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1、第七章第七章 活断层和地震工程地质研讨活断层和地震工程地质研讨v第一节 概 述 v活断层和地震是两种亲密相关的工程动力地质作用。在工程地质学领域内将由活断层和地震活动所产生的工程地质问题称为“区域地壳稳定性问题工程动力。 v世界上90%以上的地震与断层活动有关。根据活断层的活动方式和特点将其分为： 1蠕滑断层 2粘滑断层地震断层-产生地震第二节第二节 活活 断断 层层 v活断层：指现今正在活动的断层，或近期曾经活动过、不久的未来能够会重新活动的断层。 v美国原子能委员会从历史性和现实性观念出发，将活断层分为：v 1. 狭义的，称为“活动断层，其概念是，全新世(1X104a)以来活动的断层，并且
2、未来仍有能够活动，其活动可以找到地质的、历史考古的、地震活动的、地球物理的以及大地丈量的诸种证据，它对现代工程实际和地震预告等有着最直接和亲密的关系。 v2. 广义的，称为“能动断层，其含义是：在过去3.5X104a 内至少有过一次活动证据或在过去50X104a内有反复活动的证据；与之有联络的断层；沿该断裂带仪器记录到微震活动。vv一、活动断层对工程建筑影响表现一、活动断层对工程建筑影响表现 vv活断层对工程建筑物的影响表现为两个方面。活断层对工程建筑物的影响表现为两个方面。 vv 1. 1.活断层的地面错断直接损害跨越该断层建筑的建活断层的地面错断直接损害跨越该断层建筑的建筑物；有些活断层错
3、动时附近伴生的地面变形，也筑物；有些活断层错动时附近伴生的地面变形，也会影响到临近建筑物。会影响到临近建筑物。 vv2. 2. 伴有地震发生的活断层，剧烈的地面振动对较大伴有地震发生的活断层，剧烈的地面振动对较大范围内建筑物的损害。范围内建筑物的损害。 vv二、活断层的根本特征二、活断层的根本特征vv 1. 1.活断层是深大断裂复活运动的产物活断层是深大断裂复活运动的产物 vv2.2.活断层的承继性和反复性活断层的承继性和反复性 活断层往往是承继老的活断层往往是承继老的断裂活动的历史而继续开展的，而且现今发生地面断裂活动的历史而继续开展的，而且现今发生地面断裂破坏的地段过去曾多次反复地发生过同
4、样的断断裂破坏的地段过去曾多次反复地发生过同样的断层运动。层运动。v 3.活断层的活动方式 (1).以地震方式产生间歇性地忽然滑动，称地震断层或粘滑型断层。 (2).沿断层面两侧岩层延续缓慢地滑动称蠕变断层或蠕滑型断v三、活动断层参数的定量研讨 v1.活断层的产状v2.活断层的长度和断距v 3.活断层的错动是速率和周期v4.活断层的年龄判据 v四、活断层的鉴别 v一、地质、地貌和水文地质特征v 1.地质特征 v最新堆积物的地层错开，是活断层最可靠的地质特征。普通地说，只需见到第四纪中、晚期的堆积物被错断，无论是老断层的复活或新断层的出现，均可鉴别为活断层。v 2.地貌特征 v(1).断崖(2)
5、.溪流错开(3).封锁洼陷或下陷池塘 (4).冲积层中的活断层带经常构成地下水的障壁，这是活断层的特有景象 (5).滑坡分布线，由于活断层错动构成的陡崖常发育一系列滑坡。(6).错开的阶地或错开的冲积扇。(7).活断层经常呵斥同一地貌单位或地貌系统的分解和异常。(8).在活断裂带上滑坡、崩塌和泥石流等动力地质景象常呈线性密集分布。 v3水文地质特征 v活动断裂带的透水性和导水性较强，因此当地形、地貌条件适宜时，沿断裂带泉水常呈线状分布，且植被发育。此外许多活断层沿线常有温泉出露。它们均可作为活断层的判别标志。v(二)、历史地震和历史地表错断资料v (三)、运用仪器测定 v(四)、地震标志 v五
6、、活断层区的建筑原那么 v1.建筑物场址选择普通应避开活动断裂带 v2.在活断层区的建筑物应采取与之相适宜的建筑型式和构造措施。第三节第三节 地地 震震 v地震：指地壳表层因弹性波传播所引起的震动作用或景象 。 v地震按其发生的缘由可分为：构造地震、火山地震、陷落地震以及诱发地震。 v一、地震地质及地震波根底 v1.地震产生的地质条件v (1).地震带的带状集中分布于地球外表的特定部位。v (2).大陆内部的地震分布也与板块活动有一定的联络。v (3).介质条件：硬脆性介质资料能积聚很大的弹性应变能，而当应变能一旦超越了它的极限强度，就会导致忽然的脆性破裂，大量释放应变能而发生剧烈地震；v软塑
