1、第四章第四章 活断层的工程地质研究活断层的工程地质研究工程地质分析原理工程地质分析原理4.1 基本概念及研究意义基本概念及研究意义n 活断层活断层 (active fault)一般理解为目前还在持续活一般理解为目前还在持续活动的断层，或在历史时期或近期地质时期活动过、极动的断层，或在历史时期或近期地质时期活动过、极可能在不远的将来重新活动的断层。后一种情况也可可能在不远的将来重新活动的断层。后一种情况也可称为潜在活断层称为潜在活断层 (potentially active fault)。 n 断层在目前持续活动的标志，当然是判定活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
2、判定潜在活断层则有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。人类历史时期有过活动记录的当各种不同的标准。人类历史时期有过活动记录的当然是潜在活断层。对近期地质历史时期却有不同的然是潜在活断层。对近期地质历史时期却有不同的理解与限定。理解与限定。n 有人将之限于全新世有人将之限于全新世 (即最近即最近 11000a以内以内 )，有人，有人则限于最近则限于最近 35000a (以以 14C确定绝对年龄的可靠上限确定绝对年龄的可靠上限 )之内，更有人限于晚更新世之内，更有人限于晚更新世 (最近最近 100,000 a 或或500,000a)之内，或者根据近期地质历史时期之内，或者根
3、据近期地质历史时期 (例如第例如第四纪期间四纪期间 )有重复活动来判定。有重复活动来判定。n 从工程使用时间尺度和断层活动时间测年的准从工程使用时间尺度和断层活动时间测年的准确性来考虑，活动时间上限不宜太长，应以前两者确性来考虑，活动时间上限不宜太长，应以前两者为适当。可能有重新活动的不远的将来，一般理解为适当。可能有重新活动的不远的将来，一般理解为重要建筑物如大坝、原子能电站等的使用年限之为重要建筑物如大坝、原子能电站等的使用年限之内，约为内，约为 100a-200a。n 活动断层有不同的活动特性活动断层有不同的活动特性 :n 持续不断缓慢蠕动的称为持续不断缓慢蠕动的称为 蠕滑蠕滑 (cre
4、ep slip)或稳滑或稳滑(stable slip);间断地、周期性突然错断的为间断地、周期性突然错断的为 粘滑粘滑 (stick slip)，粘滑常伴有地震，是活断层的主要活动方式。，粘滑常伴有地震，是活断层的主要活动方式。一条长大活断层的不同区段可以有不同的活动方式一条长大活断层的不同区段可以有不同的活动方式。活断层的活动强度主要以其。活断层的活动强度主要以其 错动速率错动速率 来判定。来判定。n 但活断层错动速率是相当缓慢的，两盘相对位但活断层错动速率是相当缓慢的，两盘相对位移平均达到移平均达到 lmm a，已属相当强的活断层。世界上，已属相当强的活断层。世界上最著名的活断层，为美国的
5、最著名的活断层，为美国的 圣安德烈斯断层圣安德烈斯断层 ，两盘，两盘间年平均最大相对位移也只有间年平均最大相对位移也只有 5cm。所以，即使是现。所以，即使是现今还在蠕动的断层，也不能用一般的观测方法取得今还在蠕动的断层，也不能用一般的观测方法取得它活动的标志，而需采用它活动的标志，而需采用 重复精密水准测量重复精密水准测量 (水准环水准环测或三角、三边测量测或三角、三边测量 )。近年还采用全球定位系统。近年还采用全球定位系统(GPS， Global Positioning System)或或 超长基线超长基线(VIBI)测量测量 法测得两盘相对位移。法测得两盘相对位移。 n 近年研究证明，断
6、层位移往往伴有小地震，所以近年研究证明，断层位移往往伴有小地震，所以用用 密集地震台网密集地震台网 精确测定小震震中沿断层线分布精确测定小震震中沿断层线分布 (参见参见图图 6-23)，也是判定断层活动的可靠标志。有些间断活，也是判定断层活动的可靠标志。有些间断活动的断层，在其非活动期，断层线两侧既无相对位移动的断层，在其非活动期，断层线两侧既无相对位移，沿断层也无小地震产生。但经过一定时期之后，在，沿断层也无小地震产生。但经过一定时期之后，在断层线上的某一点会发生较强地震，有时还伴以位移断层线上的某一点会发生较强地震，有时还伴以位移达几米的地表错断。这类断层可从历史上地震和断层达几米的地表错
7、断。这类断层可从历史上地震和断层错动错动 记录记录 或从过去的强震震中沿断层分布取得其活动或从过去的强震震中沿断层分布取得其活动标志。标志。 n 但即使在我国这样但即使在我国这样 个历史悠久的国家，地个历史悠久的国家，地震历史记录也不过只有震历史记录也不过只有 3000a左右，仪器确切测定左右，仪器确切测定震中更是最近几十年来才实现的。所以判定断层震中更是最近几十年来才实现的。所以判定断层活动性主要还是要依靠活动性主要还是要依靠 地质标志地质标志 ，即断层近期活，即断层近期活动在最新沉积层中、在断层物质中或在地形地貌动在最新沉积层中、在断层物质中或在地形地貌上留下来的证据。通过这些证据的详细研
8、究，可上留下来的证据。通过这些证据的详细研究，可以判定断层是否活动，以判定断层是否活动， 其活动方式和规模及是否其活动方式和规模及是否伴有地震。通过多种伴有地震。通过多种 绝对年龄测定绝对年龄测定 ，还可判定断，还可判定断层的活动时间、速率及重复活动的时间间隔或重层的活动时间、速率及重复活动的时间间隔或重复活动周期。复活动周期。n 对活断层进行工程地质研究的重要意义有以下对活断层进行工程地质研究的重要意义有以下两个方面。两个方面。n 其一是断层的地面错动及其附近的伴生的地其一是断层的地面错动及其附近的伴生的地面变形，往往会直接损害跨断层修建或建于其邻近面变形，往往会直接损害跨断层修建或建于其邻
9、近的建筑物。的建筑物。n 其次是活断层多伴有地震，而强烈地震又会其次是活断层多伴有地震，而强烈地震又会使建于活断层附近的较大范围内的建筑物受到损害使建于活断层附近的较大范围内的建筑物受到损害。n 活断层错动直接损害建筑物的例子迄今为活断层错动直接损害建筑物的例子迄今为止为数不多。在我国则有止为数不多。在我国则有 1976年唐山地震时的长年唐山地震时的长达达 8km的地表错断。它呈北的地表错断。它呈北 30东方向由市区通过东方向由市区通过，最大水平错距，最大水平错距 3m，垂直断距，垂直断距 0.7-lm，错开了，错开了道路、围墙、房屋、水泥地面等一切地面建筑物道路、围墙、房屋、水泥地面等一切地面建筑物。n 1999年台湾汲汲地震、年台湾汲汲地震、 2001年昆仑山地震、年昆仑山地震、2008年年 5.12汶川汶川 8.0级地震、级地震、 2010年海地年海地 7.3级地震级地震、 2010年智利年智利 8.8级地震。级地震。 2011年日本年日本 9.0级地震。级地震。
