5.12，什么因素救了成都

山川视眼为在头条平台首次公开发表写的话：

5.12大地震15周年祭奠日即将来临，想起15年前，我在余震摇晃的七楼家中写过两篇外行讨论大地震科学的从未公开发表过的论文（受当时四川政策鼓励获得了国家知识产权保护证书，证书号：21-2008-A（3353）-0404），现经删简（去掉论文前后格式文字及部分内容，共删掉了1163个字），首次发表于头条平台。

5.12特大地震灾害的发生，把全中国、全世界的注意力都集中到了成都、都江堰、汶川，除了积极抢险救灾外，探讨地震发生原因，为即将来临的重建工作做好准备也是重要的。为什么7.8级地震把唐山夷为平地，而成都市区承受了8.0级的地震却安然无恙，探讨其中的原因，为以后重建选项址有积极的启示。

1．问题的提出：

2008年5月12日8.0级大地震震动了成都，震动了四川，震动了中国，也震动了世界。为什么7.8级地震将唐山被夷为平地，而成都市区内承受了8.0级地震，却没有倒塌一栋现代建筑，研究这个问题对于马上要开展的重建工作是有益的。

笔者在距地震中心不到一百公里的温江七楼家中亲历了这次大地震，亲眼目睹了在地震来临之时，家具的晃动移位及家具上的物品移动掉下的全过程，事后又在比较空旷的屋顶上观察物品移动的情况，发现以上所有家具、物品都是沿着东西方向移动，倾翻的。为什么会出现这种情况？在思考这个问题的过程中，在计算机上撰写这篇文章时又经历了二十多次有感余震，其中包括中央电视台报导过的6.1级余震，特别注意感受晃动方向，证实每次晃动确实是沿着东西方向的。

1．1 成都免蹈唐山覆辙的原因

成都这次能够免蹈唐山覆辙的原因有两个，一是有了唐山地震灾害的教训，国家对建筑物制定了严格的标准；二是这次地震发生的特殊的自然性，第一个原因自有专家讨论，本文对第二个原因作如下探讨，以期对重建工作有参考作用。

1．2 成都免蹈唐山覆辙的地理原因

同样面临特大地震，成都免受唐山式大灾的地理原因有四个：第一，成都西北及南边山脉的保护；第二，地震源的特殊位置；第三，四川盒地沉积地质；第四，成都市内建筑物的走向。

2．什么因素救了成都

2．1四大要素分析

图1 汶川、都江堰、成都地区卫星遥拍图

从图1中可以清楚地看到有一条从西南向东北走向的山脉横卧在成都西北边，这就是成都的龙门山，龙门山脉属于横断山与成都平原的过渡区，可以说它是横断山脉的前沿，也可以说它是成都平原沉积过程中古代海洋的海岸线，硬地壳在此处有一个较长、较平缓向东南延伸的过程，龙门山的西北边是高耸的横断山脉，使龙门山西北方向上的地壳特别厚重，犹如一个反射墙，这种一边厚，一边薄的地壳结构使得汶川、都江堰西北边的地壳刚性大，不容易发生震动；而东南方向的地壳软，容易被激震发生地壳震动，这是使成都免受大灾的第一个地理要素；从图中还可以看出使成都免受大灾的第二个地理要素是从地震中心映秀镇作一条龙门山脉的垂线，都江堰、成都市正好在这条垂线上（图中绿色线），这一特殊的地理现象保护了成都；

第三要素如图2所示，

图2 震中西是厚实山脉，东是砾石缓冲区上的成都

四川盆地远古时是海洋，在长期承受各方河流冲积来的砾石、泥土的过程中逐渐形成平原地貌，在地面深处是以砾石为主的沉积物堆积在硬地壳之上，形成砾石缓冲层区，这个地基对地震波有吸收、缓解作用；成都幸免于难的第四个原因如图3中长方形

图3 成都位于龙门山的垂线方向上，距山距离近

所示，为适应成都平原西北高东南低的地理特点及为了防止夏天“西晒”，成都的建筑物大都是东西走向或微微偏向西北——东南方向，也就是说成都建筑物大多与龙门山垂直。

2．2 反射波成因

图3是图1的平面图，当强烈地震在映秀镇发生时，首先呈放射状向四周传播（如图3中的蓝色线条），以龙门山为轴线（图3中的紫红色线），向东南方向的震动波在相对较薄的地壳中顺利传播，形成第一震动波；向西北方向传播的震动波遇到了横断山厚重地壳的抵抗而反射（如图3中的绿色线条），在相位上滞后于第一波而紧紧尾随第一波向龙门山东南部（即成都方向）传播，正是这个反射波与第一波重叠拯救成都市免受了唐山之灾。

2．3震动波对建筑物的作用

当向东南传播的第一震动波来临时，如图4a所示的与波传播方向垂直的建筑物在震动波的作用下

图4 第一波引发房屋震动示意图 a震动波纵向通过建筑 b震动波横向袭击建筑

发生上下震动，这种走向提高了抗震能力，如果建筑物如图4b 所示，建筑物的走向与震动波平行，建筑物发生左右摇晃，显然抗震能力被大大减弱，也许在第一波来临时就会垮塌。

