工程地质原理二

第四章活断层的工程地质研究

4.1基本概念及研究意义活断层(activefault)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(potentiallyactivefault)。

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。有人将之限于全新世(即最近11000a以内)，有人则限于最近35000a(以14C确定绝对年龄的可靠上限)之内，更有人限于晚更新世(最近100,000a或500,000a)之内，或者根据近期地质历史时期(例如第四纪期间)有重复活动来判定。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内，约为100a一200a。活动断层有不同的活动特性:持续不断缓慢蠕动的称为蠕滑(creepslip)或稳滑，(stableslip);间断地、周期性突然错断的为粘滑(stickslip)，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。活断层的活动强度主要以其错动速率来判定。

但活断层错动速率是相当缓慢的，两盘相对位移平均达到lmm／a，已属相当强的活断层。世界上最著名的活断层，为美国的圣安德烈斯断层，两盘间年平均最大相对位移也只有5cm。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它活动的标志，而需采用重复精密水准测量(水准环测或三角、三边测量)。近年还采用全球定位系统(GPS，GlobalPositioningSystem)或超长基线(VIBI)测量法测得两盘相对位移。近年研究证明，断层位移往往伴有小地震，所以用密集地震台网精确测定小震震中沿断层线分布(参见图6—23)，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，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，有时还伴以位移达几米的地表错断。这类断层可从历史上地震和断层错动记录或从过去的强震震中沿断层分布取得其活动标志。但即使在我国这样—个历史悠久的国家，地震历史记录也不过只有3000a左右，仪器确切测定震中更是最近几十年来才实现的。所以判定断层活动性主要还是要依靠地质标志，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，其活动方式和规模及是否伴有地震。通过多种绝对年龄测定，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复活动周期。对活断层进行工程地质研究的重要意义有以下两个方面。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的建筑物。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。

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1976年唐山地震时的长达8km的地表错断。它呈北30°东方向由市区通过，最大水平错距3m，垂直断距0.7一lm，错开了道路、围墙、房屋、水泥地面等一切地面建筑物。

宁夏石咀山红果子沟一带的活断层，也将明代(约400a前)长城边墙水平错开1.45m(右旋)，且西升东降垂直断距约0.9m。日本神户附近的六甲地区活断层对建筑物的影响也是一个较好例子。津田调查了六甲山南侧平原和阶地上建筑物出现裂缝的情况，并以统计法编制了受损害建筑物等密线图。图上的高密度延伸线恰好与六甲山麓发育的几条活断层的延长线一致，表明建筑物的损坏与断层活动有关。美国被活断层错开的建筑物沿活断层产生粘滑或其锁固点、端点破裂而发生错动，则积蓄的弹性应变能的释放就造成地震。所以预测地震危险性或水库诱发地震的可能性都需要首先研究活断层，判定其活动时代，错动速率、重复活动的证据和重现周期。正是由于地震预报的广泛研究，促使地震地质迅速发展，而地震地质工作的首要任务是鉴别是否存在能“发震”的活断层。近30a内对活断层的研究取得较大进展。世界各地都鉴别出了一些活断层，并逐步积累了其活动特性和错动规模的大量实际资料。有些国家还编制和出版了近期活动断层图，对活断层的调查、判定，监测方法也取得了不少经验。风火山隧道北部断裂切割表层第四系和公路的裂缝延伸特征（镜向西）风火山隧道北部断裂切割表层第四系和公路的裂缝延伸特征（镜向西）风火山隧道北部断裂切割表层第四系的裂缝延伸特征（镜向西）

裂缝最大宽度5－10mm，延伸长度200m昆仑山口断裂带

断层的现今活动在地表的显示F2-2镜向NW4.2活断层的特性

活断层的特性包括活断层的类型和活动方式，活断层的规模，活断层的错动速率及其分级，活断层的重复活动周期，以及作为活断层活动记录的古地震事件等。4.2.1活断层的类型和活动方式

按构造应力状态及两盘相对位移的性质，可将活断层划分为地质上熟悉的三种类型，即：走向滑动或平移断层，逆断层和正断层。其中以走向滑动型最为常见。三类活断层由于几何特征和运动特性不同，所以它们对工程场地的影响也各异。

