1976年7月28日,大地震将唐山这座有百万人口的城市在数十秒钟内夷为平地,65万多间房屋倒塌,36万人伤亡……7.8级的唐山大地震是中国有史以来破坏性最大的地震之一,给人民带来了巨大的灾难。
当时唐山地震烈度为11级,唐山市的厂房和住宅几乎全被破坏,而有一些建筑却完好如初。
地震后的景象
所有的树木、电线杆直立如初。唐山市内65米高的微波转播塔巍然屹立于大片废墟之中,而且震后两个微波塔之间仍可直接、准确地传递电视信号;
唐山的人防坑道除个别有小裂纹外,其他均未受到破坏;
在唐山大地震中死亡的人中没有人直接死于震动,绝大部分是因为建筑物坍塌而受害;
唐山地震后,除个别地区受采空区塌陷或其他影响出现局部起伏外,绝大部分地面、路面完好如震前,很少出现波浪起伏现象;
唐山启新水泥厂的一栋三层库房,一楼二楼基本完好,二楼的所有窗柱却全部断裂,而且旋转方向和角度各不相同,现存旋转角度最大的一个右旋达40度,旋转角度更大的当时即已脱落;
建筑体的破坏尤其是砖石结构和水泥制件的破坏,一般都是分段裂开,四面开花崩塌,整体歪斜的现象很少;
唐山公安学校有三栋三层楼房,形状相同,相互间隔10米平行排列。在地震中,南面一栋完全塌平,中间一栋只是部分散落。而即使在一栋房中,有的是第一层破坏比较严重,有的是第二层,有的是第三层。
寻根究底
为什么同一区的受震程度会存在如此大的偏差?
过去的地震学理论认为地震波分为纵波、横波两种,地震破坏主要是横波造成的,可是,这种理论根本无法解释在唐山地震现场发现的种种现象:
理由一:根据横波破坏原理,高的建筑物(重心较高)在地震破坏对象中首当其冲。
理由二:在地震现场考察中发现,地震断裂均具有旋转性,而纵波、横波的震动是没有旋转性的。
理由三:不论横波还是纵波,它们的传播都是连续的,强度是渐变的,从震中向外逐渐衰减。因为,在同一震区内,同样的建筑物受破坏程度大致相当,可是在唐山地震中出现的现象并非如此。
根据对震波的分析,专家发现扭波才是地震破坏的元凶。1979年,南京地质学校高级讲师李泰来发表了《扭波与抗震》的论文,引起了学术界的轰动。在1996年的第三十一届国际地质大会上,他以扭波为主题的发言也引起了注意。
李泰来指出,扭波与纵波和横波乃“同卵三胞胎”,其中纵波传播速度最快,其次为横波,最后为扭波。纵波使物体产生上下震动,横波使物体前后摆动,两者的破坏都不大。但是,扭波一到,则把物体从内部扭散扭断,随即垂直坠落,造成巨大破坏。有了扭波,在唐山地震现场发现的怪异现象全部迎刃而解了。
在研究出地震扭波理论后,李泰来趁热打铁进行了抗震理论的研究。因为扭波不能通过流体和柔性物体,他提出了“轮胎”理论,即采用柔性材料如橡胶作为建筑体的“轮胎”,阻止扭波进入建筑体,从而达到防震的作用。
扭波理论遭遇的尴尬
在对扭波的研究中,李泰来还惊奇地发现,中国的很多古典建筑如宫殿、庙宇、木塔等全部具有除“地下”以外的七种抗震性能,它们都是世界上抗震性最强的地上建筑物。但是,让李泰来觉得遗憾的是,自从1979年发现扭波理论后,由于经费、人手等原因,更由于扭波理论对传统地震理论的大胆否定,时至今日,扭波理论仍未得到应有的重视。唐山大地震的余波已然平息,但其中的种种疑问仍然没有可靠的答案。