第七章活断层与地震工程地质研究.ppt

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第七章第七章活断层和地震工程地质研究活断层和地震工程地质研究地形变化监测结果汶川地震烈度分布汶川地震烈度分布中国地震台网自动测定:

2013年4月20日8时2分在四川省雅安市芦山县（北纬30.3,东经103.0）震源点在双石镇西川村发生7.0级地震,震源深度13公里。

“420”芦山地震断层断层破裂长度约为35-40公里，余震主要延北北东向展布在双石-大川断裂带上，震源破裂持续时间为30秒左右，断层断层面上的最大滑动量达到1.6米。

中国地质科学院地质力学研究所秦向辉等人指出，通中国地质科学院地质力学研究所秦向辉等人指出，通过对比分析过对比分析2003年、年、2008年和年和2010年在宝兴、康定地区年在宝兴、康定地区4个钻孔的水压致裂应力测量资料，结果表明：

个钻孔的水压致裂应力测量资料，结果表明：

龙门山断裂龙门山断裂西南段，尤其是断裂西南端部的西南段，尤其是断裂西南端部的康定康定地区，地震后仍然积地区，地震后仍然积累有较高的地应力。

累有较高的地应力。

龙门山断裂西南端的最大水平主应力龙门山断裂西南端的最大水平主应力已经达到断层活动应力临界下限值，断裂活动进入临界状已经达到断层活动应力临界下限值，断裂活动进入临界状态，未来具有发生逆断层活动的可能性。

态，未来具有发生逆断层活动的可能性。

结合地应力测量结合地应力测量结果、地震地质等资料认为，龙门山断裂西南端具有潜在结果、地震地质等资料认为，龙门山断裂西南端具有潜在大震危险性，值得重点关注和研究。

大震危险性，值得重点关注和研究。

从秦向辉等人的研究结论来看，他们明确指出了龙门从秦向辉等人的研究结论来看，他们明确指出了龙门山断裂山断裂西南段西南段特别是特别是西南端部西南端部有大震风险。

有大震风险。

与此次雅安芦山地震的结果对比，他们只是更强调了与此次雅安芦山地震的结果对比，他们只是更强调了同处西南端部的同处西南端部的康定地区康定地区，而没有重点强调相距不远的，而没有重点强调相距不远的宝宝兴、芦山地区。

兴、芦山地区。

导致断层沿岸的丰原、导致断层沿岸的丰原、大境、务峰、中兴新大境、务峰、中兴新村、南投和名间、竹村、南投和名间、竹川等市县村镇地区的川等市县村镇地区的灾难性破坏，大部分灾难性破坏，大部分地段已被夷为平地。

地段已被夷为平地。

整个灾区死亡整个灾区死亡2329人，人，伤伤8722人，失踪人，失踪39人，人，倒塌各种建筑倒塌各种建筑9909栋，栋，严重破坏严重破坏7575栋，受栋，受灾人口灾人口250万，灾民万，灾民32万，财产损失万，财产损失92亿亿美元。

美元。

1999年年9月月21日凌晨日凌晨1时时47分，台湾省分，台湾省南投县集集地区南投县集集地区发生发生7.6级大地级大地震，震源深度震，震源深度10km，重灾区在日月潭地区。

该区有许多活断层，开始是，重灾区在日月潭地区。

该区有许多活断层，开始是“双冬断层双冬断层”发生活动，同时牵动相邻的发生活动，同时牵动相邻的车笼埔车笼埔断层的断层的大规模滑动，大规模滑动，石岗大坝全长石岗大坝全长700m,台湾台湾1999.9.21集集地震集集地震中中被断层切错，丧失蓄水功能。

被断层切错，丧失蓄水功能。

日日本本地地震震日日本本地地震震区域地壳稳定性问题区域地壳稳定性问题由活断层和地由活断层和地震活动所产生的工程地质问题震活动所产生的工程地质问题活断层活断层与与地震地震有密切关系，世界上有密切关系，世界上90%90%以以上的地震是由于上的地震是由于断层活动断层活动引起的引起的粘滑断层粘滑断层与蠕滑（稳滑）断层与蠕滑（稳滑）断层第一节第一节概述概述1.稳（蠕）滑稳（蠕）滑持续、持续、平稳地错动。

