第三章.活断层工程地质研究概况
活断层工程地质研究PPT文档共67页
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我 续拼搏 。
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
活断层的工程地质研究
活断层的工程地质研究姓名：班级：学号：一、基本概念活断层，是指现今在持续活动的断层，或在人类历史时期或近期地质时期曾经活动过，极有可能在不远的将来重新活动的断层。
后一种也可称为潜在活断层。
断层在目前持续活动的标志，当然是判定活断层的无可争议的证据。
如何判定潜在活断层则有各种不同的标准。
《岩土工程勘察规范》：在全新地质时期（一万年）内有过地震活动或近期正在活动，在将来（今后100年）可能继续活动的断裂，称为活断层。
全新活动断裂中，近期（近500年来）发生过地震震级大于或等于5级的断裂，或在今后100年内，可能发生大于或者等于5级的断裂，为发震断裂。
活断层有不同的分类。
按运动速率分为A、B、C、D不同级别；按运动性质分为粘滑断层和蠕滑断层；按发震与否分为发震断层的和非发震断层的；按几何形态（两盘相对运动方向）分为走滑断层（又分左旋断层和右旋断层）、倾滑断层（正断层和逆断层）和混合型断层等。
二、活断层特性活断层的特性需要从活断层类型、规模、错动速率和活动周期等方面进行研究。
（一）活断层工程地质分类为适应我国振兴经济, 建立对工程适用性较强的活断层工程地质分类, 已经成为当代中国和国际社会大规模工程建设急待解决的新问题。
鉴于活断层对工程的影响主要表现为灾害性质, 工程地质的目标是要提出灾害减缓的对策, 首先建立一个满足工程需要的灾害性工程地质分类原则, 弥补当代活断层研究中为地震学服务的局限性, 摆脱现存活断层研究中那种以时限为基础的状况, 使活断层研究与工程灾害直接结合起来。
大量实践证明, 活断层的工程灾害主要通过直接发震、蠕动、积累较高的地应力及增强断裂带地下水循环交替而导致断层带岩石软化, 进而导致滑坡和崩塌作用等的发生。
据此, 提出活断层工程地质分类如表2。
第一类, 灾害型活断层, 第二类, 危害型活断层, 第三类, 灾害减缓型活断层, 第四类, 安全型活断层。
（二）活断层规模（断层活动段的长度L和错距D）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。
活断层工程地质
活断层工程地质第一节概述活断层和地震是两种密切相关的工程动力地质作用，在工程地质学领域内将活地层和地质活动所产生的工程地质影响。
称为‘区域地壳稳定性问题’大于90%地震与断层活动有关据活断层的活动方式和特点分为（1）蠕滑断层（2）粘滑断层，产生地震（地震断层）第二节活断层一概念及意义实际上有争议美国原子能委员会从历史性和现实性观点出发，将新断层分为1. 狭义的，称为“活动断层”，其概念是，全新世(1X104a)以来活动的断层，并且未来仍有可能活动，其活动可以找到地质的、历史考古的、地震活动的、地球物理的以及大地测量的诸种证据，它对现代工程实践和地震预报等有着最直接和密切的关系。
2. 广义的，称为“能动断层”，其含义是：①在过去3．5X104a 内至少有过一次活动证据．或在过去50X104a内有反复活动的证据；②与之有联系的断层；③沿该断裂带仪器记录到微震活动。
美国的这个概念后来被不少国家参考使用。
我国规定潜在活断层的时间上限，铁路线为1X104a．高坝和核电站为5X 104a。
二活动断层对工程建筑影响表现活断层对工程建筑物的影响表现为两个方面。
1．是活断层的地面错断直接损害跨越该断层修建的建筑物；有些活断层错动时附近伴生的地面变形，也会影响到邻近建筑物。
2．是伴有地震发生的活断层，强烈的地面振动对较大范围内建筑物的损害。
例如，位于美国西海岸南部的圣安德烈斯大断层是世界上最活跃的活断层之一，其中从霍利斯特至帕克菲尔德约200km 长的区段内，激光测距获得的断层蠕动速率是l—4cm/a，因而跨越该断层的公路、围墙等建筑物，几年内就能发现较大的错位。
我国宁夏石咀山市红果子沟．明代中、晚期修建的一段东西向长城，有两处被断层错断，均呈右旋扭动，同时存在水平和垂直错动，其中水平错距1．45m，垂直错距0．9m．由此估算其错动速率水平和垂直方向各为3．63及2．25mm／a。
鉴于活断层对工程建筑物的影响，因而对之研究有重要的实际意义。
地质课件-活断层工程地质研究
石崗大壩全長700m, 臺灣 1999.9.21地震中被斷層切錯
• 上述三種活斷層的位移向量都分別是單純走滑或 傾滑，其產生的應力場是三個主應力方向中的兩個 是水準的而另一個是垂直的。
• 實際應力場往往是複雜的，三個主應力方向既不完 全水準也不完全垂直，而是由不同的水準和垂直分 量所合成。因之，斷層的位移向量也多由不同的傾 滑、走滑分量所合成。而活斷層的類型也就可以是 左(或右)旋走滑逆沖斷層或左(或右)旋走滑正斷層 等多種形式。
• 大多學者認為，“近期”的概念應遵循兩大原則：（1）應從 斷裂活動的延續性考慮；（2）應考慮對工程建設最有利、最 合適。
1.1 基本概念與研究意義
• 從工程建築來看，時間界限定得靠前，比較安全，但是太靠前， 會增加很多不必要的處理措施，經濟上不合理；定得靠後，又 會冒險，對許多大型建築工程不妥。定在中更新世較為合適。
1-正斷層;2-逆斷層;3-正走滑斷層;4-共軛斷層;5-逆走滑斷層;6-走滑斷層;7-張破裂;8-性質不 明斷層;
