活斷層工程地質(zhì)研究

1、活斷層工程地質(zhì)研究,一、概念,活斷層:指目前正在活動(dòng)著的斷層或近期有過(guò)活動(dòng)且不久的將來(lái)可能會(huì)重新發(fā)生活動(dòng)的斷層（即潛在活斷層）。 有人將之限于全新世(即最近11000a以內(nèi))，有人則限于最近35000a (以14C確定絕對(duì)年齡的可靠上限)之內(nèi)，更有人限于晚更新世(最近100,000 a 或500,000a)之內(nèi)，或者根據(jù)近期地質(zhì)歷史時(shí)期(例如第四紀(jì)期間)有重復(fù)活動(dòng)來(lái)判定。,一、概念（續(xù)）,美國(guó)原子能委員會(huì)

2、（USNRC）: （1）在3.5萬(wàn)年內(nèi)有過(guò)一次或多次活動(dòng)的斷層 （2）與其他活動(dòng)斷層有聯(lián)系的斷層 （3）沿該斷裂發(fā)生過(guò)蠕動(dòng)或微震活動(dòng)《巖土工程勘察規(guī)范》: 全新世（10000）年內(nèi)有過(guò)活動(dòng)或近期正在活動(dòng)，在將來(lái)（100年）可能繼續(xù)活動(dòng)的斷裂。中國(guó)水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》: 最后一次錯(cuò)動(dòng)距今10-15萬(wàn)年（晚更新世）的斷層。,二、活斷層的危害,（1

3、）活斷層的地面錯(cuò)斷直接危害跨越該斷層的建筑物 例：寧夏石嘴山市紅果子溝——明長(zhǎng)城錯(cuò)斷 （2）伴有地震發(fā)生的活斷層，強(qiáng)烈的地面振動(dòng)對(duì)較大范圍內(nèi)的建筑物損害 例：美國(guó)1906年舊金山地震中，圣·安德烈斯斷裂的錯(cuò)動(dòng)→圣·安德烈斯壩（27米）,,唐山大地震地表斷層錯(cuò)動(dòng),風(fēng)火山隧道北部斷裂切割表層第四系和公路的裂縫延伸特征,三、活斷層的類型和

4、活動(dòng)方式,按構(gòu)造應(yīng)力狀態(tài)及兩盤(pán)相對(duì)位移的性質(zhì)，可將活斷層劃分為地質(zhì)上熟悉的三種類型，即：走向滑動(dòng)型活斷層，逆斷型活斷層和正斷型活斷層。其中以走向滑動(dòng)型最為常見(jiàn)。三類活斷層由于幾何特征和運(yùn)動(dòng)特性不同，所以它們對(duì)工程場(chǎng)地的影響也各異。,（1）正斷型活斷層 差異升降活動(dòng)為它的斷陷盆地邊緣。下降盤(pán)分支斷層多見(jiàn)，形成地塹式的正斷層組合。 （2）逆斷型活斷層 多分布于板塊碰撞擠壓帶。上盤(pán)變形帶大，出現(xiàn)多分支斷層。

5、 （3）走滑型活斷層 常分布于大陸內(nèi)部的地塊之間的接觸部位，水平錯(cuò)動(dòng)量大，斷層帶寬度不大，很少分支斷裂。,走向滑動(dòng)型活斷層 最大最小主應(yīng)力近于水平，所以兩者之間的最大剪應(yīng)力面，亦即此類斷層的斷層面，近于直立，因之其地表出露線也就最為平直；常表現(xiàn)為極窄的直線形斷崖。主要是斷層面兩側(cè)相對(duì)的水平運(yùn)動(dòng)，相對(duì)的垂直升降很小。河流最易于沿這種斷層發(fā)育，水工建筑物也就最易于受到這種活斷層的威脅。如斷層與壩軸線小

6、角度斜交，由于斷層錯(cuò)動(dòng)而造成的心墻拉開(kāi)寬度可以相當(dāng)大。有名的走向滑動(dòng)型活斷層有美國(guó)加州的圣安德烈斯斷層系 。,走向滑動(dòng)型活斷層,土耳其安納托利亞斷層系，新西蘭的阿爾卑斯斷層系等。幾個(gè)被活斷層錯(cuò)開(kāi)的土壩，運(yùn)河主要是被這類活斷層所錯(cuò)開(kāi)的。我國(guó)的活斷層也以走向滑動(dòng)型為最多，特別是西南和西北，有些走滑型活斷層規(guī)模非常巨大；例如塔里木斷塊南的阿爾金山斷裂，青藏?cái)鄩K內(nèi)部的鮮水河斷裂，川滇斷塊西界的紅河斷裂都是我國(guó)西部長(zhǎng)達(dá)數(shù)百到數(shù)千公里的活動(dòng)著的走滑