4.2.1.1走向滑动或平移断层

最大最小主应力近于水平，所以两者之间的最大剪应力面，亦即此类断层的断层面，近于直立，因之其地表出露线也就最为平直；常表现为极窄的直线形断崖。主要是断层面两侧相对的水平运动，相对的垂直升降很小。河流最易于沿这种断层发育，水工建筑物也就最易于受到这种活断层的威胁。如断层与坝轴线小角度斜交，由于断层错动而造成的心墙拉开宽度可以相当大(图4—4)。有名的走向滑动型活断层有美国加州的圣安德烈斯断层系。土耳其安纳托利亚断层系，新西兰的阿尔卑斯断层系等。几个被活断层错开的土坝，运河主要是被这类活断层所错开的。我国的活断层也以走向滑动型为最多，特别是西南和西北，有些走滑型活断层规模非常巨大；例如塔里木断块南的阿尔金山断裂，青藏断块内部的鲜水河断裂，川滇断块西界的红河断裂都是我国西部长达数百到数千公里的活动着的走滑断裂。这些断层的水平错动往往在地形上留下明显迹象，尤以对水系的错动改造最为明显4.2映.1.度2贫逆断层最大主芒应力近迹于水平绩，最小董主应力皆近于垂闹直。走劝向垂直搂于最大吐主应力阳的断层垫面与水迫平面夹泄角一般乘小于4赚5°，往往为怖20-4清0°，且由妨于位移姐是水平封挤压形蒸成的，遥断层面蛇两侧的穴点之间亡的距离竖总是由轨于位移絮而缩短晴。上盘因除上升徒外还产摊生地面晚变形，均往往伴集以多个堪分支或卷次级断夫层的错售动(图柱4-6随)。如版197访1年美搭国圣费干尔南多众地震时窝使圣费依尔南多驾断层(拒逆断层冲)产生趴逆冲错招动。下敬降盘无堆地表变抓形及破行裂，上逐升盘抬育升近2条m以上兰，并有显强烈变猛形，许诱多小的牧次级断毒层主要危集中在呆距主断稍面1k先m之内水，但距比主断面2.5k阴m尚有一虫条产生1泊50mm馋相对位移每的次级断各层。逆断装层的断层事线往往是由波状弯曲质的，断层拐带也较平扒移断层宽喝得多，由已于上升盘杏隆起和倒秋悬的断层本崖易产生衣滑坡，所悔以逆断层寇的确切位躲置最难于具确定和预得测。世界播上很多大廊的山系以谋逆断层为渠其边界，眯如喜马拉妻雅山、安鸦第斯山等堵，世界上增许多大的跃地震都是借伴随板块尘俯冲带或障大陆碰撞盖带的逆断梁层错动产箭生的。这猛类逆断层宜有时地表刮变形范围朽很大，如色1964嫌年阿拉斯码加地震，杯2000致00km2范围内变同形最大垂醋直上升达屠12m。在我国逆显冲型活断诸层主要发谜育于西部舰地区。受币印度板块吊年速率约犁6cm的甘NNE向追俯冲的推泊挤，自南肠而北有喜姑马拉雅山睁南麓逆冲鱼推覆断层脾，天山南朵侧，天山圣北侧逆冲搞推覆断层幕等几个长球达数百公牺里走向近幕东西的逆踢冲型活断彼层，青藏天断块东界甜的北段，供则有走向舍北东的龙包门山逆掩两推覆断层旱；所有这拾些断层都吓是活动性籍强烈的发权震断层。4.2.企1.3愧正断层最大主应溉力近于垂涛直最小主扬应力近于鞠水平。走捎向垂直于兆最小主应虏力且与最界大主应力限呈锐角的育断层面与渐水平面夹查角大于4考5°，一般为觉60一8真0°。在错动欢过程中，牢垂直断面慈走向的水理平方向有驱所伸长。绪伴随这类驻断层活动纸的变形(谜下沉)和洲分支断层杜错动，主贿要集中于瘦下降盘(烫图4-7述)。与河臂谷平行断绿面倾斜的摧正断层，柳可以使拦往河坝产生俊比其它形芳式断层运渡动更宽的牌初始裂缝缺(图4-宰8)。一牺般说来，振这类断层纪的可识别付程度介于缝走滑断层原和逆断层满之间，其君影响带宽素度和对工博程的危害摇程度也介广于两者之滤间。地壳上承终受水平张盈应力的地夏带主要沿现大洋中脊期分布。大陆上符以现代添活动正咳断层为舰主的地羽带有东恋非断裂撑谷，美背国的盆捐地与山理脉区(虚内华达你、犹他旅及其附轮近地带峰)，欧庭洲莱茵瞒地堑系膀，苏联膏贝加尔饭湖地堑叶等。我信国东部帐大陆边典缘活动锋带的扩祸展与沉防陷，在差华北平回原、渤里海湾与刺松辽平热原形成犁了一系器列地堑另系或裂饼谷系。汉地堑边禾缘的张重性正断可层是东峡部地区仗活断层女中的主衰要类型龙。鄂尔捧多斯地秤块周围悬也有银狐川地堑峰、河套纤地堑和待汾渭地碑堑系等集一系列撕地堑盆抓地。地牲堑盆地耳中新生答代沉积挤层厚有珍的达数弦百至千拣米(汾若渭地堑或系)，有的达几堂千米(华堤北平原地眯堑系)有碗的达12布000m匠(渤海湾回中的渤中成拗陷)，桥这表明这淘些断裂的菌新生代适博动以正断魔运动为主废，另一方敞面，沿这浇些断裂带哪的地震震际源机制，氏地震断层杨以及地震祸前后的形粒变测量又球都表明这欺些断层都灵有很大的鹿水平分量漫，表明其院现代活动叙性与典型萄张性构造立区和典型酱的内陆裂柏谷带有所诞不同。上述三手种活断旱层的位枕移矢量奖都分别突是单纯厅走滑或盛倾滑，闭其产生买的应力触场是三蒜个主应街力方向航中的两站个是水棒平的而拒另一个苏是垂直打的。实拖际应力袖场往往刑是复杂耀的，三族个主应兼力方向唐既不完索全水平牵也不完缴全垂直短，而是伙由不同拒的水平闲和垂直此分量所苏合成。文因之，据断层的材位移矢惩量也多涉由不同起的倾滑膀、走滑唱分量所挡合成。慎而活断胡层的类隆型也就关可以是该左(或毛右)旋看走滑逆叙冲断层盘或左(耀或右)暂旋走滑租正断层化等多种追形式。断层活挨动受区叠域构造城应力场厘所支配梨。内陆着活断层音是地块术间相互年运动调牺整的枢现纽。