活动断裂特点教材

1、关于活动断裂一、岩土工程勘察规范( GB50021-2001 )：5.8.1 抗震设防烈度等于或大于 7 度的重大工程场地应进行活动断裂勘察。 活动断裂勘察应查明活动断裂的位置和类型，分析其活动性和地震效应， 评价活动断裂对工程建设可能产生的影响，并提出处理方案。 活动断裂的勘察和评价是重大工程在选址时应进行的一项重要工作。重大 工程一般指对社会有重大价值或者有重大影响的工程，如医疗、广播、通 信、交通、供水、供电、供气等工程。重大工程的具体确定，应按国务院、 省级人民政府和各行业部门的有关规定执行。大型工业建设场地或者建 筑抗震设计规范( GB50011-2001 )规定的甲类、乙类及部分重

2、要的丙 类建筑，应属于重大工程。当前国内外地震地质研究成果和工程实践经验都较为丰富，在勘察和评价 活动断裂中一般都可以通过搜集、查阅文献资料、进行工程地质测绘和调 查就可以满足要求， 只有在必要的情况下， 才进行专门的勘探和测试工作。 搜集和研究厂址所在地区的地质资料和有关文献档案是鉴别活动断裂的第 一步，也是非常重要的一步，在许多情况下甚至只要搜集、分析、研究已 有的丰富的文献资料，就能基本查明和解决有关活动断裂的问题。在充分 搜集已有文献资料和进行航空相片、 卫星相片解译的基础上进行野外调查， 开展工程地质测绘是目前进行断裂勘察、鉴别活动断裂的最重要、最常用 的手段之一。5.8.2 断裂的

3、地震工程分类应符合下列规定：1全新活动断裂 为在全新地质时期（一万年）内有过地震活动或近期正在活动，在今 后一百年可能继续活动的断裂；全新活动断裂中，近期（近 500 年来）发 生过地震震级M为级的断裂，或在今后100年内，可能发生M为级的断 裂，可定为发震断裂； 2非全新活动断裂：一万年以前活动过，一万年以来没有发生过活动的断 裂。全新活动断裂分级指标 断裂分级 活动性 平均活动速率mm/a ） 历史地震震级 M强烈全新活动断裂中晚更新世以来有活动，全新世活动强烈中等全新活动断裂中晚更新世以来有活动，全新世活动较强烈m 微弱全新活动断裂全新世有微弱活动 v 5 级的断裂，可定为发震断裂；非全

4、新活动断裂：一万年以前活动过，一万年以来没有发生过活动的断裂。表 2全新活动断裂分级指标断裂分级 活动性 平均活动速率v mm/a）历史地震震级MI强烈全新活动断裂中晚更新世以来有活动，全新世活动强烈v1M身II中等全新活动断裂中晚更新世以来有活动，全新世活动较强烈1皿微弱全新活动断裂全新世有微弱活动v0.1Mv 64活动断裂的鉴别与调查判别活动断裂有地质地貌标志、历史标志和古地震标志，其中以地质地貌 标志为主。（ 1 ） 地质地貌标志a活动断裂的线形地貌标志：如沿断裂带的断层崖、断层梯形面及三角面、洪积扇、泉水等；b 活动断裂与河流地貌：河谷、溪流、山脊、冲沟的水平位错，河流 同步弯曲或直角

5、转折；断裂两盘阶地发育不对称，阶地级数、阶面高程和 阶地类型都不一致，基岩型阶地阶面高程的突然变化；c活动断裂与盆地地貌：一个单独的盆地周围受不同方向的活动断裂围限时盆地边缘山麓线比较直，或呈折线状，且山坡较陡。由于断层两盘 的差异活动，在横剖面上呈阶梯状陷落，构成一系列的地堑、地垒式构造； 正断层形成的封闭洼陷或下陷池塘；d第四系地层中发现断层露头，并连续或断续分布，第四系最新地层被错开；e在缺失第四系地层的基岩地区鉴别活动断裂时主要靠发现研究断层破碎带，采取断层泥样品实测地质年龄来确定是否属于活动断裂。（ 2）历史标志历史上记录的地震证据和说明、地表错断的证据和说明及断层错动的大地测量记录

