活断层工程地质研究.ppt

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1、工程地质学工程地质学资环学院资环学院 吴道祥吴道祥第二章第二章 活断层工程地质研究活断层工程地质研究一、概念一、概念 活断层:指目前正在活动着的断层或近期有过活动且不久的将来可能会重新发生活动的断层（即潜在活断层）。 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。一、概念（续）一、概念（续）美国原子能委美国原子能委员会（会（USNRC）: （1）在在3.5万年内有万年内有过一次或多次活一次或多次活动

2、的断的断层 （2）与其他活）与其他活动断断层有有联系的断系的断层 （3）沿）沿该断裂断裂发生生过蠕蠕动或微震活或微震活动岩土工程勘察岩土工程勘察规范范: 全新世（全新世（10000）年内有过活动或近期正在活动，）年内有过活动或近期正在活动，在将来（在将来（100年）可能继续活动的断裂。年）可能继续活动的断裂。中国水利水中国水利水电工程地工程地质勘察勘察规范范: 最后一次错动距今最后一次错动距今10-15万年（晚更新世）的断万年（晚更新世）的断层。层。二、活断层的危害二、活断层的危害 （1）活断层的地面错断直接危害跨越该断层的建筑物 例：宁夏石嘴山市红果子沟明长城错断 （2）伴有地震发生的活断层

3、，强烈的地面振动对较大范围内的建筑物损害 例：美国1906年旧金山地震中，圣安德烈斯断裂的错动圣安德烈斯坝（27米）唐山大地震地表断层错动 风火山隧道北部断裂切割表层第四系和公路的裂缝延伸特征三、活断层的类型和活动方式三、活断层的类型和活动方式按构造应力状态及两盘相对位移的性质，可将活断层划分为地质上熟悉的三种类型，即：走向滑动型活断层走向滑动型活断层，逆断型活断层和正断型活逆断型活断层和正断型活断层断层。其中以走向滑动型最为常见。三类活断层由于几何特征和运动特性不同，所以它们对工程场地的影响也各异。 （1 1）正断型活断层）正断型活断层 差异升降活动为它的断差异升降活动为它的断陷盆地边缘。下

4、降盘分支断层陷盆地边缘。下降盘分支断层多见，形成地堑式的正断层组多见，形成地堑式的正断层组合。合。 （2 2）逆断型活断层）逆断型活断层 多分布于板块碰撞挤压多分布于板块碰撞挤压带。上盘变形带大，出现多分带。上盘变形带大，出现多分支断层。支断层。 （3 3）走滑型活断层）走滑型活断层 常分布于大陆内部的地常分布于大陆内部的地块之间的接触部位，水平错动块之间的接触部位，水平错动量大，断层带宽度不大，很少量大，断层带宽度不大，很少分支断裂。分支断裂。走向滑动型活断层走向滑动型活断层 最大最小主应力近于水平，所以两者之间的最大剪应力面，亦即此类断层的断层面，近于直立，因之其地表出露线也就最为平直；常

5、表现为极窄的直线形断崖。主要是断层面两侧相对的水平运动，相对的垂直升降很小。河流最易于沿这种断层发育，水工建筑物也就最易于受到这种活断层的威胁。如断层与坝轴线小角度斜交，由于断层错动而造成的心墙拉开宽度可以相当大。有名的走向滑动型活断层有美国加州的圣安德烈斯断层系 。走向滑动型活断层v土耳其安纳托利亚断层系，新西兰的阿尔卑斯断层系等。几个被活断层错开的土坝，运河主要是被这类活断层所错开的。我国的活断层也以走向滑动型为最多，特别是西南和西北，有些走滑型活断层规模非常巨大；例如塔里木断块南的阿尔金山断裂，青藏断块内部的鲜水河断裂，川滇断块西界的红河断裂都是我国西部长达数百到数千公里的活动着的走滑断

6、裂。这些断层的水平错动往往在地形上留下明显迹象，尤以对水系的错动改造最为明显逆断型活断层逆断型活断层 最大主应力近于水平，最小主应力近于垂直。走向垂直于最大主应力的断层面与水平面夹角一般小于45，往往为20-40 ，且由于位移是水平挤压形成的，断层面两侧的点之间的距离总是由于位移而缩短。上盘除上升外还产生地面变形，往往伴以多个分支或次级断层的错动。逆断型活断层 如1971年美国圣费尔南多地震时使圣费尔南多断层(逆断层)产生逆冲错动。下降盘无地表变形及破裂，上升盘抬升近2m以上，并有强烈变形，许多小的次级断层主要集中在距主断面1km之内，但距主断面2.5km尚有一条产生150mm相对位移的次级断