7、性介质资料在应力条件下那么多以塑性变形来调理，将应变能逐渐释放，因此不能够发生地震。v(4).地震都发生在现代构造活动剧烈的深大断裂带地应力高度集中的部位。这些部位：活断层的端点、拐点、交汇点、分支点和错裂点，它们被称为活动断裂的锁固段或互锁段。v 2.地震波 v由震源所发生的地震波是一种弹性波，它是地震发生时升起建筑物破坏的原动力。 v3.震源机制和震源参数 v断层走向、倾向、倾角，断层两盘错动的方向、幅度，震源断层的长度等v二、地震的震级和烈度 v地震的震级和烈度，是衡量地震的强度，即地震大小和对建筑物破坏程度的规范尺度。v (一)、地震震级 v地震震级是衡量地震本身大小的尺度，由地震所释
8、放出来的能量大小来衡量。释放的能量愈大那么震级愈大。v (二)、地震烈度 v地震烈度是衡量地震所引起的地面震动剧烈程度的尺度。它不仅取决于地震能量，同时也受震源深度、震中距、地震传播介质的性质等要素的影响。v三、我国地震的分布及地震地质的根本特征 v1.强震活动普通均分布于区域性活动断裂带范围内。 v2.西部地域地震活动的强度和频度明显大于东部地域。 v3.强震活动经常发生在断裂带应力集中的特定地段上。 v4.绝大多数强震发生在一些稳定断块边缘的深大断裂带上。 v5.裂谷型断陷盆地控制强震的发生。v 四、地震效应 v在地震影响所及的范围内，于地面出现的各种震害或破坏，称之为地震效应。 v地震效
9、应主要有： v(一)、震动的破坏效应 v地震时地震波在岩土中传播，引起地面运动，使建筑的地基、根底以上都发生振动，亦即给建筑物施力以一个附加荷载，即地震力。当地震力到达某一限制时，建筑物即发生破坏。这种由于地震力作用直接引起建筑物的破坏，称之为振动破坏效应。v (二)、地面破坏效应 v地面破坏效应可分为破裂效应和地基效应两种根本类型。 v1. 破裂效应：指强震导致地面出现地震断层和地裂痕，从而引起跨越破裂带及其附近的建筑物变形或破坏。v 2. 地基效应：指地震使软土震陷、砂土液化及淤泥塑流变形等，从而导致地基失效。 v砂土液化或振动液化：饱水砂土因地震而遭到剧烈振动，使砂粒处于悬浮形状，丧失强
10、度，致使地基失效的景象。 v砂土液化的机理：在地震过程中，较疏松的饱水砂士在地震动引起的剪切力反复作用下，砂粒间相互位置产生调整，而使砂土趋于密实。砂土要变密实就势必排水。但在急剧变化的周期性地震力作用下，伴随砂上孔隙度减小而透水性变弱，因此排水愈来愈不通畅。应排除的水来不及排走，而水又是不可紧缩的，于是就产生了剩余孔隙水压力(或超孔隙水压力)。此时砂土的抗剪强度为: vv=-(uo+u)tg =-(uo+u)tg vv-砂土粒间的法向压力；砂土粒间的法向压力；vv-内摩擦角；内摩擦角；vv uo- uo-孔隙水压力；孔隙水压力；vvu-u-超孔隙水压力。超孔隙水压力。vvuouowghwgh
11、，vvw-w-水的密度，水的密度，vvg-g-重力加速度，重力加速度，vvh-h-水深；水深；vv五、场地工程地质条件对震害的影响五、场地工程地质条件对震害的影响 vv( (一一) )、岩土类型和性质、岩土类型和性质 vv1.1.普通地说，在一样的地震力作用下，基岩上震害最轻，其普通地说，在一样的地震力作用下，基岩上震害最轻，其次为硬土，而软土是最重的。次为硬土，而软土是最重的。 vv2.2.松软堆积物厚度对震害的影响也很明显。松软堆积物厚度对震害的影响也很明显。 vv3.3.地层构造对震害也有较大影响。地层构造对震害也有较大影响。 普通情况是：下硬上软普通情况是：下硬上软的构造震害重，而下软
12、上硬那么震害可减轻。尤其当硬土中的构造震害重，而下软上硬那么震害可减轻。尤其当硬土中有软土夹层时，可消减地震能量。有软土夹层时，可消减地震能量。vv ( (二二) )、断裂、断裂 vv对发震断裂来说，强震时的地表变形破裂，对跨越其上的建对发震断裂来说，强震时的地表变形破裂，对跨越其上的建筑物来说是不可抵御的，所以采取提高烈度的方法无济于事，筑物来说是不可抵御的，所以采取提高烈度的方法无济于事，而应在选址时避开。而应在选址时避开。 v非发震断裂假设破碎带胶结较好，那么并无加重震害的趋势。所以，非发震断裂应根据断裂带物质的性质，按普通岩土对待即可，不应提高烈度。v(三)、地形地貌 v其总趋势是：孤
