1、浅析郯庐断裂对宿迁的影响 摘要 断裂的展布及其与工程间的关系是一个要解决的重要问题。一般而言，工程设施应避开断裂，特别是活动断裂，但由于各种各样的原因，对于象宿迁船闸这样的特殊工程也无法做到这一点。本文主要通过对宿迁船闸工程建设的分析简单探讨郯庐断裂以及郯庐断裂对宿迁的影响，从而从而有效的学习研究郯庐断裂的有关知识。 关键词 断裂 宿迁市 地震 建筑 Abstract The cloth and the fracture exhibition engineering is the relationship to resolve important issd breaking, especial
2、ly active faults, but for a variety of reasons, such as Suqian lock for special project which also cant do t construction simply explores Tanlu fault and the influence of Suqfaction 中图分类号： O346.1 文献标识码： A 文章编号： 引言 宿迁船闸群位于我国东部著名的郯城一庐江断裂带中南段，该段历史上曾发生过 8 5级的特大地震。特别是自 1988年开始，我国进入新的地震活跃期，地震能量级、发生频率以及地震灾
3、害明显增强。这对已建的一、二线船闸和拟建的三线船闸均构成了严重的潜在威胁。所以，船闸建设场地断裂特性 的详细研究及断裂效应的正确评价。对保证宿迁船闸群，特别是拟建的宿迁三线船闸工程的安全建设和可靠运行有着极为重要的现实意义。 1. 郯庐断裂带简介 郯城 庐江断裂带渤海至下辽河段，近年来一直被列为地震危险重点监视区，该带东距西太平洋板块边界 1000多公里，西距印度板块边界 2000公里，它是欧亚板块内部一个新生代相对活跃的岩石圈断裂系统，其动力学环境与机制应深入讨论。 1966 年邢台 6.8 和 7.2 级地震、 1975 年辽宁海城7.3级地震、 1975年唐山 7.8级地震后地表破裂位移
4、及震源机制反映了震 源右旋或左旋走滑错动的特征，近一步证明了西太平洋弧后水平挤压应力场在当代是重要的。由此可见，郯城 庐江断裂带正在受两大板块水平挤压应力场的作用，渤海中南段和沈阳 -昌图段断层面其现今活动习性处于高应力背景下的相对闭锁状态，发生强震、中强震的危险性正在增大。 2. 郯庐断裂带的三线船闸工程 2.1 断裂展布及其与工程的关系为了确保工程的安全，断裂的展布及其与工程间的关系是一个要解决的重要问题。一般而言，工程设施应避开断裂，特别是活动断裂，但由于各种各样的原因，对于象宿迁船闸这样的特殊工程无法 做到这一点。因此断裂的准确定位也就显得特别有意义。1956 年建设宿迁控制工程时，就
5、已发现华北断块东南缘的郯庐断裂带从目前的船闸群通过。鉴于宿迁枢纽正好位于南面锅底山和北面峰山的鞍部，是平原水库难得的设闸地形，枢纽控制工程集中，土坝长度短，具有节省工程投资的明显优点，因此，只是对闸轴线作了小幅度的移动，以避开基坑开挖中暴露出来的断裂线，没有进行更深入一步的研究。在一线船闸施工时，闸室的西部曾见到一条南北向横切闸室的断裂，裂隙中充满了红色的泥土。在二线船闸的建设工程中，发现宿迁枢纽中土坝轴线基本与郯庐断裂带主干 断裂之一的 R相吻合。由于受到河道地形、地面和水上交通等多方面因素的制约，船闸的平面布置不宜做大幅度的调整，因此，二线船闸的 3 个候选方案均无法保证避开 R 断裂。通
