施的依据。

图3-2 廊坊市城市规划区地震灾害易损性分区图

本报告对城市规划区进行震害预测的范围是廊坊市市区，震害预测结果的形式是给出各规划区内各类建（构）筑物属于五种震害程度（基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏、倒塌）所占的面积数，损失估计的结果是给出规划区内经济损失和地震发生在白天和夜间的死亡人数和受伤人数，需要指出这里所进行震害预测的各类建筑物都属于群体的对象。

震害预测和损失估计大体包括如下步骤：

①分别对廊坊市市区各网格内的全部建筑物，按多层砖房、工业厂房和普通民房、框架结构和各种用途（如住宅、办公、学校、商店、仓库、剧院等）分类，并进行数量统计。

②建筑物震害预测，对规划区内各类建筑物的群体和各类构筑物估计其对应烈度分别为七、八、九度时，五种震害程度（所占的比例）作为该类建筑物抗震能力的一种度量，预测时调查建筑物结构的尺寸、强度、质量、老旧程度等结构因素，并据此预测各类建筑物各震害的数量，即震害预测最后结果。

③经济损失和人员伤亡的估计，根据建筑物震害预测结果以及建筑物的造价，内部物资的价格，企业的日产量值以及人口数量分布等调查资料得到规划区内经济损失和人员伤亡人数。

二、廊坊市城市规划区建（构）筑物状况

廊坊市城市规划区是廊坊市的主要部分，随着经济的发展，近年来城市发展较快，按2004年12月统计，共有建筑物19104800m2，其中多层砖房11175704m2，普通民房4150000m2，工业厂房2092596m2，钢筋混凝土框架房1685600m2。工业厂房、钢筋混凝土框架结构的建筑物都集中在城市规划区内，钢筋混凝土框架房以居民住宅为主，多为近期修建，少量为办公用房及商业用房。

廊坊市市区从建筑物建造年代上看，绝大多数是近20年来建造的。尤其是民房90年代以后新建的占多数。60年代以前建造的现存民房较少，多层砖房、工业厂房、钢筋混凝土框架房绝大多数是近20年来新建的。基本上都进行了抗震设计。

三、各类建（构）筑物震害预测依据全国范围的房屋普查结果

建设部将城市建筑分成四类：①民用砖房；②工业厂房；③钢筋混凝土框架房；④普通民房。不同类型的建筑震害损失率由表3-2、表3-3、表3-4和表3-5给出。

表3-2 多层砖房的破坏概率矩阵表

表3-3 工业用房的破坏概率矩阵表

表3-4 钢筋混凝土建筑的破坏概率矩阵表

表3-5 普通民房的破坏概率矩阵表

四、地震经济损失预测

地震经济损失主要包括以下内容：

（1）建筑物破坏引起的经济损失；

（2）建筑物内部的物资损失；

（3）停工停产引起的损失；

（4）社会反应引起的损失；

（5）国家救灾费用。

建筑物破坏引起的损失＝建筑物面积×损失预测系数×单位平方米造价

建筑物面积是规划区内各种震害的建筑物面积。损失系数Y值是根据调查资料，并参考各地的预测经验予以确定，见表3-6。

表3-6 损失系数Y值表

Y1为建筑物破坏后修复费用与原造价的比值；

Y2为企业原有固定资产的设备修复和更新费用等与原有固定资产的比值；

Y3为企业因震害而停产造成的利润损失。廊坊市市区2004年平均利润率为15%左右，各级震害时停产时间分别为1个月、3个月、1年和3年，因此：

当基本完好时：Y3＝年产值×15%×1/12=0.0125年产值；

当轻微破坏时：Y3＝年产值×15%×3/12=0.0375年产值；

当中等破坏时：Y3＝年产值×15%×12/12=0.15年产值；

当严重破坏时：Y3＝年产值×15%×24/12=0.30年产值；

当倒塌时：Y3＝年产值×15%×36/12=0.45年产值。

表3-7 各类建筑物造价

震害损失计算方法：

（1）建筑物本身的震害经济损失＝相应的震害等级的某类建筑物面积×某类建筑物单位平方米造价（按表3-7取值）×Y1值（表3-6）。

（2）建筑物内部物资损失＝相应的震害等级的单层工业厂房或空旷房屋或框架厂房的面积×企业单位平方米固定资产（按表3-7取值）×相应的震害等级损失系数（按表3-6中取值）。

