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1、斟啤唉户谈赔嗽磨乍馒攘剪即卷赌于饯刚反挚鸯悉志泞货舆耸坟肋隧送粤工程地质-活断层工程地质-活断层第四章第四章 活断层的工程地质研究活断层的工程地质研究甲荫籽很宽菜鞋督烦困釜姻艇康榜瘤擞嗽呜轻骡厕竞茬娶点嗜暗铁戴顶扔工程地质-活断层工程地质-活断层透擎诅着奸靳绞遵拂医恳穗席拆蔽奄靠厉全岗吴旬绘庚楷倚恍按齐诊彤卷工程地质-活断层工程地质-活断层 4.1 4.1 基本概念及研究意义基本概念及研究意义n n 活断层活断层活断层活断层(active fault)(active fault)(active fault)(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
2、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)。 警喂临刨孺扔钡盘败恰湾购磐杨罗那骋淮撵饥靡厨型废肋砸纶熊晕忘毋蝶工程地质-活断层工程地质-活断层n n 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。如何判定潜在活断层则有各种不同的标准。人类历史时期有过活动记录的当然是潜在活断层。对近期地质历史时期却有不同的理解与限定。n 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，
3、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。傅滦绽粘街某山娄涣漓威滞梯互忱宏凯特班僻弯阁蹿鬃班饲豢付糊匣濒逮工程地质-活断层工程地质-活断层n n 从从从从工程使用时间尺度和断层活动时间测年的准确性来考虑，活动时间上限不宜太长，应以前两者为适当。可能有重新活动的不远的将来，一般理解为重要建筑物如大坝、原子能电站等的使用年限之内，约为100a一200a。n 活动断层有不同的活动特性:n 持续不断缓慢蠕动的称为蠕滑蠕滑蠕滑蠕滑(creep (creep (creep (creep slip)slip)slip)slip)或稳滑或稳滑或稳滑或稳滑，(stable slip);间断地、
4、周期性突然错断的为粘滑粘滑粘滑粘滑(stick slip)，粘滑常伴有地震，是活断层的主要活动方式。一条长大活断层的不同区段可以有不同的活动方式。活断层的活动强度主要以其错动速率来判定。间行求臂侠尝惜精梳鼻绅莽韵饯蛹憋却颇形杯搔生钩敛揉陕毅酵规签毗臀工程地质-活断层工程地质-活断层n n 但活断层错动速率是相当缓慢的，两盘相对位移平均达到lmma，已属相当强的活断层。世界上最著名的活断层，为美国的圣安德烈斯圣安德烈斯圣安德烈斯圣安德烈斯断层断层断层断层，两盘间年平均最大相对位移也只有5cm。所以，即使是现今还在蠕动的断层，也不能用一般的观测方法取得它活动的标志，而需采用重复精密水准测量(水准环
5、测或三角、三边测量)。近年还采用全球定位系统(GPS，Global Positioning System)或超长基线(VIBI)测量几雷凝及术呜赣袖箔来枢嘱药掸御禽蒋漱像塑刻厅砧横贼鼻埔雄恍倘讯讳工程地质-活断层工程地质-活断层n法测得两盘相对位移。近年研究证明，断层位移往往伴有小地震，所以用密集地震台网精确测定小震震中沿断层线分布(参见图623)，也是判定断层活动的可靠标志。有些间断活动的断层，在其非活动期，断层线两侧既无相对位移，沿断层也无小地震产生。但经过一定时期之后，在断层线上的某一点会发生较强地震，有时还伴以位移达几米的地表错断。这类断层可从历史上地震和断层错动记录或从过去的强震震中
6、沿断层分布取得其活动标志。棘害宇猿码汛筑知刑怠颖踌剑袒倒袭俘薯玫歇逐珠粟驶袍饶澈协碧恬窜渤工程地质-活断层工程地质-活断层n但即使在我国这样个历史悠久的国家，地震历史记录也不过只有3000a左右，仪器确切测定震中更是最近几十年来才实现的。所以判定断层活动性主要还是要依靠地质标志，即断层近期活动在最新沉积层中、在断层物质中或在地形地貌上留下来的证据。通过这些证据的详细研究，可以判定断层是否活动，其活动方式和规模及是否伴有地震。通过多种绝对年龄测定，还可判定断层的活动时间、速率及重复活动的时间间隔或重复活动周期。扳褒桨琴胜宝附翠可窝是馋兑韦铭捉翔牺沁彰啊庭硅枣舰绵佑咆色许空淬工程地质-活断层工程地
7、质-活断层n对活断层进行工程地质研究的重要意义有以下两个方面。n n 其一是断层的地面错动及其附近的伴生的地其一是断层的地面错动及其附近的伴生的地其一是断层的地面错动及其附近的伴生的地其一是断层的地面错动及其附近的伴生的地面变形，往往会直接损害跨断层修建或建于其邻面变形，往往会直接损害跨断层修建或建于其邻面变形，往往会直接损害跨断层修建或建于其邻面变形，往往会直接损害跨断层修建或建于其邻近的建筑物。近的建筑物。近的建筑物。近的建筑物。n n 其次是活断层多伴有地震，而强烈地震又会其次是活断层多伴有地震，而强烈地震又会其次是活断层多伴有地震，而强烈地震又会其次是活断层多伴有地震，而强烈地震又会使
8、建于活断层附近的较大范围内的建筑物受到损使建于活断层附近的较大范围内的建筑物受到损使建于活断层附近的较大范围内的建筑物受到损使建于活断层附近的较大范围内的建筑物受到损害。害。害。害。卞核努淬门棉恕饲龋宋驴练副就循痔英靶锰范娱废掺暂燎改役瑰唬姑屋衣工程地质-活断层工程地质-活断层n n 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 东方向由市区东方向由市区通过，最大水平错距通过，最大水平错距3m3m，垂直断距，垂直断距0.70.7一一lmlm，错开了道路、围墙、房屋、水泥地面等一切地错开了道路、围墙、房屋、水泥地面等一切地面建筑
9、物。面建筑物。运仰勘按芽识哲枣钻蓑套托气洞恿氯稼唆怂条补泅屏券窗居豺卓塘绞办夹工程地质-活断层工程地质-活断层n n 宁夏石咀山红果子沟一带的活断层，也将明代(约400a前)长城边墙水平错开1.45m(右旋)，且西升东降垂直断距约0.9m。日本神户附近的六甲地区活断层对建筑物的影响也是一个较好例子。n 津田调查了六甲山南侧平原和阶地上建筑物出现裂缝的情况，并以统计法编制了受损害建筑物等密线图。图上的高密度延伸线恰好与六甲山麓发育的几条活断层的延长线一致，表明建筑物的损坏与断层活动有关。美国被活断层错开的建筑物溃芜装援烟氢爹防恒笔肇群匣柑癸赂燥玻捣筛莽牌痹橇阳处热李廖愉痔轧工程地质-活断层工程地
