摘要：通過分析國內外3種強震地表破裂或避讓風險方法及模型，提出了主干斷裂強震地表破裂危險性及主干斷裂建筑物避讓距離危險性分析方法及公式，將其應用于華北地震區的4個潛在震源區進行計算，所得結果可靠，危險性分析評估方法可取代宏觀定性評估方法。
關鍵詞：強震;地表破裂;危險性分析;潛在震源區;避讓距離
《地球科學》(月刊)創刊于1990年，由中國地質大學主辦，是中國自然科學核心期刊，以反映我國地球科學領域最新的高水平的基礎地質、應用地質、資源與環境地質及地學工程技術科研成果為主要任務。
0 引 言
強震地表破裂又稱強震地面斷裂或錯動，是發震斷層突然錯動，釋放彈性應變能產生強烈地震時形成的地面變形，是人們研究發震斷層破裂方式和力學性質的窗口。強震地表破裂與砂土液化、崩塌滑坡等引起的地面變形有重大差別，它嚴格受發震斷層控制，出露位置、展布方向和力學性質等都與發震斷層相吻合，破壞作用巨大，非人力所能抗拒(溫瑞智等，2002;李山有等，2003;徐錫偉等，2011;張建毅等，2012)。強震地表破裂災害在國內外已引起普遍關注(Batatian，2002;Hart，Bryant，1999;Perrin，Wood，2003)，我國現行的《建筑抗震設計規范》(GB 50011—2010)也明確規定了強震地表破裂的避讓距離。
目前業內仍采用宏觀定性方法對強震地表破裂進行評估，工程實踐表明，宏觀定性評估結果很難令人滿意，它與抗震防災的概率理念相悖(胡聿賢，2005)，給工程抗震設計帶來了很大困擾。由于強震和強震地表破裂是隨機性自然災害事件，目前的科學水平還無法做出準確預測，而危險性分析評估方法比較切合當前的認識水平，是工程界的普遍要求，但由于強震地表破裂比強震發生的概率更低，資料更少，因此實現危險性概率分析的難度很大。
本文分析了國內外3種強震地表破裂或避讓風險模型及方法，在總結經驗的基礎上，對強震地表破裂危險性分析的各個環節作深入研究，簡化流程，初步建立強震地表破裂概率危險性及避讓評估模型，并結合4個潛在震源區的實際情況做了試算和討論。
1 新西蘭避讓距離風險評價方法
在新西蘭，按照活動斷層避讓距離法案或評價指南(Janine et al，2003)給出避讓區影響范圍;同時，考慮活斷層和破裂的復雜性以及社區準備接受風險能力不同等因素，結合避讓區建筑物重要性類別，依照活斷層復發間隔(重復周期)，分析給出了可操作的避讓風險評價表，如圖1和表1所示(Janine et al，2003)。
按照避讓風險評價表，對于擬建建筑，一般會在巖土工程勘察報告結論或建議中給出活斷層及其破裂風險性的工程實際應用指導意見。
2 地震斷錯危險性模型
為適應工程風險設計需要，蔣溥和梁小華(1998)引入了地震斷錯(形變)危險性概念。
2.1 地震斷錯危險性模型
地震斷錯危險性指發生形變的可能性大小，可用其發生概率來表示。從工程對策來說，不僅要了解斷錯的可能性，而且更要注重其發生可能性的大小和危害。因此，梁小華等(2002)認為地震斷錯危險性涉及地震危險性、斷錯形變發生與分布特點、覆蓋層厚度影響等：
P=P1×P2×P3(1)
式中：P表示地震斷錯危險性;P1表示地震發生的危險性，可由目前常用概率模型來評價;P2指不同震級條件下地表斷錯形變的概率，見表2(蔣溥，梁小華，1998);P3指斷錯形變量值(形變寬度)分布概率(表3)(梁小華等，2002)。
2.2 模型應用
基于地震斷錯危險性模型，考慮地震事件預測的諸多不確定性，蔣溥和梁小華(1998)給出了北京市規劃區地表斷錯危害性的避讓距離建議，如表4所示。
3 強震地面斷裂預測概率模型
孫平善(1994)和馬東輝等(2015)給出了強震地面斷裂預測的概率公式：
式中：ML為震級下限，即可能產生地表破裂的最小震級，取值為6;MU為潛在震源區的震級上限;f(RM)為震級M下產生強震地表破裂的條件概率，影響該條件概率的因素很多，如震源因素、傳播途徑因素、場地地質條件因素等，這些因素量化出來的地表破裂條件概率應該是有廣泛代表性和可靠性的，但實際量化操作中很復雜需深入研究。 f(M)為所評價的主干斷層的震級概率密度函數，可用潛在震源區所在的地震區或地震帶的概率密度值由專家分配確定，并假定地震的發生在主干斷層上均勻分布。
4 主干斷裂地表破裂危險性模型及應用
4.1 主干斷裂地表破裂危險性模型
強震地表破裂評估的宏觀經驗(孫平善，1994)是其危險性(概率)分析研究的基礎，而強震地表破裂的危險性分析是地震危險性概率分析的延伸，二者所使用的基礎資料是一致的。
4.1.1 模型研究基礎
(1)主干斷裂是強震發生的主要場所
強震的發生與地質構造密切相關。我國的地震構造分布表明：歷史強震分布區帶分明(汪云素，1999)，主要沿強烈活動的主干斷裂呈線性分布。據馬東輝等(2005)的研究結果，統計1900—2018年中國歷史強震與發震構造部位的統計結果，如表5所示。
從表5可見強烈活動的主干斷裂是發生強震和強震地表破裂的主要場所，也是本文研究的重點。
(2)地表破裂的統計特點
強震不一定產生地表破裂，與強震相比，強震地表破裂是更低的概率事件。
我國是多地震的國家，歷史地震記載可以追溯到秦漢以前，但早期資料的完整性和準確性較差。在1900年之后，隨著強震儀器的問世以及現場考察工作的逐漸深入，強震震級、震中位置和震中烈度及強震地表破裂等資料才比較完整可靠。1900—2018年的百余年間，中國大陸發生6級以上的地震約365次，其中只有35次地震產生了規模不等的地表破裂，這種情況與國外基本相似，即只有少數地震產生地表破裂。
