山西清徐地裂缝分布、类型与建筑物避让距离确定

野外沿山西清徐地裂缝的展布区进行详细的地质调查、地质填图和地球物理勘探,查明地裂缝的分布范围、活动特征,分析成因类型,确定建筑物避让距离。勘察区范围内地裂缝的展布大部分地段局限于交城断裂带东侧200 m之内,方山村、西梁泉、东梁泉村在200 m之外仍有地裂缝分布,其地裂带影响宽度为244 m。清徐地裂缝有两种成因类型,即构造地裂和非构造地裂。构造地裂为清徐西边山一带主要的地裂缝类型,受交城断裂带的控制,分布于交城断裂带及其附近,具有规模大、破坏性强的特点;非构造地裂位于六合村和大峪村,六合村地裂缝主要是由超采地下水导致地面沉降而产生,大峪村地裂缝是由于采煤引起的采空区地裂,非构造裂缝呈规模较小、分布范围小的特点。分析认为,清徐一带建筑物避让交城断裂带的距离为:方山、西梁泉、东梁泉3个村乙类建筑避让带的宽度确定为280 m;其他各村乙类建筑避让距离仍为200 m,丙类建筑按规范确定的100 m避让,且不得跨越地裂缝;交城断裂下盘(西侧)避让带宽度为:西侧的乙、丙类建筑的避让距离为100 m。

活动断层避让距离确定的理论基础与应用实例

活动断层避让是活动断层探测走向减灾应用的最后“1公里”,也是地震链生灾害风险源的阻断技术。地震现场考察和实验研究表明,只要离开活动断层迹线一定的有限距离就能够保证建(构)筑物免遭活动断层同震破裂和错动引起的灾难性毁坏。因此,活动断层的避让工作是活动断层探测和准确定位的最终目标之一。从活动断层避让相关定义和术语出发,系统论述不同类型活动断层地震破裂局部化宽度特征、倾滑断层地表破裂/灾害的上盘效应及其同震破裂和错动对建(构)筑物的剪切和撕裂作用控制了毁坏带空间展布等特征,这些特征构成了活动断层避让理论;在此基础上着重讨论了活动断层避让标准的适用范围、活动断层管制区划定依据和范围,建设场址区避让活动断层所需的定位精度要求,活动断层管制区内一般建(构)筑物避让活动断层距离基本值(D0),可以作为近于直立走滑断层和倾滑断层下盘避让的最小距离;倾滑断层中倾角约60°正断层上盘的避让距离为避让距离基本值(D0)的2倍左右,而倾角约为30°的逆断层上盘避让距离为避让距离基本值(D0)的3~4倍;特殊建(构)筑物有别于一般建(构)筑物,它们的安全直接影响到社会安定和国家的兴衰,因此,专门给出了分类避让距离,保证这些建(构)筑物在地震期间不会引发严重的次生灾害;最后简明扼要地介绍了国内外活动断层避让的相关法律法规和避让实例。活动断层避让作为一种科学有效的地震灾害阻断技术,不仅可以有效地解决建(构)筑物的抗断问题:如何避让?避让多少?还可为保障国家经济社会可持续发展和“一带一路”基础设施建设的地震安全提供创新性技术支撑。

活动断层及其避让距离研究综述

综述了活动断层及避让距离的有关进展:(1)对活动断层进行了最新总结,并着重给出了工程上避让距离研究所用的活动断层概念;(2)归纳了世界有关国家活动断层避让的规范和专家的有关研究并进行了评价;(3)对断层地表破裂与避让问题进行了总结,指出符合工程避让的断层精确定位和建立工程分类的避让距离研究是今后应攻关的方向,并提出了供参考的研究结果及想法。

汶川地震地表破裂周围建筑物重建的避让距离

2008年5月12日汶川Ms8.0级地震地表破裂迹线周围建筑物倒塌率非常之高,导致重大的人员伤亡,举世震惊。为了避免历史悲剧重演,沿地表破裂迹线周围建筑物重建时,必须确定一个合适的避让距离。本文依据现场科考地表破裂带宽度、建筑物完全倒塌宽度、倒塌率与断层距之间的关系,联合未来一段时间范围内断层地震危险性分析、地表破裂迹线永久位移分布模式,建立完全倒塌与断层距之间的关系。提出了几种情况下的汶川Ms8.0级地震地表迹线处建筑物重建应考虑的避让距离。

