第第二二章章 活断层工程地质研究活断层工程地质研究一、概念一、概念构造运动构造运动指由于地球内部动力引起的组成岩石圈物质的指由于地球内部动力引起的组成岩石圈物质的机械运动。也称作地壳运动或岩石圈运动。机械运动。也称作地壳运动或岩石圈运动。构构造造运运动动还还可可以以划划分分出出不不同同规规模模，岩岩石石圈圈板板块块运运动动是是最最大规模的构造运动大规模的构造运动构造变形的基本类型：褶皱，断裂构造变形的基本类型：褶皱，断裂( (节理和断层节理和断层) )断断裂裂: :岩岩石石受受力力后后其其连连续续性性遭遭受受破破坏坏而而发发生生的的破破裂裂变变形。根据破裂后有无明显位移而分为形。根据破裂后有无明显位移而分为节理节理与与断层断层两类。两类。节节理理: :是是指指断断裂裂面面两两侧侧岩岩石石沿沿断断裂裂面面没没有有发发生生明明显显相相对位移的断裂。对位移的断裂。根据地质学、地球物理学和地球化学的证据，全球岩石圈一共可根据地质学、地球物理学和地球化学的证据，全球岩石圈一共可以划分为以划分为1717个板块，其中，规模较大的个板块，其中，规模较大的7 7个板块分别是：太平洋板个板块分别是：太平洋板块，南极板块，欧亚板块，非洲板块，澳大利亚印度板块，以块，南极板块，欧亚板块，非洲板块，澳大利亚印度板块，以及南美板块和北美板块及南美板块和北美板块欧亚欧亚印度印度澳大利亚澳大利亚非洲非洲北美北美南美南美南极南极太平洋太平洋第第二二章章 活断层工程地质研究活断层工程地质研究定义：定义：活断层活断层: :指目前指目前正在活动着正在活动着的断层的断层或或近期近期有有过活动且过活动且不久的将来不久的将来可能会重新发生活可能会重新发生活动的断层（即潜在活断层）。动的断层（即潜在活断层）。建筑物的重要性建筑物的重要性运营期运营期活动历史活动历史美国原子能委员会（美国原子能委员会（USNRCUSNRC）：（1 1）在）在3.53.5万年内有过一次或多次活动的断层万年内有过一次或多次活动的断层（2 2）与其他活动断层有联系的断层）与其他活动断层有联系的断层（3 3）沿该断裂发生过蠕动或微震活动）沿该断裂发生过蠕动或微震活动19941994年年岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范全新地质时期（全新地质时期（1 11.11.1万年）万年）19891989年年中国水利水电工程地质勘察规范中国水利水电工程地质勘察规范晚更新世（晚更新世（1010万年）万年）二、活断层的危害二、活断层的危害（1 1）活断层的地面错断直接危害跨越该断层的建筑物）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例：宁夏石嘴山市红果子沟 河北蓟县河北蓟县长城错断长城错断西安地裂缝：临潼长安活动断裂带西安地裂缝：临潼长安活动断裂带（2 2）伴有地震发生的活断层，强烈的地面振动对较大范围）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内的建筑物损害例：美国例：美国19061906年旧金山地震中，圣年旧金山地震中，圣安德烈斯断裂的错动安德烈斯断裂的错动圣圣安德烈斯坝（安德烈斯坝（2727米）米）三、活断层的基本特征三、活断层的基本特征活断层是深大断裂复活的产物活断层是深大断裂复活的产物深度深度地震活动地震活动盖层断裂盖层断裂切穿沉积盖层，达切穿沉积盖层，达到基底顶面到基底顶面地震地震M3基底断裂基底断裂切穿岩浆岩层，达切穿岩浆岩层，达到玄武岩顶面到玄武岩顶面M6，不形成，不形成地震带地震带地壳断裂地壳断裂切穿地壳，达到地切穿地壳，达到地幔顶面幔顶面M6，形成地，形成地震带震带岩石圈断裂岩石圈断裂切穿岩石圈，达到切穿岩石圈，达到软流圈软流圈M6，形成控，形成控制性地震带制性地震带活断层的继承性和反复性活断层的继承性和反复性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）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触部位常分布于大陆内部的地块之间的接触部位（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多分布于板块碰撞挤压带上盘分支断层、次级断层较多上盘分支断层、次级断层较多（3 