7、斷裂。這些斷層的水平錯(cuò)動(dòng)往往在地形上留下明顯跡象，尤以對(duì)水系的錯(cuò)動(dòng)改造最為明顯,逆斷型活斷層 最大主應(yīng)力近于水平，最小主應(yīng)力近于垂直。走向垂直于最大主應(yīng)力的斷層面與水平面夾角一般小于45°，往往為20-40° ，且由于位移是水平擠壓形成的，斷層面兩側(cè)的點(diǎn)之間的距離總是由于位移而縮短。上盤(pán)除上升外還產(chǎn)生地面變形，往往伴以多個(gè)分支或次級(jí)斷層的錯(cuò)動(dòng)。,逆斷型活斷層,如1971年美國(guó)圣費(fèi)爾南多地震時(shí)使圣費(fèi)爾南多斷層

8、(逆斷層)產(chǎn)生逆沖錯(cuò)動(dòng)。下降盤(pán)無(wú)地表變形及破裂，上升盤(pán)抬升近2m以上，并有強(qiáng)烈變形，許多小的次級(jí)斷層主要集中在距主斷面1km之內(nèi)，但距主斷面2.5km尚有一條產(chǎn)生150mm相對(duì)位移的次級(jí)斷層。逆斷層的斷層線往往是波狀彎曲的，斷層帶也較平移斷層寬得多，由于上升盤(pán)隆起和倒懸的斷層崖易產(chǎn)生滑坡，所以逆斷層的確切位置最難于確定和預(yù)測(cè)。世界上很多大的山系以逆斷層為其邊界，如喜馬拉雅山、安第斯山等，世界上許多大的地震都是伴隨板塊俯沖帶或大陸碰撞帶的

9、逆斷層錯(cuò)動(dòng)產(chǎn)生的。這類逆斷層有時(shí)地表變形范圍很大，如1964年阿拉斯加地震，200000km2范圍內(nèi)變形最大垂直上升達(dá)12m。,在我國(guó)逆沖型活斷層主要發(fā)育于西部地區(qū)。受印度板塊年速率約6cm的NNE向俯沖的推擠，自南而北有喜馬拉雅山南麓逆沖推覆斷層，天山南側(cè)，天山北側(cè)逆沖推覆斷層等幾個(gè)長(zhǎng)達(dá)數(shù)百公里走向近東西的逆沖型活斷層，青藏?cái)鄩K東界的北段，則有走向北東的龍門山逆掩推覆斷層；所有這些斷層都是活動(dòng)性強(qiáng)烈的發(fā)震斷層。,正斷型活斷層

10、 最大主應(yīng)力近于垂直最小主應(yīng)力近于水平。走向垂直于最小主應(yīng)力且與最大主應(yīng)力呈銳角的斷層面與水平面夾角大于45°，一般為60一80°。在錯(cuò)動(dòng)過(guò)程中，垂直斷面走向的水平方向有所伸長(zhǎng)。伴隨這類斷層活動(dòng)的變形(下沉)和分支斷層錯(cuò)動(dòng)，主要集中于下降盤(pán)。與河谷平行斷面傾斜的正斷層，可以使攔河壩產(chǎn)生比其它形式斷層運(yùn)動(dòng)更寬的初始裂縫。一般說(shuō)來(lái)，這類斷層的可識(shí)別程度介于走滑斷層和逆斷層之間，其影響帶寬度和對(duì)工程的危害程度也介于兩

11、者之間。,正斷型活斷層,地殼上承受水平張應(yīng)力的地帶主要沿大洋中脊分布。大陸上以現(xiàn)代活動(dòng)正斷層為主的地帶有東非斷裂谷，美國(guó)的盆地與山脈區(qū)(內(nèi)華達(dá)、猶他及其附近地帶)，歐洲萊茵地塹系，蘇聯(lián)貝加爾湖地塹等。我國(guó)東部大陸邊緣活動(dòng)帶的擴(kuò)展與沉陷，在華北平原、渤海灣與松遼平原形成了一系列地塹系或裂谷系。地塹邊緣的張性正斷層是東部地區(qū)活斷層中的主要類型。鄂爾多斯地塊周圍也有銀川地塹、河套地塹和汾渭地塹系等一系列地塹盆地。地塹盆地中新生代沉積層厚有的達(dá)

