活斷層工程地質(zhì)研究1

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1、工程地質(zhì)學(xué)資環(huán)學(xué)院吳道祥第二章活斷層工程地質(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活動(dòng)且不久的將來可能會重新發(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確定絕對年齡的可靠上限)之內(nèi)，更有人限于晚更新世(最近100,000a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)來判定。一、概念（續(xù)）美國原子能委員會（USNRC）:（1）在3.5萬年內(nèi)有過一次或多次活動(dòng)的斷層（2）與其他活動(dòng)斷層有聯(lián)系的斷層（3）

2、沿該斷裂發(fā)生過蠕動(dòng)或微震活動(dòng)《巖土工程勘察規(guī)范》:全新世（10000）年內(nèi)有過活動(dòng)或近期正在活動(dòng)，在將來（100年）可能繼續(xù)活動(dòng)的斷裂。中國水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》:最后一次錯(cuò)動(dòng)距今10-15萬年（晚更新世）的斷層。二、活斷層的危害（1）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)對較大范圍內(nèi)的建筑物損害例：美國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）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

3、、活斷層的類型和活動(dòng)方式按構(gòu)造應(yīng)力狀態(tài)及兩盤相對位移的性質(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。三類活斷層由于幾何特征和運(yùn)動(dòng)特性不同，所以它們對工程場地的影響也各異。（1）正斷型活斷層差異升降活動(dòng)為它的斷陷盆地邊緣。下降盤分支斷層多見，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。上盤變形帶大，出現(xiàn)多分支斷層。（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

4、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)相對的水平運(yùn)動(dòng)，相對的垂直升降很小。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。如斷層與壩軸線小角度斜交，由于斷層錯(cuò)動(dòng)而造成的心墻拉開寬度可以相當(dāng)大。有名的走向滑動(dòng)型活斷層有美國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)開的土壩，運(yùn)河主要是被這類活斷層所錯(cuò)開的。我國的活斷

5、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西部長達(dá)數(shù)百到數(shù)千公里的活動(dòng)著的走滑斷裂。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。上盤除上升外還產(chǎn)生地面變形，往往伴以多個(gè)分支或

6、次級斷層的錯(cuò)動(dòng)。逆斷型活斷層如1971年美國圣費(fèi)爾南多地震時(shí)使圣費(fèi)爾南多斷層(逆斷層)產(chǎn)生逆沖錯(cuò)動(dòng)。下降盤無地表變形及破裂，上升盤抬升近2m以上，并有強(qiáng)烈變形，許多小的次級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相對位移的次級斷層。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。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逆斷

7、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

8、大于45°，一般為60一80°。在錯(cuò)動(dòng)過程中，垂直斷面走向的水平方向有所伸長。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。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。一般說來，這類斷層的可識別程度介于走滑斷層和逆斷層之間，其影響帶寬度和對工程的危害程度也介于兩者之間。正斷型活斷層地殼上承受水平張應(yīng)力的地帶