7、层。逆断层的断层线往往是波状弯曲的，断层带也较平移断层宽得多，由于上升盘隆起和倒悬的断层崖易产生滑坡，所以逆断层的确切位置最难于确定和预测。世界上很多大的山系以逆断层为其边界，如喜马拉雅山、安第斯山等，世界上许多大的地震都是伴随板块俯冲带或大陆碰撞带的逆断层错动产生的。这类逆断层有时地表变形范围很大，如1964年阿拉斯加地震，200000km2范围内变形最大垂直上升达12m。v 在我国逆冲型活断层主要发育于西部地区。受印度板块年速率约6cm的NNE向俯冲的推挤，自南而北有喜马拉雅山南麓逆冲推覆断层，天山南侧，天山北侧逆冲推覆断层等几个长达数百公里走向近东西的逆冲型活断层，青藏断块东界的北段，则

8、有走向北东的龙门山逆掩推覆断层；所有这些断层都是活动性强烈的发震断层。v正断型活断层正断型活断层 最大主应力近于垂直最小主应力近于水平。走向垂直于最小主应力且与最大主应力呈锐角的断层面与水平面夹角大于45，一般为60一80。在错动过程中，垂直断面走向的水平方向有所伸长。伴随这类断层活动的变形(下沉)和分支断层错动，主要集中于下降盘。与河谷平行断面倾斜的正断层，可以使拦河坝产生比其它形式断层运动更宽的初始裂缝。一般说来，这类断层的可识别程度介于走滑断层和逆断层之间，其影响带宽度和对工程的危害程度也介于两者之间。正断型活断层v 地壳上承受水平张应力的地带主要沿大洋中脊分布。地壳上承受水平张应力的地

9、带主要沿大洋中脊分布。大陆上以现代活动正断层为主的地带有东非断裂谷，美国的盆地与山脉区(内华达、犹他及其附近地带)，欧洲莱茵地堑系，苏联贝加尔湖地堑等。我国东部大陆边缘活动带的扩展与沉陷，在华北平原、渤海湾与松辽平原形成了一系列地堑系或裂谷系。地堑边缘的张性正断层是东部地区活断层中的主要类型。鄂尔多斯地块周围也有银川地堑、河套地堑和汾渭地堑系等一系列地堑盆地。地堑盆地中新生代沉积层厚有的达数百至千米(汾渭地堑系)，有的达几千米(华北平原地堑系)有的达12000m(渤海湾中的渤中拗陷)，这表明这些断裂的新生代适动以正断运动为主，另一方面，沿这些断裂带的地震震源机制，地震断层以及地震前后的形变测量

10、又都表明这些断层都有很大的水平分量，表明其现代活动性与典型张性构造区和典型的内陆裂谷带有所不同。v 上述三种活断层的位移矢量都分别是单纯走滑或倾滑，其产生的应力场是三个主应力方向中的两个是水平的而另一个是垂直的。实际应力场往往是复杂的，三个主应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，断层的位移矢量也多由不同的倾滑、走滑分量所合成。而活断层的类型也就可以是左(或右)旋走滑逆冲断层或左(或右)旋走滑正断层等多种形式。v 断层活动受区域构造应力场所支配。内陆活断层是地块间相互运动调整的枢纽。v由于这些地块是相互镶嵌的而且它们的结构及受力状况不均一，地块间的相对挤压、拉

11、张和剪切错动就构成了这些大小地块和断块之间的断层活动，呈现出相当复杂的情况。除了这些活动断裂的不同段落有不同的活动方式，由于它们相互间的联系，构成网络状，各断层的活动往往不是孤立的，而是相互牵制、相互调整和相互转换的。一条活断层的终端点是要以各方式转换为另一种形式的活动，以调整地块运动所造成的地壳拉张，缩短和扭曲。研究活动断层相互转换的状况，对了解现代构造应力场、认识地震活动规律有重要的意义。v 按断裂的主次关系又可将活断层分为主断层(main fault)，分支断层(branch，fault)和次级断层(secondary fault)。次级断层从平面上看来与主断层无关，实际上在剖面上它仍属

