4活断层的工程地质研究

null第二篇 工程地质问研究第二篇 工程地质问题研究第4章 活断层与地震4.1 概述4.1 概述在工程地质领域，把活断层（active fault）和地震（earthquake）活动所产生的工程地质问题称为“区域地壳稳定性问题”，且两者密切相关。 90%以上的地震是由于断层的活动而引起的 活断层的活动方式和特点不同分为蠕滑断层和粘滑断层（会发生地震，也称地震断层） 对地震的研究有3000多年的历史 对活断层的研究只有100多年。4.2 活断层4.2 活断层一、基本概念 1.活断层(active fault) 一般理解为目前还在持续活动的断层，或在历史时期或近期地质时期活动过、极可能在不远的将来重新活动的断层。后一种情况也可称为潜在活断层(potentially active fault)。null2.判定活断层和潜在活断层的 断层在目前持续活动的标志，当然是判定活断层的无可争议的证据。 判定潜在活断层则有各种不同的标准。 有人将之限于全新世(即最近11000a以内)， 有人则限于最近35000a (以14C确定绝对年龄的可靠上限)之内， 更有人限于晚更新世(最近100,000 a 或500,000a)之内， 或者根据近期地质历史时期(例如第四纪期间)有重复活动来判定。我国规定潜在活断层的时间上限 铁路为1×104a 高坝和核电站为5×104anull3.活断层对工程建筑物的影响（即研究意义） 由于活断层的地面错动直接损害跨越该断层修建的建筑物；随之伴有的地面变形，影响临近的建筑物； 伴有地震发生的活断层，强烈的地面震动损害较大范围内的建筑物 活断层错动直接损害建筑物的例子迄今为止为数不多。在我国则有1976年唐山地震时的长达8km的地表错断。它呈北30°东方向由市区通过，最大水平错距3m，垂直断距0.7一lm，错开了道路、围墙、房屋、水泥地面等一切地面建筑物。二、活断层的基本特征二、活断层的基本特征1.继承性与反复性 2. 是深大断裂复活运动的产物 3.活动方式 蠕滑(creep slip)：持续不断缓慢蠕动的又称为或稳滑(stable slip); 粘滑(stick slip)：间断地、周期性突然错断的，粘滑常伴有地震，是活断层的主要活动方式。三、活断层参数的研究三、活断层参数的研究活断层在时空域内运动的参数有： 产状 长度 断距 错动速率 错动周期 活动年龄1.活断层的产状1.活断层的产状走向、倾向、倾角获得途径 遥感影像判读 宏观地质调查 震源机制断层面解 资料的分析等null2.活断层的长度与断距2.活断层的长度与断距地震时地表断裂带长度和断层最大位移值 地震愈大，震源愈浅，则地表错段就愈长。 大于7.5级的浅源地震均伴有地表错断， 小于5.5级的地震则除个别特例外均无地表错断。 一般地震地表错段长度从由百米至数百公里，最大位移自几十厘米至十余米。 我国（1965）提出 M=3.3+2.1lgL M----地震震级 L----相应最长地面断裂长度nullnull3. 活断层的错动速率和错动周期3. 活断层的错动速率和错动周期是地震预报的重要数据。 一般活断层错动的速率愈大，则两次错断的时间间隔就愈短。错动速率错动速率测定及仪器 多以地质地貌分析法和沿(跨)断层重复测量或仪器监测来测定（甚长基线测量，三角测量和GPS等）。 活断层按错动速率分级错动周期错动周期定义：地震断层两次突然错动之间的时间间隔 判定依据：保存在近代沉积物中的地质证据及地质记录 决定因素：断层周围地壳应变速率和断层面锁固段的强度 一般应变速率小，锁固段强度越大错动周期越长 地震强度越大错动周期越长4.活断层的年龄判据4.