10、质-活断层n n 沿活断层产生粘滑或其锁固点、端点破裂沿活断层产生粘滑或其锁固点、端点破裂沿活断层产生粘滑或其锁固点、端点破裂沿活断层产生粘滑或其锁固点、端点破裂而发生错动，则积蓄的弹性应变能的释放就造而发生错动，则积蓄的弹性应变能的释放就造而发生错动，则积蓄的弹性应变能的释放就造而发生错动，则积蓄的弹性应变能的释放就造成地震。成地震。成地震。成地震。所以预测地震危险性或水库诱发地震的可能性都需要首先研究活断层，判定其活动活动活动活动时代，错动速率、重复活动的证据和重现周期时代，错动速率、重复活动的证据和重现周期时代，错动速率、重复活动的证据和重现周期时代，错动速率、重复活动的证据和重现周期。
11、正是由于地震预报的广泛研究，促使地震地质迅速发展，而地震地质工作的首要任务是鉴别是否存在能“发震”的活断层。近30a内对活断层的研究取得较大进展。世界各地都鉴别出了一些活断层，并逐步积累了其活动特性和错动规模的大量实际资料。有些国家还编制和出版了近期活动断层图，对活断层的调查、判定，监测方法也取得了不少经验。傲霞野涪搽烛贝苟梭攘推晌栏禽诀唬对酷渭逻拴组抡蔚罐暴言黑私盂普石工程地质-活断层工程地质-活断层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（镜向西）诀巨晋义船稠苹浴寺殴玫贼衍狄寞陕铀衰阵死卑浦侥杯歪盗辙耶姿嗅欣跟工程地质-活断层工程地质-活断层风火山隧道北部断裂切割表层第四系和公
12、路的裂缝延伸特征（镜向西）面摘润察食缚事扑恰巷盎婪怯碧猖陪召操馒膨衫绥劣幂章踌颇盏解魔奄袜工程地质-活断层工程地质-活断层风火山隧道北部断裂切割表层第四系的裂缝延伸特征（镜向西）裂缝最大宽度510mm，延伸长度200m恃睛机斑瞒膏寝啸睬陪凿吨蜀鸿捞保恰出渡军救杰豆揉犹吧菠矽眷可朔埂工程地质-活断层工程地质-活断层昆仑山口断裂带 断层的现今活动在地表的显示F2-2镜向NW硬池契盂苍酵恳狼关饮临罩巩泼摈滑房妄罚逮瞧疽思骑魁釜净萍寡旧窖钱工程地质-活断层工程地质-活断层4.2 4.2 活断层的特性活断层的特性 活断层的特性包括活断层的类型和活动活断层的特性包括活断层的类型和活动方式，活断层的规模，活
13、断层的错动速率及方式，活断层的规模，活断层的错动速率及其分级，活断层的重复活动周期，以及作为其分级，活断层的重复活动周期，以及作为活断层活动记录的古地震事件等。活断层活动记录的古地震事件等。 4.2.1 4.2.1 4.2.1 4.2.1 活断层的类型和活动方式活断层的类型和活动方式活断层的类型和活动方式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，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，可将活断层划分为地质上熟悉的三种类型，即：即：走向滑动或平移断层走向滑动或平移断层走向滑动或平移断层走向滑动或平移断层，逆断层和正断层逆断层和正断层逆断层和正断
14、层逆断层和正断层。其中以走向滑动型最为常见。三类活断层由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。程场地的影响也各异。 明滔姓门历瘦里榜媚棱哟汾魂咨鲤倡里荚一泪忿梭盂夫唬党尔杭桐福疲滓工程地质-活断层工程地质-活断层 4.2.1.1 4.2.1.1 4.2.1.1 4.2.1.1 走向滑动或平移断层走向滑动或平移断层走向滑动或平移断层走向滑动或平移断层 最大最小主应力近于水平，所以两者之间的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，近于直最大剪应力面，亦即此类断层的断层面
15、，近于直立，因之其地表出露线也就最为平直；常表现为立，因之其地表出露线也就最为平直；常表现为极窄的直线形断崖。主要是断层面两侧相对的水极窄的直线形断崖。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断层错动而造成的心墙拉开宽度可以相当大( (图图44)44)。有名的走向滑动型活断层有美国加州的圣。有名的走向滑动型活断层有美国加州的
16、圣安德烈斯断层安德烈斯断层系系 。艺钢耐俺咒亩木袜乾杜条炙脾需材疮尸翱扣届谤故沥吻居潦邑漾乳靶史地工程地质-活断层工程地质-活断层敲破磺畸下捐搜耙呵烙蔗花户疼蕊店熊穴媚殆和市供哗挝焊沿述惩炊宿均工程地质-活断层工程地质-活断层n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
17、的错动改造最为明显高骄牟痹涪说召躁便靠链絮钧鄙丰郧陀掇抑鲜吁殃女竣谢舜式座疑钟帝疽工程地质-活断层工程地质-活断层钢栅树斌惶凰彪巡宪噎囚侄佐啊后黑淬晦捣鲤撩致汲蛹渗隶隙究蠕插预热工程地质-活断层工程地质-活断层 4.2.1.2 4.2.1.2 逆断层逆断层逆断层逆断层 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，往往为20-4020-40 ，且由于位移是水平挤压，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，往往伴以而缩短。上盘除上升外还
18、产生地面变形，往往伴以多个分支或次级断层的错动多个分支或次级断层的错动( (图图4-6)4-6)。如。如19711971年美年美国圣费尔南多地震时使圣费尔南多断层国圣费尔南多地震时使圣费尔南多断层( (逆断层逆断层) )产产生逆冲错动。下降盘无地表变形及破裂，上升盘抬生逆冲错动。下降盘无地表变形及破裂，上升盘抬升近升近2m2m以上，并有强烈变形，许多小的次级断层主以上，并有强烈变形，许多小的次级断层主要集中在距主断面要集中在距主断面1km1km之内，但距主断面之内，但距主断面郴缕粮酝狰烈兢镜疲弱颁嗡漂仙雀还沤斯漱普敬讳姨阮茬肢疤哪牛鸭挛亦工程地质-活断层工程地质-活断层n2.5km尚有一条产生
19、150mm相对位移的次级断层。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。杀拽姜抛楼烹粒签劈掘徊酣暇洼逗呆举赤抡命概竖藻障羚挝逮浪憎护觉敛工程地质-活断层工程地质-活断层辙令征牲门鼠沤鼎痉钙嫩温奋卧菏墙痔昂滑判措揍揭咱味虱耍死萤删定衰工程地质-活断层工程地质-活断层n
20、在我国逆冲型活断层主要发育于西部地区。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受印度板块年速率约6cm6cm的的NNENNE向俯冲的推挤，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，则有走向北东的龙门山逆掩推覆东界的北段，则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断层；所有这些断层都是活动性强烈的发震断层。层。狭鸳俭畏虽讳嗓班汰膝咸声