正断层错动诱发单桩破坏及避让距离研究

历次地震实例表明基岩断层错动诱发建筑桩基破坏,针对桩基础的近断层破坏机理认识不足。采用土工离心机试验,研究正断层错动引起上覆砂土中单桩基础的破坏。试验详细量测单桩及土体变形,监测桩身轴力及弯矩随基岩错动量的变化规律。试验数据表明,当错动量为0.4 m时,单桩与桩周土体协同变形,桩顶出现显著位移。随着错动量增加,上覆土体变形集中于破裂带,使得桩顶位移显著减少。该破裂带在基岩和土体的交界面上偏离基岩错动方向,与水平面呈80°方向发展至地表,并在单桩靠近断层上盘一侧地表出露。上覆砂土变形可分为静止区、剪切区和刚体位移区。当单桩位于剪切区附近,桩身受弯变形使得桩顶向上盘一侧倾斜。针对正断层错动,单桩在下盘一侧和上盘一侧离开基岩断层线的安全避让距离分别为15 m和10 m。

正断层诱发砂土中群桩基础破坏及避让距离研究

地震中发震断层诱发桩基失效,导致上部结构破坏甚至坍塌,相关破坏机制和避让距离缺乏系统研究。通过离心机试验和数值模拟,针对基岩正断层活动诱发上覆砂土中群桩基础的静力破坏展开研究,考察不同群桩断层相对位置下群桩的破坏特征。试验与计算结果均表明,当群桩跨越断层时,正断层活动使群桩向上盘一侧倾斜,并使基桩弯向上盘一侧。基桩桩顶荷载的重分布进一步使基桩形成受拉和受压两种破坏模式。数值参数分析表明,在不同桩位上,群桩的变形响应可划分为5个特征区域。对于埋深为20.0 m的基岩正断层,群桩在上盘和下盘一侧的安全避让距离分别为23.5 m和15.9 m,其中下盘一侧离开断层7.9 m至上盘一侧离开断层4.1 m的区域需要进行重点避让。

基于离心试验的强震土体破裂及避让距离研究

强震在合适的条件下会引起地表破裂而对工程造成损坏,避开发震断层引起的地表破裂带是工程选址的重要内容之一。研究采用土工离心模拟技术,在100g超重力环境下成功模拟了逆断层错动过程,得到了基岩不同位错时上覆土层为40 m厚度的干砂和湿砂场地地表变形演化特征,依据试验结果将地表变形过程划分为整体抬升期、隆起变形期、陡坎平移期和变形减缓滞期四个阶段,最终给出强震地表破裂避让距离的建议值。针对这一问题开展的试验研究及有关成果,对认识和研究隐伏逆断层错动引起的土体变形及确定发震断层地表破裂的避让距离等具有重要的理论和实际意义。

大柳树高坝F_(201)断层避让距离研究

利用国内外类似构造位置上的走滑型、逆走滑型发震断层极震区IX度等震线短轴在断层上、下盘分布宽度的统计分析，探讨了大柳树高坝的F201断层避让距离问题。经统计分析，给出了活断层IX度等震线短轴在断层上盘的优势宽度为6～6．4km，在这个距离之内，活断层的粘滑或蠕滑运动都可能会在地表产生永久性形变，同震或震后灾害严重，对于工程而言存在抗断问题。因此，这个数据可作为F201发震断层避让距离的参考值。野外调查表明大柳树高坝距F201活断层仅1．5km，小于本研究得出的活断层避让距离，而且坝址位于F201活断层上盘，因此不适宜在大柳树坝址修建水利水电工程。