12、數(shù)百至千米(汾渭地塹系)，有的達(dá)幾千米(華北平原地塹系)有的達(dá)12000m(渤海灣中的渤中拗陷)，這表明這些斷裂的新生代適動(dòng)以正斷運(yùn)動(dòng)為主，另一方面，沿這些斷裂帶的地震震源機(jī)制，地震斷層以及地震前后的形變測(cè)量又都表明這些斷層都有很大的水平分量，表明其現(xiàn)代活動(dòng)性與典型張性構(gòu)造區(qū)和典型的內(nèi)陸裂谷帶有所不同。,上述三種活斷層的位移矢量都分別是單純走滑或傾滑，其產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)是三個(gè)主應(yīng)力方向中的兩個(gè)是水平的而另一個(gè)是垂直的。實(shí)際應(yīng)力場(chǎng)往往是復(fù)雜的

13、，三個(gè)主應(yīng)力方向既不完全水平也不完全垂直，而是由不同的水平和垂直分量所合成。因之，斷層的位移矢量也多由不同的傾滑、走滑分量所合成。而活斷層的類型也就可以是左(或右)旋走滑逆沖斷層或左(或右)旋走滑正斷層等多種形式。 斷層活動(dòng)受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)所支配。內(nèi)陸活斷層是地塊間相互運(yùn)動(dòng)調(diào)整的樞紐。,由于這些地塊是相互鑲嵌的而且它們的結(jié)構(gòu)及受力狀況不均一，地塊間的相對(duì)擠壓、拉張和剪切錯(cuò)動(dòng)就構(gòu)成了這些大小地塊和斷塊之間的斷層活動(dòng)，呈現(xiàn)出相當(dāng)復(fù)雜

14、的情況。除了這些活動(dòng)斷裂的不同段落有不同的活動(dòng)方式，由于它們相互間的聯(lián)系，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)狀，各斷層的活動(dòng)往往不是孤立的，而是相互牽制、相互調(diào)整和相互轉(zhuǎn)換的。一條活斷層的終端點(diǎn)是要以各方式轉(zhuǎn)換為另一種形式的活動(dòng)，以調(diào)整地塊運(yùn)動(dòng)所造成的地殼拉張，縮短和扭曲。研究活動(dòng)斷層相互轉(zhuǎn)換的狀況，對(duì)了解現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)、認(rèn)識(shí)地震活動(dòng)規(guī)律有重要的意義。,按斷裂的主次關(guān)系又可將活斷層分為主斷層(main fault)，分支斷層(branch，fault)和次級(jí)斷層

15、(secondary fault)。次級(jí)斷層從平面上看來(lái)與主斷層無(wú)關(guān)，實(shí)際上在剖面上它仍屬主斷層的分支，對(duì)于逆斷層來(lái)說(shuō)主要產(chǎn)生在上升盤(pán)，而對(duì)于正斷層來(lái)說(shuō)則主要產(chǎn)生在下降盤(pán)(參見(jiàn)圖4-6和圖4-7)，而走向滑動(dòng)斷層則很少有次級(jí)斷層伴生。 斷層類型不同由主斷層中線到分支和次級(jí)斷層帶外緣的寬度也各不相同。走向錯(cuò)動(dòng)斷層為最窄，逆斷層為最寬。根據(jù)已有地表錯(cuò)斷的實(shí)際觀測(cè)資料，各帶的寬度如表4-1。,活斷層活動(dòng)的兩種基本方式是粘滑與蠕滑。

16、 粘滑——以地震方式產(chǎn)生間歇性地突然滑動(dòng)，粘滑錯(cuò)動(dòng)是間斷性突然性發(fā)生的。在一定時(shí)間段內(nèi)斷層的兩盤(pán)就如同粘在一起(鎖固起來(lái))，不產(chǎn)生或僅有極其微弱的相互錯(cuò)動(dòng)，一旦應(yīng)力達(dá)到鎖固段的強(qiáng)度極限，較大幅度的相互錯(cuò)動(dòng)就在瞬時(shí)之內(nèi)突然發(fā)生，鎖固期間積蓄起來(lái)的彈性應(yīng)變能也就突然釋放出來(lái)而發(fā)生較強(qiáng)地震。這種瞬間發(fā)生的強(qiáng)烈錯(cuò)動(dòng)間斷的，周期性的發(fā)生，沿這種斷層就有周期性的地震活動(dòng)。,穩(wěn)（蠕)滑的錯(cuò)動(dòng)是持續(xù)地平穩(wěn)地發(fā)生的。由于斷層兩盤(pán)巖體強(qiáng)度低，或由