3）正断型活断层正断型活断层下降盘分支断层多见，形成地堑式的正断层组合下降盘分支断层多见，形成地堑式的正断层组合活断层的活动方式活断层的活动方式（1 1）地震断层地震断层（粘滑型活断层）（粘滑型活断层）以地震方式产生间歇性突然滑动以地震方式产生间歇性突然滑动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 （2 2）蠕变断层蠕变断层（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，有时可伴有小震四、活断层的参数四、活断层的参数产状产状断层面的走向、倾向和倾角断层面的走向、倾向和倾角遥感判读、宏观地质调查、震源机制断层面解、裂缝、遥感判读、宏观地质调查、震源机制断层面解、裂缝、地震特征地震特征一般：震级越大，震源深度越浅，地表断裂越长，断一般：震级越大，震源深度越浅，地表断裂越长，断距越大。距越大。地震时地表断裂带长度和断层最大位移量地震时地表断裂带长度和断层最大位移量长度和断距长度和断距7.57.5级以上地震均出现地表错断，而小于级以上地震均出现地表错断，而小于5.55.5级的较少出现级的较少出现错动速率错动速率现今错动速率：精密地形测量确定现今错动速率：精密地形测量确定平均错动速率平均错动速率：最新沉积物的错动位移与沉积年代之比：最新沉积物的错动位移与沉积年代之比等级等级AAABCD错动速率错动速率(/a)101100.110.010.10.01活动性活动性很高很高高高中等中等低低非活动性非活动性错动周期错动周期应变能积累的速度：地壳应变速率应变能积累的速度：地壳应变速率S S地质体能够承受应变能的极限：断层地质体能够承受应变能的极限：断层 锁固段的强度锁固段的强度d d：一次地震的错移量：一次地震的错移量 S S：断层的平均错动速率：断层的平均错动速率年龄判据年龄判据直接法直接法：断层物质绝对年龄法：断层物质绝对年龄法C C1414、热发光法等、热发光法等间接法间接法：错动地层年龄法：错动地层年龄法五、活断层的识别五、活断层的识别地质方面地质方面地貌方面地貌方面水文地质方面水文地质方面历史资料方面历史资料方面地形变监测资料地形变监测资料最新沉积物的错断最新沉积物的错断地质方面地质方面活断层带物质活断层带物质结构松散结构松散伴有地震现象的活断层，地表出现伴有地震现象的活断层，地表出现断层断层陡坎陡坎和和地裂缝地裂缝断崖断崖：活断层两侧往往是截然不同的地貌单元：活断层两侧往往是截然不同的地貌单元直接相接的部位直接相接的部位常表现为：一侧隆起区，一侧凹陷区常表现为：一侧隆起区，一侧凹陷区（1 1）一系列的水系河谷向同一方向同步移错）一系列的水系河谷向同一方向同步移错（2 2）主干断裂控制主干河道的走向）主干断裂控制主干河道的走向宝成铁路：长宝成铁路：长609609公里，灾害公里，灾害112112处处水系水系：对于走滑型断层：对于走滑型断层不良地质现象呈线形密集分布不良地质现象呈线形密集分布地貌方面地貌方面近期断块的差异升降运动，可使同一级夷平面近期断块的差异升降运动，可使同一级夷平面分离解体，高程相差较大分离解体，高程相差较大山脊、山谷、阶地和洪积扇错开：走滑型活断层山脊、山谷、阶地和洪积扇错开：走滑型活断层导水性和透水性较强导水性和透水性较强泉水常沿断裂带呈线状分布，植被发育泉水常沿断裂带呈线状分布，植被发育例：宝鸡潼关有近例：宝鸡潼关有近3030处温泉处温泉水文地质方面水文地质方面古建筑的错断、地面变形古建筑的错断、地面变形考古考古地震记载地震记载历史资料方面历史资料方面水准测量、三角测量水准测量、三角测量地形变监测方面地形变监测方面必须在活断层地区兴建的建筑物，应尽可能地必须在活断层地区兴建的建筑物，应尽可能地选择相对稳定地块即选择相对稳定地块即“安全岛安全岛”，尽量将重大，尽量将重大建筑物布置在断层的建筑物布置在断层的下盘下盘。六、活断层区的建筑原则六、活断层区的建筑原则线路工程必须跨越活断层时，尽量使其线路工程必须跨越活断层时，尽量使其大角度大角度相交，并尽量相交，并尽量避开主断层避开主断层建筑物场址一般应建筑物场址一般应避开避开活动断裂带活动断裂带在活断层区兴建工程，应采用适当的在活断层区兴建工程，应采用适当的抗震抗震结构结构和建筑型式和建筑型式