岩性差异变化对断层带结构影响的物理模拟

采用分解和统计相结合的实验原则,逐步考察了影响断层带结构变化的地层因素。通过对砂、泥岩力学性质及含量进行变换,模拟砂、泥岩地层中可能形成的断层带结构。实验结果表明：泥岩泊松比、泥岩含量是影响断层带结构及其内部单元规模的2个重要因素。单一的砂岩泊松比并不直接影响断层带结构类型,其原因可能是因为实验中的砂岩主要表现为脆性变形的结果;但砂岩含量是影响断层带结构类型的重要因素。在泥岩含量一定的情况下,砂岩泊松比的变化影响断层带的宽度,且两者比值在1～1.33之间时断层带发育二元结构;砂岩泊松比低于0.28、泥岩泊松比低于0.34时,断层带形成疏松的一元型结构;当砂岩泊松比高于0.35、泥岩泊松比高于0.38时,断层带为紧闭的一元型滑动面。

青海南部东莫扎抓矿区挤压断层带结构及其对铅锌成矿的控制

大量逆断层控矿的实例表明挤压断层带具有较大含矿潜力,但挤压环境下矿质运移沉淀的过程尚不清楚。文章从断层带结构解剖入手,以东莫扎抓铅锌矿床为例,研究挤压断层带对成矿的控制。控矿断层可分为碎裂化带、浑圆角砾带和扁长角砾带3部分,其中碎裂化带内灰岩角砾中含有细脉状矿化,浑圆角砾带无矿化,扁长角砾带的角砾内部发育不规则脉状矿化,角砾间有浸染状、角砾状、团块状矿化。矿脉形态及与围岩接触关系表明成矿受断裂控制,矿质充填与灰岩破裂基本同时发生。分析认为,断层带经历了两个阶段的生长过程,成矿流体在第二次挤压的早期阶段贯入,挤压过程中的碎裂化和压溶作用为矿质运移和沉淀提供了重要保障。

西秦岭北缘断裂带漳县—车厂断层的结构及构造演化

西秦岭北缘断裂带是青藏高原东北缘主要构造边界断裂带之一,其构造变形历史和运动学特征研究可以为西秦岭中新生代构造过程和印度—亚洲板块碰撞动力学的远程构造响应提供约束。漳县—车厂断层是西秦岭北缘断裂带的重要组成部分,通过对工程开挖所揭露的断层带内丰富构造现象的观测与分析,至少可以辨别出3期性质、规模、运动学特征各异的构造变形事件。第一期为向北北东陡倾的伸展正断层作用;第二期为向南南西倾的由南向北的逆冲断层作用;第三期为沿近直立断面左旋走滑作用。尽管每期变形的时代尚缺乏构造物质测年的约束,但根据其与白垩系、新近系的空间关系以及已有第四纪以来沿断层地貌位错和相关沉积物测年以及地震活动历史研究对断层左旋走滑作用的时代约束,认为第一期伸展正断层作用起始于早白垩纪,可能持续到渐新世;第二期向北逆冲断层作用起始于渐新世初,可能持续到早第四纪;第三期左旋走滑断层作用起始于晚第四纪,持续至今。漳县—车厂断层是一条典型的多期变形的脆性断层,其变形特征与历史,如果代表了西秦岭北缘断裂带特征与构造变形过程,那么现今西秦岭北缘断裂带仅是起始于早白垩纪、新生的脆性断裂带,并非是印支主造山期大规模韧性逆冲推覆作用的边界断层。

汶川地震断层破碎带段隧道结构震害分析及震害机理研究

基于汶川地震公路隧道震害资料,通过数据统计分析得出造成断层破碎带段隧道结构震害的原因主要有:断层错动、围岩条件软弱及断层破碎带宽度;断层破碎带段隧道结构震害特征为:错动断层隧道出现了二衬垮塌、隧道垮塌等严重震害类型;未错动断层隧道未出现二衬垮塌、隧道垮塌等严重震害类型。通过数值模拟及现场震害分析,结果表明:错动宽断层破碎带隧道震害最严重,不但引起二衬垮塌,而且引起隧道垮塌,是抗震设防的重点;错动窄断层破碎带隧道震害较严重,会引起二衬垮塌,也是抗震设防的重点;无错动宽断层破碎带隧道震害较轻,不会引起二衬垮塌等严重震害。错动断层隧道不但要进行横断面抗震设防,还要进行纵向抗震设防,而且纵向抗震设防是必须的;无错动断层隧道可通过横断面抗震设防解决。研究成果对过断层隧道的抗震技术有着重要的意义。

