第二章 活断层工程地质研究2

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1、工程地质学资环学院吴道祥第二章活断层工程地质研究一、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100,000a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）美国原子能委员会（USNRC）:（1）在3.5万年内有过一次或多次活动的断层（2）与其他活动断层有联系的断层

2、（3）沿该断裂发生过蠕动或微震活动《岩土工程勘察规范》:全新世（10000）年内有过活动或近期正在活动，在将来（100年）可能继续活动的断裂。中国水利水电工程地质勘察规范》:最后一次错动距今10-15万年（晚更新世）的断层。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，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）风火山隧道北部断裂切割表层第四系和公路的裂

3、缝延伸特征三、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，逆断型活断层和正断型活断层。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）正断型活断层差异升降活动为它的断陷盆地边缘。下降盘分支断层多见，形成地堑式的正断层组合。（2）逆断型活断层多分布于板块碰撞挤压带。上盘变形带大，出现多分支断层。（3）走滑型活断层常分布于大陆内部的地块之间的接触部位，水平错动量大，断层带宽度不大，很少分

4、支断裂。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

5、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，尤以对水系的错动改造最为明显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

6、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

7、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。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。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

8、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。正断型活断层地壳上承受水平张应力的地带