17、于斷層帶內(nèi)有軟弱充填物或有高孔隙水壓力，在受力過(guò)程中就會(huì)持續(xù)不斷的相互錯(cuò)動(dòng)而不能鎖固以積蓄應(yīng)變能，這種方式活動(dòng)的斷層僅伴有小震或無(wú)地震活動(dòng)。有些斷層則兼有粘滑與蠕滑。 近年來(lái)，一些研究者注意到了粘滑型斷層在大震前后一段時(shí)間內(nèi)在震源區(qū)及其外圍的蠕滑現(xiàn)象。1976年唐山地震前后的一些宏觀現(xiàn)象，如井壁坍塌變形，沿八寶山斷層地下水位的變化、河北省中部的井噴現(xiàn)象等，都可能與深部斷層的蠕動(dòng)有關(guān)。據(jù)唐山地震區(qū)地形變資料反演求得的震中區(qū)

18、8km-6km的地帶內(nèi)，于1969-1975年發(fā)生了走滑錯(cuò)距為104cm的無(wú)震蠕滑、走向和傾向滑動(dòng)的平均速率分別達(dá)18.6cm/a 和1.4cm／a。,四、活斷層的基本特征,活斷層是深大斷裂復(fù)活的產(chǎn)物 活斷層的繼承性和反復(fù)性 ※按照位移方向與水平面的關(guān)系： （1）走滑型活斷層 常分布于大陸內(nèi)部的地塊之間的接觸部位 （2）逆斷型活斷層

19、 多分布于板塊碰撞擠壓帶 上盤(pán)分支斷層、次級(jí)斷層較多 （3）正斷型活斷層 下降盤(pán)分支斷層多見(jiàn)，形成地塹式的正斷層組合,活斷層的活動(dòng)方式 （1）地震斷層（粘滑型活斷層） 　　 以地震方式產(chǎn)生間歇性突然滑動(dòng) 　　 發(fā)生在強(qiáng)度較高的巖石中，斷層帶鎖固能力強(qiáng)，危害大 （2）蠕變斷層（

20、蠕滑型活斷層） 　　 沿?cái)鄬用鎯蓚?cè)巖層連續(xù)緩慢地滑動(dòng) 　　 發(fā)生在強(qiáng)度較低的軟巖中，斷層帶鎖固能力弱 一般無(wú)震發(fā)生，有時(shí)可伴有小震,四、活斷層的基本特征（續(xù)）,五、活斷層的參數(shù),產(chǎn)狀 　　斷層面的走向、傾向和傾角 　　遙感判讀、宏觀地質(zhì)調(diào)查、震源機(jī)制斷層面解、裂縫、地震特征 長(zhǎng)度和斷距 　　地震時(shí)地表斷裂帶長(zhǎng)度和斷層最大位移量 　 一般：震級(jí)越大，震源深度越淺，地表斷裂越長(zhǎng)，斷距越大

21、。 　　7.5級(jí)以上地震均出現(xiàn)地表錯(cuò)斷，而小于5.5級(jí)的較少出現(xiàn),國(guó)外一些地震斷層的地表錯(cuò)斷歷史記錄,五、活斷層的參數(shù)（續(xù)1）,錯(cuò)動(dòng)速率 現(xiàn)今錯(cuò)動(dòng)速率：重復(fù)精密地形測(cè)量確定 平均錯(cuò)動(dòng)速率：最新沉積物的錯(cuò)動(dòng)位移與沉積年代之比,五、活斷層的參數(shù)（續(xù)1）,Q1以來(lái)的平均錯(cuò)動(dòng)速率：D1/Q1 Q3以來(lái)的平均錯(cuò)動(dòng)速率：D3/Q3 Q1－Q3期間的平均錯(cuò)動(dòng)速率：,,中國(guó)主要活斷層錯(cuò)動(dòng)速率,五、活斷層的參數(shù)（

22、續(xù)2）,錯(cuò)動(dòng)周期：地震斷層兩次突然錯(cuò)動(dòng)之間的時(shí)間間隔。 應(yīng)變能積累的速度：地殼應(yīng)變速率S 地質(zhì)體能夠承受應(yīng)變能的極限：斷層 鎖固段的強(qiáng)度 d：一次地震的錯(cuò)移量 S：斷層的平均錯(cuò)動(dòng)速率,我國(guó)一些主要活斷裂古地震事件和強(qiáng)震重復(fù)間隔,續(xù)表,,,五、活斷層的參數(shù)（續(xù)3）,年齡判據(jù) 直接法：斷層物質(zhì)絕對(duì)年齡法 C14、熱發(fā)光法等 間接法：錯(cuò)動(dòng)地層年齡法,,,活斷層活動(dòng)的時(shí)空不均勻性,活斷層在全新世期間的

