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工程地质活断层PPT_图文

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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工程地质学基础主讲:李效萌东华理工大学水资源与环境工程学院第 四 章活断层与地震工程地质研究活断层 提纲• 活断层和地震密切相关, 90%的 地震 是由于 活断层而引起。• 根据活断层的活动方式分为 粘滑断层 和 蠕滑断层 :断层错动 — 突发错动(产生地震的粘滑)和缓慢错动(不产生地震的蠕滑)。 粘滑往往和地震相伴随 ,蠕滑达到一定强度时可引起地面破坏 ,产生地裂缝、崩塌、滑波等。第一节 概述• 断层 是地壳构造运动的重要形迹。有的断层形成于较晚时期,在形成以后受到晚期构造背景条件控制,仍保持着活动的特征。早在十八世纪,人们从 地震活动与断层活动 的关系渐渐意识到断层的活动性特征,经过几个世纪的研究,对活断层的特征有了比较深入的认识。• 在世界许多地区,对活断层的辨认和研究最初是从地震断层开始的。如日本 1891年浓尾地震,美国 1905年旧金山地震,都产生了明显的地震地表断层,从而推动了对活断层的研究。• 浓尾地震: 一条通往岐阜城的大路被断层崖切断,断层东侧的地面升高约 6米,并向北滑动约 4米。在日本政界和学术界引起震动,并促成在日本成立了世界上最早的震害预防研究机构。• 旧金山地震: 圣安德列斯断层, 476公里长 。这样等级的地震是第一次被清楚地以相片记录下来,也使得后来活断层科学研究蓬勃发展。• 活断层受控于板块构造 , 全球构造(板块构造)理论的基本点是,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。在研究某 一个地域的大陆构造变形 时需要从 活动论 的观点,从 全球构造框架或区域构造框架出发来自 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研究表明 , 印度板块与欧亚于大约 3800万年前相互碰撞 , 此后印度板块仍以每年约 5 强力地推挤着欧亚板块 , 板块接触带的两个端点位于察隅和伊斯兰堡附近 。 在碰撞挤压过程中欧亚板块内产生了塑性或粘性流动变形 。印度洋板块青藏高原• 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界定问题看法不一,不同部门、不同国家都存在差别。• 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 过的断层。后者也称为潜在活断层。• 《 岩土工程勘察规范 》全新活动断裂: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。发震断裂:近期( 500年)发生过 5级以上地震,或在未来 100年内预测可能发生 5级以上地震的断裂。• 《 水利水电工程地质勘察规范 》活断层:最后一次错动距今 10更新世)的断层。美国原子能委员会( 定义是:( 1)在 2)与其他活动断层有联系的断层( 3)沿该断裂发生过蠕动或微震活动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究 活断层与工程建筑 的关系, 评价 其对建筑物的破坏作用 。• 活断层错动变形对建筑物的直接破坏 ;活断层对区域地质环境的影响,如地震、区域地壳稳定、水库地震等。活断层决定多数破坏性地震的发震位置 , 活断层的规模、大小、位置和活动时代属性 决定了 地震震级大小,同时对地震的地面运动具有复杂的影响。19061989振动液化( 979989海啸( 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、错动速率与周期 。第二节 活断层的基本特征一、活断层的类型按照位移方向与水平面的关系:( 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,很少分支断裂。( 1)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。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。( 2)蠕滑型活断层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,断层带锁固能力弱一般无震发生,有时可伴有小震 。二、活断层的活动方式活动断层的 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并非全断裂都活动,而是部分段的活动,这里断层长度是指 现活动段长度 及 两旁相应的错断距离 。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 距 D。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。