强震区跨断层桥梁桩基动力响应及避让距离研究

为研究强震区跨断层桥梁桩基动力响应及避让距离,依托海文大桥实体工程,选取4种类型地震波——5010波、5002波、Kobe波和El-Centro波;采用MIDAS/GTS有限元分析软件,建立了桩-土-断层相互作用模型,研究了断层上下盘桩的峰值加速度响应、桩顶水平位移响应和桩身弯矩响应的变化规律,以及桩基与断层之间的安全避让距离取值对桩基础力学变形特性的影响。结果表明:4种地震波作用下,断层上盘桩基的动力响应均较断层下盘的大,呈现显著的“上盘效应”;覆盖层土体对桩身峰值加速度有明显的放大作用和滤波作用;桩顶峰值加速度响应具有滞后性;比较而言,El-Centro波作用时桩顶峰值加速度及峰值加速度放大系数最大,5002波作用时桩顶水平位移峰值最大,Kobe波作用时桩身弯矩峰值最大。建议在桥梁桩基抗震设计时,应着重考虑断层上、下盘桩基的差异和地震波类型对桩基承载力的影响;推荐强震区跨断层桥梁桩基安全避让距离值为20 m(10D)。

地裂缝场地结构抗震设防避让距离研究

以西安地铁二号线沿线地质勘查资料为基础,借助ABAQUS有限元软件建立地裂缝场地与结构共同作用模型,将结构分别置于距地裂缝不同距离的位置,并施加El-Centro地震波,通过比较不同位置结构的层间位移角、框架柱剪力的变化情况,研究近地裂缝结构在地震作用下的工作特性,找出不同避让距离下的结构动力响应变化规律,并与地表峰值加速度的变化规律进行对比分析,为地裂缝场地结构的避让距离选取提供参考。结果表明:上盘结构层间位移角放大幅度为30%~41%,而下盘结构层间位移角放大幅度为18%~22%,上盘结构的破坏程度远大于下盘结构。随避让距离的增大,地表加速度峰值逐渐减小,结构破坏情况相应减弱,但地表峰值加速度表现出现较为平缓的线性下降,而其上部结构的峰值位移曲线则出现大幅度的下降,甚至在近地裂缝处产生突变,其最大层间位移角放大幅度由41%降为21%,地表加速度峰值的变化并不能完全反映出近地裂缝结构的动力响应规律。位于地裂缝场地的结构动力时程响应规律明显区别于普通场地上的结构,对位于地裂缝场地的结构进行抗震设计时应对水平地震影响系数最大值αmax进行调整。

输电线路塔基距坡顶边缘的安全避让距离的研究

通过对坡顶输电线路塔基距坡顶边缘的最小安全避让距离的研究,得出立塔位置与坡顶边缘的最小安全避让距离的定量分析评判方法,并根据各种土层边坡模型的计算结果,提出了坡顶高压线塔距坡顶边缘的最小安全避让距离的一种简捷的速查方法。