居民家庭财产损失＝相应的震害等级的平房和多层砖房的面积×相应建筑物单位平方米造价（按表3-7中取值）×Y4值（表3-6）。

（3）企业停产的经济损失＝相应的震害等级的单层厂房或框架厂房的面积×企业单位平方米年产值（按表3-7中取值）×企业停产损失系数（按表3-6中取值）。

（4）社会反映引起的损失

七度震害时，按廊坊市市区总利润、税收的3%取用。

（5）国家救灾费用

按以上一至四项总经济损失的5%计算。

经济损失汇总如附表1、附表2和附表3。

具体计算方法请参照河北省廊坊市市区城市抗震防灾规划（1992年）。

（6）人员伤亡震害预测

据国内外震害情况，建筑物发生中等破坏至倒塌时，才会造成人员伤亡，发生中等破坏时，只有50%建筑物造成人员伤亡，其计算公式采用下式：

A=（SⅢ＋SⅣ＋SⅡ/2）·G·V

式中：A为人员伤亡数

SⅡ为中等破坏的建筑物面积数

SⅢ为严重破坏的建筑物面积数

SⅣ为倒塌的建筑物面积数

G为人员伤亡率，取0.0011

V为人口密度系数

100人以下/公顷，V=0.8;

100～200人/公顷，V=1.0;

200～300人/公顷，V=1.2;

300人以上/公顷，V=1.4。

求出A后，再求死亡人数A1。

A1=A/（1+Y）

式中：Y为死亡人员的比例系数。

Y=20/0.25（100P-50）0.83

其中P按如下定义：

P极大规模，即倒塌/全部＝80%～90%;

P大规模，即倒塌/全部＝50%～80%;

P中规模，即倒塌/全部＝30%～50%;

P一般规模，即倒塌/全部＝5%～30%;

P较小规模，即倒塌/全部＝1%～5%;

P值分另取1.3,1.1,1.0,0.8和0.65。

受伤人员数即为A2=A-A1。

人员伤亡的震害预测结果见表3-8、表3-9和表3-10。

表3-8 7度地震建筑物震害预测与损失估计表

表3-9 8度地震建筑物震害预测与损失估计表

表3-10 9度地震建筑物震害预测与损失估计表

续表

　地震上超点变化曲线的编制与分析

7.1.1　上超点变化曲线的编制

用于研究海（湖）平面相对变化的标志很多，通常包括海（湖）岸沉积物的上超和顶超、反映古水深和古环境的古生物、岩石、矿物和化学元素等。其中，海（湖）岸沉积物的上超和顶超被认为是海（湖）平面相对变化的最可靠的地层标志（P.R.Vail等人，1977）。海（湖）岸上超和加积指示了海（湖）平面的相对上升；海（湖）岸沉积物的顶超现象指示海（湖）平面的相对静止；海（湖）岸沉积物的上超从一个层序的最高位置向上覆层序的最低位置迁移指示海（湖）平面相对下降。地震剖面为确定沉积层序内海（湖）岸沉积的上超和顶超模式提供了最佳资料，而钻井控制则为确定海（湖）岸相和海（湖）相提供了基本保障。因此，在有地震测网覆盖和一定数量钻井控制的盆地内，可以测定出海（湖）平面相对变化幅度，绘制出反映整个地史时期海（湖）平面相对变化的曲线。

7.1.1.1　上超点拾取

从理论上说，在地震剖面上识别追踪海（湖）岸上超或上超点的迁移，计算海（湖）平面相对上升或下降的幅度，确定出相应的地质年代等并不是一件很难的事情。但在实际工作中，由于受地表地震地质条件（决定地震测网的分布和地震剖面的质量）、断裂的改造作用及地层削截、缺失等因素的制约，使得完整系统的海（湖）岸上超点识别、追踪困难重重，本区情况正是如此。

根据塔里木盆地北部沉降和沉积中心在整个地质历史时期曾发生过近似顺时针方向迁移这一基本事实，笔者在不同的地段沿不同方向测线识别、追踪不同层序的上超点，确定其垂直迁移幅度，然后通过联络测线将各结果转移至由91—AE1、NW375、NE154.4和E59所构成的大剖面上，使之形成有关联的整体。最后根据本区主要的构造和沉积特征，对某些数据进行必要的修改、调整，获得能系统地反映盆地北部地区上超点垂直迁移幅度的数据。结合年代测定资料，选择合适的比例尺，勾绘出上超点变化曲线。

