第01章 岩土体工程区域稳定问题

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1、第一章区域稳定问题第一节活断层一、概述活断层是指目前正在活动者的断层，或是近期曾有过活动而不久的将来可能会重新活动的断层。后一种情况也可称为潜在活断层。美国将活断层叫做能动断层(capablefau1t)。各国学者对目前正在活动着的断层，因有鉴别标志佐证而无争议。但对潜在活断层的判定则有不同见解，主要是对“近期”一词的看法不同，即对活断层活动时间的上限有不同的标准。有的将第四纪开始以来活动过的断层都叫活断层，有的将活断层的时间上限定在晚更新世(Q3)，有的则限于最近35000年(以C14确定绝对年龄的可靠上限)之

2、内，也有的认为只限于全新世之内。时间差距竞达近200倍。从工程使用的时间尺度和断层活动资料的难确性考虑，活动时间上限不宜过长。一般工程的使用年限为数十年，一些重大的工程设施如高坝、核电站等使用年限在一二百年以内。因此人们更为关心的是“不久的将来”(例如一～二百年内)有无活动的可能性。从工程勘察的角度出发，应给予潜在活断层以明确的含义。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(earthquakefault)开始的。世界各地所发生的一些地震，都产生了明显的地震地表断层。数十年来的研究表明，活断层一般是沿

3、已有的断层长期活动或是老断层的复活(当然也有新形成的断层)；它的活动方式基本有两种，即以地震方式产生突然的滑动和连续缓慢的滑动。同一条断层在不同时期和不同区段，其活动方式可交替出现。活断层的活动强度一般以其长度和错动速率表征的。世界上著名的活断层，如圣安德烈斯断层(美国)、郯庐断裂(中国)等，-24-都长达数百公里以至上千公里，它们最新活动的标志极为清晰，现今均发生过8级左右的大地震，具有强烈的活动性。而长度较小的活断层，其活动性则相对较弱．活断层的错动速率是以某一时期内断层两盘相对位移的平均值来表示的，一般认为

4、错动速率lmm／a以上的即为较强烈的活断层了。伴随有地震活动的活断层，在地震活动时相对位移较大，而在非活动期则位移很小甚全无位移。所以采用重复精密测量和密集的地震台网监测，可判定断层的活动性。历史上或近期地质时期内曾经活动过的断层，可籍住于历史地震记录、古建筑的破坏和地质标志来判别它。我国是一个文明古国，有3000年左右的地震历史记载，可以帮助我们判定活断层的存在以及间歇性活动断层的活动周期；但活断层的具体位置往往难以判定。因断层活动遭致古建筑破坏的事例，木仅能确切地判定活断层的位置，而且可估算其错动速率。宁夏石

5、咀山市红果子沟，明代中、晚期(距今约400年)修建的一段东西向长城，有两处被错断，均呈右旋扭动，同时存在水平和垂直错动，其中水平错距达1.45m，垂直错距为0.9m。这两处错断均为断层的蠕动所致，跨越长城的断层走向为N28。E。由此估算其错动速率，水平和垂直方向各为3.63及2.25mm／a。地质标志是判定断层活动性的主要依据。详细地研究断层长期活动在最新沉积层或地貌上留下来的证据，既可判定该活断层的错动方式和规模，又可判定其错动的时间和周期。活断层对工程建筑物的影响表现为两个方面。一方面是由于活断层的地面错动直

6、接损害跨越该断层修建的建筑物；有些活断层错动时附近有伴生的地面变形，则也会影响到邻近的建筑物。另一方面是伴有地震发生的活断层，强烈的地震对较大范围内建筑物的损害。从工程地质观点出发，这两方面的问题均与工程的区域稳定性或地壳稳定性密切相关。长期蠕动和地震发生时突然滑动的活断层，都可对建筑物造成直接损害。上面提到的宁夏石咀山附近长城被错断即为一例。长达1000余公里的圣安德列斯大断层是世界上最活跃的活断层，特别是旧金山东南从霍利斯特至帕克菲尔德约200km的区段内，激光测距获得的断层蠕动速率是1一4cm／a，因而跨越

7、断层的公路、围墙等建筑物几年后就能发现较大的错位。我国唐山大地震时有一条长8km，走向N30。E的地表断层，正好由市区通过，最大水平错距3m，垂直断距0.7-1m。该断层穿过的道路、房屋、围墙等一切建筑物全被错开(图1—1)。-24-活断层发震所产生的地震波，对附近大范围内的建筑物发生影响；尤其是那些积累大量弹性应变能的粘滑型断层，当其锁固段或端点一旦破裂时，应变能大量释放所发生的强烈地震，将会导致建筑物的严重损害。所以在预测地震危险性时必须首先研究活断层。二、活断层的基本特征本节论述的内容包括：活断层的类型与活

8、动方式、活断层的继承性与反复性、活断层的长度与断距、活断层的错动速率与错动周期等。对活断层基本特征的研究，有助下我们认识活动断裂的规律性，并对评价工程场地的稳定性提供可靠依据。1、活断层的类型与活动方式根据断层面位移的矢量方向与水平面的关系，可将活断层划分为倾滑断层与走滑断层。倾滑断层又可分为逆断层和正断层；走滑断层也叫平移断层，又可分为左旋断层和右旋断层。逆断层、正断层