12、主断层的分支，对于逆断层来说主要产生在上升盘，而对于正断层来说则主要产生在下降盘(参见图4-6和图4-7)，而走向滑动断层则很少有次级断层伴生。v 断层类型不同由主断层中线到分支和次级断层带外缘的宽度也各不相同。走向错动断层为最窄，逆断层为最宽。根据已有地表错断的实际观测资料，各带的宽度如表4-1。v活断层活动的两种基本方式是粘滑与蠕滑粘滑与蠕滑。 粘滑粘滑以地震方式产生间歇性地突然滑动，以地震方式产生间歇性地突然滑动，粘滑错动是间断性突然性发生的。在一定时间段内断层的两盘就如同粘在一起(锁固起来)，不产生或仅有极其微弱的相互错动，一旦应力达到锁固段的强度极限，较大幅度的相互错动就在瞬时之内突

13、然发生，锁固期间积蓄起来的弹性应变能也就突然释放出来而发生较强地震。这种瞬间发生的强烈错动间断的，周期性的发生，沿这种断层就有周期性的地震活动。 稳（蠕)滑的错动是持续地平稳地发生的。由于断层两盘岩体强度低，或由于断层带内有软弱充填物或有高孔隙水压力，在受力过程中就会持续不断的相互错动而不能锁固以积蓄应变能，这种方式活动的断层仅伴有小震或无地震活动。有些断层则兼有粘滑与蠕滑。v 近年来，一些研究者注意到了粘滑型断层在大震前后一段时间内在震源区及其外围的蠕滑现象。1976年唐山地震前后的一些宏观现象，如井壁坍塌变形，沿八宝山断层地下水位的变化、河北省中部的井喷现象等，都可能与深部断层的蠕动有关。

14、据唐山地震区地形变资料反演求得的震中区8km-6km的地带内，于1969-1975年发生了走滑错距为104cm的无震蠕滑、走向和倾向滑动的平均速率分别达18.6cm/a 和1.4cma。四、活断层的基本特征四、活断层的基本特征活断层是深大断裂复活的产物 活断层的继承性和反复性 按照位移方向与水平面的关系： （1）走滑型活断层 常分布于大陆内部的地块之间的接触部位 （2）逆断型活断层 多分布于板块碰撞挤压带 上盘分支断层、次级断层较多 （3）正断型活断层 下降盘分支断层多见，形成地堑式的正断层组合活断层的活动方式 （1）地震断层（粘滑型活断层） 以地震方式产生间歇性突然滑动 发生在强度较高的岩石

15、中，断层带锁固能力强，危害大 （2）蠕变断层（蠕滑型活断层） 沿断层面两侧岩层连续缓慢地滑动 发生在强度较低的软岩中，断层带锁固能力弱 一般无震发生，有时可伴有小震四、活断层的基本特征（续）四、活断层的基本特征（续）五、活断层的参数五、活断层的参数产状 断层面的走向、倾向和倾角 遥感判读、宏观地质调查、震源机制断层面解、裂缝、地震特征 长度和断距 地震时地表断裂带长度和断层最大位移量 一般：震级越大，震源深度越浅，地表断裂越长，断距越大。 7.5级以上地震均出现地表错断，而小于5.5级的较少出现断层名称地震名称 地震时间 震级 地表错断距离（cm) 地表错断 长 度 （km) 水平 垂直蒙古

16、博 格多断层戈壁拉尔秦地震1957.10.288.0 885左旋（1000-1200*） 300 272日本 根尾谷断层 卿村断层 山田断层 丹那断层 鹿野断层 吉冈断层 三和断层 浓尾地震 北丹后地震 北丹后地震 北丹后地震 鸟取地震 鸟取地震 三河地震 981.10.28 927.3.7 1927.3.7 1930.11.26 1943.9.10 1943.9.10 1945.1.13 8.4 7.5 7.5 7.0 7.4 7.4 7.1200左旋270左旋80右旋300左旋150左旋90右旋150 600 80 70 200 80 50 20090 18 7 35 845 9.0美国