工程场地活断层避让距离研究

当代地震学普遍认为,强震和活断层相关,强震的发生往往都伴随着活断层的错动。在合适的条件下,活断层的错动会产生地表破裂,地表破裂往往会对破裂带附近的建筑物造成巨大破坏。因此,如何在工程建设的场址选择中避开活断层是岩土工程界和抗震设计关心的问题。围绕着活断层的避让问题所开展的一系列研究工作是当前工程界和学术界的热点问题。本文以活断层地表破裂场地为研究对象,总结了活断层与地表破裂的关系、研究了地表破裂特征(宽度)、地表破裂与结构震害影响和地表破裂与地震动特征,在总结震害实例和理论分析的基础上,给出了工程场地活断层避让距离的估计方法及方案。主要研究内容包括:(1)分析了活断层与地震的关系、地震与地表破裂的关系。定义了本文地表破裂下的工程活断层判别流程;明确了强震地表破裂的定义及归纳破裂的条件;对工程结构避让地表破裂的重要基础依据——强震地表破裂原地重复性,从特征地震与地表破裂分段等方面进行了典型实例或证据论证;系统总结了地表破裂定位分析的手段及精度方法。(2)分析了地表破裂特征(宽度)。对地表破裂基本特征进行了系统地总结和分析,讨论了地表破裂的机理。系统地总结给出了地表破裂的模式,为地表破裂数值模拟奠定了基础;详细讨论了地表破裂的影响因素,并通过对强震地表破裂带宽度和永久地质变形带宽度的大量统计分析,首次给出了一整套考虑破裂模式、破裂影响因素的地表破裂带宽度的计算公式及示意图。(3)分析了地表破裂与工程结构震害的关系,即活断层工程场地结构的避让距离问题。通过5次典型强震地表破裂展布迹线两侧一定范围内的结构破坏分析,给出了避让距离的建议值;并通过这5次地震破裂迹线上的单体结构震害分析,首次建立了既有结构在地表破裂效应下类似震害的选比案例资料库。为活断层场地新建结构的选址和设计提供了重要参考依据。为考虑地表破裂效应下结构震害的数值模拟提供了基础资料。(4)研究了地表破裂及其地震动场的数值模拟。给出了理论计算分析的计算模型及参数的确定,特别是数值模拟工况中覆盖层较薄、土砂砾石二元结构的土体,多次重复破裂(地震重复周期内再破裂)对地震动的影响及规律。选取了近场脉冲型加速度地震记录和一般记录,分别进行了0.1g、0.2g、0.4g输入下的倾滑、走滑断层地表破裂带附近的各点峰值加速度、反应谱的对比分析,首次给出了基于抗震设计参数分析的活断层避让距离和地表破裂带附近的抗震设计反应谱参数,并对其合理性进行了分析。(5)本文提出了一种可操作,基于工程考虑的符合目前我国实际的避让距离估计方法。通过以地表破裂宽度、破裂长度为指标的确定性分析,和地表破裂可能性、破裂不同距离处结构倒塌密度函数的概率性分析,并结合破裂定位精度成果,给出了一种较系统、全面地能具体划分出避让区域或避让带范围的方法及其判别流程。通过破裂宽度统计公式及宽度理想示意图、结构震害避让距离建议值及单体建筑结构在破裂附近的震害效应分析、脉冲型地震波输入下的破裂带附近峰值加速度及反应谱等地震动响应分析等,经综合比较,给出了合理的避让距离数值。系统地总结了目前国内外较好的避让距离估计方法及其应用,对我国避让距离有关规定进行了补充。

某高层建筑地裂缝安全避让距离的探讨与加强措施

结合某工程实例,探讨了当地裂缝场地上建筑物安全避让距离不满足规程要求时,如何根据实际勘探资料充分利用有限的土地资源,来保证建筑物安全的问题,并提出了一些有益的加强措施,为该工程的地裂缝场地的合理使用提供了科学依据,同时也对其他地裂缝工程场地的合理应用具有借鉴意义。

基于船舶操纵性的最后避让距离数学模型

在几何避碰数学模型中加入船舶转向延时及延时中两船位置关系的变化,并省去有关会遇几何关系的假设,给出两船任意初始状态下,转向完成时目标船DCPA、TCPA的预算模型。安全避让条件是关于DCPA、TCPA的不等式组,其解是开始避让距离d与转向角度ΔC的平面域,解域中d的最小值即对应最后避让距离,且对应一特定转向角度值。此模型对船舶避碰时机决策具有实用价值。

河北隆尧地裂缝灾害及其安全避让距离分析

隆尧地裂缝灾害主要表现为地表建筑不同类型和程度的破坏,其损毁类型分为3种:水平拉张、垂直位错和横向剪切。依据地表建筑损毁程度不同划分为5个等级:完全损毁区、重度损毁区、一般损毁区、微影响区和安全区,统计各损毁等级距地裂缝的距离,提出“损毁度”概念,量化各损毁等级的影响范围。对比分析隆尧地裂缝区地表变形相对影响范围和潜在隐伏裂隙威胁区,厘定各损毁等级下的安全避让距离。基于安全系统理论,隆尧地裂缝上盘安全避让距离为60 m,下盘为40 m;拟合损毁度和安全避让距离曲线,为全区地裂缝场区安全避让距离提供指导建议。

