工程地质学课件第二章活断层工程地质研究.ppt
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1、第二章第二章 活断层工程地质研究活断层工程地质研究第一页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。提提 要要概述概述活断层基本特征活断层基本特征活断层鉴别标志活断层鉴别标志活断层调查研究方法活断层调查研究方法活断层区建筑原则活断层区建筑原则第二页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。第一节第一节 概述概述活断层一般是指现今正在活动的断层,或活断层一般是指现今正在活动的断层,或近期曾活动过、不久将来可能重新活动过近期曾活动过、不久将来可能重新活动过的断层。后者也称为潜在活断层。的断层。后者也称为潜在活断层。第三页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。断层是地壳构造运动的重要形断层是地壳构造运动的重要形迹。
2、有的断层形成于较晚时期,迹。有的断层形成于较晚时期,在形成以后受到晚期构造背景在形成以后受到晚期构造背景条件控制,仍保持着活动的特条件控制,仍保持着活动的特征。征。早在十八世纪,人们从地早在十八世纪,人们从地震活动与断层活动的关系渐渐震活动与断层活动的关系渐渐意识到断层的活动性特征,经意识到断层的活动性特征,经过几个世纪的研究,对活断层过几个世纪的研究,对活断层的特征有了比较深入的认识。的特征有了比较深入的认识。第四页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。活断层受控于板块构造活断层受控于板块构造第五页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。全球构造(板块构造)理论的基本点是,全球构造(板块构造)理论
3、的基本点是,全球划分为六个刚性的岩石圈板块在软流全球划分为六个刚性的岩石圈板块在软流层之上漂移,不断地运动。层之上漂移,不断地运动。第六页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。板块边界的作用力是中国板块边界的作用力是中国板块边界的作用力是中国板块边界的作用力是中国大陆新生代和现今构造变大陆新生代和现今构造变大陆新生代和现今构造变大陆新生代和现今构造变形的主要动力源。形的主要动力源。形的主要动力源。形的主要动力源。变形呈弥散型变形呈弥散型变形呈弥散型变形呈弥散型(千公里以上千公里以上千公里以上千公里以上),集中在不同次级块体的边界,集中在不同次级块体的边界,集中在不同次级块体的边界,集中在不同次级
4、块体的边界上,具相对低的运动速率上,具相对低的运动速率上,具相对低的运动速率上,具相对低的运动速率(小小小小于于于于10mm/a)10mm/a)10mm/a)10mm/a)。次级块体内部变形微弱或整体次级块体内部变形微弱或整体次级块体内部变形微弱或整体次级块体内部变形微弱或整体运动运动运动运动 边界带常常是地质、地球化边界带常常是地质、地球化边界带常常是地质、地球化边界带常常是地质、地球化学和地球物理的结构面,绝学和地球物理的结构面,绝学和地球物理的结构面,绝学和地球物理的结构面,绝大多数大陆地震发生在活动大多数大陆地震发生在活动大多数大陆地震发生在活动大多数大陆地震发生在活动带上。带上。带上
5、。带上。第七页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。在研究某一个在研究某一个地域的大陆构地域的大陆构造变形时需要造变形时需要从活动论的观从活动论的观点,从全球构点,从全球构造框架或区域造框架或区域构造框架出发构造框架出发第八页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。来自板块边界的作用力是中国大陆新生代和现今构造变形的主要动力源来自板块边界的作用力是中国大陆新生代和现今构造变形的主要动力源来自板块边界的作用力是中国大陆新生代和现今构造变形的主要动力源来自板块边界的作用力是中国大陆新生代和现今构造变形的主要动力源第九页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。印度洋板块青藏高原第十页,编辑于星期六:二十三点
6、四十二分。第十一页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。第十二页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。第十三页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。第十四页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。关于活断层的定义,目前为止没有完全统关于活断层的定义,目前为止没有完全统一。主要关于过去活断层历史时间的上限一。主要关于过去活断层历史时间的上限界定问题看法不一,不同部门、不同国家界定问题看法不一,不同部门、不同国家都存在差别。都存在差别。第十五页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范 全新活动断裂:全新世(全新活动断裂:全新世(1000010000)年内有过活动或近期正在)年内有
