1.4 地震灾害

地震对地面及地下结构产生的破坏作用主要表现为地面振动及伴生的地面裂缝、变形等导致结构物损毁、设备和设施破坏、交通和通信中断、生命线工程设施破坏等几种形式。地震灾害按照发生的时间分为直接灾害和次生灾害两类。直接灾害是指地震破坏直接引起的人员伤亡和财产损失，而次生灾害是指地震破坏引起的间接灾害，如地震诱发的火灾、水灾、有毒物质污染、海啸、泥石流等造成人员伤亡和财产损失。

据统计，因地震时结构物破坏造成的人员伤亡占总数的95%，特别是在早期的强地震中，由于结构物缺乏抗震措施，地震破坏严重，人员伤亡重大。20世纪初以来，人员伤亡比较大的地震有：1923年日本关东地震（M7.9，死亡约24.2万人），1976年唐山地震（M7.6，死亡约24.3万人），1995年日本阪神地震（M7.2，死亡超过6000人），1999年集集地震（M7.6，死亡2405人，受伤超过8000人，失踪79人），1999年土耳其西北部Ko caeli地震（M7.4，死亡18000以上），2008年汶川地震（M8.0，死亡6.9多万人，失踪1.7多万人，受伤超过37.4万人），2010年海地地震中（M7.3，推测死亡人数达到10万~20万人）。此外，2004年印度洋地震(M9.0)中，海啸造成印度尼西亚苏门答腊岛近30万人死亡；2011年日本东北太平洋冲地震(M9.0)引起的海啸导致近2万人失踪和死亡。

1.4.1 直接灾害

1 地表破坏

地震引起的地表破坏有地裂缝、滑坡塌方、喷砂冒水、软土震陷等几种形式。

地裂缝有两种类型。一类是构造地裂缝，它是地下断层错动在地表留下的痕迹，其走向与断层一致。如1999年我国台湾集集地震中在台中县中学操场形成2.5m的地表落差[见图1.4.1(a)]，2007年日本新潟地震(M6.6)发生道路开裂[见图1.4.1(b)]。另一类是重力引起的地裂缝和滑坡塌方。重力引起的地裂缝是土层在地貌重力作用下由于挤压、拉伸和扭曲引起的结果，常发生在古河道、河湖堤岸等地表土质松软潮湿的地方。滑坡塌方多发生在山区或丘陵地区，滑坡会切断道路、冲毁房屋，大规模的滑坡还会吞没村庄、堵塞河流。在2008年汶川地震中，山体滑坡导致汶川县城房屋被掩埋以及道路阻断[见图1.4.1(c)]。

喷砂冒水现象发生在地下水位较高、砂层埋深较浅的沿海或平原地区。地震引起的振动会使含水砂土层受到挤压，颗粒结构趋于密实，孔隙水排泄受到限制，引起孔隙水压急剧上升，地下水夹带砂土冒出地面，形成喷水冒砂现象。软土震陷一般发生在高压缩性的饱和软黏土及强度较低的淤泥质土地区。在强震作用下，软土被压密产生沉陷。图1.4.2(a)和图1.4.2(b)分别为1995年日本阪神地震中砂土液化时的地面喷水冒砂和2007年日本新潟地震时的软土震陷灾害。

2 结构物破坏

结构物地震破坏主要表现为倒塌、开裂（断裂）、变形等几种形式。

地震导致结构承受巨大的惯性力作用或者过大的相对位移，当组合内力超过结构的承载能力时，延性差的结构会发生倒塌破坏。图1.4.3(a)和图1.4.3(b)分别为历史地震中结构物受到强大的惯性力引起的建筑结构和桥梁破坏例子。

当结构构件之间连接强度低或者支承长度不足时，地震变形引起构件滑落。这类破坏主要发生在装配式结构。在2008年汶川地震中，不少住宅因多空板滑落而倒塌，都汶公路庙子坪岷江特大桥发生落梁破坏（见图1.4.4）。

地基是结构物的支撑体，当地基失效时，地面和地下结构物一般都难以幸免。如在1964年日本新潟地震(M7.5)中，砂土液化、地基失效使许多建筑物倾倒或者发生不同程度的破坏[见图1.4.5(a)]；1999年集集地震中不少建筑物也因地基变形发生倾斜、变形[见图1.4.5(b)]。

1.4.2 次生灾害

次生灾害造成的损失有时比直接灾害还要大，尤其是在大城市、大工业区，道路交通设施、给水与排水、电力和通信、煤气等是支撑人民日常生活以及生产活动最基本的要素，其中某一类设施在地震中功能失效会引起其他灾害。例如，1906年4月18日美国旧金山地震(M7.8)引起的大火，由于地震导致城市消防灭火功能的丧失，大火烧毁的建筑物达2.8万余幢，整个城市几乎成为一片废墟；1960年5月21日智利沿海地震(M9.5)引发海啸，海浪高达20.3m，并以每小时640km的速度横扫太平洋，在22小时后袭击了17000km以外的日本本州和北海道沿海地区，3~4m的浪高冲毁了海港设施、码头和沿岸建筑物；1970年5月31日秘鲁钦博特地震(M7.7)，瓦斯卡兰山北峰泥石流从3750m的高度泻下，流速达320km/h，摧毁、淹没了村镇和建筑，导致地貌改观，死亡达2.5万人；2008年的汶川地震引发的山体滑坡和泥石流造成了重大的人员伤亡和经济损失；2011年日本东北太平洋冲地震(M9.0)引发海啸，不仅引起重大人员伤亡和财产损失，还导致福岛第一核电站1~3号机组发生爆炸和核泄漏，带来严重的后果（见图1.4.6）。