需要说明的是，尽管想方设法从地震剖面上追踪上超点，但仍有若干层序的上超点变化值不能直接量取（主要是白垩系—下第三系层序）。在这种情况下，主要依据层序厚度、岩性特征，并参考了Vail曲线所显示的海（湖）平面变化趋势来间接地确定。这样做存在一些误差，有待改进。

7.1.1.2　上超点变化曲线的编制方法

P.R.Vail等（1977）提出了用地震“上超点法”编制海（湖）平面变化曲线的半定量方法，即利用地震反射界面上超点的转移幅度研究海（湖）平面的升降变化，经过差异沉降、脱压实、古水深及剥蚀厚度校正，来编制海（湖）平面相对变化曲线。我们应用上述方法，根据识别出的上超点变化，编制了本区基准面相对变化曲线，并对具体做法及其意义进行了探讨。具体如下：

（1）在地震剖面上，反射同相轴沿着层序下界面“上超”反映了基准面相对上升，上超点上移的多少反映了基准面相对上升量的大小。反射同相轴沿着层序界面“顶超”反映了基准面相对静止。反射同相轴被层序界面“削截”则反映了基准面相对下降。被削截的同相轴越多，表明基准面相对下降量越大。

（2）利用上超点与削截点做基准面相对变化曲线时，应尽量消弱差异沉降的影响。

假设沉积时层序底界面地形坡度小于5。（一般三角洲，辫状河三角洲均满足此条件），对上超情况下，可以认为由第一个上超点到最后一个上超点反射同相轴之间垂直距离是基准面相对上升幅度（图7—1a）。如果上超点被层序界面削截，则需根据削截处反射同相轴切线方向向层序顶界面延伸后再量取上超点之间的距离（图7—1c）。对削截情况下，可以认为由第一个削截点对应的同相轴与最后一个削截点之间的垂直距离是基准面相对下降值。对上超点向下转移情况，可以认为由水进相对远处的上超点的切线与向下转移的上超点之间的垂直距离是基准面相对下降值（图7—1b）。而对顶超情况，则可以认为是上超点向下转移的一种特例，上超点没有明显的垂直下降幅度（图7—1b）。这样在每个层序内量取基准面相对变化量，可以一定程度上减小由于沉积之后构造沉降在层序不同部位产生的差异沉降的影响。图7—2是根据E59线识别出的三叠系上超点，按上述方式而编制的部分曲线。

图7—1　地震剖面上基准面变化幅度测量方法示意图

图7—2　塔里木盆地北部地震E59线三叠系层序地层解释与上超点曲线

7.1.1.3　地层年龄的确定

塔里木盆地北部地区沉积地层巨厚，地质条件复杂，加之同位素年龄测定费用高，使系统的地层同位素年龄测定难以开展。至今地质矿产部西北石油地质局仅对少数层段的地层进行了绝对年龄测定，但其数据零散，尚不能用于横向对比。本书中利用标准化石带对比方法来确定研究区内地层年龄，即采用古生物研究提供的年代资料。

将古生物研究提供的年龄值与Vail第二代海平面变化曲线（1988）相应地层的年龄值对比（表7—1），发现这两组数据可比性强，相应层位的数据值接近，这为本区上超点曲线与Vail曲线的对比分析提供了方便。

表7—1　两种地层年龄数据对比表

在确定各地层段年龄后，各层序所经历的时间长度基本上用均分法求取（即系的时间长度除以该系内层序个数）。这是一种相当粗略的近似方法，给上超点曲线及其包络线带来的主要影响是：（1）减缓或加剧曲线变化速率（减缓情形多于加剧情形）；（2）使波峰、波谷位置偏离（应有位置）。但它不改变曲线（升、降）变化趋势，这一点对我们的分析至关重要。

值得一提的是层序边界与地层边界关系问题。

最新的（P.R.Vail）海平面升降曲线清楚地显示出：大至系的界面，小至阶的界面，大多数为层序内部密集段的顶面，而不对应层序界面。就系的界面而言，除

、S/O的界面与层序界面吻合，其它各系的界面均不是层序界面。而阶的界面与层序界面吻合率更低，且新、老地层的情况又有所不同。古生界共45个阶，125个（三级）层序，其中只有14个阶的界面与层序界面吻合，吻合率不到三分之一。中新生界有54个阶，120个层序，其中仅有5个阶的界面与层序界面一致，吻合率不到十分之一。传统的地层界面的确定受到严峻挑战。