逆断层地表变形及避让距离的离心模型试验研究

断层同震错动引起的地表变形破坏是工程场地评价中的难点之一,如何合理避开同震地表破裂带是工程选址必须解决的问题,关键在于能否准确预测发震断层错动过程中的地表变形演化特征。基于土工离心模型试验过程中获取的高精度地表监测数据,定量分析给出了断层面倾角为60°且厚度约为40 m的上覆砂土在不同基岩位错下的地表变形和坡度变化规律,并将地表变形划分为稳定区、倾斜变形区和严重变形区。最后,结合中国的危房鉴定标准,进一步分析给出了逆断层在位错量、震级和土层厚度影响下的地表避让距离关系式,进而建立了实用的逆断层地表避让预测方法。有关成果使得解决强震地表变形这一复杂问题成为可能,对进一步认识和研究逆断层错动引起的地表变形及相关规范的修订具有一定的理论和实际意义。

城市建设活动断层避让距离因素分析

地震时活动断层两盘错动而形成的地表破裂,因形变强烈而导致其上建(构)筑物的严重破坏,是难以通过抗震设防措施预防和阻止的,在城市基础设施、建筑工程等进行设计、规划时应对其进行避让。现行规范一般给出某一确定距离以适用于所有活动断层的工程避让,这就忽视了场地条件的差异,这给工程实施特别是城市规划建设带来困惑。本文阐述了城市建设中对活动断层避让的重要性,并提出了确定避让距离应考虑的因素。

湿陷性黄土地区新建铁路与水渠合理避让距离研究

黄土具有垂直节理发育、透水性好、遇水易湿陷和较强水敏性工程特征。本文在对比分析中兰铁路典型不同成因黄土物理力学性质的基础上,开展现场浸水试验,对不同成因黄土场地新建铁路与长大干渠合理避让距离进行研究。试验结果表明:当黄土渗透系数大于10^(-4)cm/s、砂粒含量较大且结构疏松、孔隙发育时,铁路路基边坡外缘与水渠合理避让距离不小于20 m,对沉降敏感的高速铁路安全避让距离原则上需大于30 m;当黄土渗透系数小于10-5cm/s、砂粒含量较少且黏粒含量较高时,铁路路基边坡外缘与水渠合理避让距离不小于15 m。该研究结论对湿陷性黄土地区铁路工程地质选线具有一定参考价值。

开采沉陷区天然气井避让距离控制预测方法研究

为了优化采煤工作面与天然气井间的避让距离,以鄂尔多斯盆地天然气与煤炭资源交叉开采区为工程背景,基于概率积分法提出充分采动下覆岩沉降曲线的高斯函数方程,建立采煤工作面与天然气井间协调开采合理避让距离的预测方法模型,并采用数值分析和工程应用等方法进行对比验证.结果表明:开采沉陷作用下天然气井侧向变形曲线与指数函数拟合,地表下沉曲线与高斯函数拟合;采煤工作面与天然气井间避让距离的预测方法,兼顾天然气井和采煤活动安全的前提下,较大缩短采煤工作面避让距离;合理调节缺乏天然气-煤炭共采机制下的协调开采问题,为气煤重叠区内天然气井的布置方式提供新方法,为煤系共伴生资源的协调开采提供新思路.

天然气井与煤矿巷道的避让安全距离模拟研究

为了优化油气-煤炭资源交叉开采区域内天然气井与煤矿巷道间避让距离的布置,以鄂尔多斯盆地某气田内煤矿辅运大巷与H1、H2天然气井空间交叉事件为工程背景,采用ABAQUS数值模拟软件,对大巷与天然气井的空间交叉情况进行三维地质建模,分析辅运大巷掘进对天然气井的影响。通过数值分析确定的辅运大巷与天然气井间的避让距离最少为39m,为井田范围内气煤交叉区天然气井布置提供参考,也为解决类似问题提供新思路和新方法,但多种能源交叉开采避让研究需进一步开展。