6、过野外考察、钻探、 a 径迹法、汞法、重力法和磁法等 6种手段对 R的研究初步确认，该断裂在闸址区坝基内及大坝上游，走向基本平行坝轴线。在此次三线船闸的建设前期，为进一步查明闸址区的断裂展布和活动性，首先进行了断层气测量、精密磁测和人工地震勘探。发现闸址区内共有 6 条断层， 5 条为北北东向， 1 条为北西西向。在 NNE向的 5条断裂中，节制闸以北的 3条断裂系根据二线船闸 工程勘探时所打的钻孔和工程大开挖时所见的素描，结合人工地震、精密磁测、断层气测量等方法出现的断点或异常点连线而成。节制闸东西两侧的 2条近于平行的 NNE向断裂，系根据节制闸东西向槽坑岩性展开图和精密磁测所出现的异常点
7、连接而成。节制闸北的 Nw 向断层，系根据节制闸一线船闸开挖时所见的地层和有关钻孔资料及人工地震资料分析所推测，其走向则是根据区域近场内这一组断裂的走向而推定的。另据三线船闸工程地质初勘钻孔揭露的土层分布状况来看， zK208 孔以东主要分布第四系上更新黄褐色粘土、亚粘土夹大量砂礓； zK207 孔以西则主 要分布有第三系上新统(N2。 )宿迁组灰白色粘土和中、粗砂层。据此推测，在闸位中部 zK207孔与zI(208 孔之间可能有一条隐伏断层通过其间。断层东侧皑土层相对下降；断层西侧 N2 砂层相对上升。地勘院据钻孔资料推断，该断层为 Nw 向。 2 2 断裂活动年龄的确定 为了确保工程的安全
8、，首先要确定断裂在最近 10 万 a，尤其是最近 1 万a 吼来是否插动。可以从三方面对断裂活动年龄进行研究，即断裂切割的最新地层和上覆未切割地层的年龄、断错地貌面、地貌体的年龄和断层物质的年龄。从断裂切割的最新地层情况来看，在宿 迁船闸区，通过已建的一线、二线和待建的三线船闸大量的地质调查以及钻探、物探和开挖探槽的实证研究，均认为断裂切割的最新地层为晚更新世晚期，全新世地层则较平稳，未遭错断。这一点也为近场所采的断层物质的测龄资料所基本证实。 2 3 断裂运动性质 由于不同运动性质的断裂在运动过程中会使工程构筑物受力方式不同，并引起不同方式的破坏，所以，断裂运动性质的确定是非常重要的。从船闸
9、区的构造背景和断裂性质的力学分析认为穿过船闸区的 NNE向活动性断裂为压扭性断裂，其运动具有右行走滑性质； Nw 向断裂为张性， 若因破裂而发生扭动，则具左行性质。 2 4 断裂错动的方式 断裂的错动方式包括突发错动和蠕滑错动 2 种方式。前者与大地震活动有关，表现为间歇性的突发位移过程，突发错动一旦发生，会产生不同幅度的大位移。并伴随不同震级的大地震；后者是一种缓慢的错动过程，沿断裂不断发生小位移，虽然它一般不会伴随大地震的发生，但随着时间的发展，小位移不断累加，也会形成一定规模的位移。所以，无论断裂的突发错动和蠕动都会给工程带来破坏，但其危险程度和破坏性是有差别的。从地质变形特征、断层泥特
10、性、历史和现代形变测量以及地 震活动特征的分析，发现江苏境内郯庐断裂的错动方式以粘滑为主。 3.断裂对宿迁场地土层的影响 3.1 地震影响 宿迁市位于断裂带南端，历史上曾发生 5.0 级以上地震 11 次，其中 7.0级以上地震 4次，即 1548年、 1597年、 1888年和 1969年，分别发生了 7.0级、 7.0级、 7.5级和 7.4级地震。 b值空间分布等值线图显示该段以中等的 b 值为主，其特点是越靠近断裂带中心 b 值越低，反映应力水平越高，而周围 b 值较高，该段具有整个断裂带上中等的 n 值、 值、 值和偏高的 / 值地震活动参数 值组合，表明该段断层面现今活动习性处于中