23、活動(dòng)在全世界范圍內(nèi)都表現(xiàn)出明顯的時(shí)空不均勻性。 在時(shí)間上的不均勻性主要表現(xiàn)在活動(dòng)強(qiáng)度隨時(shí)間有較大的變化，一時(shí)活動(dòng)強(qiáng)烈一時(shí)則活動(dòng)微弱，因此突然錯(cuò)動(dòng)事件在某一時(shí)間段就顯得十分密集而在另一時(shí)間段則相對(duì)稀疏得多。似乎是這些事件群集發(fā)生在其一時(shí)間段內(nèi)。 在空間上的不均勻性主要表現(xiàn)在不同大地構(gòu)造區(qū)內(nèi)斷層活動(dòng)強(qiáng)度顯著不同，同一斷層的不同分支或不同段落也有顯著差異。隨時(shí)間的延續(xù)，這些活動(dòng)區(qū)或活動(dòng)段落又會(huì)變?yōu)榛顒?dòng)微弱或不活動(dòng)，而另外一些微

24、弱活動(dòng)或不活動(dòng)的區(qū)段又轉(zhuǎn)化為強(qiáng)烈活動(dòng)區(qū)段，表現(xiàn)為強(qiáng)烈活動(dòng)區(qū)段發(fā)生了遷移。查明活斷層活動(dòng)性的時(shí)空不均勻性，研究古地震事件的群集期(活躍期)和平靜期的交替以及劃分活動(dòng)性不同的區(qū)段，并判定其遷移過(guò)程，才能較準(zhǔn)確地判定強(qiáng)震復(fù)發(fā)間隔，為地震危險(xiǎn)性分折提供合理參數(shù)。只有這樣才能提高區(qū)域穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、地震危險(xiǎn)性評(píng)估及概率分析水平。,,六、活斷層的識(shí)別,地質(zhì)方面 地貌方面 水文地質(zhì)方面 歷史資料方面 地形變監(jiān)測(cè)資料,六、活斷層的識(shí)別—地質(zhì)方面,

25、,只要是見(jiàn)到第四系中、晚期的沉積物被錯(cuò)斷，均視斷層為活斷層。如位于汾渭地塹中段的平遙活斷層，錯(cuò)斷晚更新世中晚期的黃土，以及早中期更新世地層，斷距40—50m。,最新沉積物被錯(cuò)斷,斷層破碎帶構(gòu)造形跡,活動(dòng)斷層因其形成時(shí)間較晚，一般表現(xiàn)為構(gòu)造帶物質(zhì)欠固結(jié)欠膠結(jié)狀態(tài)，較為松散。另外，表現(xiàn)出脈體變形被切斷，構(gòu)造巖片理化，透鏡化，斷面新鮮無(wú)風(fēng)化，第四系物質(zhì)牽引彎折等。斷層礦物的顯微變形出現(xiàn)顯微組構(gòu)（如不等顆粒拉長(zhǎng)，光軸微定向等）,六、活斷層的識(shí)別

26、—地質(zhì)方面,,伴有地震現(xiàn)象的活斷層，地表出現(xiàn)斷層陡坎和地裂縫,如，日本丹那斷層帶，地震產(chǎn)生很多地裂縫，呈雁形排列,六、活斷層的識(shí)別—地質(zhì)方面,六、活斷層的識(shí)別—地貌方面,不同地貌單元突然相接，或兩邊沉積物厚度顯著差別 例如，隆起山區(qū)與斷陷盆地突然相接。一次錯(cuò)動(dòng)量大的活斷層，沿線分布斷層三角面、斷層崖、陡坎、埡口、“V型谷”等 地貌單元的分解和異常 例如，河流階地、山脊、水系、婁平面、坡洪積扇等地貌單

27、元由于活斷層作用，使其產(chǎn)生錯(cuò)斷、分解 活斷層作用使正常發(fā)育的地貌系統(tǒng)出現(xiàn)異常形態(tài)或特殊地貌景觀。如斷層帶一側(cè)，河流的同步肘狀拐彎、寬窄變異，斷層下降盤(pán)一側(cè)線狀排列的洪積群、泥石流、滑坡、串珠狀洼地等。,六、活斷層的識(shí)別—地貌方面,水系：對(duì)于走滑型斷層 （1）一系列的水系河谷向同一方向同步移錯(cuò) （2）主干斷裂控制主干河道的走向,六、活斷層的識(shí)別—地貌方面,,山脊、山谷、階地和洪積扇錯(cuò)開(kāi)：走滑型活斷層 近期斷塊的差異升