如果没有龙门山对震动波的反射，整个成都市的建筑就只能在第一震动波的作用下煎熬了。能坚持住不垮塌的一定是防震级别很高的建筑，如果发生垮塌，一定是如图4b 所示的与震动波平行的建筑先于如图4a所示的建筑垮塌。

2．4反射波对建筑物的作用

震动中心西北面有龙门山脉，对震动波进行了强烈的反射，由于震动中心距反射墙距离较近，使反射波与主波错开了一个相位，共同作用于建筑，这个反射波可以抵消主波的破坏作用成为有益反射波（如图5所示，东西走向或东南——西北方向走向的成都地区建筑物就是受到这种有益反射波的保护）。

图5 错开相位的主波（黑）与反射波（红）共同作下，虽增加了建筑的震动，但减轻了对建筑的破坏作用。

反射波也可以与主波相位重合，强化主波的破坏作用成为有害反射波（由于传播角度变化，反射波到达北川、青川地区与成都相同走向的建筑时，就变成如图4b的有害反射波，）这时的破坏作就大大增强，受力示意图如图6

图6 反射波（红）与主波（黑）相位重合，形成有害波，对建筑破坏作用增大

所示的有害反射波，与主波共同作用，形成一个力偶矩，加快了建筑物的倒塌。

如果震动中心距反射墙较远，反射波就有与主波相位重合的可能性，这样造成的损失就会更大了，唐山地震发生时是否属于这种情况还有待专家分析。

2．5水平波的吸收

另外，龙门山与西边的邛崃山、大雪山、横断山等组成了一个与地面平行的巨大弹簧，这个弹簧很好地吸收了对房屋有很大破坏作用的水平波，力学模形如图7，

图7 大地“弹簧”吸收地震水平波的力学模形

减少了地震灾害对成都地区房屋的破坏，其它地区由于力的方向不对，可能就没有这个弹簧的保护。

3．北川方向地震灾害严重的原因

从图3中还可以看到处于震动中心东北方向的绵阳、德阳、北川由于没有有益反射波的作用（有益反射波方向与反射墙垂直传向西南，与绵、德、北方向传向东北的主波放射性方向是不一致的），但却与从大凉山反射回来的传向东北方向的有害反射波作用方向一致，相位一致，加之绵、德、北已经离开四川盆地砾石缓冲地层，尽管距震动中心比成都更远，但震动造成的损失却比成都严重得多。

3．1 龙门山西南方向的山脉

从图3还可以看出，在映秀镇的东北和西南方向的放射状主波已经从东西方向逐渐过渡成沿西南——东北方向，如果房屋仍然呈东西走向建筑，主波对房屋的作用就变成如图4b所示，这对防震是很不利的。从图8中可以看出，

图8 大凉山与邛崃山形成的喇叭口把地震反射到锦、德、北方向

在地震中心映秀镇的南面有大凉山，大凉山与邛崃山形成一个喇叭口（图8中红色曲线），它的反射作用（图中黄色箭头）使成都西北方向的北川、青川等地处于主波横向冲击和有害反射波与主波相位相同，峰谷叠加，对建筑物造成巨大的破坏，因而损失惨重。

3．2反射波的不同作用

喇叭口对主波的反射与龙门山的反射波在成都地块下相互垂直、干扰、抵消，进一步削弱了地震波在成都市区破坏力，这也是这次地震震动时间很长，破坏力不大的原因。但主波从震源到达大凉山，形成反射波（图8中的黄色线）返回，与成都的震动波垂直相交之后，追赶上从震动中心放射状发出的沿西南——东北方向传播的主波（图3中的蓝色线），与其相位基本相同、振幅相叠加，形成极有害的反射波，当到达什邡、北川、青川等地时，造成了巨大的破坏。同时，从图8中还可以看到，地震主波到了大巴山、秦岭一带再反射回来，加重了青川、北川一带的灾情。

4．结论

成都市区在5。12特大地震中没有建筑物倒塌实在是不幸中的大幸，否则造成的损失与影响将会是十分巨大的，离震动中心这么近的大都市能够避免这场恶性天灾这一客观事实，是十分值得研究的，这是一个很庞大的工程，需要专家的研究，研究的结果对即将开展的重建家园工作是有指导意义的，笔者只是从亲身感觉来思考这个问题而已。

在建房选址时，不仅仅是按坐北朝南或防止“当西晒”考虑，还可考虑山体走向对地震波反射的影响。当然在震动中心不可测的情况下来讨论与震动波垂直的方向建房的问题是可笑的，但如果大量比较山体走向与房屋走向对房屋倒塌与保持基本完好的案例，也许对指导重建选地址有一定指导意义。

5．其它问题（略）

5.12大地震还没有过去，党和政府带领全国军民仍然在为抢救生命而奋斗，灾区重建的问题尽管还没有提到议事日程上来，但这一重大任务是一定会到来的，如何搞好重建家园的工作，使之能够成为类似灾难再次来临时居民避难的坚强支撑，是我们应当思考并科学对待的问题。

参考文献（略）