6、等。（ 3） 地震标志 断裂的错动引起地震，历史上沿发震断裂呈带状分布的多次中强地震也是 断裂活动的标志。古地震所造成的各种残留的地质现象是识别古地震的主要标志，如：古地 震断层、古地震沟、古地裂缝、古地震滑坡、古地震崩塌、古地震液化、 古地震湖（塘）沉积层弯曲、褶皱、古地震楔等。古地震一般是指人类历史有记载以前所发生的地震，广义的古地震主要是 指第四系以来的史前地震。古地震的年代确定一般用地质年代学方法，根 据古地震遗迹所处层位和上覆地层的年代来加以确定。5 断裂最新活动年龄的确定断裂最新活动年龄的确定是活动断裂工程评价的基础。地震危险性分析对 各类工程按其重要性不同采用不同的概率标准和风险

7、度。重大工程概率要 求小，相应要求风险度要低，断裂活动周期要求长些。a 生命线工程和一般的工业与民用建筑（即乙、丙、丁类建筑）只需 考虑全新世时期一万年以来有活动的工程活动断裂。这类工程以全新世作 为活动年龄标准。b 特殊重大工程（即甲类工程）为保证其绝对安全，应延长断裂的活 动年龄段，到晚更新世 10 万年为标准。以晚更新世作为断裂活动年龄标准， 晚更新世以前的不予考虑。6、断裂发震的标准断裂最强活动是地震，因此，活动断裂工程评价的直接标准是否具有震中烈度10为的发震断裂条件，特别重要的工程是否具有震中 烈度10% 的严重破坏的发震条件。因为这时既有高烈度影响要抗震设 防，同时又将出现地震断

8、层，建筑物要防止位错。评价活动断裂发震标准的要点是未来工程使用期内可能出现的最大震 级和震中烈度， 断裂如不在工程区域内的要确定邻近强震影响下的影响 场的烈度，作为工程建设抗震设防的依据。对可能出现的地震断层的发震断裂评价时， 要考虑第四系覆盖层厚度对 产生地震断层的抑制作用，不同类型建筑对起始覆盖层厚度有不同要 求，可按照活动断裂埋藏条件分别进行评价。必须着重指出： 第四系地层厚度是指未经受错动的原状厚度， 对于隐伏 于第四系地层中的断裂， 要以其上断点的埋藏深度作为真实厚度评价依 据。因此这里要求： 凡一般的工业与民用建筑可以第四系地层厚度作为 评价依据， 可不查清断裂上断点的埋深； 但是

9、对于甲类工程必须查清第 四系地层中有无隐伏断裂及其上断点的埋藏深度， 以真实的厚度作为覆 盖影响的评价依据。7活动断裂位错的工程防裂评价 一次地震中，由于场地条件的不同，引起建筑物的反应有很大的差异。 场地的地震效应主要表现在以下几方面：（1）场地土层软硬及厚度的影响一般土层软弱、覆盖厚度大时，反应谱在长周期部分反应突出。地震动 时间长， 在这类场地上建造的长周期建筑物与地基往往产生共振， 导致 高层建筑破坏加重。 为此规范要求， 根据场地土类别及覆盖层厚度两项 指标对建筑场地类别进行划分。场地与地基土层地震液化可能性 饱和的砂类土及粉土在地震中如发生液化， 将导致建筑物产生沉降或差 异沉降，

10、引起建筑物开裂破坏，或造成大面积地面沉降，这方面的破坏 事例在国内外历次地震中累见不鲜。因此，场地地震效应分析中，对饱 和砂类土及粉土进行液化与否的判别是重要内容。断裂对地面建筑影响 强震区对重大工程场地应进行断裂勘察，查明场地内是否分布 有断裂，其位置、规模、性质、类型、最新活动年代及产生地震的历史 等。建筑抗震设计规范( GB50011-2001 )根据最新研究成果及大型离 心模拟实验，在岩土工程勘察规范的基础上提出了对一般建筑物的 评价标准：场地内存在发震断裂时， 应对断裂的工程影响进行评价， 应符合下列要 求：对符合下列规定之一的情况，可忽略发震断裂错动对地面建筑的影响：抗震设防烈度v