1.2 活斷層的基本特徵
一般說來，地震震級愈大，震源深度愈淺， 則地表錯斷就愈長。大於7.5級的淺源地震均 伴有地表錯斷，而小於5.5級的地震則除個別 特例外均無地表錯斷。
同樣震級的地震則由於震源深度不同或鎖 固段岩體強度不同而地表斷裂的長度各不相 同。
海城縣析木公社近SN向和近EW向鋸齒 狀地裂縫,具有左旋扭動性質,位移36cm
靠近三藩市第六街的布魯克桑姆 街路面出現了深深的地裂縫並有 明顯的垂直位錯
某水電站活斷層監測裝置，監測水準方 向移動，固定在斷層兩側
主要內容：
1.1 基本概念與研究意義
1.2 活斷層的基本特徵
1.3 活斷層的鑒別標誌 1.4 我國活斷層的分佈 1.5 活斷層的調查與研究方法 2.6 活斷層區的建築原則
环境地质学第三章 活断层与地震工程地质研究-文档资料
1、深大断裂在挽近期及现代地壳构造应力条件下重新活动而产 生 2、深大断裂：切穿岩石圈、地壳或基底的断裂，延伸数十～数 千km，切割深度数公里～百余公里.
• 活断层受控于板块构造
• 全球构造（板块构造plate tectonics theory）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。
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10-15万年（晚更
新世）的断层。
美国原子能委员会 （USNRC）的定义 是：
（1）在3.5万年内有过 一次或多次活动的断 层
抛掷
From sky 从天而降
振动液化（ Liquefaction ）
Loma Prieta, CA,1989
El Centro, CA,1979
.
海啸（ Tsunami）
活断层的基本特征
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。
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
西安地裂缝就被认为是由于渭河断陷南侧的长安临潼断裂的张性蠕动，为厚达一千余米的第四纪土 层提供了潜在临空面，在自重应力场作用下产生了侧向扩展(gravitational lateral spreading)而形成的。
青藏高原
印度洋板块
研究表明，印度板块与欧亚于始新世末，即大约3800万年前相互碰撞，此后印度板块仍以每年约 5cm的速度向NNE方向推进，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。
工程地质第三章[2]
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补充讲解：活断层的工程地质研究
④砂基液化：饱和松散粉细砂最易产生液化现象； ⑤孤立突出的地形使震害加剧，低洼沟谷使震害减弱； ⑥地下埋藏愈浅，地震烈度增加愈大。 （4）防范措施 一般工程措施难以防御地震产生的破坏，因此，防 范措施主要为远离活动断层、绝对禁止跨越活动断层。 工程布局应垂直活动断层并离开一段距离。
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第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3.2 断层
（2）大桥桥位：注意查明桥基部分有无断层存在，以便 根据不同情况，设计基础工程时采取相应的处理措施。 （3）隧道位置：当隧道轴线与断层走向平行时，应尽量 避免与断层破碎带接触；在确定隧道平面位置时，要尽量 设法避开大规模断层破碎带。
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第3章 地质构造及其对工程的影响
受区域性或地区性地应 力场的控制，断层常与相关 构造相伴生。并以一定的排 列方式组合在一起，形成不 同形式的断层带。 如阶状断层、地堑、地 垒和迭瓦式构造等。
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阶状断层
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3.2 断层
4、断层的工程地质评价 断层破碎带内岩体破碎、风化严重、岩石强度低、稳 定性差；容易发生崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象。 确定路线布局、选择桥梁和隧道位置时，应尽量避开 大的断层破碎带。 （1）路线布局：当路线与断层走向平行，路基靠近断 层破碎带时，开挖路基容易造成边坡发生大规模坍塌，影 响施工和公路的正常使用。
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第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3 断裂构造
3.3.1 裂隙
裂隙：存在于岩体中的裂缝，岩体受力断裂后两侧岩 块没有显著位移的小型断裂构造，也称为节理。 1、裂隙的类型 裂隙按成因可分为：构造裂隙和非构造裂隙。 （1）构造裂隙：岩体受地应力作用随岩体变形而产生的 裂隙。按力学性质的不同，构造裂隙可分如下两种：
第三章.活断层工程地质研究
活断层工程地质研究
摩洛哥艾加迪尔建在活断层上的 旅馆, 旅馆,在5.8级地震的袭击下成 级地震的袭击下成 为一堆瓦砾. 为一堆瓦砾.