28、降運(yùn)動(dòng)，可使同一級(jí)夷平面分離解體，高程相差較大 不良地質(zhì)現(xiàn)象呈線形密集分布 寶成鐵路：長(zhǎng)609公里，災(zāi)害112處,六、活斷層的識(shí)別—地貌方面,,,水文地質(zhì)方面導(dǎo)水性和透水性較強(qiáng) 泉水常沿?cái)嗔褞С示€狀分布，植被發(fā)育 例：寶雞－潼關(guān)有近30處溫泉,六、活斷層的識(shí)別—水文地質(zhì)方面,,,六、活斷層的識(shí)別—?dú)v史資料方面,歷史資料方面古建筑的錯(cuò)斷、地面變形 考古 地震記載,,地形變監(jiān)測(cè)方面水準(zhǔn)測(cè)量、三角測(cè)量,,六、活斷層的識(shí)別—地

29、形變監(jiān)測(cè),七、我國(guó)活斷層的分布,,亞洲東部現(xiàn)代地應(yīng)力場(chǎng)的空問(wèn)分帶情況(包括我國(guó)全境)1－強(qiáng)烈擠壓區(qū)；2－中等擠壓區(qū)；3－引張區(qū)；4－逆斷層；5－平移斷層；6－正斷層及地塹；7－周圍板塊運(yùn)動(dòng)方向,七、我國(guó)活斷層的分布,我國(guó)活斷層的分布，總體來(lái)說(shuō)是繼承了老的斷裂構(gòu)造，尤其是中生代和第三紀(jì)以來(lái)斷裂構(gòu)造的格架。這些老斷裂處于活動(dòng)性強(qiáng)的現(xiàn)代地應(yīng)力場(chǎng)中，有利于繼續(xù)活動(dòng)?；顒?dòng)過(guò)程中還在一定程度上發(fā)育了新的活動(dòng)部位，形成新的破裂面。根據(jù)活斷層的類型

30、和活動(dòng)方向，可大致以東經(jīng)105。為界，分為東西兩部。東部以NE和NNE走向的正斷層和走滑正斷層為主，西部則是以NW和NWW走向的走滑和逆沖-走滑斷層為主。,,中國(guó)活斷層分布略圖,八、活斷層的研究方法,活斷層的調(diào)查 活斷層的工程地質(zhì)調(diào)查目的在于準(zhǔn)確確定建筑區(qū)附近活斷層帶位置，確定建筑區(qū)內(nèi)有無(wú)活斷層，活斷層帶的寬度，錯(cuò)動(dòng)最大幅值及變形帶寬度，以及間斷活動(dòng)的時(shí)間間隔，如果伴有地震，則應(yīng)進(jìn)行地震研究。低陽(yáng)光角航空攝影 航測(cè)照片

31、可以看到地表研究所不能看到的跡象，在研究屬于線性構(gòu)造的斷層中是很有用的。有些主干走向錯(cuò)動(dòng)活斷層在圖上極易看出．,八、活斷層的研究方法（續(xù)）,開(kāi)挖探槽 主要研究跨斷層的最新沉積是否被斷層錯(cuò)斷及其錯(cuò)動(dòng)幅度；提供含碳物質(zhì)的樣品以定絕對(duì)年齡，以便判定錯(cuò)動(dòng)的時(shí)代；揭露重復(fù)錯(cuò)動(dòng)證據(jù)，如較老地層比新地層錯(cuò)距大、多次的地層砂土液化造成的多次噴砂的地層記錄等等，以判定間歇錯(cuò)動(dòng)的時(shí)間間隔。活斷層的監(jiān)測(cè) 對(duì)工程或?qū)Πl(fā)生較強(qiáng)地震有重要意義的活

32、斷層應(yīng)監(jiān)測(cè)其活動(dòng)動(dòng)態(tài)。 監(jiān)測(cè)有位移檢測(cè)和微震監(jiān)測(cè)兩方面，兩者應(yīng)配合進(jìn)行。位移監(jiān)測(cè)的方法是多種的，從不同時(shí)期的衛(wèi)星影象的比較研究、基線重復(fù)測(cè)量到埋置儀器檢測(cè)。,九、活斷層區(qū)的建筑原則,建筑物場(chǎng)址一般應(yīng)避開(kāi)活動(dòng)斷裂帶 線路工程必須跨越活斷層時(shí)，盡量使其大角度相交，并盡量避開(kāi)主斷層,九、活斷層區(qū)的建筑原則（續(xù)）,要對(duì)幾個(gè)相互比較的場(chǎng)址進(jìn)行斷層相對(duì)活動(dòng)性評(píng)價(jià)。 (1)有低級(jí)別的活斷層的場(chǎng)地優(yōu)于有高級(jí)別的，有活動(dòng)時(shí)期老的斷層的場(chǎng)