11、 8度；非全新活动断裂；抗震设防烈度为 8、 9 度时，前第四系基岩隐伏断裂的土层覆盖厚度 分别大于 60m 和 90m 。如不符合上述情况时，应避开主断裂带。避让距离不宜V下表对发震断 裂最小避让距离的规定。表 3发震断裂的最小避让距离烈度 建筑抗震设防类型甲乙丙丁8 专门研究 300m 200m 9 专门研究 300m 300m 不利地形部位的影响 不利地形部位对地震动是有放大作用的， 但由于研究深度不够， 所以在 老的建筑抗震设计规范中没有规定。近些年由于震害实例增多，并 经过大量有限元计算分析，在新修订的建筑抗震设计规范中新增加 了不利地形部位对地震影响系数的调整方案。即： 当需要在条

12、件突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石的陡坡、河岸和边 坡边缘等不利地段建筑丙类及丙类以上建筑时， 除保证其在地震作用下 的稳定性外，尚应估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放大作 用，其地震影响系数最大值应乘以增大系数。 其值可根据不利地段的具 体情况确定，但不宜大于 1.6 。本条中以突出地形的高度 H, 边坡降的正切 H/L 以及场址距突出地形边缘的相对距离 L1/H 作为参数，对各种地形的地震放大作用按公式和下表调整。?=1+ Ea式中入一局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数；a-局部突出地形地震动参数的增大幅度，按下表采用；E-附加调整系数，与建筑场地离突出台地边缘的距离L1与相

13、对高差H的比值有关。当L1/H V 2.5时，E可取1;当2.5L1/H V 5时，E可取0.6;L1/H药时，E可取0.3; L、L1按距离场地的最近点考虑。表4局部突出地形地震动参数的增大幅度a突出地形的高度 H/m非岩质地层H V 55H V 1515 H V25 H 莹5岩质地层 H V 2020 寸IV 4040 H V 60H 为0局部突出台地边缘的侧向平均坡降 TOC o 1-5 h z H/L H/LV0.300.10.20.30.3 H/L V 0.60.10.20.30.40.6 1mm/a,西部地区要求活动速率 S为mm/a的活动断裂将有可能发生中 强级以上的地震。9 活

14、动断裂的工程效应 断裂最强活动是地震，断裂的工程效应也是地震的工程效应。 活动断裂的工程效应主要有： 地震振动波直接破坏建筑物； 地震断层的 位错剪切破坏建筑物； 强地动影响下使部分场地或地基失效而破坏建筑 物，如强震引起的山崩、滑坡、饱和土液化等。工程效应不同工程措施也不同。对于地震动的破坏，是大范围的，主要 是采取就地按烈度抗震设防加固的措施， 当然对在高烈度区的新建工程 也可以易地另选场址。地震断层的位错影响主要局限在断裂带或其两侧一定的范围内， 沿其走 向方向狭长的条带状，范围是有限的，完全可以采取避开建设的措施， 根据建筑物重要性不同，避开的距离可采用不同的建筑安全距离。场地或地基失

15、效与地震强度和场地本身的地质地形条件有直接关系。 场 地失稳的工程抗震措施主要在大震级高烈度条件下考虑， 可以先行勘察查明，属危险区者可以调整布置，局部避开，或抗震加固10活动断裂的最大可能震级与震中烈度的确定评估断裂活动的最大可能震级是一个复杂的不确定性的问题， 根据已有 经验和资料综合评估， 震级与发震断层长度和位移量关系密切， 统计的 相关关系有：M = 3.3+2.1 IgL 和 M = 2.4+1.931 IgD以上两式研究范围为中国及邻区， L 为断层长度（ km ）；D 为位移量（ m）， M 为震级。中国地震震级 M 和震中烈度 I0 统计经验关系。M = 0.66 10+0.