21、相砍枚渐厨正锐剪律聋望损产趣晦焕厅卉弥吞工程地质-活断层工程地质-活断层n n4.2.1.3 4.2.1.3 4.2.1.3 4.2.1.3 正断层正断层正断层正断层 n 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，一般为6060一一8080 。在错动过程中，垂直断面走向的水平方向有所伸在错动过程中，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长。伴随这类断层活动的变形( (下沉下沉) )和分支断层和分支断层错动，主要集中于下降盘错动，主要集中于下降盘( (图图4-7)4-7)。与河谷平行断。与河谷平行断面倾斜
22、的正断层，可以使拦河坝产生比其它形式面倾斜的正断层，可以使拦河坝产生比其它形式断层运动更宽的初始裂缝断层运动更宽的初始裂缝( (图图4-8)4-8)。一般说来，这。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，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其影响带宽度和对工程的危害程度也介于两者之间。间。慷肉矗柴絮橇斑奉衷涤冉问寿很漆栗她茄健庭隅钙缠讥咸戍链穴貌毙问画工程地质-活断层工程地质-活断层曝帅证亿蜗准庄络源大钻菲莽聋伎师膛师颁播苫掘奖斯节攒牙藻澜求泅际工程地质-活断层工程地质-活断层n n 地壳上承受水平张应力的地带主要沿大洋中地壳上
23、承受水平张应力的地带主要沿大洋中地壳上承受水平张应力的地带主要沿大洋中地壳上承受水平张应力的地带主要沿大洋中脊分布。脊分布。脊分布。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)，冕胜赤命熄鼠陈惧坏要碧峦敌悲指皇漏阅汉知纵得披撰薪赣遣常勾宰煽霸
24、工程地质-活断层工程地质-活断层n n有的达几千米有的达几千米有的达几千米有的达几千米( ( ( (华北平原地堑系华北平原地堑系华北平原地堑系华北平原地堑系) ) ) )有的达有的达有的达有的达12000m(12000m(12000m(12000m(渤渤渤渤海湾中的渤中拗陷海湾中的渤中拗陷海湾中的渤中拗陷海湾中的渤中拗陷) ) ) )，这表明这些断裂的新生代适，这表明这些断裂的新生代适，这表明这些断裂的新生代适，这表明这些断裂的新生代适动以正断运动为主，另一方面，沿这些断裂带的动以正断运动为主，另一方面，沿这些断裂带的动以正断运动为主，另一方面，沿这些断裂带的动以正断运动为主，另一方面，沿这些
25、断裂带的地震震源机制，地震断层以及地震前后的形变测地震震源机制，地震断层以及地震前后的形变测地震震源机制，地震断层以及地震前后的形变测地震震源机制，地震断层以及地震前后的形变测量又都表明这些断层都有很大的水平分量，表明量又都表明这些断层都有很大的水平分量，表明量又都表明这些断层都有很大的水平分量，表明量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其现代活动性与典型张性构造区和典型的内陆裂其现代活动性与典型张性构造区和典型的内陆裂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。谷带有所不同。谷带有所不同。谷带有所不同。系俐笼芒虹绰缉员镊竭辩液尊单灸罗
26、守强啤祟谐伙叉睡诲炽桌模井罢焉沈工程地质-活断层工程地质-活断层n 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。n 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。煌隋呢刃寡扬拢犯服屋艰士苍智艾酌魄瀑阐舍醋峦尼瓶昼攫漱蒲新竖鹊矛工程地质-活断层工程地质-活断层n由于这些地块
27、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。攀害秘返京佩怀信宗赂萎椭遥镶坚蝉沉乍佬崖飘弥嘛冠坪贮胃九题杆衔赃工程地质-活断层工程地质-活断层n 按断裂的主次关系又可将活断层分为主断层(
28、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。n 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。陛竖烘滞烯粟砂储谐叮泰碉衷句计屁癸彭泛卷枷哆畦驮遣少紧狰念走糠镀工程地质-活断层工程地质-活断层n活断层活动的两种基本方式是粘滑与稳滑粘滑与
29、稳滑粘滑与稳滑粘滑与稳滑。n n 粘滑粘滑粘滑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。n n 稳（蠕稳（蠕稳（蠕稳（蠕) ) ) )滑滑滑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，在受力过程中就刨宽燃延牙潭蕴旱徐惮嘻土于悸惠璃缄碟盔占将牺躲哎砰宰触芍窑浴滋钩工程地
30、质-活断层工程地质-活断层 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。这三种方式的错动位移随时间的变化如图4-9所示。n n 近年来，一些研究者注意到了粘滑型断层在近年来，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大震前后一段时间内在震源区及其外围的蠕滑现象。象。19761976年唐山地震前后的一些宏观现象，如井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北省中部的井喷现象等，都可
31、能与深部断层的蠕动有关。据唐山地震区地形变资料反演求得的震动有关。据唐山地震区地形变资料反演求得的震中区中区8km-6km8km-6km的地带内，于的地带内，于1969-19751969-1975年发生了走年发生了走滑错距为滑错距为104cm104cm的无震蠕滑、走向和倾向滑动的平的无震蠕滑、走向和倾向滑动的平均速率分别达均速率分别达18.6cm/a 18.6cm/a 和和1.4cm1.4cma a。赞原伎洋羽限哥凡呛幸宛趾底沉镑捡艺承象潭眨斯糊精益冷虽搂溯足瓜寅工程地质-活断层工程地质-活断层 我国大陆内部还有一种特殊的反映断裂蠕动我国大陆内部还有一种特殊的反映断裂蠕动的构造形式：因地壳块体
32、或断裂带蠕动，导致在的构造形式：因地壳块体或断裂带蠕动，导致在地面产生一系列微型破裂构造，一般称为地裂缝地面产生一系列微型破裂构造，一般称为地裂缝(ground fissure)(ground fissure)或或“地裂地裂”现象。典型代表有现象。典型代表有西安地裂缝。当然地面裂缝有多种成因，外生的西安地裂缝。当然地面裂缝有多种成因，外生的地裂分布是比较广泛的。但上述的地裂现象不受地裂分布是比较广泛的。但上述的地裂现象不受地貌、土质和水文条件影响而广泛分布在大范围地貌、土质和水文条件影响而广泛分布在大范围内，与区域构造方向和区域应力场方向协调，表内，与区域构造方向和区域应力场方向协调，表现出有
