西藏日喀则地区的活断层基本特征及地震灾害潜在风险评估

我国是世界上大陆地震频发、受地震灾害影响最为严重的国家之一。尤其是青藏高原地区,陆内地震空间分布广、震源深度浅、成因类型复杂、灾害损失严重,是典型的地震多发地带,开展地震地质调查工作的需求日益迫切。本文结合区域地质资料,以高精度卫星遥感影像和DEM高程数据为基础,对日喀则地区活断层进行精细解译。结果表明,日喀则地区活断层主要集中在境内裂谷及其周缘,其构造活动性具有空间差异,东部裂谷内活断层构造活动性强于西部各裂谷,各个裂谷内活断层构造活动性也呈现明显的分段性特征。同时,本文综合考虑日喀则地区活断层特征、地形地貌特征及地层岩性3个因素,对该地区所辖204个乡镇的地震灾害潜在风险评估初步结果表明,该地区地震灾害“极高风险”“高风险”“高-中风险”的乡镇有57个,约占全区乡镇总数的28%。

高地应力环境下跨活断层隧道抗错断铰接设计试验研究

当活动断层发生错动时,穿越活动断层的隧道会发生不同程度的破坏。以往的研究大多未考虑隧道埋深、高应力对跨活断层隧道的影响,结果不太能贴切实际。充分讨论了解决深埋隧道抗错断问题的必要性,通过跨活断层隧道模型试验,对比深埋隧道与浅埋隧道的破坏差异,并通过深埋铰接隧道错断试验,分析了隧道外部应力变化、衬砌应变与破坏形态。结果表明:(1)在深埋与浅埋环境下隧道整体变形皆呈“S”型变形,破坏较严重的区域都集中在断层带位置,其中深埋隧道的破坏模式主要以剪切拉伸破坏为主,产生了较大的挤压变形,破坏区域较大,而浅埋隧道主要以剪切破坏为主,在跨断层位置隧道被剪断。(2)在对深埋隧道进行铰接设计后,隧道由“S”型变形转化成“阶梯”型,隧道应变与外部岩体应力峰值得到降低,破坏程度显著减小。(3)通过对隧道衬砌裂纹分布分析,发现无铰接隧道为贯穿型破坏,裂纹影响至整个衬砌,铰接隧道裂纹影响范围约占隧道总长的66.6%,短铰接节段隧道裂纹影响范围约占隧道总长的33.3%,故深埋环境下采用更短的铰接节段对隧道的抗错断效果更佳。(4)通过对比前人研究的浅埋铰接隧道得出,浅埋铰接隧道在断层带外也会发生变形,而深埋铰接隧道破坏主要集中在断层带内位置,因此对于深埋隧道抗错断保护措施应当多集中在断层带位置。

过活断层倒虹吸地面压力管结构型式比较研究

以往对过活断层倒虹吸地面压力管道研究,往往只单独研究钢衬钢筋混凝土管和明钢管两种结构型式,具体哪种管型更为合适尚无比较。采用有限元方法,通过建立地面钢衬钢筋混凝土管和明钢管两种管道有限元模型,对比分析了两种管道型式过活断层倒虹吸在断层蠕滑变形、黏滑变形以及地震作用下的位移和应力。研究结果表明:①钢衬钢筋混凝土管和明钢管管线中布置多个波纹管伸缩节后,均能较好适应断层蠕滑变形;②两种管道结构位于主断层范围的波纹管伸缩节在断层黏滑变形作用下变形均在100 mm以上,设计难度大;③地震作用下,在主断层范围内的钢衬钢筋混凝土管虽然位移大,但地震引起的应力较小,而明钢管在固定支座处的受力情况明显恶化;④综合多种工况的计算结果,钢衬钢筋混凝土管的受力情况比明钢管更优秀,但明钢管具备运行期检修复位的条件,两种管道方案各有优劣,应根据工程具体需求合理选择管道结构型式。

综合地球物理方法在活断层探测中的应用研究

提出活断层探测综合地球物理方法为遥感、地震勘探、高密度电法、放射性测量,对新乡-商丘断裂(东段)进行了探测,探测结果:研究区第四系覆盖层厚度约160 m,上断点埋深30 m左右,断距由上到下逐渐加大,所探测的断层最新活动时代为晚更新世(Q3p)。结合本次新乡-商丘断裂东段的探测成果,总结出了一套活断层探测技术方法体系。