11、等应力背景下的相对闭锁状态，以小地震活动为特征，应属于有一定应变积累的潜在强震危险段落。 断裂特别是优势断裂对场地的影响还可能以地震的方式表现出来。郯庐断裂带是我国东部太陆著名的强震活动带。记录显示，新沂一宿迁一带是微震多发地区。对郯庐断裂带的研究表明，在 NNE向与 NWw向两组共轭断裂交汇处 (尤其是晚更新世以来有活动的共轭断裂 )，是 6 0 6 9 级地震发生的主要构造部位之一。闸区周边的 F2、 F5 断裂及宿迁一皂河断裂的空阉关系恰好组成了这一有利地震发生的构造 条件。江苏地震局经过综合评估后也认为，宿迁船闸群位于一个 7 7 5 级潜在震源区内。 由于郯庐断裂带这个地段的特殊构造
12、，对于该地区的构造，应采用先进的勘察方法，具体而有效的反映场地距断裂带的距离，满足避让距离的要求，或者满足覆盖层厚度的要求，提早勘探预防。如三维勘探技术的应用能够有效的减轻地震发生所造成的损失。提早对建筑物采取措施，从而有效的减轻地震所引起的损失。 3.2 场地土层对断裂的影响 场地土层对断裂的影响主要表现在它对断裂的掩盖和对断裂效应的吸收或放大方面。研究表明，断裂 活动是否会导致地表出现位错，不仅与断裂的活动 (地震 )强度有关，还与断裂的埋藏深度有关。当断裂覆盖层厚度大于某一临界值时，可不考虑断裂发震时引起的地面位错及开裂对地面工程的影响。通过大量地震实例的综合分析发现，当地震烈度 8 度
13、时，需要考虑地表位错对工程的影响。对于不同震级、不同建筑等级和不同的覆盖层厚度，断裂对场地影响的评价应视具体情况而定。船闸主体场地覆盖层的厚度一般在 100m 以上，而场地主要断裂的顶部高程也在闸室底板以下 15m左右，故地震产生地表位错的可能性和对船闸的影响相对较小。由于前述断裂活动主要影响 到 Q地层，因而地震报告表明，船闸区出现影响闸基的地震断裂可能性也是小的。 3.3 切割情况 断裂对场地土层的影晌，首先表现在破坏场地土层的完整性。当然，断裂对一些高层建筑也会有非常大的影响。此外，切割场地土层的断层本身又构成了地下水的通道，特别是形成时间新、性质软弱、透水性强、对工程影响大的优势断裂，
14、易使施工中出现涌水、流砂和底鼓等现象。因此，下伏断裂特别是优势断裂，对场地土层切割情况的研究对宿迁施工及安全运行极为重要。大量的场地勘探资料表明，由于宿迁处于锅底山和峰山之间的鞍部，在第四纪乃 至第三纪的地质历史时期中，接受了大量的沉积物，沉积物的厚度可达 100多米。因此，尽管宿迁的场地有数条不同方向的新断裂通过，但主要场地断裂顶面高程多在海拔 +5一 5m 之间，它们对土层的影响深度多距地表 20 多米。因此，场地断裂的存在虽是建设的一个不利的场地条件。但在宿迁的施工过程中，这些断裂多低于闸室底板，底面高程5 15m，闸塘开挖不会暴露。二线船闸的实际开挖中也未见 R断裂的出现。 结束语 近
15、年来，国内外有一些地震预报专家，将地震活动性参数用于判定断裂带现今活动习性、进而评估地震危险性。在 国内的这一研究领域，一些专家率先将 b 值的空间分布，多地震活动性参数值组合 ,用于判定断裂带不同段落的现今活动习性与强震危险性。因此对郯庐断裂带的研究学习是有重要意义的。 参考文献 姚大全汤有标，李杰郏庐断裂带变形产物中的微观粘滑与蠕滑标志J地震地质， 1995， 17(2)： i77 183 方仲景，丁梦林，计风桔郯城庐江断裂带地震皤动的地质分析 J地震地质， 1980 2(4)： 3944 朱永正郯庐断裂稽江苏段税新生代沉积与断裂括动 J地震学刊， 1991，(4)： 8 一 J8 论文应 ;