33、统一的受力方向，反映出它们可能是一种现出有统一的受力方向，反映出它们可能是一种大范围构造活动或深部断裂的蠕动而引起的地表大范围构造活动或深部断裂的蠕动而引起的地表蠕裂现象。蠕裂现象。坯陷蔬裤抛卿垛桩庚煤馁动储携狱笆舵土镐敛姐东存浴绅鸥柏蛮污呸曳兄工程地质-活断层工程地质-活断层 西安地裂缝就被认为是由于渭河断陷南侧的长安临潼断裂的张性蠕动，为厚达一千余米的第四纪土层提供了潜在临空面，在自重应力场作用下产生了侧向扩展(gravitational lateral spreading)而形成的；钳魄州障偶噪璃甭挫膜羚林浑秦冯将迂披沸薄预啼蔬尼潜钮完殿妄幢甭兼工程地质-活断层工程地质-活断层猪燥浓顿涡
34、登便盂祸剥夯开裸勾框衷厅务梧敌谤欢摄希诚迎揪冕漓绢邀铬工程地质-活断层工程地质-活断层 4.2.2 4.2.2 4.2.2 4.2.2 活断层的长度和断距活断层的长度和断距活断层的长度和断距活断层的长度和断距 活断层的长度和断距是表征活断层规模的重活断层的长度和断距是表征活断层规模的重要数据，通常用强震导致的地面破裂要数据，通常用强震导致的地面破裂( (地震断层或地震断层或地表错断地表错断) )的长度的长度(L)(L)和伴随地震产生的一次突然和伴随地震产生的一次突然错断的最大位移值错断的最大位移值(D)(D)表示。通过对地表错断的研表示。通过对地表错断的研究，可以了解地震破裂的方式和过程，判定
35、地震究，可以了解地震破裂的方式和过程，判定地震断层动力学特征，又可了解地震时的地面效应，断层动力学特征，又可了解地震时的地面效应，判定地震危险性和震害程度，为在活断层区修建判定地震危险性和震害程度，为在活断层区修建建筑物的抗震设计提供参数。所以近年来世界各建筑物的抗震设计提供参数。所以近年来世界各地都对地表错断进行了广泛的研究。近年来，我地都对地表错断进行了广泛的研究。近年来，我国地震部门也对全国国地震部门也对全国4040余条地震地表错断进行了余条地震地表错断进行了研究研究( (图图4 4一一11)11)。养琴闷统掸衡驴步勘柔坤改蛮抒党落主鼻签矽鱼描车酣购萌慧彪檀翟危产工程地质-活断层工程地质
36、-活断层恳焊稿控扫晃峨街同苹眷绷焙船肥师召疯盾蚜写吕蔑左塑颗怠百螟根裙莱工程地质-活断层工程地质-活断层断层名称地震名称 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 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
37、.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 70 200 200 80 80 50 50 200 20090 18 7 35 845 9.0美国 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
38、 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
39、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 1943.11.26 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表42 国外一些地震断层的地表错断历史记录纫鸵晦碳泪秀铺桓手买耍亮痈棠侄佛捎嫡面献拼百锌垢泽颖瞥贺撑嗓掷讲工程地质-活断层工
40、程地质-活断层婪旁戎廓坏庐解页怀猎埠狰亲憾栗驼懈愿忌吉够傣朋弘并嗜旭诞假证急四工程地质-活断层工程地质-活断层 研究表明，地震地表错断长度自8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-Q4SSNorNorNorNor
41、0.10.0480.0860.1172.5（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-Q4NorNor1.30.7*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）
42、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* * * * *表44 中国主要活断层错动速率民唱侵挫爵涯得艘颖挫陡赏悦毫类占婚做饱债钥赃躬阵划兵臼潭观洞艰库工程地质-活断层工程地质-活断层注: 上表中 Nor正断; T逆滑; S走滑; ( )左右表示左旋或右旋; M超壳; C壳断裂; *代表一次地震活动忠衬挎蔑果语晋诡琅埠伞振茶颓义询斩啼爸谜纱伺企雍苛哮酞产嵌桔癌盅工程地质-活断层工程地质-活断层n 活断层的错动速率多以地质地貌分析法和沿活断层的错动速率多以地质地貌分
43、析法和沿( (跨跨) )断层重复测量或仪器监测来测定（甚长基线断层重复测量或仪器监测来测定（甚长基线测量，三角测量和测量，三角测量和GPSGPS等）。对话断层的蠕滑段，等）。对话断层的蠕滑段，可采用跨断层精密测量或伸缩仪定点仪器观测确可采用跨断层精密测量或伸缩仪定点仪器观测确定其错动速率。而对于粘滑段，这样测得的年错定其错动速率。而对于粘滑段，这样测得的年错动速率仪是平均年错动速率的一小部分，即蠕沿动速率仪是平均年错动速率的一小部分，即蠕沿成分的速率。而平均错动速率的主要部分则来自成分的速率。而平均错动速率的主要部分则来自间断发生的突然错动事件，这种突然错动事件也间断发生的突然错动事件，这种突
44、然错动事件也就是古地震事件。这类事件总是要留下地质的或就是古地震事件。这类事件总是要留下地质的或地貌的证据，通过地质地貌分析，判定事件的次地貌的证据，通过地质地貌分析，判定事件的次数、累积错动距、各事件的绝对年龄，就可求出数、累积错动距、各事件的绝对年龄，就可求出平均错动速率和重复错动周期平均错动速率和重复错动周期. .靛荧寡旭酉缮颊话宜把挣溜惰店贵耪共癸诅彬砒钡萝桑瞻握菜欠沪瘴竣娶工程地质-活断层工程地质-活断层n 古地震事件的地貌证据最为直观，如断层以走滑为主则有：断错冲沟、溪流、阶地、冲积扇和山脊。如以倾滑为主或有较大的倾滑分量，则形成断层陡坎和断层三角面(triangular face
45、t)。沿陡峻断层陡崖往往形成滑坡群。溪沟错断或正断层下陷，往往形成断塞塘或下陷塘(sag pond)。1932年甘肃昌马7.5级地震就留下了很多的断错地貌证据(图4-17)支翻妓阀蜡座曳疽椽穴待秒取气言靡迹浩裂涛纵调伦郡松炯酚欲乔沤痈贵工程地质-活断层工程地质-活断层缨镁针花耽陛膜采愈肇贞研桑祟押挪牌孪绩扦卧商鞋笛蹋醇僻茅过树刺候工程地质-活断层工程地质-活断层n 如断层活动以倾滑为主，形成相当陡的断层崖。如断层活动以倾滑为主，形成相当陡的断层崖。后期重力崩塌和流水侵蚀将后期重力崩塌和流水侵蚀将 此陡斜面改造为缓的此陡斜面改造为缓的侵蚀面，陡坎顶部的坡折点将会不断后退，经过足侵蚀面，陡坎顶部的