33、地優(yōu)于有活動(dòng)時(shí)期新的，有全新世(11000 a)內(nèi)無(wú)活動(dòng)的斷層的場(chǎng)地優(yōu)于有全新世內(nèi)有活動(dòng)的斷層的場(chǎng)地等； (2)盡可能避開(kāi)主斷層帶； (3)如為逆斷層或正斷層類型，盡可能避開(kāi)有強(qiáng)烈地表變形和分支、次生斷裂發(fā)育的斷層上盤(pán)(逆斷層的上升盤(pán)、正斷層下降盤(pán))。如有較大的正、逆斷層，場(chǎng)地往往需要選在距主斷面數(shù)千米之外。,,大鵬半島上有三條不到10公里的斷層 這三條斷層均未切割第四系沉積物 該區(qū)無(wú)切穿地殼的深大斷裂，而且場(chǎng)

34、區(qū)內(nèi)從未有過(guò)地震記載,大亞灣核電站：選在一完整的燕山期花崗巖巖體中，位于南嶺緯向構(gòu)造帶與新華夏構(gòu)造體系第二隆起代的交匯部位。 歷史上在核電站周圍曾有強(qiáng)震和多震,九、活斷層區(qū)的建筑原則（續(xù)1）,必須在活斷層地區(qū)興建的建筑物，應(yīng)盡可能地選擇相對(duì)穩(wěn)定地塊即“安全島”，盡量將重大建筑物布置在斷層的下盤(pán)。,九、活斷層區(qū)的建筑原則（續(xù)2）,在活斷層區(qū)興建工程，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)目拐鸾Y(jié)構(gòu)和建筑型式 如：活斷層區(qū)修水壩，不宜采用混凝土重力壩和拱壩，

35、宜采用土石壩,建筑物類型選擇 若證實(shí)場(chǎng)地中有活斷層穿過(guò)，或場(chǎng)地位于活動(dòng)的逆、正斷層上盤(pán)有可能產(chǎn)生分支及次級(jí)錯(cuò)斷，則應(yīng)選擇在錯(cuò)動(dòng)下不致破壞的建筑物型式。 對(duì)于壩來(lái)說(shuō)，在上述情況下均不宜建筑混凝土壩，而只能建散體堆填壩。 所有混凝土壩都是堅(jiān)硬脆性的，除少數(shù)例外均建于基巖上，靠壩與基巖接觸面上的聯(lián)系來(lái)保證建筑物的安全可靠。任何有垂向分量的斷層錯(cuò)動(dòng)，即使是錯(cuò)動(dòng)為l0一20mm的次級(jí)斷層錯(cuò)動(dòng)，必然或者是使壩離開(kāi)地基．破壞它

36、與地基的聯(lián)系，或是壩體中產(chǎn)生破裂。,在混凝土重力壩的情況下，斷層錯(cuò)動(dòng)如破壞了壩底面與地基的聯(lián)系，則壩底面必然要承受水的全揚(yáng)壓力，其結(jié)果必然產(chǎn)生沿壩底面的淺層滑動(dòng)而造成壩的失事。 如為混凝土拱壩，壩的兩個(gè)部分之間如果產(chǎn)生突然錯(cuò)動(dòng)，既使錯(cuò)動(dòng)值僅為0.25一0.5m，就會(huì)由于混凝土的壓碎或壩的一端與拱座脫離造成壩的突然和全部毀壞。 散體堆填壩即使壩體兩個(gè)部分被錯(cuò)開(kāi)3—5m，也不會(huì)導(dǎo)致壩的破壞。因?yàn)閴误w本身非常寬厚而且是柔性的，

37、單純這種錯(cuò)動(dòng)可以通過(guò)壩體自身調(diào)整來(lái)適應(yīng)。,只要正確設(shè)計(jì)使錯(cuò)動(dòng)后壩體內(nèi)不殘留開(kāi)口裂縫，沿錯(cuò)動(dòng)帶雖有強(qiáng)烈滲流但不致發(fā)生管涌，則壩本身不會(huì)失事，而且修復(fù)也很容易，只要對(duì)被錯(cuò)開(kāi)的心墻部分進(jìn)行灌漿就可以修復(fù)使用。 選堆填壩還有一個(gè)重要的好處，即改變?cè)O(shè)計(jì)的適應(yīng)性強(qiáng)。通常在清理壩基時(shí)往往可以得到可信賴的斷層活動(dòng)資料，如發(fā)現(xiàn)原設(shè)計(jì)時(shí)未考慮到的斷層新活動(dòng)證據(jù)。改變堆填壩的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)使之適應(yīng)于地質(zhì)環(huán)境是易于辦到的。如系混凝土壩則必須完全改變?cè)O(shè)計(jì)，由于

