第四章 活斷層的工程地質(zhì)研究

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1、第四章活斷層的工程地質(zhì)研究工程地質(zhì)分析原理4.1基本概念及研究意義活斷層(activefault)一般理解為目前還在持續(xù)活動的斷層，或在歷史時期或近期地質(zhì)時期活動過、極可能在不遠的將來重新活動的斷層。后一種情況也可稱為潛在活斷層(potentiallyactivefault)。斷層在目前持續(xù)活動的標(biāo)志，當(dāng)然是判定活斷層的無可爭議的證據(jù)。如何判定潛在活斷層則有各種不同的標(biāo)準(zhǔn)。人類歷史時期有過活動記錄的當(dāng)然是潛在活斷層。對近期地質(zhì)歷史時期卻有不同的理解與限定。有人將之限于全新世(即最近11000a以內(nèi))，有人則限于最近35000a(以14C確定絕對年齡的可靠上限)之內(nèi)，

2、更有人限于晚更新世(最近100,000a或500,000a)之內(nèi)，或者根據(jù)近期地質(zhì)歷史時期(例如第四紀(jì)期間)有重復(fù)活動來判定。從工程使用時間尺度和斷層活動時間測年的準(zhǔn)確性來考慮，活動時間上限不宜太長，應(yīng)以前兩者為適當(dāng)。可能有重新活動的不遠的將來，一般理解為重要建筑物如大壩、原子能電站等的使用年限之內(nèi)，約為100a一200a?；顒訑鄬佑胁煌幕顒犹匦?持續(xù)不斷緩慢蠕動的稱為蠕滑(creepslip)或穩(wěn)滑，(stableslip);間斷地、周期性突然錯斷的為粘滑(stickslip)，粘滑常伴有地震，是活斷層的主要活動方式。一條長大活斷層的不同區(qū)段可以有不同的活動方式

3、?；顢鄬拥幕顒訌姸戎饕云溴e動速率來判定。但活斷層錯動速率是相當(dāng)緩慢的，兩盤相對位移平均達到lmm／a，已屬相當(dāng)強的活斷層。世界上最著名的活斷層，為美國的圣安德烈斯斷層，兩盤間年平均最大相對位移也只有5cm。所以，即使是現(xiàn)今還在蠕動的斷層，也不能用一般的觀測方法取得它活動的標(biāo)志，而需采用重復(fù)精密水準(zhǔn)測量(水準(zhǔn)環(huán)測或三角、三邊測量)。近年還采用全球定位系統(tǒng)(GPS，GlobalPositioningSystem)或超長基線(VIBI)測量法測得兩盤相對位移。近年研究證明，斷層位移往往伴有小地震，所以用密集地震臺網(wǎng)精確測定小震震中沿斷層線分布(參見圖6—23)，也是判定

4、斷層活動的可靠標(biāo)志。有些間斷活動的斷層，在其非活動期，斷層線兩側(cè)既無相對位移，沿斷層也無小地震產(chǎn)生。但經(jīng)過一定時期之后，在斷層線上的某一點會發(fā)生較強地震，有時還伴以位移達幾米的地表錯斷。這類斷層可從歷史上地震和斷層錯動記錄或從過去的強震震中沿斷層分布取得其活動標(biāo)志。但即使在我國這樣—個歷史悠久的國家，地震歷史記錄也不過只有3000a左右，儀器確切測定震中更是最近幾十年來才實現(xiàn)的。所以判定斷層活動性主要還是要依靠地質(zhì)標(biāo)志，即斷層近期活動在最新沉積層中、在斷層物質(zhì)中或在地形地貌上留下來的證據(jù)。通過這些證據(jù)的詳細研究，可以判定斷層是否活動，其活動方式和規(guī)模及是否伴有地震。

5、通過多種絕對年齡測定，還可判定斷層的活動時間、速率及重復(fù)活動的時間間隔或重復(fù)活動周期。對活斷層進行工程地質(zhì)研究的重要意義有以下兩個方面。其一是斷層的地面錯動及其附近的伴生的地面變形，往往會直接損害跨斷層修建或建于其鄰近的建筑物。其次是活斷層多伴有地震，而強烈地震又會使建于活斷層附近的較大范圍內(nèi)的建筑物受到損害。活斷層錯動直接損害建筑物的例子迄今為止為數(shù)不多。在我國則有1976年唐山地震時的長達8km的地表錯斷。它呈北30°東方向由市區(qū)通過，最大水平錯距3m，垂直斷距0.7一lm，錯開了道路、圍墻、房屋、水泥地面等一切地面建筑物。寧夏石咀山紅果子溝一帶的活斷層，也將明

6、代(約400a前)長城邊墻水平錯開1.45m(右旋)，且西升東降垂直斷距約0.9m。日本神戶附近的六甲地區(qū)活斷層對建筑物的影響也是一個較好例子。津田調(diào)查了六甲山南側(cè)平原和階地上建筑物出現(xiàn)裂縫的情況，并以統(tǒng)計法編制了受損害建筑物等密線圖。圖上的高密度延伸線恰好與六甲山麓發(fā)育的幾條活斷層的延長線一致，表明建筑物的損壞與斷層活動有關(guān)。美國被活斷層錯開的建筑物沿活斷層產(chǎn)生粘滑或其鎖固點、端點破裂而發(fā)生錯動，則積蓄的彈性應(yīng)變能的釋放就造成地震。所以預(yù)測地震危險性或水庫誘發(fā)地震的可能性都需要首先研究活斷層，判定其活動時代，錯動速率、重復(fù)活動的證據(jù)和重現(xiàn)周期。正是由于地震預(yù)報的廣

7、泛研究，促使地震地質(zhì)迅速發(fā)展，而地震地質(zhì)工作的首要任務(wù)是鑒別是否存在能“發(fā)震”的活斷層。近30a內(nèi)對活斷層的研究取得較大進展。世界各地都鑒別出了一些活斷層，并逐步積累了其活動特性和錯動規(guī)模的大量實際資料。有些國家還編制和出版了近期活動斷層圖，對活斷層的調(diào)查、判定，監(jiān)測方法也取得了不少經(jīng)驗。風(fēng)火山隧道北部斷裂切割表層第四系和公路的裂縫延伸特征（鏡向西）風(fēng)火山隧道北部斷裂切割表層第四系和公路的裂縫延伸特征（鏡向西）風(fēng)火山隧道北部斷裂切割表層第四系的裂縫延伸特征（鏡向西）裂縫最大寬度5－10mm，延伸長度200m昆侖山口斷裂帶斷層的現(xiàn)今活動在地表的顯示F2-2鏡向N