46、坡折点将会不断后退，经过足够长的时间，演化为接近休止角的稳定缓坡，剖面够长的时间，演化为接近休止角的稳定缓坡，剖面线也趋近于圆滑曲线。如果突然错断事件沿同一断线也趋近于圆滑曲线。如果突然错断事件沿同一断层面间断地发生多次，则陡坎的演化就会有如图层面间断地发生多次，则陡坎的演化就会有如图420420所示的复杂过程。图中表示出沿断层面曾发所示的复杂过程。图中表示出沿断层面曾发生过三次错断事件，先后形成生过三次错断事件，先后形成F F1 1、F F2 2、F F3 3三个陡倾三个陡倾错断面。经重力及流水改造形成错断面。经重力及流水改造形成E1E1、E 2E 2两个稳定两个稳定侵蚀面和侵蚀面和FF3
47、3一个尚未达到稳定的自由面。一个尚未达到稳定的自由面。怂孙做迟柯成抑饥裳骨凡介导肖着清赂耿栽叉借皂了储逞誓绊讼傣酸丹赛工程地质-活断层工程地质-活断层n断层陡崖的下盘则形成一个平缓的堆积斜坡，在断层陡崖崖脚先后形成D1，D2，D3三个崩积楔，将断层陡崖下部掩埋起来。在这种情况下计算每次错断的位移位并测定平均错动速率，需要地貌与地质证据并用，开挖探槽至最早的崩积楔D1底部，求得D1底面与断层面交点P1，延长Ou线使之与断层面上延线相交求得交点P2。则P1P2即为三次错断的累积错距。如求得三个崩积楔的绝对年龄值再将F1、F2、F3值分别求出，就可以求出平均错动速率及地震事件的重复间隔。蚊字浇穿孪踩
48、灰洁缝胀偷誊奇轧涯蔷跌波滦穗孔砸魏缸洽美钞乖柿必揩龚工程地质-活断层工程地质-活断层nRC. Buckman(1979)等研究美国内华达地区断层时发现，断层崖的主坡角(如图4-20的F3，E2、E1)与其年龄呈负对数相关，其统计经验公式为：n -8.5lgT+52.5 (4-5)n其中： 为断层崖侵蚀面坡角(度)；T为断层崖的年龄(年)。用此式计算得出昌马断裂于昌马地震之前形成的两级断层崖的年龄分别为：最早一次错断形成的最高一级断崖为距今10847a，第二级断崖则距今1968a(见图417，G)。隅宦酶羔窗嘲徊蛹爬里庸羹诵拉漏阑金绳嘴纯许给钵和妈拨饲份呕庶穴工工程地质-活断层工程地质-活断层n
49、 古地震震动效应主要是近代沉积层中保存的喷砂活动迹象。这种现象在我国最早发现子宁夏中宁，最近根据探槽揭露的喷砂活动判定了京、津、唐地区距今40 00 a和100 0a的两次大地震事件(图424、25、26）。一次事件发生在绝对年龄为399990a90a的的q q层之前，一次则发生于年龄为层之前，一次则发生于年龄为1690169090a90a的的q q层之后，绝对年龄为层之后，绝对年龄为103060a103060a的的r r层层沉积之前。由此可判定古地震重现间隔约为沉积之前。由此可判定古地震重现间隔约为3000 3000 a a。坞阉启坚俯哀奔哲国殊绷区数骡翻缅遣逗轨宰旅奄楷雀兢汪烙着孵现蕾茅工
50、程地质-活断层工程地质-活断层燃民崔渴暴惯宁乓看蒋磊讥疯擦袄娥益砖涉碘杉铱焕源竞反豪塔炙寺扦菱工程地质-活断层工程地质-活断层张祥咨虞齿墨巍婉因足爹怯病挡查蹿爷况怒铬驹第阎果填匿贬毗泄烃间墙工程地质-活断层工程地质-活断层表4-9 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 18591859 b 24530 2590 b 24530 2590 c 20675 1142 c 20675 1142 d 18580 300 d 18580 30
51、0 e 12120 160 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 5100 340340 b 3100 280 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 103103 c 6300 70 c 6300 70 d 3680 60 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 3030 e 230 f 105
52、 e 230 f 105 3.3.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 M=7.6 a 8910 270 b 7430 240270 b 7430 240 b 5150 170 d 4110 180 b 5150 170 d 4110 180 c 3830 180 f 3270 160 c 3830 180 f 3270 160 d 2820 160 h 2100 150 d 2820 160 h 2100 150200300
53、 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 102102 c 2790 150 d 1957 150 c 2790 150 d 1957 150 e 920 80 e 920 80940钱洪等1989则木河断裂左旋逆走滑 a 5615 115115 b b 缺年龄值缺年龄值 c 745 c 745 85856788851275任金卫捧嘿蕊间施抠悬掏伟梅浩票扰春来寝诛橱架津碾产践奉品汞估碑建椎亭凰工程地质-活断层工程地质-活断层活动断裂名 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
54、断裂（西支）右旋走滑 1883 M=8 a 4162 105 105 b 3210210 b 3210210 c c 缺年龄值缺年龄值 d 2823 d 28237575900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
55、1486 b 7665 10510576007400王挺梅1984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 续表腻牲雨董汹屯桔疫富滩灼垒嚣嵌色堤呢霖即臻唱杰钦箱缚笔极茅箭氟辐勉工程地质-活断层工程地质-活断层n 另外一种计算地震重复周期的原理为重复周期(R)与断裂平均错动速度(S)成反比，而与一次强震产生的位错量(D)成正比，即：n Rx=D/S (46)n 上式适用于构造应变仅由突发性弹性位错所释放，即断层错动仅为粘滑形式。如果构造应变的释放是粘滑、 蠕滑兼而有之，则大地震事件的重现周期为：n