活断层的年龄判据基础：第四纪地质学、地层学 方法： 错断地层年龄法（间接法） 断层物质绝对年龄法（直接法）四、活断层的鉴别四、活断层的鉴别是对其进行工程地质的基础 定性定量鉴别手段 地质学 地貌学 地震地质学 现代测试技术1.地质、地貌和水文地质特征1.地质、地貌和水文地质特征地质特征：最新沉积物的地层错开 地貌特征：构造地貌各局清晰 一侧为断陷区，一侧为隆起区，且界线分明 走滑型：冲沟 、溪流、阶地、冲积扇和山脊错断 倾滑型：断层陡坎、断层三角面、断陷湖等 水文地质方面：活动断裂带透水性和导水性较强，沿线常有温泉出露四、活断层的鉴别2.历史地震和历史地表错段资料2.历史地震和历史地表错段资料对历史记载要加以分析 老的历史记载没有确切的震中位置，无地表错断的描述只能证实有活断层存在。 较新的历史记载，震中位置、地震强度以及断裂方向、长度与地表错断都较为具体、详细 利用考古学的方法可以判断某些凹陷盆地的下降速率四、活断层的鉴别3.利用仪器测定3.利用仪器测定采用重复精密水准仪测量和三角测量所获得的地形图可以判定无震蠕滑断层或地震断层的活动性四、活断层的鉴别五、活断层的工程地质评价五、活断层的工程地质评价活断层的地面错动或突发地震，都会对工程建筑物带来直接损害，需要对活断层进行工程地质研究和评价。1.活断层的研究方法1.活断层的研究方法在较大地域范围内调查其展布情况：位置、方向、长度 根据已有区地质、航磁和重力异常资料，结合卫星影像、航空照片，进行初步判断，勾画活断层范围五、活断层的工程地质评价1.活断层的研究方法进行区域性踏勘，进一步验证初判结果 根据活断层的地质、地貌和水文地质鉴别标志进行，并进行详细研究 对建筑场地内及其附近的活断层进行详尽的研究 活动时间、错动方向和距离、错动速率和周期等。需要进行钻探、坑探、物探和绝对年龄测定等工作1.活断层的研究方法五、活断层的工程地质评价2.活断层对工程安全的影响有可能产生破坏性地震，造成建筑物倒塌、破坏或功能失效 地震的震动效应可能导致液化、震陷、滑坡和崩塌 地震断层地表错动对工程设施的破坏 有可能以缓慢蠕滑的方式活动，同样会造成破坏2.活断层对工程安全的影响五、活断层的工程地质评价3.工程安全性评估活断层的查证（地形地貌） 对活断层需进一步查明其长度、宽度、运动性质、错动方式、滑动速率等 根据活动断层最大潜在地震及地震方式的特征进行分析，划分潜在震源区和评价地质活动性参数 根据工程场地的地质条件，结合地震危险性分析结果，进行地震地质灾害评价3.工程安全性评估五、活断层的工程地质评价4.活断层区的建筑原则4.活断层区的建筑原则活动断层对建筑物的安全性危害很大，一般在活断层附近不宜选择建筑场地，特别是重要建筑物。 当不能避让活断裂时，也必须在场地选择、建筑物类型选择、结构设计等方面采取措施，以保证建筑物的安全。五、活断层的工程地质评价场地选择（补充内容）场地选择（补充内容）一、选择对抗震有利的地段 a. 低级别活断层地带优于高级别活断层地带。活动时期老的活断层地带优于新的地带。（尤其是全新世活动地带） b. 避开主干断层带，避开有强烈变形的地带，分支断层发育地带。（逆断和正断的下盘有利抗震） c. 避开填土层，避开结构自振周期与土层特征周期相同（相近）地带。 d. 避开浅埋大溶洞、地下采空区等地带。 e. 避开有加重震害的突出孤立地形、崩滑斜坡地带。 f. 持力层的选择宜选择基岩或坚硬岩土作为地基。二、建筑物类型选择二、建筑物类型选择选择有利于抗大变形的建筑物类型。 大坝：以堆石坝、抗变形能力较强。 选择有利于抗震的平面设计（图、方形、矩形）无凹凸，有利的立面设计（利用沉降缝分割成规则）减轻重量，降低重心。