17、加 州圣安德烈斯断层 加 州英佩里尔谷断层 内华达州费尔维蜂断层 阿拉斯加费尔维塞尔断层蒙大拿州赫布根断层加 州圣安德烈斯断层加 州英佩里尔谷断层 旧金山地震英佩里尔谷断层费尔维蜂断层费尔维塞尔断层赫布根湖地震帕克费尔德地震 1906.4 194.05.18 1954.12.16 1958 1959.8.18 1966.6.27 1966.3 8.3 7.1 7.1 8.0 7.1 5.5 3.6640右旋580右旋420右旋645右旋17.4右旋1.5右旋 590 120 360（正断） 180 550 正断 4.8435 6457.6 175-200263710新西兰 阿瓦特雷断层 怀拉拉

18、帕断层 怀特克里克断层 罗托克胡断层南岛Buller地震 1984 1855 1926.6.17 1968 7.8 610右旋 1220右旋 215左旋 200右旋 30 275 455 90 9614432 土尔其 安纳托里亚断层带 安纳托里亚断层带 安纳托里亚断层带 安纳托里亚断层带 安纳托里亚断层带 安纳托里亚断层带 安纳托里亚断层带 安纳托里亚断层带埃津兼地震埃尔巴地震博卢格雷德地震叶尼斯地震木都尔努地震木腊迪耶地震格韦地震托西亚地震 1939.12.26 1942.12.20 1944.2.1 1953.3.18 1967.7.22 1976.11.24 1957.5.26 1943

19、.11.26 7.9 7.0 7.2 7.4 7.2 7.6 7.1 7.2 420右旋 200右旋 360右旋 430右旋 230右旋 380右旋 160右旋 150右旋 150 50 100 0 1803505019060805540265 国外一些地震断层的地表错断历史记录五、活断层的参数（续五、活断层的参数（续1）错动速率 现今错动速率：重复精密地形测量确定 平均错动速率：最新沉积物的错动位移与沉积年代之比等级AAABCD错动速率 （/a）101100.110.010.18东北 海城断裂 金州断裂70200NWWNEQQSNor1.00.11.0MM * *华北平原高丽营黄庄断裂顺义断

20、裂唐山断裂沧东断裂祈沐断裂10010050350330NENENENNENNEQNQQQQNorNor TSNorS0.130.10.10.0212MCMCM*汾河地堑系大同口泉断裂天镇阳高断裂太谷山前断裂运城盆地韩城兰田断裂渭河大断裂18583123142200380NENEENENENEEWQQQQQQ3-Q4SSNorNorNorNor0.10.0480.0860.1172.5（0.6+）1.0MMMMMM* * * *银川地堑银川平罗断裂贺兰山断裂70120NNENNEQ4Q4NorNor2.00.91.3CC* *河套地堑大青山前缘断裂鄂尔多斯断裂160300EWEWQ4Q3-Q4N

21、orNor1.30.7*新疆富蕴断裂180NNWQ4S（右）412*青藏高原周边阿尔金山断裂昌马断裂香山天景山裂海源断裂鲜水河断裂安宁河断裂则木河断裂小江断裂红河断裂1600120200237360350140300NEENWWNWWNWWNWSNNNWNNE-SNNNWQ N-Q Q4QQQ QQS（左）S（左）+TS（左）S（左）S（左）S（左）+TS（左）+TS（左）S（右）5 74.5-6.5（H） 1-1.4（V）1.763.36107.55.7（南） 1.0（北）4.96.47.08MMCMMMCM* * * * *中国主要活断层错动速率五、活断层的参数（续五、活断层的参数（续2）

22、错动周期：地震断层两次突然错动之间的时间间隔。 应变能积累的速度：地壳应变速率S 地质体能够承受应变能的极限：断层 锁固段的强度 d：一次地震的错移量 S：断层的平均错动速率R=d/sR=d/(s-c) 我国一些主要活断裂古地震事件和强震重复间隔活动断裂名 称活断形状最近一次强震时间与震级 古地震事件期次 距今年代 强震重复间隔（a）最近两次 历次平均备注阿尔金山断裂（东段）左旋逆走滑 a 38450 1859 b 24530 2590 c 20675 1142 d 18580 300 e 12120 160 3000 邢成启1988昌马断裂左旋走滑逆冲 1932.12.15 M=7.5 a