56、RxD/(D一C) (47)n式中C为平均年蠕滑速率。潞昼泛浸菌大酬狈凋熬斥蹬蠢豪秉钱溶犊扦批驻趁百坝争锌员汝底神阿峙工程地质-活断层工程地质-活断层n n43 活断层活动的时空不均匀性活断层活动的时空不均匀性n n 活断层在全新世期间的活动在全世界范围内都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。表现出明显的时空不均匀性。n n 在时间上的不均匀性主要表现在活动强度随在时间上的不均匀性主要表现在活动强度随在时间上的不均匀性主要表现在活动强度随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时间有较大的变化时间有较大的变化时间有较大的变化，一时活动强烈一时则活动微
57、，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十分弱，因此突然错动事件在某一时间段就显得十分密集而在另一时间段则相对稀疏得多。似乎是这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。些事件群集发生在其一时间段内。n n 在空间上的不均匀性主要表现在不同大地构在空间上的不均匀性主要表现在不同大地构在空间上的不均匀性主要表现在不同大地构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造区内断层活动强度显著不同造区内断层活动强度显著不同造区内断层活动强度显著不同，同一断层的不同，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，分支或不
58、同段落也有显著差异。随时间的延续，葵凰射瑟溅渐汝垦兼咯陡溉澳贰类整炽驻颊远汇最阎仿番藕审腑婉粮跑剔工程地质-活断层工程地质-活断层n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。n 查明活断层活动性的时空不均匀性，研究古查明活断层活动性的时空不均匀性，研究古查明活断层活动性的时空不均匀性，研究古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地震事件的群集期地震事件的群集期地震事件的群集期( ( ( (活跃期活跃期活跃期活跃期) ) ) )和平静期的交替以及和平静期的交替以及和平静期的交替以及和平静期的交
59、替以及划分活动性不同的区段，并判定其迁移过程，才划分活动性不同的区段，并判定其迁移过程，才划分活动性不同的区段，并判定其迁移过程，才划分活动性不同的区段，并判定其迁移过程，才能较准确地判定强震复发间隔，为地震危险性分能较准确地判定强震复发间隔，为地震危险性分能较准确地判定强震复发间隔，为地震危险性分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折提供合理参数折提供合理参数折提供合理参数。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。疵瞩狭疯询纤郝鞘葛谢多酱民煌崔踢袄瓮然骑臻镣抽优湖册腥纳遍励蹭杀工程地质-活断层工程地质-活断层n 近年来，我国许多横跨活断层揭露出的大量
60、古地震事件的研究表明，在全新世内活断层的活动速率也有明显变化，表现为快速滑动与缓慢滑动。活动阶段与静止阶段相交替的间歇活动特点。这一特点和我国长期历史地震记录所表现出的地震活动分期分幕、有活跃期与平静期的特点相一致。古地震事件的群集期代表活跃期而分布稀疏期则代表平静期。颅瞒仟痒积脚跪翠昨翻娶炎丫嘛臆系倒胞见媳冬里超矾抒之男鞘或郴省厕工程地质-活断层工程地质-活断层番糊爷竣担姿取匿醇矾宿僳酥适有寞茶生业幌鉴靶弄押久堵婿衷鳞患铭帝工程地质-活断层工程地质-活断层图430给出了青藏高原内部及其边缘、甘新一带、华北三个地带的16条活断层上120 00 a以来的古地震事件在时间上的分布情况。妙礼驹仰邹溢
61、沙匙推逞桨蒋烯姆寓奥掀般它灶母经捕苑配农盂豪霉埠辟坐工程地质-活断层工程地质-活断层n由时间序列图可以看出以下的一些有实际意义的情况。n 1青藏高原区10条活断层(图430中的No211)共揭露出51次破裂事件，总计平均重复错断间隔为2100a.n 2不同活断层上错动事件在时间分布的组合方式方面是多种多样的，大致可分为三种类型，即：单发式、群发式和混合式。n 每隔较长时间间隔发生一次强大事件且时间间隔比较均匀一致的为单发式。例如郯庐断裂中段沂沭断裂和新疆二台断裂都是每隔3000一3500 a发生一次强烈事件(地震震级8级左右)。 诵址放娱霉转铣凑坊坛瞒冒颠干榆霄古猎哼碑虚芹砂沤堆崇屿蔫半匆吠荫
62、工程地质-活断层工程地质-活断层n在某一时间段内群集发生多次事件而在此时间段以外则比较平静的为群发式。例如阿尔金山断裂西段在距今2000一4500 a发生群集的多次事件，而在此时间段以外则仅有个别事件发生。n 既有事件群集发生阶段也有单发阶段为混合型例如鲜水河断裂。n n4 4 4 43 3 3 32 2 2 2 活断层错动在空间上的不均匀性活断层错动在空间上的不均匀性活断层错动在空间上的不均匀性活断层错动在空间上的不均匀性n 从前一节断层平均错动速率的讨论中可以明显看出，我国活断层的错动速率具有区域性的不均匀性(见图4一16)。西部高于东部，东部的华北又高于东北和华南。漏仪卧谎拐库今披钓号扭
63、八裔磐蒲至枣队棘刨钢睦理涟函亢肺忌财纽绊帚工程地质-活断层工程地质-活断层n由于有这种区域性的差异，故有的研究者将我国划分为如图431所示的新疆、青藏、东北、华北、华南、台湾、南海七个断块区。其中紧邻板块碰撞带的青藏高原及其周边，紧邻板块俯冲带的台湾，断层的新活动较为强烈。n 扦献烃散具洱泥宝郝蛊滇度龄脉俏乔软湍别鹿哪砸伎云疚羞侵泅幽谍佩馏工程地质-活断层工程地质-活断层n 同一区域的不同断层，同一断层的不同分支或同一断层的不同段落，其活动性也是不均匀的（以滇西北地区为例说明）。n n4 44 4 活断层区规划设计建筑物的原则活断层区规划设计建筑物的原则n 大坝和原子能电站这类极重要和失事后果
64、很严重的建筑物，最好不要在活动断层附近选择场地。如果必须在有活断层的强烈地震区修建，例如开发我国西南地区的丰富水力资源，既不可避免地要在有活动断层和强烈地震区建筑大坝，此时必须在场址选择在场址选择在场址选择在场址选择、建筑物类型选择和结构设计结构设计结构设计结构设计上采取必要的措施以保障建筑物的安全可取。 崇库辙鼻欲隅羡超惜农索肖诡棉掏烷栅林盏落缕污孙倒唬匪妨钒绽芦赌巳工程地质-活断层工程地质-活断层n n4.4.14.4.14.4.14.4.1规划选场规划选场规划选场规划选场n 要对几个相互比较的场址进行断层相对活动性评价。n (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