7、过活动或近期正在活动,在将来(活动,在将来(100100年)可能继续活动的断裂。年)可能继续活动的断裂。发震断裂:近期(发震断裂:近期(500500年)发生过年)发生过5 5级以上地震,或在未级以上地震,或在未来来100100年内预测可能发生年内预测可能发生5 5级以上地震的断裂。级以上地震的断裂。水利水电工程地质勘察规范水利水电工程地质勘察规范 活断层:最后一次错动距今活断层:最后一次错动距今10-1510-15万年(晚更新世)的断层。万年(晚更新世)的断层。第十六页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。美国原子能委员会美国原子能委员会(USNRCUSNRC)的定义是:)的定义是:(1 1)在
8、)在3.53.5万年内有万年内有过一次或多次活动的过一次或多次活动的断层断层 (2 2)与其他活动断层)与其他活动断层有联系的断层有联系的断层 (3 3)沿该断裂发生过)沿该断裂发生过蠕动或微震活动蠕动或微震活动第十七页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。活断层工程地质研究意义活断层工程地质研究意义活断层的活动可视为一类地质病害,可以活断层的活动可视为一类地质病害,可以对建筑物产生破坏作用而致害。从这个意对建筑物产生破坏作用而致害。从这个意义上讲,活断层的工程地质研究就是要研义上讲,活断层的工程地质研究就是要研究活断层与工程建筑的关系,评价其对建究活断层与工程建筑的关系,评价其对建筑物的破坏作
9、用。筑物的破坏作用。活断层错动变形对建筑物的直接破坏活断层错动变形对建筑物的直接破坏;活断活断层对区域地质环境的影响,如地震、区域层对区域地质环境的影响,如地震、区域地壳稳定、水库地震等。地壳稳定、水库地震等。第十八页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。地震地震第十九页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。Cypress Freeway Structure,Oakland Loma Prieta Earthquake,1989第二十页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。第二十一页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。San Andreas Faultcrossing the Carrizo Pla
10、in,North of Santa Barbara第二十二页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。San Andreas Fault offsetting streamsOn the Carrizo Plain第二十三页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。San Francisco City Hall,1906第二十四页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。振动液化(振动液化(Liquefaction Liquefaction)第二十五页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。.El Centro,CA,1979Loma Prieta,CA,1989第二十六页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。海啸(
11、海啸(Tsunami)第二十七页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。第二十八页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。第二十九页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。对活断层进行研究,充分掌握对活断层进行研究,充分掌握其活动特征,合理评价其对工其活动特征,合理评价其对工程的影响,有时可以安全有效程的影响,有时可以安全有效地降低工程设计标准,节省投地降低工程设计标准,节省投资。资。如黄河小浪底工程坝址区半径如黄河小浪底工程坝址区半径30公里内有公里内有8条大断裂条大断裂 其中王良断裂在坝下游其中王良断裂在坝下游6.5公里公里 断层发生在断层发生在Q1Q2期间期间 断层泥热释光法测年龄:断层泥热释光法测
12、年龄:15.4-18.3万年,万年,37.4-53.2万年万年 Q2的中后期,的中后期,Q3以来再未活动以来再未活动过过 抗震设计:抗震设计:8 8级级99级级 水平加速度:水平加速度:0.30.3伽伽0.2150.215伽,节伽,节约至少约至少2 2亿元亿元TQ1Q2第三十页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。小浪底及邻区第四纪活动断层分布图小浪底及邻区第四纪活动断层分布图第三十一页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。第三十二页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。第三十三页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。第三十四页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。本节主要介绍活断层的类型与活动方式、本