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 M,利用统计经验方式及查表确定 。三、断层活动段的长度和断距如下关系图也可以作为确定 L、 以采用数字分析(如有限元)方法确定断层长度及断距。断层 长度 1 ~ 数百公里不等,一般小于 生地表错动。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, 一般覆盖层厚度大于 30源深度大于 10震震级小于 6级条件下,很少出现地表断裂现象。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。1、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,因而也称平均错动速率。分为水平和垂直分量。断层错动速率从两个方面获得:( 1) 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、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。四、错动速率和活动周期( 2) 根据第四纪地层、地质的年代及错动量来获得研究 夷平面、阶地、水系、断崖、土层 等,通过测量错动量及相对年龄,可以计算出平均错动速率。等级 B C /a) >10 1- 10 1 00 根据介质断裂特征和构造应力状态分类1. 单一主震型:均匀介质2. 主震 均匀介质 唐山,汶川3. 前震 余震型 :不均匀介质 东日本大地震 群震型:过地球本体传播的波面波:体波经过反射、折射后,沿地面传播的波体波纵波( P):压缩波横波( S〕: 剪切波--破坏性最大面波( L)瑞利波( R):质点在 圆滚动 前进勒夫波( Q):质点在 线前进s>波)瑞利波 勒夫波z(a)(b)是衡量地震本身大小的尺度,由地震所释放出来的能量大小所决定。M= 破坏性地震>7 强烈地震A:距震中 100公里处标准地震仪在地面所记录的 最大振幅 。(微米)标准地震仪: 自振周期 尼比 最大静力放大 倍率为 2800。是衡量地震所引起的地面震动强烈程度的尺度。受地震释放的 能量大小、震源深度、震中距、震域介质条件 的影响。震源深度和震中距越小,地震烈度越大。在震源深度和震中距相同的条件下, 坚硬基岩场地较松软土场地 烈度小。(卓越周期)岩土类型、地质构造、地形地貌、地下水 1) 地震基本烈度 :一定时间和一定地区范围内一般场地条件下可能遭遇的最大烈度。--一个地区的平均烈度( 2) 设防烈度 (设计烈度):是抗震设计所采用的烈度。是根据建筑物的重要性、经济性等的需要,对基本烈度的调整。二、点、拐点、交汇点等。力集中研究构造应力重要包括 1、 3的方向及其实测值,并研究构造应力方向与断层的关系。三、而稳定断块内部很少或基本没有强震分布。四纪新生盆地业常发生强震。古浪 (丹( 马(海源(、地震效应定义: 在地震作用影响所及的范围内, 地表出现的各种震害和破坏 。场地工程地质条件、震级、震中距、震源参数、建筑物类型、结构等因素有关。振动破坏效应地面破坏效应斜坡破坏效应(一)振动破坏效应地震 地面运动 建筑物振动 三个假设 )建筑物受到的水平地震力 中 称为 水平地震系数P ’:其中 :铅直地震系数, :最大铅直加速度一般:筑物结构特点、地震历时等因素。反应谱法时程分析法简化反应谱法※ 特征周期: 由于表层岩土体对 不同周期的地震波 有选择放大作用, 某种岩土体 总是选择 某种周期的波 放大得尤为明显而突出,使地震记录图上的这种波记录得多而好。地震影响系数 : 单质点弹性结构 在地震作用下的 最大加速度 与 重力加速度 比值的统计 平均值 。(二)地面破坏效应破裂效应地基效应地震断层地面裂缝沉降、软土震陷砂土液化地基滑移、淤泥塑流型饱水砂土 砂丘厚度不同 未压密的砾石陡崖上、下 填土崩坏软弱地基 地基岩性不同填土不透水层软硬砾硬不同地质条件下地基失效造成的建筑物破坏砂土液化: 饱水砂土在地震、动力荷载或其它物理作用下,受到强烈振动而丧失抗剪强度,使砂粒处于悬浮状态,致使地基失效的 作用或现象 。1、液化机理: 点 )砂土的抗剪强度:的类型及性质★粒度粉、细砂土最易液化。★密实度松砂极易液化,密砂不易液化。( 课下思考题) (成因及年代多为冲积成因的粉细砂土,如滨海平原、河口三角洲等。沉积年代较新:结构松散、含水量丰富、地下水位浅振动液化( 2)饱和砂土的埋藏分布条件★砂层上覆非液化土层愈厚,液化可能性愈小。★地下水位埋深愈大,愈不易液化。3)地震活动的强度及历时地震愈强,历时愈长,则愈引起砂土液化,而且波及范围愈广。准贯入试验其中: 饱和土标贯锤技术实测值判别砂土液化的临界锤击数基准锤击数,查表饱和土标准贯入试验点深度( M)地下水埋深c--粘粒百分含量,当 c<3%时,取 c = 3判据: 不液化30㎝76㎝六、土硬土,土体基岩★松散沉积物厚度越大,震害越大★土层结构对震害的影响软弱土层埋藏愈浅、厚度愈大,震害愈大。害越大,上盘尤重于下盘。立地形震害较低洼、害越大。七、震区抗震原则及措施(一)烈振动效应和地面效应 下水埋深浅的地区(二)抗震措施(持力层和基础方案的选择)供抗震性能。本章小结•
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