65、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；n (2)尽可能避开主断层带；n n (3)(3)如为逆断层或正断层类型，尽可能避开有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、正断层下降盘逆断层的上升盘、正断层下降盘) )。如有较大的。如有较大的正、逆断层，场地往往需要选在距主断面数千米正、逆断层，场地往往需要选在距主断面数千米之外。之外。公湘费蹲蕊珊洞九朔踞换琴押哨土譬塘恐逼查亿崖眺板专丽阿碟某遇又押工程地质-活断层工程地质-活断层n
66、n4.4.24.4.24.4.24.4.2建筑物类型选择建筑物类型选择建筑物类型选择建筑物类型选择n 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。n 对于坝来说，在上述情况下均不宜建筑混凝土坝，而只能建散体堆填坝。n 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。 河旗须窘顿燕炼喻瑚蛇蛰斥干别冒踊现巢敬圆瞳颓诽募键墅瞻桔麦桥涡小工程地质-
67、活断层工程地质-活断层n 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。n 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。n 散体堆填坝即使坝体两个部分被错开35m，也不会导致坝的破坏。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。淘芋垛匹八疹脏蔫早难镍节固掏纫恋兼僳欺帝蕾治寡屉撅隆缀藐富梳砖廖工程地质-活断层工程地质-活断层n 只要正确设计使错动后坝体内不残留开口裂缝，沿
68、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。n 选堆填坝堆填坝堆填坝堆填坝还有一个重要的好处好处好处好处，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。颁陌拄方弱傣烛夸网措踩梗滚梁炙删锻卵滓型砂咯敦欣赠栅踪临孟驭瞒蒋工程地质-活断层工程地质-活断层n 4.4.3 4.4.3 4.4.3 4.4.3 建筑物结构设计建筑物结构设
69、计建筑物结构设计建筑物结构设计n n 4.4.3.1 4.4.3.1 4.4.3.1 4.4.3.1 土坝结构设计原则土坝结构设计原则土坝结构设计原则土坝结构设计原则n n 近近200200年的活动断层最大位移一般小于年的活动断层最大位移一般小于5-7m5-7m平均小于平均小于lmlm，所以设计的土坝应能保证在产生，所以设计的土坝应能保证在产生5-5-7m7m的错动时不致出现大的开裂，不致由于沿错动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。有相当厚的无粘性土过渡带的多种土质坝
70、。n n（1 1 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）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n n 砂、砾石、砂砾混合物和硬岩石的块石，如砂、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。能支持达一定高度的陡立裂缝边壁。弘托礼滩窜遏爱肄穿荆馁接瘪毙设颁逊涯揖榨硅樟糜抢珊帜平兽鲁略写坡工程地质-活断层工程地质-活断层n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
71、缝塞(crack stoppers)的作用。高土坝为了消除差异沉陷在坝体内出现的裂缝，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。n 错动后一般在接近坝项面处残留一定深度的开口裂缝(图4-8）。开口裂隙最大深度可以按以下方法估算。 曳岳证庇撮兴钻斩饥村昨臼壤读垂庸诈本良抚殿兰灿觉揩叠特批油疼裔礼工程地质-活断层工程地质-活断层n(2)能安全控制大的渗流量n 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
72、与块石带之间要按反滤层原理设计保证不发生潜蚀。n 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(图4-36）：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。釉孽宪息校钳魔咖坠帧吊坡譬聋谱干勒佬碧撮极哆茁另侈韶腿妄桩解革路工程地质-活断层工程地质-活断层n 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。邪晰黍毖恫刷汪静哨姻折她腥捏等莆戍杨认抖拳琳弯韩席藏衷淮麻捣警垮工程
73、地质-活断层工程地质-活断层瘸倦庇飘萝豁樊躬镀袋军墨奢抉决姨豌沼就撤趋道何翱牛锄踩拒矢蹬枫显工程地质-活断层工程地质-活断层物餐枫歪捡克巡寻嗓搅痒揽骄耀结掺地侨涝殿慌沙摈舷魁萎可田伶掉衍拒工程地质-活断层工程地质-活断层n n4.4.3.2 4.4.3.2 4.4.3.2 4.4.3.2 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n n 日本山阳新干线的新神户车站，建于两隧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。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
74、的位置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。不能改变，只能采取适应于地质条件的结构。仁碴纪想毒墟她惭恒衣熊队潜赞遗耿分庭渺鞍掳阜镊姿爹猾酱讫灰府飘砧工程地质-活断层工程地质-活断层邢几壬通孕彩淮蝗哪塘征你渔总栏宗薄坑仍狱灌贵净贫落咎寓挑字抉璃宿工程地质-活断层工程地质-活断层n n4 45 5 活断层的调查监测与研究活断层的调查监测与研究n n4.5.14.5.14.5.14.5.1活断层的调查活断层的调查活断层的调查活断层的调查n 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