中国矿业大学
工程地质学基础
第2章
活断层工程地质研究
三,活断层的基本特征
活断层是深大断裂复活的产物
按照断层的切割深度可以分为:盖层断裂,基底断裂,地壳断裂,岩石圈断裂
活断层的继承性和反复性
1,断层分类:按照位移方向与水平面的关系: ,断层分类:按照位移方向与水平面的关系: ①走滑型活断层 常分布于大陆内部的地块之间的接触部位, 近于水平, 常分布于大陆内部的地块之间的接触部位, 近于水平, ②逆断型活断层 上盘分支断层, 多分布于板块碰撞挤压带 ; 上盘分支断层,次级断层较多 构造应力状态: 构造应力状态: ③正断型活断层 下降盘分支断层多见, 下降盘分支断层多见,形成地堑式的正断层组合 构造应力状态: 构造应力状态: 近于水平, 近于水平, 近于竖直. 近于竖直. 近于水平, 近于水平, 近于竖直. 近于竖直. 近于竖直. 近于竖直.
中国矿业大学
工程地质学基础
第2章
活断层工程地质研究
2,活断层的活动方式 活断层的活动方式 ①地震断层(粘滑型活断层) 地震断层(粘滑型活断层) 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, 发生在强度较高的岩石中,断层带锁固能力强,危害大 ②蠕变断层(蠕滑型活断层) 蠕变断层(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, 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, 一般无震发生,有时可伴有小震
第2章
活断层工程地质研究
3,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 ,必须在活断层地区兴建的建筑物, "安全岛",尽量将重大建筑物布置在断层的下盘. 安全岛" 尽量将重大建筑物布置在断层的下盘. 大亚湾核电站:选在一完整的燕山期花岗岩岩体中, 大亚湾核电站:选在一完整的燕山期花岗岩岩体中,位于南岭纬 向构造带与新华夏构造体系第二隆起代的交汇部位. 向构造带与新华夏构造体系第二隆起代的交汇部位. 大鹏半岛上有三条不到10公里的断层 大鹏半岛上有三条不到 公里的断层 这三条断层均未切割第四系沉积物 该区无切穿地壳的深大断裂, 该区无切穿地壳的深大断裂,而且场区内从未有过地震记载
活断层工程地质研究
二、活断层的危害
（1）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——明长城错断
（2）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 例：美国1906年旧金山地震中，圣· 安德烈斯断裂 的错动→圣· 安德烈斯坝（27米）
唐山大地震地表断层错动
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四、活断层的基本特征
活断层是深大断裂复活的产物 活断层的继承性和反复性
※按照位移方向与水平面的关系： （1）走滑型活断层 常分布于大陆内部的地块之间的接触部位 （2）逆断型活断层 多分布于板块碰撞挤压带 上盘分支断层、次级断层较多 （3）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
风火山隧道北部断裂切割表层第四系和公 路的裂缝延伸特征
三、活断层的类型和活动方式
按构造应力状态及两盘相对位移的性质， 可将活断层划分为地质上熟悉的三种类型，即： 走向滑动型活断层，逆断型活断层和正断型活 断层。其中以走向滑动型最为常见。三类活断 层由于几何特征和运动特性不同，所以它们对 工程场地的影响也各异。
正断型活断层
地壳上承受水平张应力的地带主要沿大洋中脊分布。 大陆上以现代活动正断层为主的地带有东非断裂谷，美 国的盆地与山脉区(内华达、犹他及其附近地带)，欧洲 莱茵地堑系，苏联贝加尔湖地堑等。我国东部大陆边缘 活动带的扩展与沉陷，在华北平原、渤海湾与松辽平原 形成了一系列地堑系或裂谷系。地堑边缘的张性正断层 是东部地区活断层中的主要类型。鄂尔多斯地块周围也 有银川地堑、河套地堑和汾渭地堑系等一系列地堑盆地。 地堑盆地中新生代沉积层厚有的达数百至千米(汾渭地 堑系)，有的达几千米(华北平原地堑系)有的达 12000m(渤海湾中的渤中拗陷)，这表明这些断裂的新生 代适动以正断运动为主，另一方面，沿这些断裂带的地 震震源机制，地震断层以及地震前后的形变测量又都表 明这些断层都有很大的水平分量，表明其现代活动性与 典型张性构造区和典型的内陆裂谷带有所不同。