塔里木盆地北部地层划分又是怎样一种情形呢？本区地震剖面上反映层序界面与传统的地层界面不一致的典型实例是震旦系与寒武系的分界面。以往研究是根据露头观察所得地层组成特点，结合地震反射特征，将地震剖面上一连续性好、反射能量强的同相轴（在E59线30km处反射时间为4.8s）定为寒武系/震旦系界面的反射。这是一个十分明显的、规模很大的下超面。地震层序分析认定其为寒武系层序内部海进体系域顶面的反射，而不是层序边界，层序界面应定在该同相轴之下约35ms（台地上）的反射波上（在盆地内则定在海进体系域下伏的低水位体系域底界面上）。尽管层序底界下拉的幅度不很大（如该地区约35ms），但相应的地质年代跨度的调整将可能达1Ma。在库鲁克塔格地区野外露头剖面上，下寒武统西山布拉克组下部为盆地相的硅质岩、含磷泥页岩或磷块岩，它当属层序内部密集段，其底界不是真正的层序边界，真正的层序边界应在上震旦统内部。由此可见，尽管目前还没有系统的古生物层序地层学研究成果进一步验证，但现有的地震、测井及露头资料已清楚地表明了塔里木盆地传统的地层界面决不都是层序界面。这与Vail在北欧地区进行层序地层学研究时所遇到的问题相同。

为了处理好传统地层分界与层序界面关系问题，在绘制上超点曲线时，笔者主要参考Vail曲线的成果，对各系边界附近的层序界面位置进行了必要调整（图4—27、图7—3）。这种调整不一定完全适合本区的地质特点，有待今后进一步完善。

图7—3　塔里木盆地北部地震上超点变化曲线

7.1.2　上超点变化曲线的校正

由于求取上超点迁移值的地段相距达数百公里，不同地段构造沉降幅度不同，以及因沉积物负载作用产生差异负载沉降、沉积物压实使当今地层厚度小于地层沉积初期的厚度、地层原始沉积表面与水面不重合（高出或低于水面）、沉积物成岩后经受不同程度的剥蚀等影响因素的存在，根据现存地层上超点迁移幅度编制的上超点变化曲线必须进行相应的古剥蚀厚度恢复，沉降（包括构造沉降和负载沉降）校正，脱压实和古水深校正，消除各因素的影响，才能客观地反映（绝对）海（湖）平面升降变化。

古水深校正数据的取得主要依赖于对水深变化反应敏感的超微古化石带的研究。这是一项十分繁锁的工作，目前条件下暂难以开展。剥蚀厚度的恢复是一项技术难度较大的问题，目前还没有一个很完善的解决办法。我们主要是利用上节所述的上超点取值方法，在量取剥蚀地层厚度时，对剥蚀地层上超点变化进行一定程度的校正。

鉴于上述原因，我们将重点放在沉降校正上和压实校正上。

我们仔细观察对比了不同条件下，沉降速率值的变化对上超点曲线校正的影响。

首先考察了近均匀沉降条件下，取不同沉降速率值对上超点曲线校正的影响。

根据西北石油地质局第一物探大队1991年提交的石油物探普查成果报告列举的沙雅隆起各历史时期不同部位沉降速率值，求和后取其平均值（7.85×10-5m/a），作为校正用的沉降速率值。另外选择两个速率值，一个为6.5×10-5m/a，另一个为9.0×10-5m/a。对比用三个不同速率值校正的上超点曲线的变化特点后，发现：（1）曲线的总体变化趋势相同，除升、降幅度略有差异外，三条曲线极为相似，（2）曲线上段上升幅度偏大（与Vail曲线相应段对比），为异常段。由此可认为，在一定误差范围内求取沉降速率值，不会改变校正后的上超点曲线的总体变化趋势。

取沉降速率为某一常数值进行校正，所得上超点曲线的上部存在异常段，这是本区特定的地质条件所决定的。本区第三纪平均沉降速率值高达11.12×10-5m/a，远大于先前各地史时期的沉降速率。因此，需要对上超点曲线进行非均匀沉降条件下的沉降校正。