由于这速些地块婆是相互亿镶嵌的岗而且它贝们的结节构及受恋力状况致不均一盆，地块派间的相页对挤压枝、拉张丑和剪切闭错动就军构成了旗这些大即小地块堤和断块时之间的御断层活弓动，呈吼现出相牛当复杂制的情况方。除了备这些活底动断裂狮的不同捕段落有呀不同的且活动方椒式，由有于它们荷相互间脚的联系忆，构成贼网络状躺，各断熟层的活粗动往往舞不是孤获立的，浊而是相隆互牵制库、相互讲调整和柿相互转蒙换的。绪一条活扶断层的孙终端点弱是要以爪各方式阴转换为尸另一种构形式的唯活动，竞以调整防地块运旁动所造弱成的地地壳拉张犬，缩短你和扭曲枯。研究非活动断羽层相互虹转换的药状况，达对了解茂现代构柜造应力幅场、认信识地震新活动规贯律有重悠要的意床义。按断裂爷的主次柱关系又剂可将活咸断层分隆为主断个层(m帐ain宇fa云ult蚀)，分治支断层衰(br算anc灾h，f罩aul蝴t)和毕次级断碌层(s鬼eco扇nda壤ry兔fau售lt)惰。次级丢断层从锤平面上棕看来与忧主断层毅无关，煎实际上吃在剖面另上它仍隶属主断沙层的分哨支，对荡于逆断夕层来说懂主要产摄生在上磁升盘，多而对于梯正断层中来说则率主要产障生在下另降盘(尘参见图勿4-6橡和图4姥-7)则，而走疤向滑动氧断层则冠很少有堂次级断葡层伴生竟。断层类碎型不同圈由主断秋层中线胜到分支仁和次级锯断层带这外缘的舒宽度也挪各不相铃同。走齿向错动阳断层为旱最窄，往逆断层稀为最宽锁。根据斑已有地圾表错断挖的实际腊观测资刘料，各育带的宽墨度如表馋4-1承。活断层活如动的两种弱基本方式械是粘滑与稳营滑。粘滑错动是挖间断性鱼突然性彻发生的盼。在一归定时间驾段内断计层的两旬盘就如涂同粘在所一起(乐锁固起坑来)，筐不产生妨或仅有抱极其微踪蝶弱的相汇互错动咸，一旦灶应力达反到锁固寨段的强圣度极限辅，较大乱幅度的赶相互错嗽动就在哪瞬时之山内突然踪蝶发生，译锁固期疼间积蓄连起来的榆弹性应察变能也困就突然溪释放出变来而发阔生较强餐地震。兆这种瞬物间发生疼的强烈数错动间工断的，嫂周期性锣的发生踪蝶，沿这败种断层栗就有周巴期性的坑地震活绝动。稳（蠕)址滑的错动腿是持续削地平稳今地发生尘的。由进于断层妄两盘岩妻体强度课低，或腿由于断易层带内路有软弱绢充填物挂或有高性孔隙水仰压力，路在受力等过程中吼就会持续驴不断的夕相互错往动而不缝能锁固帆以积蓄窄应变能仗，这种毁方式活冈动的断丧层仅伴壁有小震炊或无地狼震活动长。有些复断层则被兼有粘越滑与蠕衫滑。这愉三种方环式的错礼动位移渡随时间烛的变化牢如图4瓜-9所剃示。近年来，驳一些研究筋者注意到懂了粘滑型得断层在大议震前后一昌段时间内素在震源区忍及其外围誉的蠕滑现陆象。19漂76年唐羡山地震前脾后的一些责宏观现象闯，如井壁骆坍塌变形花，沿八宝斑山断层地咏下水位的塞变化、河肯北省中部稿的井喷现跃象等，都敏可能与深寒部断层的木蠕动有关把。据唐山肤地震区地适形变资料碍反演求得柿的震中区遭8km-从6km的填地带内，袍于196令9-19魔75年发阅生了走滑案错距为1需04cm哭的无震蠕唯滑、走向锁和倾向滑捡动的平均万速率分别羞达18.浑6cm/搜a和1皱.4cm心／a。我国大陆掠内部还有较一种特殊球的反映断练裂蠕动的彼构造形式门：因地壳杂块体或断糠裂带蠕动晴，导致在族地面产生若一系列微半型破裂构傲造，一般堡称为地裂施缝(gr烦ound罪fis剪sure肺)或“地郑裂”现象脚。典型代柜表有西安颗地裂缝。其当然地面弄裂缝有多赛种成因，维外生的地穗裂分布是获比较广泛医的。但上吧述的地裂扫现象不受及地貌、土形质和水文业条件影响擦而广泛分尼布在大范鞭围内，与亮区域构造谋方向和区绕域应力场瓣方向协调巧，表现出馋有统一的赏受力方向挺，反映出能它们可能括是一种大仿范围构造遗活动或深睡部断裂的连蠕动而引锐起的地表都蠕裂现象程。西安地裂趴缝就被认腰为是由于浴渭河断陷坝南侧的长弓安临潼断却裂的张性董蠕动，为托厚达一千曲余米的第耳四纪土层耍提供了潜曲在临空面骑，在自重祸应力场作撕用下产生性了侧向扩奸展(gr倒avit好atio疮nal所late嚼ral夺spre匙adin青g)而形阅成的；4.2按.2兴活断荐层的长腾度和断吩距活断层的侮长度和断贫距是表征漏活断层规混模的重要横数据，通表常用强震璃导致的地料面破裂(氏地震断层胶或地表错追断)的长御度(L)淡和伴随地雷震产生的僚一次突然倍错断的最苦大位移值般(D)表爬示。通过咐对地表错平断的研究识，可以了肯解地震破陪裂的方式弯和过程，音判定地震反断层动力逝学特征，绵又可了解眉地震时的陆地面效应怀，判定地哥震危险性事和震害程蔬度，为在胜活断层区纱修建建筑劈燕物的抗震府设计提供借参数。所催以近年来周世界各地览都对地表修错断进行恭了广泛的称研究。近狼年来，我相国地震部霜门也对全茶国40余馒条地震地纳表错断进键行了研究信(图4一裁11)。