活断层的工程地质研究
断层的工程地质研究1 基本要领及研究意义活断层：目前还在持续活动，或在近期地质历史时期活动过，极可能在不远的将来重新活动的断层10000年以来活动过的断层称全新活动断层。
活断层的活动特征：蠕滑、粘滑。
意义（工程意义）：规避重大破坏性地震对建筑群的破坏，防止因活断层位错坏建筑物（无破坏性地震）。
2 活断层的特性包括：活断层的类型活动方式规模错动速率及基本分级活动周期古地震事件2.1 活断层的类型和活动方式按构造应力状态，活断层可划分为三类：走向滑动型（平移断层）逆断层正断层由于三类活断层的几何特征及运动特性各不相同，因而对工程场地的影响也不同。
一、走向滑动断层应力状态为2σ垂直，1σ、3σ水平。
特征：断层面倾向大（近于垂直）断层的地表出露线平直地貌上常形成陡直的断崖以水平运动为主，相对垂直升降量很小分支断裂较少，断层带宽度小这类断层的水平错动量往往很大，因而易于识别，易于发生强震。
一、逆断层应力状态为3σ垂直，1σ、2σ水平。
特征：断层地倾角较小，一般20－40o 之间，上盘上升引起上盘一侧地面隆升，下盘一般无地表变形，分支断层发育，主要产生在上盘。
断层面的地面出露线不平直，呈波状弯曲。
逆断层也是强烈发震断层。
三、正断层应力状态为1σ垂直，2σ、3σ水平。
特征：断层面倾角介于逆断层与平移断层之间，一般60~80º之间。
上盘下降并发育分支断层近断层可以引发中强震。
由于地应力场的复杂性，因此，实际发育的断层往往既有水平运动分量亦有垂直运动分量。
因为形成走滑逆冲断层或走滑正断层等。
活断层活动的两种基本方式：粘滑和稳滑。
易发生同期强地震。
2.2 活断层的长度和断距对活断层，其长度和断距是表征活断层的重要数据，通常用：强度导致地面破裂的长度（L ）和一次错段的最大位移（D ）来表示。
一般地震地表错段长度从由百米至数百公里，最大位移自几十厘米至十余米。
地震愈大，震源愈浅，则地表错段就愈长。
我国的经验公式为：25.5lg 19.1+=L M或： 25.256.0-=M L统计分析是一种常用的研究方法。
03第三章地质构造
断盘
断层两侧相对位移的岩层。
断距
岩层中同一点被断层断开后的位移量。
(1)断层分类
按断层两盘相对位移的特点可分为： 正断层、逆断层、平移断层等类型。
正断层、逆断层、平移断层等类型。 正断层：
断层上盘沿断层面倾斜线相对向下移动，下盘相对向上移动。
受地壳水平拉张力作用或受 重力作用形成。 断层面陡直，倾角大多在45º 以上。
构造节理:
表生节理: 包括风化裂隙、卸荷裂隙、爆破裂隙等。主要分布地表 表层；大多无一定方向。
分类：成因、力学性质、与岩层产状的关系、张开程度
按力学性质分
1)剪节理:
是由剪应力作用形成的，一般成对出现，称为共轭剪节理。与主应力 成45º -φ/2；构造节理。
2)张节理:
多数张开，节理面粗糙不平，一般发育稀疏、节理间距大，沿走向延 伸不远就消失，但在附近不远处又会继续出现，并有分支复合现象。 透水性好;
褶皱的组合形式
1）复式褶皱
2）隔档式构造、隔槽式构造
褶皱的组合形式
1）复式褶皱
2）隔档式构造、隔槽式构造
3.4 断裂构造
1、概念
岩层在构造应力的长期作用
下，岩层连续性被破坏，岩层 中产生破裂面，为断裂构造。
断层和节理最明显的区别？
断裂构造的力学机制
常见的断裂构造有节理构造和断层构造。
断裂构造的分类
产状三要素(elements of attitude)
走向(strike)：岩层面和任一假想水 平面交线的延伸方向。有两个； 倾向(dip)：垂直于走向线顺岩层倾 斜面向下引出的直线在水平面上的投 影所指的方向。与走向线垂直。只有
一个。
倾角(dip angle)：岩层层面与水平面 的最大锐角。
公路工程地质第三讲活断层风化作用河流地质作用
2.风化作用的类型？
根据风化营力不同，可分为： （1）物理风化
指岩石在地表条件下，在原地产生机械破碎，而不改变其化学成分的过程称为 物理风化作用。