基于构造活动历史的活断层工程避让研究

活断层工程避让在本质上属于工程抗断问题,其目的是减少活断层未来发生地表破裂时对建筑物的破坏。不是所有活断层都能产生地表破裂,只有地震活断层才是工程避让的对象。各种研究方法确定的活断层工程避让安全距离,是否适用于某一具体的活断层,尚需对活断层本身开展相关研究。本文基于活断层研究的基本方法,分别以贺兰山东麓断裂和银川隐伏断裂为例,通过对活断层构造活动历史的分析,以活断层的"过去"预测"未来",为裸露和隐伏活断层的工程避让提供依据。对裸露活断层而言,采用地震地质填图、槽探、断层陡坎地貌调查的方法,鉴定其是否为地震活断层,古地震和断层陡坎地貌的原地复发特征是确定工程避让位置的依据,探槽剖面断层带宽度及断层陡坎宽度可作为避让距离的参考。对隐伏活动断裂而言,首先应通过多种手段进行断层定位,槽探和钻探是鉴定地震活断层并进行构造活动历史分析的基础。古地震事件的原地复发、以及钻探剖面不同深度不同沉积时期的地层界线的断距变化是分析未来地表破裂位置的主要依据,已有断层面在地表延伸的位置是下次地震地表破裂发生的位置,是工程避让的参照。通过分析,认为前人统计的15m避让距离适用于贺兰山东麓断裂和银川隐伏断裂,银川隐伏断裂考虑最大定位误差后的避让距离为40m。

乌鲁木齐市活断层数据库在城市建设中的作用

乌鲁木齐市活动断层信息数据库包含了大量的活断层实测数据及研究成果。研究城市地层3维模型及市区活动断裂对建设场地的影响,可供城市建设、政府决策、规划、土地利用、重大工程选址、建筑抗震设防和震时灾害的快速评估及指挥部门的应急救灾使用。

跨活断层隧道围岩应力变化监测技术的应用

本文详细介绍了一种创新的三维应力变化监测系统,该系统基于先进的光纤光栅传感技术,专门设计用于长期监测跨越活断层隧道的围岩应力变化。通过精确捕捉和记录隧道围岩在震后的应力变化数据,该系统为隧道工程的安全性提供了有力保障。这一研究成果不仅有助于深化对地震活动影响隧道结构的理解,还为隧道工程的长期稳定性评估和维护提供了重要依据。

活断层与工程应用Ⅰ:定义与分类

中国大陆在新构造时期发育了复杂的活断层体系,工程建设经常面临活断层灾害及其相关风险问题。采用合理的、有针对性的活断层定义和分类,有助于科学应对或防范工程建设中的活断层相关危害。通过系统梳理总结和分析相关领域的国内外研究现状与进展,以及工程领域的应用情况与存在问题等,并结合中国活动构造环境和活断层特点,针对工程应用的实际需求,形成了3点主要结论和建议。①活断层定义的本质是“在人类关心的未来断层发生活动的可能性”,建议工程领域采用“工程活断层”定义,即“在工程寿命期内(未来约100年内)可能出现地表活动或发生M≥5.0破坏性地震的断层,尤其是那些在距今约800 ka或约130 ka以来(即中更新世或晚更新世以来)多次活动的断层”,并注意区分“地表活断层”与“地震断层”和重点关注工程寿命期内相对危险的地表断层。②工程领域的活断层分类适合采用最新活动时代和活动强度方案。结合中国活动构造环境和活断层发育特点,建议在工程评价中可将场地区的断层按照活动时代区分为“历史的、晚第四纪(晚更新世和全新世两个亚类)、早—中更新世、新构造和不活动断层”5类,按照活动强度分为三大类5个级别:强、中等(包含3个亚类:中—强、中等和中—弱)和弱活动。③工程评价中需正确处理活断层的活动性与危险性关系。活动性强的断层或全新世断层并不意味着在工程寿命期内危险性高。因此,工程勘察中需对近场区及场址内的地表活断层进行危险度分级,其中的高、中危险度活断层才是工程绕避或防范的重点,而非所有活断层。

城市活断层研究与浙江省的城市化建设

隐伏活断层埋藏着对城市巨大破坏的潜在威胁。过去认为:浙江省大部分地区不存在晚更新世活断层。人们对城市活 断层更没有足够的认识。随着对热释光测年技术和浅层人工地震勘测等技术的日臻成熟完善,结合笔者近几年来在浙 江省的零星工作成果,发现了一些晚更新世有过活动的活断层。特别是在杭州、宁波、湖州、温州等地城市的周边地区, 均发现了晚更新世有过强烈活动的多条活断层。本文对几条重要的活断层及对浙江省城市化建设的潜在威胁进行了 讨论。