平稳地错动。

仅伴有小仅伴有小震或无地震活动。

震或无地震活动。

2.粘滑粘滑间断性、突然间断性、突然性发生错动性发生错动。

弹性应变。

弹性应变能突然释放而发生能突然释放而发生较强较强地震地震。

错动为间断地、。

错动为间断地、周期性地发生。

周期性地发生。

3.有些断层则有些断层则兼有稳滑与兼有稳滑与粘滑的特点粘滑的特点。

断层的活动方式断层的活动方式第二节第二节活断层活断层p活断层活断层（activefault）一般理解为一般理解为目前目前还在还在持续持续活动活动的断层，或的断层，或在历在历史时期史时期或或近期地质时期活动过近期地质时期活动过、极可能在、极可能在不久的不久的将来将来重新活动的重新活动的断层断层。

后一种情况也可称为。

后一种情况也可称为潜在潜在活断层活断层（potentiallyactivefault）（potentiallyactivefault）。

一、活断层的概念及研究意义一、活断层的概念及研究意义断层在断层在目前持续活动目前持续活动，是判定活断层的无可争议，是判定活断层的无可争议的证据。

人类历史时期有过活动记录的是潜在活的证据。

人类历史时期有过活动记录的是潜在活断层。

断层。

对对“近期地质时期近期地质时期”却有不同的理解与限定。

却有不同的理解与限定。

l将之限于将之限于全新世全新世Q（即最近即最近1.11.1万年以内万年以内）；l将之限于最近将之限于最近3.53.5万年万年（以以1414CC确定绝对年龄的可靠上限确定绝对年龄的可靠上限）之内；之内；l将之限于将之限于晚更新世晚更新世Q3（最近最近1010万年或万年或1212万年万年）之内；之内；l第四纪以来（第四纪以来（200200万年）有重复活动。

万年）有重复活动。

不久的将来：

不久的将来：

工程的使用年限内。

工程的使用年限内。

行业规范行业规范活断层定义活断层定义岩土工程勘岩土工程勘察规范察规范在地质历史时期形成的断裂在地质历史时期形成的断裂,在在全新世全新世Q以来有过活以来有过活动动,在未来工程使用期间在未来工程使用期间（50-100年年）可能再次活动的断可能再次活动的断裂裂.水电工程规水电工程规范范把把晚更新世晚更新世Q3以来活动过的断层定为以来活动过的断层定为活断层活断层核电站勘测核电站勘测技术规程技术规程以以Q3以来活动断层作为能动断层以来活动断层作为能动断层（活断层活断层）的的重要的评定标准重要的评定标准铁路勘察规铁路勘察规范范在地质历史时期形成的断裂在地质历史时期形成的断裂,在在全新世全新世Q以来有过活以来有过活动动,在未来工程使用期间在未来工程使用期间（50-100年年）可能再次活动的断可能再次活动的断裂裂.公路工程地公路工程地质勘察规范质勘察规范在地质历史时期形成的断裂在地质历史时期形成的断裂,在在全新世全新世Q以来有过活以来有过活动动,在未来工程使用期间在未来工程使用期间（50-100年年）可能再次活动的断可能再次活动的断裂裂.SanAndreasFault美国加州的圣安德烈斯断层（走滑型）美国加州的圣安德烈斯断层（走滑型）圣安德烈斯断裂的航空照片圣安德烈斯断裂的航空照片（RoberE.Wallace，USGS）120米米

（1）断层的地面错动及其附近伴生的地面变形，往往会）断层的地面错动及其附近伴生的地面变形，往往会直接直接损害损害跨断层跨断层修建或建于其修建或建于其邻近邻近的建筑物。

的建筑物。

唐山地震：

长达唐山地震：

长达8km的、呈的、呈N30E方向方向通过市区地表错断。

最大水平错距通过市区地表错断。

最大水平错距3m，垂，垂直断距直断距0.7一一lm，错开了道路、围墙、房，错开了道路、围墙、房屋等建筑物。

屋等建筑物。

1976年唐山地震使铁年唐山地震使铁路扭曲路扭曲p活断层研究意义（活断层的危害）活断层研究意义（活断层的危害）靠近旧金山第六街的布鲁克桑姆街路面出现了深深靠近旧金山第六街的布鲁克桑姆街路面出现了深深的地裂缝并有明显的垂直位错的地裂缝并有明显的垂直位错1906年4月18日凌晨5时12分，美国旧金山发生发生7.9级强烈地震地震（后来修正为8.3级）跨圣安德烈斯断裂的篱笆在跨圣安德烈斯断裂的篱笆在1906年旧金山地震之后发生了年旧金山地震之后发生了3-4m的错动的错动（G.K.Gilbert，USGS）断层突然错动使地面变形断层突然错动使地面变形1999年年9月月21日凌晨日凌晨1时时47分，台湾南投县集集地区发生分，台湾南投县集集地区发生7.6级级大地震，震源深度大地震，震源深度10公里左右，重灾区在日月潭。