23、5100 340 b 3100 2803040 2500 侯珍清 1985海原断裂左旋逆走滑 1920.12.16 M=8.5 a 9360 b 7380 103 c 6300 70 d 3680 603600 2325 刘百 汪一鹏 1985富蕴断裂右旋走滑 1930.8.10 M=8.0 a 全新世早期 b 70008000 c 3000 d 830 30 e 230 f 105 3.冯先岳1985宁夏香山天景山断裂东段 1709 M=7.5 51004800汪一鹏 1990西段 a 22090 b 17240 c 12960 d ? 全新世5100鲜水河断裂左旋逆走滑 1973.2.6

24、M=7.6 a 8910 270 b 7430 240 b 5150 170 d 4110 180 c 3830 180 f 3270 160 d 2820 160 h 2100 150200300 李天诏（1986） 赵翔（1984）安宁河断裂（北段）左旋逆走滑 a ? 缺年龄 b 3736 102 c 2790 150 d 1957 150 e 920 80940钱洪等1989则木河断裂左旋逆走滑 a 5615 115 b 缺年龄值 c 745 856788851275任金卫活动断裂名 称活断形状最近一次强震时间与震级 古地震事件 期次 距今年代 强震重复间隔（a）备注最近两次历次平均小江

25、断裂（西支）右旋走滑 1883 M=8 a 4162 105 b 3210210 c 缺年龄值 d 282375900阵眸 李坪1985 1988红河断裂右旋走滑全新世期间至少发生四次强震事件最大值约为2000aC.Allen.K.E.Sieh,韩源等贺兰山山前断裂右旋走滑正断层 1739.1.3 M=8 a 8000 b 4760 c 2720 d 24724732000廖玉华1986渭河断裂右旋走滑正断层 1556.1.23 M=8 a 20001570李永善等1982唐山丰南断裂右旋走滑正断层 1976.7.28 M=7.8 a 1486 b 7665 10576007400王挺梅198

26、4焱庐断裂右旋逆走滑 1668.7.25 M=8.5 a 11000 b 7400 c 3500 d 32032003500高维明等1988 续表五、活断层的参数（续五、活断层的参数（续3）年龄判据 直接法：断层物质绝对年龄法 C14、热发光法等 间接法：错动地层年龄法晚更新世晚期-全新世晚更新世早期-全新世活断层活动的时空不均匀性活断层活动的时空不均匀性活断层在全新世期间的活动在全世界范围内都表现出明显的时空不均匀性。v 在时间上的不均匀性主要表现在活动强度随时间有较大在时间上的不均匀性主要表现在活动强度随时间有较大的变化的变化，一时活动强烈一时则活动微弱，因此突然错动事件在某一时间段就显得

27、十分密集而在另一时间段则相对稀疏得多。似乎是这些事件群集发生在其一时间段内。v 在空间上的不均匀性主要表现在不同大地构造区内断层在空间上的不均匀性主要表现在不同大地构造区内断层活动强度显著不同活动强度显著不同，同一断层的不同分支或不同段落也有显著差异。随时间的延续，这些活动区或活动段落又会变为活动微弱或不活动，而另外一些微弱活动或不活动的区段又转化为强烈活动区段，表现为强烈活动区段发生了迁移。v查明活断层活动性的时空不均匀性，研究古地震事件的群集查明活断层活动性的时空不均匀性，研究古地震事件的群集期期( (活跃期活跃期) )和平静期的交替以及划分活动性不同的区段，并和平静期的交替以及划分活动性

28、不同的区段，并判定其迁移过程，才能较准确地判定强震复发间隔，为地震判定其迁移过程，才能较准确地判定强震复发间隔，为地震危险性分折提供合理参数危险性分折提供合理参数。只有这样才能提高区域稳定性评价、地震危险性评估及概率分析水平。六、活断层的识别六、活断层的识别q地质方面 q地貌方面 q水文地质方面 q历史资料方面 q地形变监测资料六、活断层的识别六、活断层的识别地质方面地质方面 只要是见到第四系中、晚期的沉积物被错断，均视断层为活断层。只要是见到第四系中、晚期的沉积物被错断，均视断层为活断层。如位于汾渭地堑中段的平遥活断层，错断晚更新世中晚期的黄土，以如位于汾渭地堑中段的平遥活断层，错断晚更新世