掘进扰动下断层带煤体瓦斯异常分布特征研究

断层带的结构异性会导致介质渗透性的非均质性和各向异性,这对煤体内瓦斯渗流过程有重要影响。通过建立受掘进应力影响下的煤体渗透率模型和横向各向同性断层渗透率模型,利用COMSOL数值模拟软件对其进行解算分析,得出受断层影响的掘进工作面前方应力场及渗透率的演化特征规律。结果表明:受掘进应力影响,暴露面前方出现明显应力分带现象,塑性变形延续到距暴露面5 m处,且出现塑性区阶跃现象;考虑非均质断层的裂隙及煤基质瓦斯压力梯度分别为0.043、0.042 MPa/m,明显大于考虑均质断层的裂隙及煤基质瓦斯压力梯度,而且断层区域内渗透出现骤降及突增的现象,在断层核区域内渗透率降至最低为6.4383×10^(-18) m^(2),是煤层初始渗透率的1/7;断层影响区域瓦斯压力梯度大,透气性能低,验证了断层区域蕴育煤与瓦斯突出危险性高的合理性。

断层围陷波观测和应用

断层围陷波的观测特点是利用密集的地震台阵,横跨断层布设测线。可以利用爆炸震源也可以利用余震进行观测,本文分别介绍了实际观测的例子。对大地震破裂带内部的观测,测线位置通常布设在地表破裂带明显、已开挖了地震探槽、断层陡坎出露等地震地质的典型地段。利用爆炸震源激发观测断层围陷波,震源位置应尽量选择在断层带上,震源炸药量大约500kg,测线位置与震源的距离大约5—15km。断层围陷波在新破裂带和老的断层中都能形成和传播,因此该方法可以用于大震破裂带研究,也可以用于城市活断层探测。

断层破碎带段隧道结构二衬防垮塌抗震配筋技术

为改变断层破碎带段隧道结构抗震"大震偏弱"的现状,提出了二衬防垮塌单层配筋抗震技术,并建立了断层破碎带段隧道结构二衬防垮塌抗震配筋准则。在汶川地震隧道震害资料分析的基础上,主要采用有限差分数值模拟技术,对罕遇烈度情况下错动断层与非错动断层2种情况进行研究,确定了断层破碎带段隧道结构二衬防垮塌抗震配筋等级及范围。研究结果表明:断层错动条件下,上盘距离断层2D(隧道跨度D)范围内和下盘距离断层1.5D范围内,二衬需双层配筋;上盘距断层2D^3D范围内和下盘距离断层1.5D^2.5D范围内,二衬需采用单层配筋。非错动断层条件下,设防烈度7度时,无需采用抗减震措施进行设防;设防烈度8度时,两侧距断层1D范围内需采用单层配筋;设防烈度9度时,两侧距断层约2.5D范围内需采用单层配筋。研究成果对断层破碎带段隧道结构抗减震技术的发展具有重要意义。

断层带围陷波研究及其应用进展

断层带结构研究对于认识地震的孕育发生、地震破裂过程及其地震灾害具有重要的意义,因而多种方法被用来观测和研究断层带结构,其中断层带围陷波就是有效方法之一.断层带围陷波是由地震波入射到断层带内低速介质与高速围岩之间的界面时在界面内侧经多次反射相干叠加形成,具有大振幅、低频率和频散的特点.由于断层带围陷波在断层带的内部传播,它携带有断层带的介质物性和结构的重要信息,因此可以利用围陷波的波形特征研究断层带的精细结构.本文详细介绍了断层带围陷波的形成机制、传播和特性,全面阐述了断层带围陷波在观测研究、传播和特性理论研究和利用围陷波反演断层带结构的方法及应用三个方面的进展,并探讨了断层带围陷波研究方面存在的不足和问题.

高孔砂岩断层内部微观结构及渗透性变化规律物理模拟

在油气勘探过程中,对于小位移断层分隔油水封闭能力的控制因素研究尚浅,野外也难以获得不同变形过程的断层带结构及其渗透性变化规律.因此,以高孔隙度纯净砂岩人造岩心为研究对象,采用自主研发的“高压-低速环形剪切装置”开展实验,实验后样品取心分别进行覆压孔渗测试、纳米CT扫描、铸体薄片分析等分析测试.以有效正应力和断层位移为实验变量开展了多组环剪实验,其研究结果表明:宏观上断层面上可观察到明显擦痕与粉末状碎裂岩,微观上确定了断层带内碎裂作用导致的颗粒粒度降低与颗粒的定向排列是孔渗降低的主要原因,断层带渗透率小于10 mD,较母岩降低2~3个数量级.随着断层有效正应力或断层滑动位移增加,断层带碎裂程度增大且粒径和孔径减小,断层带厚度增大,孔隙度和渗透率逐渐减小.这一结果可为小位移断层侧向封闭能力与油气勘探领域的研究奠定理论基础.