主要作用方式有：卸载（释荷）、温差和冰冻作用 。 （2）化学风化
指大气和水所引起的氧化、溶解、水解、水化、碳酸化等作用对岩石的分解破坏过程。
主要作用方式有：氧化、溶解和水解作用。 （3）生物风化
河流的沉积作用及冲积层
河流沉积作用的主要方 式是机械沉积作用。引起河 流机械沉积作用主要原因是 河水流速的降低，导致机械 动能的减小，使河流的搬运 能力降低而发生沉积 。根据 沉积的部位分为：
山口沉积作用 谷底沉积作用
河口沉积作用
第二十六页，编辑于星期六：十六点 四十三分。
河流的冲积层
山口沉积作用来自山区的河流，携带着大量机械搬运物到山口
河流的下蚀作用
下 蚀 作 用 的 结 果 峡 谷 地 貌
第十七页，编辑于星期六：十六点 四十三分。
——
差异下蚀作用的结果 ——瀑布
第十八页，编辑于星期六：十六点 四十三分。
下蚀作用的过程
第十九页，编辑于星期六：十六点 四十三分。
河流的侧蚀作用
由于河水惯性离心 力的作用使河水冲向弯
曲河床的凹岸，造成凹 岸被侵蚀。而凸岸水流 的泥沙就会沉积，减缓， 在凸岸河水携带河床不
3.地震方面的标志
在断层带附近地区有现代地震、地面位移和地形形变以及 微震发生。
第五页，编辑于星期六：十六点 四十三分。
四、活断层对工程建筑的影响
活断层对工程的危害：活断层的地面错动、
活断层快速滑动引起地震。
蠕变型的活断层，当变形速率较大时，可能导致
建筑地基不均匀沉陷，使建筑物拉裂破坏。
工程地质(活断层部分)
山东郯城活断层剖面
• 活断层的判别标志（2.间接标志）
• 具有下列标志之一的断层，可能为活断层，应结合其它 有关资料，综合分析判定。
• (l) 沿断层晚更新世以来同级阶地发生错位；在 跨越断层处，水系有明显的同步转折现象，或断 层两侧晚更新世以来的沉积物厚度有明显的差异。 • (2) 沿断层有断层陡坎，断层三角面平直新鲜， 山前经常分布有连续的大规模的崩塌或滑坡，沿 断层有串珠状或呈线状分布的斜列式盆地、沼泽、 冷泉和承压泉等。 • (3) 沿断层有明显的重力失衡带分布。 • (4) 沿断层有水化学异常带或同位素异常带分布。
新疆某水库坝址与活断层的关系
• 本节主要要求掌握
• • • • 活断层的定义及特征 活断层的分类 活断层的识别标志 活断层对工程的影响
宁夏一活断层剖面
美 国 圣 安 德 列 斯 大 断 裂
•
• • •
五、活断层年龄综合判定依据
(1) 活断层上覆的未被错动地层的年龄； (2) 断层中最新构造岩的年龄； (3) 被错动的最新地层和地貌单元的年龄。
• 六、活动断裂最危险地段
• 活动断裂系统具有分段活动特征，断裂作用的方式 表现为孕震、减震、隔震和无震滑动等。强烈地震往往 发生在活动深断带的特殊部位： • ①两条或多条第四纪以来活动断裂交汇，或交而不汇 区以及活动断裂曲折、弯曲最突出的部位；②第四纪以 来活动断陷盆地内断距较大的一侧；③活动深断裂围限 时的三角形、四边形等构造闭锁段；④活动断裂带的两 头常是震中往返跳动的地方，在端部应力集中并进一步 推动它继续被延伸的地点；⑤活动断裂带上具有强活动 速率地段或跨断裂带地形变测量的显著形变梯度带；⑥ 活动断裂带有多次强震重复发生或活动断裂带缺震区。
我国一些主要活断层的错动速率
工程地质学-第三章地质构造
✓ 地球发展的时间段叫地质年代。 地质年代单位：代、纪、世、期、 时(从大到
小)
✓ 地层单位：一定地质时期所形成的地层的总 体的名称。 地层单位：界、系、统、阶、 群(从大到小)
地层单位
A台易产生 顺层滑动
B台位于断层 带上
C台较为有利
5、断层的识别
地层界限不连续或岩层中断
岩层不对称重复或缺失
断层破碎带及构造岩 牵引构造及伴生节理
擦痕
地貌标志
【增加内容】
活断层
活断层：第四纪以来仍
在活动的断层。
注：2002年《岩土工 程勘察规范》指全新地 质时期（1～1.1万年） 以来活动着的断层，且 在今后100年可能继续 活动。
水平构造和单斜构造
水平构造
单斜构造
3.3 褶皱构造
组成地壳的岩层，受构造运动的强烈作 用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失 连续性的构造叫-。是地壳表层广泛发育的 基本构造之一。昆仑山、祁连山、泰岭都 是复杂的褶皱构造山脉。
褶皱构造 (fold)
(a)
(b)
(c)