29、中晚期的黄土，以及早中期及早中期更新世更新世地层，断距地层，断距4050m。最新沉积物被错断最新沉积物被错断断层破碎带构造形迹断层破碎带构造形迹 活动断层因其形成时间较晚，一般表现为构造带物质欠固结欠胶结状活动断层因其形成时间较晚，一般表现为构造带物质欠固结欠胶结状态，较为松散。另外，表现出脉体变形被切断，构造岩片理化，透镜化，态，较为松散。另外，表现出脉体变形被切断，构造岩片理化，透镜化，断面新鲜无风化，第四系物质牵引弯折等。断层矿物的显微变形出现显断面新鲜无风化，第四系物质牵引弯折等。断层矿物的显微变形出现显微组构（如不等颗粒拉长，光轴微定向等）微组构（如不等颗粒拉长，光轴微定向等）六、活

30、断层的识别六、活断层的识别地质方面地质方面伴有地震现象的活断层，地表出现伴有地震现象的活断层，地表出现断层陡坎和地裂缝断层陡坎和地裂缝 如，日本丹那断层带，地震如，日本丹那断层带，地震产生很多地裂缝，呈雁形排列产生很多地裂缝，呈雁形排列六、活断层的识别六、活断层的识别地质方面地质方面六、活断层的识别六、活断层的识别地貌方面地貌方面不同地貌单元突然相接，或两边沉积物不同地貌单元突然相接，或两边沉积物厚度显著差别厚度显著差别 例如，隆起山区与断陷盆地突然相例如，隆起山区与断陷盆地突然相接。一次错动量大的活断层，沿线分布接。一次错动量大的活断层，沿线分布断层三角面、断层崖、陡坎、垭口、断层三角面、断

31、层崖、陡坎、垭口、“V型谷型谷”等等 地貌单元的分解和异常地貌单元的分解和异常 例如，河流阶地、山脊、水系、娄例如，河流阶地、山脊、水系、娄平面、坡洪积扇等地貌单元由于活断层平面、坡洪积扇等地貌单元由于活断层作用，使其产生错断、分解作用，使其产生错断、分解 活断层作用使正常发育的地貌系统活断层作用使正常发育的地貌系统出现异常形态或特殊地貌景观。如断层出现异常形态或特殊地貌景观。如断层带一侧，河流的同步肘状拐弯、宽窄变带一侧，河流的同步肘状拐弯、宽窄变异，断层下降盘一侧线状排列的洪积群、异，断层下降盘一侧线状排列的洪积群、泥石流、滑坡、串珠状洼地等。泥石流、滑坡、串珠状洼地等。六、活断层的识别六

32、、活断层的识别地貌方面地貌方面水系：对于走滑型断层 n（1）一系列的水系河谷向同一方向同步移错 n（2）主干断裂控制主干河道的走向 六、活断层的识别六、活断层的识别地貌方面地貌方面山脊、山谷、山脊、山谷、阶地和洪地和洪积扇扇错开：走滑型开：走滑型活断活断层 近期断近期断块的差异升降运的差异升降运动，可使同一，可使同一级夷夷平面分离解体，高程相差平面分离解体，高程相差较大大 不良地不良地质现象呈象呈线形密集分布形密集分布 宝成宝成铁路：路：长609公里，灾害公里，灾害112处六、活断层的识别六、活断层的识别地貌方面地貌方面n水文地质方面导水性和透水性较强 泉水常沿断裂带呈线状分布，植被发育 例：

33、宝鸡潼关有近30处温泉六、活断层的识别六、活断层的识别水文地质方面水文地质方面六、活断层的识别六、活断层的识别历史资料方面历史资料方面n历史资料方面古建筑的错断、地面变形 考古 地震记载n地形变监测方面水准测量、三角测量六、活断层的识别六、活断层的识别地形变监测地形变监测七、我国活断层的分布七、我国活断层的分布亚洲东部现代地应力场的空问分带情况(包括我国全境)1强烈挤压区；2中等挤压区；3引张区；4逆断层；5平移断层；6正断层及地堑；7周围板块运动方向 七、我国活断层的分布七、我国活断层的分布 我国活断层的分布，总体来说是继承了老的断裂构造，尤其是中生代和第三纪以来断裂构造的格架。这些老断裂处