断层名称地震名称地震时间震级地表错断距离（cm)地表错断长度（km)水平垂直蒙古博格多断层戈壁—拉尔秦地震1957.10.288.0885左旋（1000-1200*）±300272日本根尾谷断层卿村断层山田断层丹那断层鹿野断层吉冈断层三和断层浓尾地震北丹后地震北丹后地震北丹后地震鸟取地震鸟取地震三河地震981.10.28927.3.71927.3.71930.11.261943.9.101943.9.101945.1.138.47.57.57.07.47.47.1200左旋270左旋80右旋300左旋150左旋90右旋1506008070±200805020090187358459.0美国加州圣安德烈斯断层加州英佩里尔谷断层内华达州费尔维蜂断层阿拉斯加费尔维塞尔断层蒙大拿州赫布根断层加州圣安德烈斯断层加州英佩里尔谷断层旧金山地震英佩里尔谷断层费尔维蜂断层费尔维塞尔断层赫布根湖地震帕克费尔德地震1906.4194.05.181954.12.1619581959.8.181966.6.271966.38.37.17.18.07.15.53.6640右旋580右旋420右旋645右旋—17.4右旋1.5右旋590120360（正断）180550正断4.84356457.6175-200263710新西兰阿瓦特雷断层怀拉拉帕断层怀特克里克断层罗托克胡断层南岛Buller地震198418551926.6.1719687.8610右旋1220右旋215左旋200右旋30275455909614432土尔其安纳托里亚断层带安纳托里亚断层带安纳托里亚断层带安纳托里亚断层带安纳托里亚断层带安纳托里亚断层带安纳托里亚断层带安纳托里亚断层带埃津兼地震埃尔巴地震博卢—格雷德地震叶尼斯地震木都尔努地震木腊迪耶地震格韦地震托西亚地震1939.12.261942.12.201944.2.11953.3.181967.7.221976.11.241957.5.261943.11.267.97.07.27.47.27.67.17.2420右旋200右旋360右旋430右旋230右旋380右旋160右旋150右旋1505010001803505019060805540265表4—2茅国外一些锅地震断层同的地表错愉断历史记创录研究表明丑，地震地蚁表错断长例度自<1究km至数输百公里，沸最大位移承自几十厘宵米至十余黑米(表4腐－2、表乎4－3)湾。一般说怠来地震震更级愈大，肺震源深度物愈浅，则倚地表错断碗就愈长。题大于7.筛5级的浅睁源地震均出伴有地表缠错断，而亲小于5.侮5级的地赴震则除个锋别特例外路均无地表浆错断。同衔样震级的盲地震则由曾于震源深话度不同或养锁固段岩丘体强度不岩同而地表喊断裂的长流度各不相育同。一般进认为，地愉面上产生谎的最长地召震地表断旷裂，可以续代表地震屡震源断层旬的长度。汽而地震震库源断层长描度与震级河大小是正附相关的。们所以各国饥学者又开莲展了地震趣震级与地捕表破裂长缘瑞度及地表紫断层位移艰的统计关晕系分析，祝力图建立厅它们之间田的相关关洋系式，以佣便据已知衫断裂估计少可能地震团震级，或者据已偏知震级估短计工程场迷地可能出轰现的位错涨的大我国已有的播这类关温系式有：矿M=1.提19lg征L+5.职25L=0.好56M-情2.25日本松榆田时彦屈得出的系关系式抱为：M=（1序/0.6暖）lgL贩+4.8皂5lgD沸=0.尝55M赔-3.嗽71博泥拉通面过统计、娃回归分析山，获得如集下关系式撒：Ms(吐L)=前6.0效4+0来.70喘8lg臂L4．2合．3活活断傅层的错扣动速率顷和重复壁错动周屯期活断层的饱错动速率饲是反映活臣断层活动拿强弱、断蒸层所在地掀区应变速妻率大小的渔重要数据拨。如前所库述，活断盐层的活动浆方式以粘查滑为主，罚往往是间底断性地产砍生突然错授断，所以职错动速率澡以一定时绑间段内的饰平均错动险速率表示忌。断层的谷错动速率幼愈大，两稿次突然错街断之间的枯时间间隔喂，亦即其吐重复错动喘周期，也翼就愈短。艳突然错动鄙事件总是孤伴有地震脚，所以重抢复错动周畅期也就是众地震重现舱周期(e稠arth滴quak送ere祖curr清ent载inte委rval伐)。错动尚速率和地在震重现周佳期是长期雾地震预报械的重要数父据。近十年岛来在这泳方面的穿研究取闷得了突陡破性进邀展，为畏定量估瓦计一些愈主要活哗断层的吧地震危较险性奠继定了坚栋实的基掀础。世界范围锐的活断层躬研究表明涛，活断层瓣的错动速绘率很小，包一般为每添年不足1菜毫米到几忠毫米，最权强的也仅烘有每年几赞十毫米。誓板块边缘很断层最强疲，一般为和几cm／看a，如美绣国加州圣稻安德烈斯拌断层带最炊大速率为江5cm/晨a。我国猛的活断层睛一般均为顿板块内部宋断层，活水动速率要显小得多。痒研究表明惨，我国活延断层错动哗速率大小包具有明显颤的区域性滴。大致以越东经10硬5度为界创，东部与哈西部不同抄，东部华枯北与华南终又不同。自上新盆世晚期医以来的锄位移总返量，在自西部为祖数公里优至二十撕公里，坟在东部束则为数浇十米至淘数千米付。东部拴的错动监速率华雷北为每塘年不足寒1mm牢到数毫雨米(鄂餐尔多斯夏周边)桂，华南圾、东北蛾则一般粮小于0栽．1m伸m。西夹部错动继速率则寄达每年冈数毫米陆至lO赔mm以唤上。我崖国主要撒活断层最错动速摔率分布汪如图4牵—16像所示。数我国一卷些主要懂活断层惊的错动律速率见咳表4—影4。根据断刮层的错瞧动速率透，可以壳将活断盼层分为洒活动强作烈程度盟不等的腥级别。柴日本分各为如表艺4—5廊所示的湾五级，下我国则交分为如网表4—痛6所示宵的四个消级。断层位置断层名称长度km走向时代活动方式错动速率切割深度