图 4-5 褶曲的力学成因 (a)水平挤压力；(b)垂直作用力；(c)力偶作用
2、裂隙发育程度分级
表3—3 裂隙发育程度分级
裂隙发育程度等级 基本特征
附注
不发育
裂隙1-2组，规则，构造型， 对基础工程无间距1米以上，多为Fra bibliotek闭裂 影响，对岩体
隙，少有充填物，岩体被切 稳定性影响不
割成巨块状
大
较发育
裂隙2-3组，较规则，以构 对基础工程无
活断层工程地质研究
1 活断层工程地质
活断层的特性
3、活断层重复活动周期 活动褶皱与地震有关 活动褶皱受控于深部活动断层 派生断层产生的地震震源浅、 派生断层产生的地震震源浅、震级低 但有较大范围的地表变形和破裂
活断层工程地质 1 活断层工程地质
活断层的判断标志
一、地质标志 地质构造图
图示一 图示二
断层崖、崩积楔 裂隙中的填充物 槽探
表4.1
活断层的特性
1 活断层工程地质
3、活断层重复活动周期 两次突然错动之间的时间间隔 古地震法
表4.2
震级（M）－位移（D）法
1 活断层工程地质 活断层的特性
3、活断层重复活动周期
震级（M）－位移（D）法 经验公式logD=0.55M-3.71 日本 logD=0.6M-4.0
而时间间隔R＝D/S年平均位移量 logR=0.6M-(logs+4.0) M－按断层规模估计震级
2、东部活断层分布 在东部， 在东部，华北地区的活断层以正断层和走滑正断层为 主． 沿鄂尔多斯地块周围断陷盆地的边缘断层，华北平原、 沿鄂尔多斯地块周围断陷盆地的边缘断层，华北平原、 东北平原的边缘和内部的一系列NE NNE向活断层 NE和 向活断层。 东北平原的边缘和内部的一系列NE和NNE向活断层。 郯庐断裂是东部地区的一条巨大断裂带， 郯庐断裂是东部地区的一条巨大断裂带，近期具明显的 压性右旋走滑活动。 压性右旋走滑活动。 华中和华南地区断层活动性较弱， 华中和华南地区断层活动性较弱，它们主要分布于广东 南沿海一带和江汉、洞庭湖、 南沿海一带和江汉、洞庭湖、鄱阳湖和苏北等断陷盆地 的边缘。 的边缘。 台湾地区因是西太平洋岛弧的一部分，区内发育有NNE 台湾地区因是西太平洋岛弧的一部分，区内发育有NNE 向强烈活动的左旋走滑逆断层和逆掩断层。 向强烈活动的左旋走滑逆断层和逆掩断层。
第三章 地震工程地质研究
三、震源机制和震源参数
1.震源机制：地震发生的物理过程或震源物理过程。可以通过 多个地震台的地震记录图来确定。主要依据初到P波的方向。 1 － － ＋ ＋ ＋ 3 ＋ 3 － －
单力偶
1 双力偶
P波的初动具有明显的象限分布特点。
平移断层
正断层
逆断层
2.震源参数 ：反映震源断层的一些特征量或物理量
我国有 3000 多年地震记录历史，发明了地震仪，编制了 地震区划图，制定了抗震规范，建立了地震监测台网，组建 了诸多地震研究工作机构及一大批从事地震的科技工作者。 工程地质研究：区域稳定性问题，建筑抗震，建筑场地 选择，地震稳定性，抗震措施工程地质论证 ——为规划设计 提供依据。
(南投集集镇)
二地面破坏效应来自地震断层地面破裂效应地面裂缝 沉降
地基基底效应
砂土液化 地基滑移
1.地面破裂效应
概念：强震导致地面岩土体直接出现破裂和位移，从而引起 跨越破裂带及其附近的建筑物的变形和破坏。 断层长度及宽度可按估计的震级用经验公式计算。宏观 上延伸数十至数百公里不等。 位臵一般按已有的主干断层线或分支断裂线出现。 走向断裂 逆 断 裂 正 断 裂 — 地表断裂方向与之相吻合。 — 地表断裂与原断层有一定偏移。 — 介于走、逆之间。
500
(354~707)
25
(19~35)
（1） 地震基本烈度（I基）：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）场地烈度（I场）：同一I基区，场地条件不同而进一步划分， 对I基修正。 （3）设防烈度（设计烈度）（I设） ：是抗震设计所采用的烈 度。依建筑物重要性、抗震性、经济性、对I基调整。原则上一般建 筑用I基，重要建筑适当提高。设计部门很少用 I场。V度区不设防。
工程地质学基础
教学大纲一、课程性质和目的本课程为高年级本科生开设的专业课的基础部分，是工程地质学科的骨干课程，同时也是土木工程、环境工程、水利水电工程等专业的重要必修课。