城市活断层探测的高分辨率浅层地震数据采集技术

在简要介绍城市浅层地震勘探干扰波特点的基础上 ,结合福州市活断层探测的浅层地震试验探测资料 ,阐述了抗干扰高分辨率浅层地震勘探的技术装备、地震数据采集的技术方法以及在强干扰背景条件下围绕抗干扰和提高地震资料信噪比与分辨率而采取的技术措施。试验结果表明 :采用可控震源和与其相匹配的地震仪器以及小道间距、小偏移距、多通道和高频检波器接收的工作方法 ,是实现抗干扰高分辨率浅层地震数据采集的有效途径。

探测大城市活断层的地球物理方法

简要地介绍了开展大城市地震活断层探测的意义及世界各国开展活断层探测的基本情况。城市及邻近地区地震活断层引起的直下型地震 ,将会给大城市造成巨大的地震灾害。准确地探测出大城市的活断层分布 ,采取有效措施 ,可大大降低地震时的损失。文中重点介绍了开展地震活断层探测的地球物理方法的类型和主要特点 ,在区域探查与初步鉴定阶段、详细探测与精确定位阶段、孕震构造探测阶段可能涉及到的各种地球物理探测方法、适用范围及所能解决的主要问题。

活断层地震地表破裂“避让带”宽度确定的依据与方法

基于不同类型活断层产生的地震地表破裂带宽度和跨断层探槽地质剖面的地层强变形带宽度等观测事实 ,结合地面建筑设施毁坏带与活断层密切的空间位置关系 ,采用统计分析方法 ,确定了活断层“避让带”宽度为 30m。各活断层更为准确的避让带宽度可通过分析跨断层探槽地质剖面上地层的变形特征加以验证或修订 ;活断层斜列阶区、平行次级断层围限区、走向弯曲区等特殊地域的避让带宽度为这些地域宽度与两外侧各 15m之和。建议有关部门进行活断层“避让带”立法与执法管理 ,并加强活断层鉴定及其地表活动线几何结构形态的准确定位工作 ,积极而有效地减轻地震灾害。

城市活断层高分辨率地震勘探震源对比试验研究

国内外大量地震震例研究表明 ,巨大的城市地震灾害主要是由隐伏于城市之下的活动断裂上发生的地震造成的 ,因此 ,探测城市活断层是十分必要和紧迫的。高分辨率地震勘探是目前探测城市活断层较为有效的地球物理方法 ,它包括激发技术、接收技术、观测系统、地震数据处理与解释技术等。而震源是地震勘探的首要问题 ,城市特定的人文环境和城市活断层的特点对高分辨率地震勘探的震源提出了特殊的要求 ,较小的断距决定了要有较宽的震源谱 ,城市较严重的干扰决定了震源要有较强的抗干扰能力。通过在福州市跨八一水库断裂进行的可控震源、真空加速落锤、锤击震源、枪震源以及炸药震源的试验研究 ,利用频谱分析技术 ,得到了各种震源谱的特性 ,并给出了可控震源、真空加速落锤和锤击震源叠加时间剖面对比 ,探讨了各种震源在城市活断层探测中的有效性。

郯庐活断层与1668年郯城8.5级地震灾害

郯庐断裂带的地震活动主要集中于中部的下辽河-莱州湾段和潍坊-嘉山段,各段在活断层和地震活动方面存在不同的表现。1668年地震发生于潍坊-嘉山段的中部,是全新世断层活动的结果。该地震产生了惨重的人口损失和建筑物破坏,其地震灾害具有典型性。未来应注意渤海地区地震的群集型活动以及安丘地区和新沂一泗洪地区的强震活动。还应注意在新的经济条件下新的地震灾害内容和新的灾害类型。

电法探测城市活断层的应用

地震灾害表明活动断层是产生地震的根源,且沿断层破坏最为严重。高密度电阻率法(HDR)、地质雷达(GPR)和瞬变电磁法(TEM)等方法在长春市的活断层试验探测工作中,结合城市内干扰背景强、干扰因素多和地表地质条件复杂等不利因素,通过对不同方法、不同数据处理过程和解释,选择有效的方法技术,取得了较理想的探测效果。结果表明,在长春市活断层调查中,电法是探测隐伏断裂既经济又有效的重要手段。