地震活动M6—6.9M7—7.9M>8东北海城断裂金州断裂70200NWWNEQQSNor1.00.1—1.0MM****华北平原高丽营黄庄断裂顺义断裂唐山断裂沧东断裂祈沐断裂10010050350330NENENENNENNEQN—QQQQNorNorTSNorS0.130.10.10.021—2MCMCM*****汾河地堑系大同口泉断裂天镇阳高断裂太谷山前断裂运城盆地韩城兰田断裂渭河大断裂18583123142200380NENEENENENEEWQQQQQQ3-Q4SSNorNorNorNor0.10.0480.0860.1172.5（0.6+）1.0MMMMMM**********银川地堑银川平罗断裂贺兰山断裂70120NNENNEQ4Q4NorNor2.00.9—1.3CC****河套地堑大青山前缘断裂鄂尔多斯断裂160300EWEWQ4Q3-Q4NorNor1.30.7*新疆富蕴断裂180NNWQ4S（右）4—12*青藏高原周边阿尔金山断裂昌马断裂香山—天景山裂海源断裂鲜水河断裂安宁河断裂则木河断裂小江断裂红河断裂1600120200237360350140300NEENWWNWWNWWNWSNNNWNNE-SNNNWQN-QQ4QQQ

QQS（左）S（左）+TS（左）S（左）S（左）S（左）+TS（左）+TS（左）S（右）5—74.5-6.5（H）1-1.4（V）1.76—3.36—107.55.7（南）1.0（北）4.96.4—7.08MMCMMMCM*************表4—4仆中国主要适活断层错呈动速率注:败上表中动Nor牺正断;古T逆滑扁;S陡走滑;掘()培左右表示助左旋或右膀旋;律M超壳胆;C辛壳断裂;*代表一厦次地震活售动活断层赚的错动盐速率多皇以地质版地貌分避析法和羞沿(跨纪)断层蝇重复测搂量或仪智器监测穴来测定碑（甚长勾基线测暑量，三挂角测量青和GP鹿S等）驱。对话灿断层的镇蠕滑段槽，可采续用跨断葛层精密吐测量或蹦伸缩仪吸定点仪王器观测赶确定其苏错动速括率。而岭对于粘堂滑段，旱这样测左得的年植错动速侮率仪是残平均年杏错动速黑率的一北小部分墙，即蠕杀沿成分磨的速率突。而平袭均错动厌速率的竭主要部岁分则来摇自间断北发生的监突然错进动事件烈，这种色突然错携动事件伪也就是辈古地震畅事件。所这类事渴件总是徐要留下桨地质的械或地貌苗的证据挖，通过卷地质地途貌分析糖，判定丸事件的漆次数、絮累积错待动距、俊各事件违的绝对氏年龄，椒就可求植出平均医错动速拾率和重蓬复错动拒周期.古地震扬事件的秘地貌证庸据最为慨直观，匪如断层倦以走滑俯为主则年有：断电错冲沟窃、溪流押、阶地汤、冲积丑扇和山宜脊。如径以倾滑餐为主或板有较大划的倾滑波分量，扑则形成辫断层陡民坎和断项层三角驱面(t应ria匆ngu桥lar念fa蹲cet康)。沿艰陡峻断众层陡崖凝往往形理成滑坡杜群。溪拔沟错断降或正断德层下陷持，往往拘形成断载塞塘或套下陷塘啊(sa熊gp扫ond擦)。1赶932熔年甘肃金昌马7狂.5级目地震就翁留下了寇很多的迟断错地车貌证据义(图4壮-17姓)如断层活伪动以倾滑稿为主，形员成相当陡请的断层崖抚。后期重迹力崩塌和枝流水侵蚀腿将此陡授斜面改造霸为缓的侵播蚀面，陡睡坎顶部的惕坡折点将歇会不断后己退，经过累足够长的咸时间，演宿化为接近成休止角的开稳定缓坡痰，剖面线包也趋近于霸圆滑曲线匪。如果突度然错断事旱件沿同一串断层面间砌断地发生棉多次，则废陡坎的演负化就会有粘如图4—那20所示蒸的复杂过离程。图中屑表示出沿但断层面曾也发生过三少次错断事梁件，先后造形成F1、F2、F3三个陡倾摆错断面。甘经重力及唯流水改造娘形成E1考、E2莲两个稳定齿侵蚀面和巷F`3一个尚售未达到酷稳定的尾自由面临。断层陡统崖的下乓盘则形颈成一个盗平缓的膏堆积斜垫坡，在肃断层陡洁崖崖脚狸先后形剑成D1，D2，D3三个崩积蛾楔，将断橡层陡崖下思部掩埋起久来。在这沸种情况下袄计算每次案错断的位合移位并测宗定平均错森动速率，娱需要地貌丝式与地质证弦据并用，荷开挖探槽纸至最早的慨崩积楔D1底部，芦求得D1底面与投断层面植交点P1，延长Ou线使之与乓断层面上脉延线相交凭求得交点盾P2。则P1P2即为三多次错断屑的累积悉错距。拴如求得沉三个崩育积楔的午绝对年飞龄值．晚再将F1、F2、F3值分别求侧出，就可现以求出平踪蝶均错动速六率及地震蓬事件的重袖复间隔。R．C魂.B办uck另man敢(19逢79)射等研究炒美国内送华达地负区断层岸时发现昼，断层景崖的主也坡角(装如图4优-20翅的F3稿`，E蔬2、E劲1)与膏其年龄役呈负对血数相关辆，其统满计经验恳公式为咬：θ＝-泄8.5渴lgT抚+52絮.5附(4沈-5)其中：牺θ为考断层崖金侵蚀面草坡角(揉度)；软T为断债层崖的渣年龄(塑年)。接用此式坛计算得归出昌马拴断裂于傍昌马地封震之前铅形成的脆两级断弓层崖的喇年龄分咸别为：辅最早一哪次错断肆形成的模最高一丧级断崖形为距今故108脏47a矿，第二而级断崖贿则距今俗196塞8a(校见图4暑—17梨，G)童。古地震震贿动效应主恰要是近代仇沉积层中崖保存的喷考砂活动迹角象。这种谁现象在我拼国最早发钓现子宁夏汽中宁，最靠近根据探介槽揭露的色喷砂活动辨判定了京盯、津、唐聪地区距今淹400盼0a和箱100楼0a的两善次大地震瞎事件(图败4—24归、25、膀26）。贱一次事件史发生在绝烤对年龄为拼3999±90a的用q层之前己，一次则墙发生于年渠龄为16该90±90a的宾q层之后豆，绝对年丹龄为10轧3060抛a的r层房诚沉积之前庙。由此可杯判定古地床震重现间风隔约为3北000液a。表4-9叼我国一些唉主要活断蓝裂古地震艘事件和强湾震重复间类隔活动断裂名称活断形状最近一次强震时间与震级古地震事件期次距今年代强震重复间隔（a）最近两次历次平均备注阿尔金山断裂（东段）左旋逆走滑a38450±1859b24530±2590c20675±1142d18580±300e12120±160>3000邢成启1988昌马断裂左旋走滑逆冲1932.12.15M=7.5a5100±340b3100±28030402500侯珍清1985海原断裂左旋逆走滑1920.12.16M=8.5a9360b7380±103c6300±70d3680±60∼36002325刘百汪一鹏1985富蕴断裂右旋走滑1930.8.10M=8.0a全新世早期b7000∼8000c3000d830±30e230f105±3.冯先岳1985宁夏香山天景山断裂东段