38、短期做不到這一點(diǎn)，以前開(kāi)挖基坑的工作量往往報(bào)廢。,建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)土壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 近200年的活動(dòng)斷層最大位移一般小于5-7m．平均小于lm，所以設(shè)計(jì)的土壩應(yīng)能保證在產(chǎn)生5-7m的錯(cuò)動(dòng)時(shí)不致出現(xiàn)大的開(kāi)裂，不致由于沿錯(cuò)動(dòng)帶的強(qiáng)烈滲流引起管涌而潰決。所以一般設(shè)計(jì)為有相當(dāng)厚的無(wú)粘性土過(guò)渡帶的多種土質(zhì)壩。（1）保證錯(cuò)動(dòng)后不殘存深大開(kāi)口裂縫 砂、礫石、砂礫混合物和硬巖石的塊石，如無(wú)相當(dāng)量的粘土粉土混入物是無(wú)粘性的，所以不能支持

39、達(dá)一定高度的陡立裂縫邊壁。,因之在這種土體中產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)后，斷層位移瞬時(shí)形成的任何開(kāi)口裂縫部立即被縫壁坍塌所封閉，因而裂縫不致存留下來(lái)?；蛘哒f(shuō)這類材料可以起填縫塞(crack stoppers)的作用。高土壩為了消除差異沉陷在壩體內(nèi)出現(xiàn)的裂縫，也用這種無(wú)粘性土過(guò)渡帶作為填縫塞，所不同的是用于防止活斷層錯(cuò)動(dòng)出現(xiàn)的裂縫者要厚得多。,(2)能安全控制大的滲流量 即使粘性心墻由于斷層錯(cuò)動(dòng)而錯(cuò)開(kāi)，由于心墻兩側(cè)的無(wú)粘性土的過(guò)渡帶滲透性低，滲流量

40、可以被降低到一個(gè)可以安全控制的數(shù)量。下游有一堆石帶滲透性很強(qiáng)，最大可能滲流量可以通過(guò)此帶由壩趾處安全泄出。無(wú)粘性土的過(guò)渡帶與塊石帶之間要按反濾層原理設(shè)計(jì)保證不發(fā)生潛蝕。 可以用簡(jiǎn)化為由無(wú)粘性土過(guò)渡帶和下游組堆石帶兩個(gè)要素組成的示意剖面：估算最大滲流量，并說(shuō)明即使在沒(méi)有粘土心墻的情況下，滲流量雖大但壩仍是安全的。,實(shí)際上一般設(shè)計(jì)的心墻兩側(cè)對(duì)稱，心墻上、下游都有一個(gè)無(wú)粘性土過(guò)渡帶，如心墻錯(cuò)開(kāi)，上游砂必然進(jìn)入裂縫并將之充塞，下游過(guò)渡帶

41、砂也會(huì)以裂縫壁的坍塌而使本帶內(nèi)的裂縫閉合，從而使?jié)B流量減小，且兩側(cè)對(duì)稱也可以使被錯(cuò)斷的心墻易于用灌漿法修復(fù)。,,圖2－17　建于活斷層上的多種土質(zhì)壩剖面①－粘土心墻；②－粉土質(zhì)砂；③－由砂到礫石的過(guò)渡帶，由河床砂、礫或碎石組成；④－碾壓的逐步過(guò)渡的堆石帶(直徑3-30英尺）；⑤－拋石（最小直徑18英尺）,其它類型建筑物的結(jié)構(gòu)措施實(shí)例 日本山陽(yáng)新干線的新神戶車站，建于兩隧道之間的高架橋上，恰位于六甲山活斷層之上。由于地

42、形及城市環(huán)境方面的原因，車站的位置不能改變，只能采取適應(yīng)于地質(zhì)條件的結(jié)構(gòu)。 采取的結(jié)構(gòu)措施有：①采用鋼筋混凝土框架基礎(chǔ)；②花崗巖一側(cè)基礎(chǔ)之下挖除1mm厚的巖體，并置換以砂層，使整個(gè)基礎(chǔ)底面的反力差減小；③將中央高架橋與兩側(cè)站臺(tái)設(shè)計(jì)為相互分離的獨(dú)立結(jié)構(gòu)，其連接處允許產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)和水平變位；④按花崗巖一側(cè)年平均上升1mm，使用年限為50年時(shí)最大上升達(dá)5cm計(jì)算，中央高架橋本身設(shè)計(jì)為允許變形的。,,圖2－18　根據(jù)地基特殊條件而設(shè)計(jì)