隐伏活断层钻孔联合剖面对折定位方法

基于城市隐伏活断层钻孔联合剖面探测的多次实践,总结出一种优化的断层定位方法——对折法。其步骤为:首先实施剖面两端的钻孔,在确保断层在两孔间之后,在两孔中间位置布设第3孔;继续确定断层所在区段,然后在其间二分之一处布设下一钻孔,依次类推,逐渐限定出断层的准确位置。同时,引入孔间标志层位坡降这一量化指标替代落差分析,并归纳出2个判据:1)若两孔间主要标志层位坡降>0,且坡降由浅至深递增,表明断层位于两孔之间;2)两孔间实施第3孔之后,若两孔间标志层位坡降相对之前及相邻区段显著增大,且随埋深递增,则为断层所在区段,而正常层位区段孔间标志层位坡降显著减小。应用实例表明,这种方法可较好地实现隐伏活断层的准确定位。

高烈度活断层地区隧道结构抗震的综合措施

以地处高烈度活断层地区的敦煌—格尔木铁路阔克萨隧道为背景工程,采用地震动力仿真模拟方法,探讨采用注浆加固圈、减震层和超挖法等不同措施时隧道结构的抗震机理与效果。计算结果表明:采用无注浆加固,以及全环间隔注浆、全环接触注浆和局部注浆3种注浆加固方式时,隧道结构的位移以及二次衬砌的振动加速度均基本相同,但最大应力的降低较明显,其中采用全环间隔注浆方式时,隧道二次衬砌最大应力的降低幅度最大;设置减震层后,隧道衬砌的拉应力大幅度减小,但对衬砌的位移和振动加速度响应影响较小;采用超挖法施工时,施作1层衬砌就能满足抗震的要求,但应预留施作2层衬砌的空间;适合于高烈度活断层地区隧道结构抗震的综合措施为采用全环间隔注浆加固方式,其夹层围岩间隔距离为1m、加固圈厚度为3m;横向减震层厚度为150mm,纵向衬砌节段长度为8m;选用超挖法进行施工。

郯庐断裂带安徽段活断层特征与成因

详细的野外地质调查表明,郯庐断裂带安徽段活断层广泛存在,自北向南分别沿着嘉山盆地的东、西边界、合肥盆地东界与大别造山带东界分布。走向上自北向南由北北东向转为北东向,倾向上与早期盆缘正断层一致。这些活断层以逆右行平移活动为主,显示了逆冲分量随着断层倾角变小而增大的现象。依据一系列活断层擦痕实测数据的反演,指示它们活动时的应力状态为北东东-南西西向挤压,与现代应力状态一致。从多种现象综合分析,本文认为郯庐断裂带安徽段活断层的最新活动时代应为中更新世,从而该段没有强震记录或小震群集现象。本次工作表明,区内活断层主体上是早期盆缘正断层直接复活成因。由于其第四纪期间有限的累计垂直位移分量,并没有改变白垩-古近纪盆地发育阶段的地貌格局。

高分辨折射和浅层反射地震方法在活断层探测中的联合应用

浅层反射地震方法是城市活断层探测常用的技术,但在基岩埋深比较浅的地区,往往只能识别出基岩顶面的反射波,而仅根据反射地震剖面上单个同相轴的变化很难准确判定断层是否存在.浅层地层的错断往往会引起速度的横向变化,利用高分辨折射地震方法采集的数据,应用层析成像方法获得的速度剖面,能够反映地下速度结构的变化,可以从另一方面揭示浅层断层存在的可能性.在四川某地,将这两种方法同时应用于活断层浅层地震勘探中.结果表明,两种方法联合应用可在一定程度上弥补浅层反射地震勘探方法在基岩埋深较浅地区的不足.

莱州湾海域郯庐断裂带活断层探测

利用浅地层剖面仪对郯庐断裂带莱州湾段进行了活断层探测,发现郯庐断裂带主干断裂在第四纪晚期以来具有明显的活动,继承了晚第三纪以来的主要构造活动特点,仍是这一区域的主导性构造.西支KL3断裂由多条高角度正断裂组成,最新活动时代为晚更新世晚期至全新世早期,受到一系列错断晚更新世晚期沉积的北东或近东西向断裂的切割;东支龙口断裂由两段右阶斜列的次级断层组成,沿断裂带不但有明显的晚第四纪断错活动,而且还发育北北东向晚第四纪生长褶皱,表现出明显的晚更新世晚期至全新世活动特征.在山东陆地区也发现了与龙口断裂相对应的安丘—莒县断裂,安丘段由一系列右阶斜列的次级断层组成.从安丘向北至莱州湾凹陷,郯庐断裂带东支活断层构成了一条右旋单剪变形带,每一个次级活断层段相当于带内理论上次级压剪面,在第四纪晚期以来仍以右旋走滑活动为主要特征.