16、89 lgL（1980 邓起东）发震断裂不在本工程场地内， 与长度相距一定的距离， 邻近强震影响到 本场地的烈度叫影响场烈度， 它是本场地工程抗震设防的依据。 该烈度 可据中国地震动峰值加速度区划图 由设计基本地震加速度需要查得。 表 5 抗震设防烈度与设计基本地震加速度值的对应关系 抗震设防烈度 6789设计基本地震加速度 0.05g0.1g0.15g0.2g0.3g0.4g11活动断裂最危险地段的确定活动断裂系统具有分段活动特征， 同一条断裂的活动在几何学、 运动学、 地球物理场异常等方面均呈现分段性， 且不同地区的断裂活分段作用特 征也大不相同。 断裂作用的方式表现为孕震、 减震、隔震和

17、无震滑动等。 强烈地震往往发生在活动深断裂带的特殊部位， 在实地调查中应特别重视与研究的地段有： 两条或多条第四纪以来活动断裂交汇，或交而不汇区及活动断裂 曲折、弯曲最突出的部位； 第四纪以来活动断陷盆地内断距较大的一 侧；活动深断裂围限的三角形、四边形等构造闭锁段；活动断裂带 的两头常是震中往返跳动的地方， 在端部应力集中并进一步推动它继续 被延伸的地点； 活动断裂带上具有强活动速率地段或跨断裂带地形变 测量的显著形变梯度带； 活动断裂带有多次强震重复发生或活动断裂 带缺震区。12 大地震复发周期和“警告断裂”大地震复发周期是指震级 M月的地震源地（或邻近约10km范围内） 重复发生同等级的

18、大地震相隔的时间（a）,估计大地震复发周期的作用 有二，一是评价发震断裂大震频度特征；二是评估大震危险性。发震断 裂大震复发周期估计的方法有： 根据完整的长时间序列的历史地震记录 来估计大震复发周期； 古地震研究估计大震复发周期。 直接的方法是用 发震断裂带上的古地震序列两次大地震的古地震事件的年龄间隔， 即为 大震复发周期； 间接地用震裂滑移速率来估算大地震重复周期。 大震重 复周期与断裂的平均滑移速率成反比，与一次强震位错量成正比。即： RX=D/S式中：RX 大地震复发周期（a）D 一次强震位错量（mm）S 发震断裂的长期平均滑移速率（ mm/a ）考虑活动断裂的蠕动影响时有 RX=D/

19、 （S C） C-蠕动速率（mm/a） 近年来中国研究出12个大地震的重复周期，大部分为 15003000a , 平均2700a ;国外的研究，大陆板内地震，大地震周期大多在 2000a。 大地震周期是比较长的，比工程周期大 23 个数量级。但是在地震危 险性分析中，特别应注意前次大震至今的时间（年），时间愈长则距下 次发生新的大震的时间就愈近，对工程建设危险性就增大，因此，提出 了“警告断裂”的专门术语，用下式可以粗略估计断裂的潜在危险程度。 E=t/T式中：E 重复发生率； t距前次大震的时间（a） T 大震平均重复周期（a ）。当E 0.5时，发震断裂为“警告断裂”，即有发生大地震的可能

20、性，E值 愈大，大震可能性愈大，危险性愈高。即表示前次大震距今年限已接近 大地震周期了。当EV0.5时，表示前次大震距今年限不长，小于大地震重复周期，故 不可能原地重复发生前次一样震级的大地震，不够“警告断裂”的标准， 可以认为是安全的。13 极高烈度区工程抗震措施 对烈度（基本烈度或设防烈度） 为 69区的工程，按现行规范抗震设 防。对于已建在 10极高烈度区的城镇或工程，其抗震设防应专门研究。对于将拟建在 10的新建城市或新建工程，抗震的原则是采取远离的措施。 远离的安全距离为：a 8 级大震的 10区新建城市和新建工程应远离震中 20km 以外。b.7.57.75级的10 区新建城市与新建工程应避开8km以外建设。14 水库诱发地震潜在危险性评价（1 ）评价原则 水库诱发地震潜在危险性评价，是根据库区的地质环境、地应力状态、 地震活动背景与孕震断裂附近岩体的导水性等条件进行评价， 也可进行 统计分析作出概略性估计， 或采取两种方法相组合的评价原则对水库诱 发地震的潜在危险性作出预测。（2） 评价内容a 圈出可能诱发地震的地段；b 确定不同地段可能发生的最高震级；c 根据震级与烈度关系和衰减规律给出坝址、库区和重要居民点烈 度；d