通过本课程的学习，为学生将来从事本专业的科学技术工作打下良好的基础。
目的：1．向学生传授内外动力及人类活动引起有关物理地质现象方面的基本知识，以及从工程地质角度研究这些动力地质现象（问题）的基本方法等。
2．通过本课程学习，具备解决某些重大工程地质实际问题的初步能力。
3．该课程应用性很强，要求学生尽可能紧密联系某些具体工程动力地质现象的实际进行学习，同时要求学生具备必修的专业基础知识，以便更好地掌握该门课程的内容。
二、课程的基本内容第一章绪论介绍工程地质学的主要研究内容、研究方法及实际意义，它与其它学科间的相互关系，工程地质学发展历史、现状和研究前沿。
如何学习该课程。
第二章活断层工程地质研究活断层的基本概念、基本特征、活断层鉴别及研究方法、活断层区建筑原则。
第三章地震工程地质研究地震的基本知识，地震效应，场地条件对震害的影响，地震小区划，建筑抗震原则及措施。
第四章砂土液化工程地质研究砂土液化机理及影响因素，砂土液化的判别方法，砂土液化的防护措施。
第五章岩石风化工程地质研究基本概念，影响岩石风化因素，风化壳及分带标志和方法，岩石风化防护措施。
本章教与学两方面没有难度，主要问题是实际工作中风化岩分带的标准很难把握，带有很大的不确定性，最好配合现场考察进行教学。
第六章斜坡变形破坏工程地质研究基本概念，斜坡应力分布特征，斜坡变形破坏形式及机理，崩塌形成条件及基本特征滑坡形态要素及分类、稳定性影响因素及评价，斜坡变形破坏预测预报及防治。
第七章渗透变形工程地质研究渗透变形概念及形式，产生渗透变形的基本条件，渗透变形预测，防治措施。
第八章岩溶工程地质研究溶蚀机理，岩溶发育的影响因素，岩溶渗漏、塌陷工程地质问题分析，渗漏及塌陷处理措施。
第九章水库诱发地震工程地质研究诱发地震的类型，水诱发机制，水库诱发地震发生的地质背景条件，水库诱发地震的基本特征，诱发地震的工程地质研究及预测。
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②该断裂有地面破裂的证据。
黄河小浪底工程
• • • • • • • 黄河小浪底工程（中美联合设计，世界银行贷款） 坝址区半径30公里内有8条大断裂 其中王良断裂在坝下游6.5公里 断层发生在Q1－Q2期间 Q 断层泥的热释光法测年龄： 15.4-18.3万年，37.4-53.2万年 Q2的中后期，Q3以来再未活动过
D3
Q3
D1－D3 Q1－Q3
D1
Q1
错动周期 (R) 地震断层的错动周期主要取决于断层周围地壳应变速率和锁固段断层 面的强度。 ( 地质体能够承受应变能的极限：断层 锁固段的强度 ) d：一次地震的错移量 S：断层的平均错动速率
年龄判据 直接法：断层物质绝对年龄法 C14、热发光法等 间接法：错动地层年龄法
活断层的继承性和反复性
1、断层分类：按照位移方向与水平面的关系： ①走滑型活断层
常分布于大陆内部的地块之间的接触部位， 近于水平，
②逆断型活断层 多分布于板块碰撞挤压带 ； 上盘分支断层、次级断层较多 构造应力状态： ③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 构造应力状态： 近于水平， 近于竖直。 近于水平， 近于竖直。
• 美国原子能委员会（USNRC）
（1）在3.5万年内有过一次或多次活动的断层 （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 • 1994年《岩土工程勘察规范》全新地质时期（1～1.1万年） • 1989年《中国水利水电工程地质勘察规范》晚更新世（10万年） • 国际原子能机构(IAEA)在上述规定的基础上，又增加了两条规定： ①在晚第四纪它们有过活动；
近于竖直。
2、活断层的活动方式
①地震断层（粘滑型活断层）
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
②蠕变断层（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
四、活断层的参数
产状 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、地震特征 。 长度和断距 地震时地表断裂带长度和断层最大位移量 。 一般：震级越大，震源深度越浅，地表断裂越长，断距越大。 7.5级以上地震均出现地表错断，而小于5.5级的较少出现。