1709M=7.551004800汪一鹏1990西段a22090b17240c12960d?全新世5100鲜水河断裂左旋逆走滑1973.2.6M=7.6a8910±270b7430±240b5150±170d4110±180c3830±180f3270±160d2820±160h2100±150200—300李天诏（1986）赵翔（1984）安宁河断裂（北段）左旋逆走滑a?缺年龄b3736±102c2790±150d1957±150e920±80940钱洪等1989则木河断裂左旋逆走滑a5615±115b缺年龄值c745±85678885—1275任金卫活动断裂名称活断形状最近一次强震时间与震级古地震事件期次距今年代强震重复间隔（a）备注最近两次历次平均小江断裂（西支）右旋走滑1883M=8a4162±105b3210±210c缺年龄值d2823±75900阵眸李坪19851988红河断裂右旋走滑全新世期间至少发生四次强震事件最大值约为2000aC.Allen.K.E.Sieh,韩源等贺兰山山前断裂右旋走滑正断层1739.1.3M=8a>8000b4760c2720d2472473>2000廖玉华1986渭河断裂右旋走滑正断层1556.1.23M=8a20001570李永善等1982唐山丰南断裂右旋走滑正断层1976.7.28M=7.8a1486b7665±105∼76007400王挺梅1984焱庐断裂右旋逆走滑1668.7.25M=8.5a11000b7400c3500d320∼32003500高维明等1988续表另外一魂种计算潜地震重炒复周期衔的原理门为重复帐周期(社R)与估断裂平场均错动按速度(跑S)成扑反比，已而与一建次强震笋产生的泽位错量贿(D)部成正比趋，即：Rx=D/托S泊(刮4—6秘)上式适用诉于构造应秋变仅由突坡发性弹性障位错所释据放，即断陵层错动仅壳为粘滑形白式。如果志构造应变惠的释放是矛粘滑、引蠕滑兼而峡有之，则获大地震事岂件的重现念周期为：Rx＝D/(浙D一C)缎(4干—7)式中C植为平均般年蠕滑奖速率。4．3餐活断层括活动的时膏空不均匀烧性活断层在犬全新世期厉间的活动察在全世界减范围内都彻表现出明静显的时空狮不均匀性绸。在时间上翠的不均匀台性主要表挪现在活动直强度随时制间有较大撒的变化，一时活怠动强烈一府时则活动蓬微弱，因侍此突然错往动事件在鹅某一时间肯段就显得芒十分密集汗而在另一务时间段则念相对稀疏讲得多。似皆乎是这些系事件群集垦发生在其喝一时间段脏内。在空间上坟的不均匀块性主要表稼现在不同核大地构造洽区内断层孩活动强度米显著不同，同一断坐层的不同衬分支或不裤同段落也档有显著差醉异。随时碎间的延续缸，这些活动顷区或活动黑段落又会恒变为活动勺微弱或不姑活动，而积另外一些跨微弱活动腔或不活动屈的区段又四转化为强旷烈活动区活段，表现比为强烈活依动区段发离生了迁移千。查明活闷断层活隐动性的阁时空不役均匀性斯，研究扩古地震蛋事件的领群集期闪(活跃东期)和怒平静期中的交替辈以及划灭分活动叶性不同奥的区段络，并判芦定其迁胜移过程西，才能原较准确上地判定冤强震复蛾发间隔禁，为地原震危险蓄性分折避提供合惠理参数。只有这匠样才能提汪高区域稳留定性评价班、地震危图险性评估隶及概率分秒析水平。近年来，绘我国许多诊横跨活断戚层揭露出佩的大量古顺地震事件舱的研究表料明，在全脊新世内活烂断层的活届动速率也藏有明显变究化，表现士为快速滑纯动与缓慢亦滑动。活何动阶段与岩静止阶段矩相交替的驰间歇活动柴特点。这院一特点和拳我国长期歼历史地震予记录所表救现出的地距震活动分野期分幕、闷有活跃期坝与平静期灯的特点相搂一致。古缝地震事件系的群集期栋代表活跃右期而分布邻稀疏期则袜代表平静凶期。图4—3身0给出了央青藏高原门内部及其决边缘、甘伍新一带、抚华北三个犬地带的1秆6条活断弄层上12巾000鬼a以来轮的古地震割事件在时禁间上的分峰布情况。由时间戚序列图艳可以看撒出以下怀的一些删有实际克意义的贯情况。1．青藏兰高原区1渐0条活断行层(图4咽—30中线的No．僻2—11虾)共揭露积出51次邻破裂事件尝，总计平规均重复错茎断间隔为娃2100药a.2．不同情活断层上大错动事件流在时间分胀布的组合华方式方面输是多种多井样的，大垂致可分为赞三种类型曾，即：单秧发式、群帝发式和混役合式。每隔较忆长时间衣间隔发甲生一次抵强大事私件且时播间间隔暂比较均康匀一致爽的为单尽发式。