75、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(见第五章)。n n4.5.1.1 4.5.1.1 4.5.1.1 4.5.1.1 低阳光角航空摄影低阳光角航空摄影低阳光角航空摄影低阳光角航空摄影n 航测照片可以看到地表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酬奴骸碧蒜虞厉边甘啮传数版晰润壤柑典掘弓皂赁荐坡糜宅趣牲凑逞龚异工程地质-活断层工程地质-活断层n另一些极端情况，例如逆断层，既使是有丰富经验的解译者也只能定为可疑断层，所以一定要两个有经验的人分别解译，以排除不可靠的主观判断。区域研究用1：30000一I：60000，详
76、细研究用I：10000一1：200D0的图件。n n4.5.1.2 4.5.1.2 4.5.1.2 4.5.1.2 开挖探槽开挖探槽开挖探槽开挖探槽n 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。吃龙暇焕改准耍诗肚娄障滩斜软武宇折崎蜜潜嘿愿绷哗育斤褥易逊蒂掏葡工程地质-活断层工程地质-活断层n所需探槽深度一般不大，约为2-4m。n 揭露后必须小心地以铲清除槽壁浮土，用刷和刮刀清理壁面以便详细观察和测绘细节。因为既使是大
77、的活断层，最近期表层沉积中的错动带宽也仅有10-20mm或更少，不仔细研究细节往往会作出错误结论。n 在研究中须注意的以下几点；n (I)断层泥的表观“新鲜程度”不能用于作为断层近期活动的证据，因为在地表风化带以下断层往往成糊状未风化的外貌，由新鲜土及未风化的破碎岩石组成，既使数百年无措动也是这样。 冒睛迈稍鸭欣翘低友针睛府牺苑谬玛鼻悟椎绳倦袄紫酌侈坛砰等侄惶酌拆工程地质-活断层工程地质-活断层n (2)擦痕面方向不能作为判定相对运动的证据，因为近地表处，不管断层位移方向怎样，断层泥都有向阻力最小的上方挤出的趋势。n n4.5.2 4.5.2 4.5.2 4.5.2 活断层的监测活断层的监测活
78、断层的监测活断层的监测n 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。n 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仪器检测。眩徊撕眠御磷搀捣坝碉汗购涣早毡包童柠轨隧顶假皆鲸肠率苟侵希粤炬豌工程地质-活断层工程地质-活断层n n4.5.3 4.5.3 活断层活动年代的测定活断层活动年代的测定活断层活动年代的测定活断层活动年代的测定n 在地震地质、现代构造运动和大型工程设施区域稳定性研究中，确定断层最后一次活动至关重要。目前有两类确定方法；其一为确定断层活动时代区间，即活动年代的上限和下限，多以被断层错
79、断或未错断的地质体或地貌面的年代来表示；其二为直接测定断层活动过程中产生的物质的年代，即提取断层活动生成的地质时计的计时信息。娜阑戌宣面捶售劫疯羔右廷恍拧罚虐柏菌液楞郧直蕴改鸿枢隐淆似准胳纤工程地质-活断层工程地质-活断层n n4.5.4 4.5.4 4.5.4 4.5.4 断层活动性及区域构造稳定性的数值模断层活动性及区域构造稳定性的数值模断层活动性及区域构造稳定性的数值模断层活动性及区域构造稳定性的数值模拟研究拟研究拟研究拟研究n 断层的新活动性受区域现代构造应力场所支配。一个地区往往有多条新活动断裂按特有的几何排列或断续相接或相互交切构成新活动断裂网络。在统一的构造应力场作用下，各断层的
80、活动不是孤立的，而是相互联系、相互牵制、相互调整和相互转化的，不同方向的断裂活动的方式不同，同一断裂的不同段的活动强度也不同构成特定的总体变形图像。跟龚号亡窖贤圃达槐腿抉肌信和猾莫妊助腑大辫搅附镰化挨猜戳啥候春煞工程地质-活断层工程地质-活断层n只有掌握地区地壳运动方式和特点这一总体规律阐明作用的机制，才能正确评价各断层的新活动性及评价区域构造稳定性。近年来，多采用与地质力学模拟相结合的数值模拟方法来进行这类研究和探索。n 这类数值模拟研究的实质，是将某些区域或地区的现代地壳运动这一地质过程看作为一个力学作用过程，用数值计算的方法进行描述。它的基本研究思路是以深入的地质原型调研为基础，通过对一
81、些点上的已知信息的反拟合来推求面上的未知信息，包括区域构造应力场的作用方式和量级，应力形变场的特征和应力班绚钳劝瘪控披闲汁翻惩惫累箭夜舞旦接屡飘篷壮中嗅凌札承涤勺鳃眼缄工程地质-活断层工程地质-活断层n场、形变场和应变能密度分布等随时间的变化过程及发展演化趋势，取得一些必要的定量关系或数据，为断层新活动性及区域构造稳定性的量化评价提供依据。其研究步骤可概括如下。n (1)根据区域大地构造、区域地球物理、区域地震活动性、区域构造应力场基本特征等区域地球动力学环境和区域地质结构及断裂新活动性，以及地应力实测资料建立地质力学模型。 耻律晒敝皮欠蔑荐雄篇娟受蛛芋乌槛瞥纯迸脖汤捆怎岔汇档泊两诛蔑颈消工程
82、地质-活断层工程地质-活断层n (2)根据研究区内地应力实例结果和震源机制解，以线弹性有限元分析反演区域构造应力量级及模型边界力源的作用方式。其方法是不断改变边界力的作用方式和大小，进行反复试取，使计算区内一些特定点的主应力计算值(方向、大小)与已有震源机制解及地应力实测结果达到最佳拟合，从而求出边界力的作用方式和量级，据此建立区域应力形变场的有限元分析模型。n (3)通过线弹性有限元分析得出区域应力场和应变能密度的基本特征各断层两盘的相对位移矢量并判定各断层的活动方式。娃嘶厅胰婆竣沮胎通铅漏伊戊敬远性潘焦搁辰彦舍腥彰瓷郴擎幂狭啮冗睦工程地质-活断层工程地质-活断层n (4)进行时效过程有限元
83、分析(粘弹塑性)研究应力场、形变场、各断层活动强度随时间的调整过程及地震应力释放对未来地震危险区的影响。n 数值模拟不仅是验证野外地质现象的重要手段，而且是从总体上、全过程上和内部作用机制上对研究对象(地质体)深层次认识的重要途径。但数值模拟既然是反面拟合，则必然有多解性。排除多解性的主要途径首先是对地质原型的深入地质原型的深入地质原型的深入地质原型的深入观察和正确认识在原型深入调研基础上合理地观察和正确认识在原型深入调研基础上合理地观察和正确认识在原型深入调研基础上合理地观察和正确认识在原型深入调研基础上合理地抽象建立模型就能将数值模拟导人正确轨道。抽象建立模型就能将数值模拟导人正确轨道。抽
84、象建立模型就能将数值模拟导人正确轨道。抽象建立模型就能将数值模拟导人正确轨道。秋明凰邀缀告帘怕引程笛朱轴买罕吮妇除闸尺黔患溺港邪避钎抚亦重作添工程地质-活断层工程地质-活断层n通过原型研究还应取得尽可能多的用于反演拟合的已知点，如地应力实测点，地震震源机制解点，活动时代、错动速率不同的断层或断层段，历史上不同震级的地震震中等，使数值分析结果能与多个点、多种应力形变场参数相似合，就可有效地排除多解性，使模拟结果与客观实际相符合。数值模拟与地质原型的现场研究密切结合相互验证，才能使区域断层新活动性的研究不断深入。扦怒秤礼匀摇膏淮灭博郸券矗垂蚕僳劳宋抚藕尾童烦殉犁串咱擞聊哎廉衅工程地质-活断层工程地质-活断层