本节主要内容
介绍活断层的基本概念、基本特征、活断层鉴别及研究方 法、活断层区建筑原则。
一、概念
活断层:指目前正在活动着的断层或近期有过活动且不久
的将来可能会重新发生活动的断层（即潜在活断层）。 ★建筑物的重要性 ★活动历史
概念模糊 ？
• 关于“近期”的理解
即对活断层活动时间的上限有不同的标准。时间差距 竟达近200倍。
1、建筑物场址一般应避开活动断裂带 2、线路工程必须跨越活断层时，尽量使其大角度相交，并尽量避开主 断层
3、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
“安全岛”，尽量将重大建筑物布置在断层的下盘。
大亚湾核电站：选在一完整的燕山期花岗岩岩体中，位于南岭纬 向构造带与新华夏构造体系第二隆起代的交汇部位。
地貌方面 断崖：活断层两侧往往是截然不同的地貌单元直接相接的部 位
常表现为： 一侧隆起区，一侧凹陷区
地貌方面
水系：对于走滑型断层
（1）一系列的水系河谷向同一
方向同步移错 （2）主干断裂控制主干河道的 走向
四川鲜水河断裂带
21
地貌方面
• 山脊、山谷、阶地和洪积扇错开：走滑型活断层
• 近期断块的差异升降运动，可使同一级平面分离解体，高
程相差较大
– 不良地质现象呈线形密集分布 – 宝成铁路：长609公里，灾害112处
水文地质方面
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
例：宝鸡－潼关有近30处温泉
历史资料方面
– 古建筑的错断、地面变形 – 考古 – 地震记载 地形变监测方面 水准测量、三角测量
六、活断层区的建筑原则
五、活断层的识别
• • • • • 地质方面 地貌方面 水文地质方面 历史资料方面 地形变监测资料
地质方面 最新沉积物的错断 活断层带物质结构松散 伴有地震现象的活断层，地表出现断层陡 坎和地裂缝
贺兰山东麓活断层剖面图 1－三叠纪页岩：2－第四纪沉积物：3－活断层(据疗玉华等，1980)
平遥活断层剖面图
错动速率 现今错动速率：重复精密地形测量确定 平均错动速率：最新沉积物的错动位移与沉积年代之比
等级 错动速率 （㎜/a） 活动性
AA
>10
A
1－10
B
0.1－1
C
0.01－0.1
D
<0.01
很高
高
中等
低
非活动性
• Q1以来的平均错动速率：D1/Q1 • Q3以来的平均错动速率：D3/Q3 • Q1－Q3期间的平均错动速率：
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
唐山大地震地表断层错动
• 摩洛哥艾加迪尔建在活断层上的 旅馆，在5.8级地震的袭击下成
为一堆瓦砾。
三、活断层的基本特征
• 1、特征
活断层是深大断裂复活的产物
按照断层的切割深度可以分为：盖层断裂、基底断裂、地壳断裂、岩石圈断裂
大鹏半岛上有三条不到10公里的断层
这三条断层均未切割第四系沉积物 该区无切穿地壳的深大断裂，而且场区内从未有过地震记载
4、在活断层区兴建工程，应采用适当的抗震结构和建筑型
式 如：活断层区修水坝，不宜采用混凝土重力坝和拱坝， 宜采用土石坝
近期我国活断层的动态
1、雅安 2、新疆 3、张掖
补充知识
郯庐断裂带： 北起黑龙江，南止长江边， NEE走向，240ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ多公里，切 穿中国东部不同构造单元， 地壳差异运动的结合带，形 成于中元古代，岩石圈断裂。 1668年郯城8.5级地震，破 坏40余县，1991年9约20日 山东仓山5.2级地震。 国家地震局重点监测，大 量研究成果。
2
Q1 T
二、活断层的危害
（1）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 河北蓟县
长城错断
（2）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
例：美国1906年旧金山地震中，圣· 安德烈斯断裂的错动→圣· 安德烈斯坝 （27米）
（3）唐山地震地裂缝
我国唐山大地震时有一条长 8km，走向N30°E的地表断层，