笔者用两条不同的沉降曲线（均为折线）对上超点曲线进行校正。第一条折线的选择参考了物探研究报告提供的不同时期沉降速率值，另一条折线是在分析了用第一折线进行校正后（上超点）曲线的形态特点后，参考其它有关塔北地区沉降速率变化研究成果，对第一折线作一定的调整而成。

对比分析两条上超点变化曲线，可以清楚地看到：①曲线的总体变化趋势未变，仅某些峰、谷的幅度有较小变化；②曲线上段的异常现象消失；③这两条曲线与前面所得的三条校正曲线相似。

用不同折线和不同斜率的直线进行校正后所获上超点曲线具较好的相似性，这一事实表明，上超点曲线的总体变化趋势是可信的，是客观地质现象（上超点迁移变化）的真实反映。

脱压实校正是修正上超点曲线变化幅度的一个重要环节。因为现在测量的地层厚度，经过了长期压实作用，并非当时沉积时的厚度.脱压实校正的方法就是将地层现今的孔隙度恢复到沉积时的孔隙度。

设同一沉积物压实前、后的外表总体积为V0和V，并设压实前、后的孔隙度为φ0和φ，在不发生矿物的化学变化情况下，岩石颗粒实体体积是不变的。即：

新疆塔里木盆地层序地层特征

在沉积物所占底面积不变的情况下，设压实前、后的地层厚度为H0和H，则有

新疆塔里木盆地层序地层特征

根据本区速度谱与声波时差的研究，可知本区孔隙度随深度的变化规律，然后利用上式，可将现在的地层孔隙度恢复到初始沉积（埋藏深度为零）时的孔隙度，从而恢复当时的地层厚度。

图7—3显示出了经校正后塔北地区的上超点变化曲线及其包络线。尽管这条包络线还只是一条半定量曲线，其波峰、波谷不能代表海（湖）平面变化幅度，但其起伏变化形态能反映本区海（湖）平面升降变化趋势，是我们探讨海（湖）平面变化规律的主要依据。

7.1.3　塔里木盆地北部上超点曲线包络线的分析

由上超点包络线峰、谷个数可以看出，从震旦纪到第三纪，本区海（湖）平面共经历了十次长周期的升降变化。与这十次周期性变化大致对应的时期为：震旦纪—寒武纪、早奥陶世、中晚奥陶世、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪—第三纪。在十次长周期的海（湖）平面变化中，以早奥陶世末、泥盆纪末、二叠纪末、三叠纪末和侏罗纪末的升降变化幅度（即最高值与最低值的差值）为最大，以寒武纪末变化幅度为最小。与之相对应地，形成了六大套岩性组成不同，外部总体形态各异的沉积巨层序。

与Vail曲线对比可看出本区海（湖）平面变化的区域性特征和地区性特点。

三叠纪及其以前时期的曲线段，塔北曲线的形态与Vail曲线具有很好的相似性，其峰、谷的数目（表示海平面升降旋回次数的参数）、相对幅度均有较大的可比性。这预示着古生代时期本区与外海联系密切，全球海平面升降变化对本区水平面变化有重大影响。在中三叠世中期（相当于层序S44沉积时期，即与阿克库勒钻井揭示的中油组砂岩大致相当的时期），本区可能经受了一次大规模的海侵。

Vail曲线指示出，由震旦纪到寒武纪，全球海平面持续上升，到寒武纪末期，海平面达最高水位。塔北曲线则指示，本区海平面变化在寒武纪末期处于相对稳定阶段（甚至呈低幅度下降趋势），最高水位期出现在早奥陶世中晚期。海平面高水位期的这种滞后现象反映寒武纪末期本区与外海的联系可能受到一定阻碍，全球海平面处于高水位时外海海水不能大规模涌进本区。

塔北地区侏罗纪—第三纪曲线段的形态变化趋势与Vail曲线差异较大。造成这种现象的原因有两种，其一是上超点迁移幅度确定的可靠程度较差，曲线形态变化不能正确反映湖平面升降变化。如白垩系—下第三系地层内部地震反射不十分清晰，上超点迁移幅度的求取主要参考层序厚度及岩性特征变化。侏罗纪地层在塔北地区范围内厚度较薄，其主体部分位于本区东南方向，现有地震剖面所探测到的只是侏罗系的一部分层序，另一部分层序未被认识，这势必使曲线畸形，影响分析成果。第二个原因是侏罗纪—第三纪本区属陆相环境，与外海处于隔离状态，湖平面的升降变化完全不受全球海平面变化的影响。