13、立突出的地形震害加重，而低洼平坦的地形震害那么相对减轻。 v部分地形地貌影响震害的本质是：孤突的地形使山体发生共振或地震波被多次反射，而引起地面位移、速度和加速度的放大。 (四)、地下水 v总趋势是：饱水的岩土领会影响地震波的传播速度使场地烈度增高。地下水埋深愈小那么烈度添加值愈大。地下水埋深在1sin范围内影响最为明显；当地下水埋深大于10m时，影响就不明显了。 vv六、地震区抗震设计原那么和建筑物防震、抗震措六、地震区抗震设计原那么和建筑物防震、抗震措施施 vv( (一一) )、建筑场地的选择、建筑场地的选择 vv 对防震、抗震有利的建筑场地应该是：地形平坦开对防震、抗震有利的建筑场地应该
14、是：地形平坦开阔；岩土巩固均匀，假设土层较厚，那么应较密实；阔；岩土巩固均匀，假设土层较厚，那么应较密实；无大的断裂，假设有那么它与发震断裂无联络，且无大的断裂，假设有那么它与发震断裂无联络，且断裂带胶结较好；地下水埋深较大；崩塌、滑坡、断裂带胶结较好；地下水埋深较大；崩塌、滑坡、岩溶等不良地质景象不发育。建筑场地一定要避开岩溶等不良地质景象不发育。建筑场地一定要避开活动断裂带和不稳定斜坡地段，并尽量避开强振动活动断裂带和不稳定斜坡地段，并尽量避开强振动效应和地面效应的地段、孤突地形和地下水埋深过效应和地面效应的地段、孤突地形和地下水埋深过浅地段，以防不测。浅地段，以防不测。 v(二)、地基持
15、力层和根底方案的选择 v1.地基持力层应以基岩或硬土为好，防止以高紧缩性及液化土层作持力层。假设地表有此种土层那么应采用桩根底，支承于下部的硬基上；切忌采用摩擦桩。v 2.也可预先将松软、液化土层加固处置，并采用整体性和刚性较强的筏片根底和箱形根底，根底砌置深度要大些，以防止程度地震力作用时建筑物的倾倒。v 3.同一建筑物的根底，不宜跨越在性质显著不同或厚度变化很大的地基土上。v 4.同一建筑物不要并用几种不同型式的根底。v (三)、建筑物构外型式和抗震措施 v在强震区的工业与民用建筑，其平立面外形以简一方整为好，否那么应在转机处或层数变化处留抗震缝。尽量减轻构造分量，降低重心，加强整体性，并
16、有足够的刚度和强度。第四节第四节 诱发地震诱发地震 v由于人类的工程、经济活动而导致发生的地震称之为诱发地震。 v诱发地震的类型较多，归纳起来可分为构外型内动力型、非构外型外动力型和综合型3大类。v 1. 构外型：指由于人类活动的触发，使原来已积累一定量级弹性应变能的断裂锁固段破裂而发震。这种类型也可称为断裂活化型。v 2. 非构外型：指由于人类活动引起地下岩溶洞穴和采空区塌陷所诱发的地震。v 3. 综合型：由构外型和非构外型综协作用所引起的地震活动，即为综合型。v诱发地震区别于天然地震的根本特征 v1.空间分布特征：震中通常密集分布于工程活动区及其附近的较小范围内。v 2.与工程活动的相关性
17、 ：大量统计资料阐明，构外型诱发地震在一定的机制造用下,与工程活动有明显的正相关性。 v3.地震序列特征 ：诱发地震的震型与其成因类型有关。 v地震区的工程地质研讨及评价v 1.地震工程地质研讨的目的义务： (1).查明地震区的地形地貌、地质构造、水文地质条件、地基土类型和传播地震纵波的最大速度； (2).确定地震烈度； (3).根据地质条件确定地震缘由、性质、推测其能够的开展，为工程设计提供根据。v2.研讨内容 ： (1).查阅历史地震资料，研讨分析有关参数记录，并系统的加以整理，确定地震区的根本烈度。 (2).查明地震区的工程地质条件。 (3).查明历史上发生的地震震害及地震前兆情况，分析地震影响在场地范围内的分布规律以及与地质构造、地基土类型和地貌等的关系。v (4).查明第四系松散岩层下的基岩、断层、岩溶发育情况，划分出地基土的类型。 (5).利用人工地震实验或超声波测井，测定土石传播地震波的速度，用脉动仪测定地面脉动周期。 (6).工程地质勘察及实验，查明地震区的地质构造，岩石性质以及地下水的埋藏情况。