34、于活动性强的现代地应力场中，有利于继续活动。活动过程中还在一定程度上发育了新的活动部位，形成新的破裂面。根据活断层的类型和活动方向，可大致以东经105。为界，分为东西两部。东部以NE和NNE走向的正断层和走滑正断层为主，西部则是以NW和NWW走向的走滑和逆冲-走滑断层为主。 中国活断层分布略图 八、活断层的研究方法八、活断层的研究方法活断层的调查活断层的调查 活断层的工程地质调查目的在于准确确定建筑区附近活断层带位置，确定建筑区内有无活断层，活断层带的宽度，错动最大幅值及变形带宽度，以及间断活动的时间间隔，如果伴有地震，则应进行地震研究。v低阳光角航空摄影低阳光角航空摄影 航测照片可以看到地表

35、研究所不能看到的迹象，在研究属于线性构造的断层中是很有用的。有些主干走向错动活断层在图上极易看出八、活断层的研究方法（续）八、活断层的研究方法（续）v开挖探槽开挖探槽 主要研究跨断层的最新沉积是否被断层错断及其错动幅度；提供含碳物质的样品以定绝对年龄，以便判定错动的时代；揭露重复错动证据，如较老地层比新地层错距大、多次的地层砂土液化造成的多次喷砂的地层记录等等，以判定间歇错动的时间间隔。v活断层的监测活断层的监测 对工程或对发生较强地震有重要意义的活断层应监测其活动动态。 监测有位移检测和微震监测两方面，两者应配合进行。位移监测的方法是多种的，从不同时期的卫星影象的比较研究、基线重复测量到埋置

36、仪器检测。九、活断层区的建筑原则九、活断层区的建筑原则n建筑物场址一般应避开活动断裂带 n线路工程必须跨越活断层时，尽量使其大角度相交，并尽量避开主断层九、活断层区的建筑原则（续）九、活断层区的建筑原则（续）v要对几个相互比较的场址进行断层相对活动性评价。v (1)有低级别的活断层的场地优于有高级别的，有活动时期老的断层的场地优于有活动时期新的，有全新世(11000 a)内无活动的断层的场地优于有全新世内有活动的断层的场地等；v (2)尽可能避开主断层带；v (3)如为逆断层或正断层类型，尽可能避开有强烈地表变形和分支、次生断裂发育的断层上盘(逆断层的上升盘、正断层下降盘)。如有较大的正、逆断

37、层，场地往往需要选在距主断面数千米之外。大大鹏半半岛上有三条不到上有三条不到10公里的断公里的断层 这三条断三条断层均未切割第四系沉均未切割第四系沉积物物 该区无切穿地壳的深大断裂，而且区无切穿地壳的深大断裂，而且场区内从未有区内从未有过地震地震记载大大亚湾核湾核电站：站：选在一完整的燕山期花在一完整的燕山期花岗岩岩体中，位于南岩岩体中，位于南岭岭纬向构造向构造带与新与新华夏构造体系第二隆起代的交夏构造体系第二隆起代的交汇部位。部位。 历史上在核史上在核电站周站周围曾有曾有强震和多震震和多震 九、活断层区的建筑原则（续九、活断层区的建筑原则（续1）n必必须在活断在活断层地区地区兴建的建筑物，建

38、的建筑物，应尽可尽可能地能地选择相相对稳定地定地块即即“安全安全岛”，尽量将，尽量将重大建筑物布置在断重大建筑物布置在断层的的下下盘。九、活断层区的建筑原则（续九、活断层区的建筑原则（续2）n在活断在活断层区区兴建工程，建工程，应采用适当的采用适当的抗震抗震结构和建筑型式构和建筑型式 如：活断如：活断层区修水区修水坝，不宜，不宜采用混凝土重力采用混凝土重力坝和拱和拱坝，宜采用土石，宜采用土石坝建筑物类型选择建筑物类型选择v 若证实场地中有活断层穿过，或场地位于活动的逆、正断层上盘有可能产生分支及次级错断，则应选择在错动下不致破坏的建筑物型式。v 对于坝来说，在上述情况下均不宜建筑混凝土坝，而只