透例如郯宇庐断裂杰中段沂欠沭断裂剑和新疆泡二台断独裂都是雷每隔3趁000务一35糖00让a发生俗一次强从烈事件工(地震老震级8苍级左右陕)。在某一时滴间段内群锦集发生多播次事件而嫁在此时间恰段以外则抽比较平静比的为群发患式。例如咬阿尔金山赢断裂西段咐在距今2装000一你4500赚a发生瓦群集的多丑次事件，徐而在此时川间段以外词则仅有个剖别事件发档生。既有事件锈群集发生敬阶段也有福单发阶段匪为混合型尊．例如鲜瓦水河断裂汤。4．3．具2活延断层错动雹在空间上哑的不均匀隔性从前一侍节断层强平均错划动速率房诚的讨论无中可以口明显看获出，我课国活断伸层的错滤动速率麦具有区坝域性的谷不均匀慢性(见阴图4一孩16)泡。西部稿高于东绒部，东丧部的华柔北又高馒于东北趋和华南抱。由于有筛这种区厘域性的块差异，挥故有的贷研究者范将我国牺划分为乎如图4胞—31折所示的胁新疆、垫青藏、砌东北、松华北、袜华南、皮台湾、瓜南海七丙个断块荐区。其旺中紧邻捕板块碰晨撞带的台青藏高涛原及其基周边，中紧邻板甩块俯冲中带的台耳湾，断礼层的新滥活动较馅为强烈心。同一区柔域的不铃同断层盟，同一少断层的薯不同分吃支或同忧一断层膏的不同勾段落，低其活动纱性也是举不均匀狗的（以邪滇西北患地区为努例说明汁）。4．4稀活鞭断层区在规划设攀计建筑垃物的原锦则大坝和越原子能补电站这科类极重滔要和失象事后果榜很严重概的建筑品物，最俯好不要寺在活动拆断层附司近选择资场地。积如果必麻须在有解活断层悬的强烈偏地震区恋修建，请例如开解发我国希西南地欧区的丰腊富水力熟资源，膜既不可缺避免地究要在有透活动断虫层和强绑烈地震暖区建筑侍大坝，功此时必父须在场址选核择、建筑物醉类型选唇择和结构设近计上采取占必要的愈措施以割保障建朱筑物的渐安全可乳取。4.4础.1规当划选场要对几个跪相互比较聋的场址进堂行断层相轿对活动性声评价。(1)有裳低级别的柄活断层的罚场地优于淡有高级别纵的，有活奇动时期老饭的断层的食场地优于置有活动时极期新的，阴有全新世得(110邻00a茫)内无活拴动的断层障的场地优闷于有全新拍世内有活械动的断层书的场地等捷；(2)尽烫可能避开京主断层带独；(3)弯如为逆苹断层或箩正断层拾类型，召尽可能宝避开有巨强烈地眨表变形推和分支蛇、次生英断裂发凶育的断艰层上盘大(逆断诵层的上郑升盘、已正断层垒下降盘拐)。如抱有较大澡的正、挖逆断层龟，场地彼往往需议要选在炊距主断淡面数千歇米之外凝。4.4.骑2建筑物浑类型选择若证实场沙地中有活材断层穿过仗，或场地驰位于活动评的逆、正圆断层上盘么有可能产样生分支及也次级错断放，则应选钱择在错动闭下不致破秘坏的建筑接物型式。对于坝沟来说，拘在上述炒情况下看均不宜悼建筑混渠凝土坝轨，而只饭能建散拜体堆填茧坝。所有混凝若土坝都是宋坚硬脆性住的，除少证数例外均驶建于基岩壶上，靠坝顶与基岩接绝触面上的黄联系来保乞证建筑物特的安全可割靠。任何胳有垂向分秩量的断层秃错动，即威使是错动雀为l0一冻20mm役的次级断奔层错动，驾必然或者柜是使坝离丙开地基．秋破坏它与关地基的联罩系，或是灯坝体中产康生破裂。在混凝塘土重力扮坝的情好况下，南断层错印动如破员坏了坝赌底面与测地基的史联系，扬则坝底涌面必然勉要承受然水的全危扬压力揪，其结坡果必然梅产生沿炊坝底面帝的浅层踏滑动而谋造成坝支的失事茫。如为混粪凝土拱斑坝，坝污的两个快部分之竹间如果铸产生突己然错动事，既使良错动值适仅为0第.25士一0.赞5m，跃就会由恐于混凝薄土的压宵碎或坝后的一端骄与拱座顷脱离造驾成坝的采突然和泄全部毁秀坏。散体堆膜填坝即牺使坝体贿两个部墨分被错泰开3—供5m，她也不会币导致坝四的破坏鼓。因为琴坝体本北身非常因宽厚而幅且是柔蔑性的，由单纯这浅种错动惨可以通挺过坝体切自身调编整来适攻应。只要正房诚确设计脉使错动甜后坝体宝内不残昨留开口亏裂缝，盟沿错动海带虽有当强烈渗特流但不级致发生偏管涌，绵则坝本腿身不会旧失事，艳而且修棋复也很贿容易，违只要对假被错开蛮的心墙锤部分进述行灌浆你就可以顽修复使虽用。选堆填坝还有一个末重要的好处，即改肢变设计蚊的适应兆性强。炕通常在直清理坝证基时往杏往可以狐得到可左信赖的输断层活与动资料枕，如发昌现原设换计时未蛛考虑到厦的断层央新活动计证据。固改变堆悲填坝的马设计细遍节使之角适应于得地质环考境是易薪于办到右的。如烫系混凝痕土坝则慢必须完兴全改变沫设计，脆由于短但期做不魔到这一恩点，以缩慧前开挖位基坑的庭工作量医往往报酱废。4.4抽.3竖建筑物溉结构设狮计4.4.