13、节主要介绍活断层的类型与活动方式、继承性与反复性、长度与断距、错动速率与周继承性与反复性、长度与断距、错动速率与周期期。第二节第二节 活断层的基本特征活断层的基本特征第三十五页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。一、活断层的类型一、活断层的类型 按照位移方向与水平面的关系:按照位移方向与水平面的关系:(1 1)正断型活断层)正断型活断层 差异升降活动为它的断陷盆地边差异升降活动为它的断陷盆地边缘。下降盘分支断层多见,形成地缘。下降盘分支断层多见,形成地堑式的正断层组合。堑式的正断层组合。(2 2)逆断型活断层)逆断型活断层 多分布于板块碰撞挤压带。上盘多分布于板块碰撞挤压带。上盘变形带大,出现
14、多分支断层。变形带大,出现多分支断层。(3 3)走滑型活断层)走滑型活断层 常分布于大陆内部的地块之间的接常分布于大陆内部的地块之间的接触部位,水平错动量大,断层带宽度触部位,水平错动量大,断层带宽度不大,很少分支断裂。不大,很少分支断裂。第三十六页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。(1 1)粘滑型活断层)粘滑型活断层间歇性突然滑动,常伴有地震活动,也称为地震断层。间歇性突然滑动,常伴有地震活动,也称为地震断层。发生在强度较高的岩石中,断层带锁固能力强,危害大。发生在强度较高的岩石中,断层带锁固能力强,危害大。发震断裂特征:深断裂,裂谷,板块接触带。发震断裂特征:深断裂,裂谷,板块接触带。(
15、2 2)蠕滑型活断层)蠕滑型活断层沿断层面两侧岩层连续缓慢地滑动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,有时可伴有小震一般无震发生,有时可伴有小震。二、活断层的活动方式二、活断层的活动方式第三十七页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。活动断层的产状要素、长度等均是重要的几何要素,这活动断层的产状要素、长度等均是重要的几何要素,这些可以通过勘探等手段得到确定。而活动断裂重新活动往往些可以通过勘探等手段得到确定。而活动断裂重新活动往往并非全断裂都活动,而是部分段的活动,这里断层长度是指并非全断裂都活动,而是部分段的
16、活动,这里断层长度是指现活动段长度及两旁相应的错断距离。现活动段长度及两旁相应的错断距离。在关于活断层的建筑设计及有关稳定性的分析论证时,需要了在关于活断层的建筑设计及有关稳定性的分析论证时,需要了解断层活动段长度解断层活动段长度L L和断距和断距D D。对于历史活断层长度和断距,可以从被错动的形迹得到,对于历史活断层长度和断距,可以从被错动的形迹得到,而对于潜在活断层,要根据有关方面进行预测。而对于潜在活断层,要根据有关方面进行预测。一般认为,活断层地表产生的断裂长度与震源体处断裂长一般认为,活断层地表产生的断裂长度与震源体处断裂长度相一致。通常是根据活断层可能产生最大地震震级度相一致。通常
17、是根据活断层可能产生最大地震震级M M,利用,利用统计经验方式及查表确定统计经验方式及查表确定L L和和D D。三、断层活动段的长度和断距三、断层活动段的长度和断距第三十八页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。如下关系图也可以作为确定如下关系图也可以作为确定L L、D D时使用时使用第三十九页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。有的情况下,可以采用数字分析(如有限元)方有的情况下,可以采用数字分析(如有限元)方法确定断层长度及断距。法确定断层长度及断距。断层断层长度长度1 数百公里不等,一般小于数百公里不等,一般小于5.5级地震很级地震很少少产生地表错动。产生地表错动。活断层地震活动是否在地表
18、显现形迹,与地表覆盖层活断层地震活动是否在地表显现形迹,与地表覆盖层厚度、震源深度及震级有关,厚度、震源深度及震级有关,一般覆盖层厚度大于一般覆盖层厚度大于30-50m、震源深度大于震源深度大于10-30km、地震震级小于、地震震级小于6级条件下,很少出级条件下,很少出现地表断裂现象。现地表断裂现象。第四十页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。活断层活动速率及相应周期是表明活断层的活动强度的重要指活断层活动速率及相应周期是表明活断层的活动强度的重要指标,是地震强度的重要资料。标,是地震强度的重要资料。1、错动速率、错动速率 错动速率是指断层年错动位移量,一般是用若干年总的错动量计算得到,错动速
19、率是指断层年错动位移量,一般是用若干年总的错动量计算得到,因而也称平均错动速率。分为水平和垂直分量。断层错动速率从三个方面获因而也称平均错动速率。分为水平和垂直分量。断层错动速率从三个方面获得:得:(1)精密地形变测量)精密地形变测量 是研究现今活动断裂的有效方法。我国许多著名活断层均设有精密水准、是研究现今活动断裂的有效方法。我国许多著名活断层均设有精密水准、三角测量、激光测距等量测工作。三角测量、激光测距等量测工作。有了量测数据,便可以计算错动速率。有了量测数据,便可以计算错动速率。四、错动速率和活动周期四、错动速率和活动周期第四十一页,编辑于星期六:二十三点 四十二分。(2 2)根据第四
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- 工程 地质学 课件 第二 断层 工程地质 研究
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