39、能建散体堆填坝。v 所有混凝土坝都是坚硬脆性的，除少数例外均建于基岩上，靠坝与基岩接触面上的联系来保证建筑物的安全可靠。任何有垂向分量的断层错动，即使是错动为l0一20mm的次级断层错动，必然或者是使坝离开地基破坏它与地基的联系，或是坝体中产生破裂。 v 在混凝土重力坝的情况下，断层错动如破坏了坝底面与地基的联系，则坝底面必然要承受水的全扬压力，其结果必然产生沿坝底面的浅层滑动而造成坝的失事。v 如为混凝土拱坝，坝的两个部分之间如果产生突然错动，既使错动值仅为0.25一0.5m，就会由于混凝土的压碎或坝的一端与拱座脱离造成坝的突然和全部毁坏。v 散体堆填坝即使坝体两个部分被错开35m，也不会导

40、致坝的破坏。因为坝体本身非常宽厚而且是柔性的，单纯这种错动可以通过坝体自身调整来适应。v 只要正确设计使错动后坝体内不残留开口裂缝，沿错动带虽有强烈渗流但不致发生管涌，则坝本身不会失事，而且修复也很容易，只要对被错开的心墙部分进行灌浆就可以修复使用。v 选堆填坝堆填坝还有一个重要的好处好处，即改变设计的适应性强。通常在清理坝基时往往可以得到可信赖的断层活动资料，如发现原设计时未考虑到的断层新活动证据。改变堆填坝的设计细节使之适应于地质环境是易于办到的。如系混凝土坝则必须完全改变设计，由于短期做不到这一点，以前开挖基坑的工作量往往报废。建筑物结构设计建筑物结构设计土坝结构设计原则土坝结构设计原则

41、v 近200年的活动断层最大位移一般小于5-7m平均小于lm，所以设计的土坝应能保证在产生5-7m的错动时不致出现大的开裂，不致由于沿错动带的强烈渗流引起管涌而溃决。所以一般设计为有相当厚的无粘性土过渡带的多种土质坝。v（1 1）保证错动后不残存深大开口裂缝）保证错动后不残存深大开口裂缝v 砂、砾石、砂砾混合物和硬岩石的块石，如无相当量的粘土粉土混入物是无粘性的，所以不能支持达一定高度的陡立裂缝边壁。v因之在这种土体中产生错动后，断层位移瞬时形成的任何开口裂缝部立即被缝壁坍塌所封闭，因而裂缝不致存留下来。或者说这类材料可以起填缝塞(crack stoppers)的作用。高土坝为了消除差异沉陷在

42、坝体内出现的裂缝，也用这种无粘性土过渡带作为填缝塞，所不同的是用于防止活断层错动出现的裂缝者要厚得多。 v(2)能安全控制大的渗流量v 即使粘性心墙由于断层错动而错开，由于心墙两侧的无粘性土的过渡带渗透性低，渗流量可以被降低到一个可以安全控制的数量。下游有一堆石带渗透性很强，最大可能渗流量可以通过此带由坝趾处安全泄出。无粘性土的过渡带与块石带之间要按反滤层原理设计保证不发生潜蚀。v 可以用简化为由无粘性土过渡带和下游组堆石带两个要素组成的示意剖面：估算最大渗流量，并说明即使在没有粘土心墙的情况下，渗流量虽大但坝仍是安全的。v 实际上一般设计的心墙两侧对称，心墙上、下游都有一个无粘性土过渡带，如

43、心墙错开，上游砂必然进入裂缝并将之充塞，下游过渡带砂也会以裂缝壁的坍塌而使本带内的裂缝闭合，从而使渗流量减小，且两侧对称也可以使被错断的心墙易于用灌浆法修复。 图217建于活断层上的多种土质坝剖面粘土心墙；粉土质砂；由砂到砾石的过渡带，由河床砂、砾或碎石组成；碾压的逐步过渡的堆石带(直径3-30英尺）；抛石（最小直径18英尺）其它类型建筑物的结构措施实例其它类型建筑物的结构措施实例 日本山阳新干线的新神户车站，建于两隧道之间的高架桥上，恰位于六甲山活断层之上。由于地形及城市环境方面的原因，车站的位置不能改变，只能采取适应于地质条件的结构。 采取的结构措施有：采用钢筋混凝土框架基础；花岗岩一侧基础之下挖除1mm厚的岩体，并置换以砂层，使整个基础底面的反力差减小；将中央高架桥与两侧站台设计为相互分离的独立结构，其连接处允许产生扭转和水平变位；按花岗岩一侧年平均上升1mm，使用年限为50年时最大上升达5cm计算，中央高架桥本身设计为允许变形的。 图218根据地基特殊条件而设计的新神户车站高架桥结构