翻3.1捞土坝结值构设计原务则近20巩0年的思活动断羞层最大扒位移一晨般小于闷5-7群m．平哀均小于劝lm，悄所以设召计的土厨坝应能专保证在庄产生5劣-7m怠的错动哲时不致招出现大滔的开裂抗，不致沸由于沿起错动带茶的强烈逮渗流引套起管涌醋而溃决威。所以斑一般设据计为有才相当厚踢的无粘戏性土过胶渡带的捧多种土她质坝。（1）保伸证错动后文不残存深评大开口裂扑缝砂、砾谋石、砂驳砾混合竹物和硬茅岩石的冰块石，柔如无相安当量的摔粘土粉坟土混入范物是无赤粘性的福，所以鸡不能支范持达一到定高度驻的陡立质裂缝边抄壁。因之在煮这种土盆体中产字生错动层后，断慈层位移基瞬时形教成的任惰何开口膏裂缝部段立即被紫缝壁坍假塌所封乒闭，因饥而裂缝渣不致存盗留下来献。或者歪说这类推材料可屯以起填笛缝塞(惕cra刮ck作sto栋ppe覆rs)奸的作用厌。高土约坝为了承消除差嗽异沉陷表在坝体革内出现独的裂缝威，也用温这种无狸粘性土历过渡带娇作为填屡缝塞，笑所不同害的是用坊于防止拴活断层疗错动出肌现的裂灶缝者要帅厚得多员。错动后场一般在菌接近坝甜项面处怎残留一扯定深度增的开口怠裂缝(防图4-和8）。剥开口裂忙隙最大拨深度可卧以按以场下方法鲜估算。群。(2)能馆安全控制歼大的渗流趟量即使粘手性心墙饱由于断院层错动腥而错开煎，由于弃心墙两错侧的无呜粘性土焦的过渡涛带渗透开性低，链渗流量段可以被箱降低到访一个可奏以安全阁控制的盾数量。居下游有构一堆石挑带渗透掠性很强神，最大己可能渗愿流量可株以通过纹此带由卖坝趾处况安全泄垃出。无激粘性土柳的过渡顶带与块层石带之旺间要按挤反滤层粪原理设疼计保证葛不发生授潜蚀。可以用简士化为由无晒粘性土过启渡带和下调游组堆石耍带两个要犁素组成的纹示意剖面弓(图4-皱36）：魄估算最大各渗流量，豆并说明即槽使在没有越粘土心墙兽的情况下皱，渗流量惊虽大但坝宪仍是安全久的。实际上一合般设计的记心墙两侧油对称，心精墙上、下名游都有一袭个无粘性块土过渡带肝，如心墙进错开，上袭游砂必然贝进入裂缝煤并将之充哥塞，下游堵过渡带砂徒也会以裂只缝壁的坍馋塌而使本镜带内的裂者缝闭合，疗从而使渗程流量减小伤，且两侧顾对称也可垃以使被错浑断的心墙忘易于用灌繁浆法修复西。4.4罩.3.丛2尽其它类等型建筑从物的结绑构措施踩实例日本山览阳新干毁线的新挠神户车唐站，建趟于两隧双道之间爹的高架饲桥上，扭恰位于界六甲山逆活断层剑之上。遇由于地毕形及城谦市环境笔方面的贞原因，猜车站的足位置不刮能改变止，只能决采取适弃应于地打质条件急的结构豪。4．5部活锡断层的吵调查监才测与研捐究4.5.粒1活断层敲的调查活断层燃的工程买地质调暗查目的搅在于准渗确确定再建筑区神附近活既断层带狡位置，燃确定建枯筑区内碰有无活粒断层，每活断层扒带的宽属度，错比动最大它幅值及柳变形带线宽度，据以及间角断活动统的时间烟间隔，共如果伴吧有地震亲，则应极进行地否震研究薄(见第荒五章)粪。4.5城.1.巨1喊低阳光仇角航空敌摄影航测照片醉可以看到旗地表研究泡所不能看叹到的迹象挨，在研究萝属于线性居构造的断截层中是很姻有用的。融有些主干停走向错动眉活断层在匪图上极易串看出．另一些极熊端情况，抗例如逆断肯层，既使字是有丰富好经验的解排译者也只天能定为可捐疑断层，泪所以一定克要两个有凶经验的人腐分别解译葛，以排除敏不可靠的旦主观判断迫。区域研能究用1：浆3000宪0一I：绍6000令0，详细猛研究用I示：100按00一1吧：200鄙D0的图粪件。4.5.暖1.2棕开挖探卵槽主要研究员跨断层的义最新沉积秧是否被断猴层错断及芽其错动幅齐度；提供安含碳物质醋的样品以惰定绝对年昏龄，以便滋判定错动庸的时代；摘揭露重复性错动证据满，如较老核地层比新跪地层错距疮大、多次艰的地层砂布土液化造促成的多次蜘喷砂的地覆层记录等私等，以判丽定间歇错猾动的时间元间隔。所需探槽悠深度一般化不大，约钉为2-4努m。揭露后猛必须小依心地以素铲清除脏槽壁浮关土，用摘刷和刮害刀清理悠壁面以外便详细苗观察和滨测绘细昆节。因奏为既使松是大的邀活断层霸，最近粉期表层犁沉积中等的错动截带宽也脚仅有1垒0-2催0mm躺或更少伴，不仔央细研究浙细节往爱往会作拆出错误秘结论。在研究阴中须注罪意的以们下几点衣；(I)断绝层泥的表仙观“新鲜截程度”不竿能用于作究为断层近亮期活动的守证据，因帮为在地表概风化带以绘下断层往安往成糊状瞒未风化的魄外貌，由方新鲜土及练未风化的佳破碎岩石惹组成，既考使数百年胖无措动也管是这样。(2