公里左右，重灾区在日月潭。

5.12汶川地震后白鹿镇中学校园据闻学泽据闻学泽

（2）活断层多伴有地震，而强烈地震又会使建于活断层）活断层多伴有地震，而强烈地震又会使建于活断层附近的附近的较大范围较大范围内的建筑物受到损害。

内的建筑物受到损害。

彰化县员林镇邦富贵名门大楼座落在中山路惠明街口，为彰化县员林镇邦富贵名门大楼座落在中山路惠明街口，为16层钢筋混凝土住宅大楼。

地震时其中一栋倾倒靠在呈层钢筋混凝土住宅大楼。

地震时其中一栋倾倒靠在呈L型型平面大楼上平面大楼上汶川地震后的北川县城汶川地震后的北川县城汶川地震前的美丽北川汶川地震前的美丽北川震后震后震前震前（11）活断层是深大断裂复活运动的产物）活断层是深大断裂复活运动的产物（22）活断层的继承性和反复性）活断层的继承性和反复性（33）活断层的活动方式）活断层的活动方式粘滑（突然性）和蠕滑（缓慢性）粘滑（突然性）和蠕滑（缓慢性）二、活断层的基本特征二、活断层的基本特征PP9191四四川川省省活活动动断断层层分分布布图图易桂喜易桂喜易桂喜易桂喜,闻学泽闻学泽闻学泽闻学泽（2000）（2000）（2000）（2000）鲜水河断裂带强震破裂时空分布鲜水河断裂带强震破裂时空分布易桂喜易桂喜易桂喜易桂喜,闻学泽闻学泽闻学泽闻学泽（2000）（2000）（2000）（2000）分段复发分段复发行为相对行为相对简单简单道孚段：

准周期复发。

道孚段：

准周期复发。

断断裂裂带带整整体体的的复复发发行行为为较较复复杂杂鲜水河断裂带强震破裂时空分布鲜水河断裂带强震破裂时空分布

（1）活断层的产状）活断层的产状

（2）活断层的长度与断距）活断层的长度与断距三、活断层参数的定量研究三、活断层参数的定量研究（3）活断层的错动速率和错动周期）活断层的错动速率和错动周期（4）活断层的年龄判据）活断层的年龄判据这些参数是在活断层区进行地震预报和设防的重要资料，有助于把握活动断裂的活动规律性，也是评价建设场地区域地壳稳定性的重要依据。

即断层面的走向、倾向和倾角即断层面的走向、倾向和倾角（11）活断层的产状）活断层的产状研究方法：

研究方法：

遥感影像判读遥感影像判读宏观地质调查宏观地质调查大地测量资料大地测量资料震源机制断层面解震源机制断层面解PP9999活断层的活断层的长度长度和和断距断距是表征活断层是表征活断层规模规模的重要数据。

的重要数据。

活断层的活断层的长度：

长度：

通常用强震导致的地面破裂通常用强震导致的地面破裂（或或地表错断地表错断）的长度的长度（L）（L）；活断层的活断层的断距：

断距：

地震时断层的最大位移值地震时断层的最大位移值（D）（D）。

（22）活断层的长度与断距）活断层的长度与断距断层名称断层名称地震名称地震名称地震时间地震时间震级震级地表错断距离（地表错断距离（cm）地表错断地表错断长度（长度（km）水平水平垂直垂直蒙古蒙古博格多断层博格多断层戈壁戈壁-阿尔泰地震阿尔泰地震1957.12.48.0885左旋左旋（1000-1200*）垂直垂直（500*）272日日本本根尾谷断层根尾谷断层卿村断层卿村断层山田断层山田断层丹那断层丹那断层鹿野断层鹿野断层吉冈断层吉冈断层三河断层三河断层浓尾地震浓尾地震北丹后地震北丹后地震北丹后地震北丹后地震北伊豆地震北伊豆地震鸟取地震鸟取地震鸟取地震鸟取地震三河地震三河地震1891.10.281927.3.71927.3.71930.11.261943.9.101943.9.101945.1.138.47.57.57.07.47.47.1200左旋左旋270左旋左旋80右旋右旋300左旋左旋150左旋左旋90右旋右旋1506008070200805020090187358459.0美美国国加州圣安德烈斯断层加州圣安德烈斯断层加州英佩里尔谷断层加州英佩里尔谷断层内华达州费尔维峰断层内