區域地殼穩定性第一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二第一節

區域地球動力學環境條件

一、區域穩定性

1.定義:指工程建設區域的現今地殼,由于天然或工程因素引起的地應力變化,主要產生構造,火山,地震等活動所造成的具有區域性地殼表層位移和破壞的程度.

2.建筑措施:

(1)區域地殼穩定性分析;

(2)合理選址,避開火山,構造,地震等活動強烈地區;

(3)分析構造發育史,近期構造活動情況;第二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二3.地殼表層位移及破壞

(1)現代發生發展的地殼升降,翹起,褶皺,斷裂;

(2)有區域分布的物理地質作用:如巖崩,滑坡,砂土液化,粘土塑硫,地面不均勻沉降;

誘發因素:應力平衡被打破(地應力變化)

對工程的影響程度:

(1)新構造運動在較長地質年代里大范圍內進行,易于避免;

(2)活斷層危害嚴重;

(3)地震將造成災難性損失;

(4)產生滑坡,泥石流;第三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二4.區域穩定性及邊坡穩定性的工程地質研究

區域穩定性重點研究抗震和抗斷問題，關鍵是找出控制區域穩定性的優勢斷裂和優勢段，在應用顯微構造包裹體分析確定隱伏優勢斷裂和應用概率分析法評價區域穩定性方面獨具特色，實現了抗震抗斷的數值評價。在巖坡破壞機理和系統分析和評價可靠度方面也得進行研究.第四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二(1)中國區域地殼穩定性定量化評價與分區

中國地處環太平洋構造帶與地中海構造帶交接部位，地質構造復雜，活動性較為強烈，各種內動力地質災害比較嚴重，總體看來中國區域地殼穩定性相對較差。為了使區域地殼穩定性評價與分區獲得定量化認識，更好地服務于經濟建設和減災防災，應著重分析中國現今活動的主要構造體系與內動力地質災害的分布規律的基礎上，首先進行區域地殼穩定性定量化評價待評區的劃分；其次進行定量化評價指標的選定、取值、權重分配及評價標準的定；最后運用模糊數學進行中國區域地殼穩定性定量化評價與分區。第五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二(2)我國區域地殼穩定性研究的新進展

區域地殼穩定性研究是工程地質學中與地質力學和構造地質學關系密切的一個分支學科。近10年來，隨著國家大型工程建設的高速發展，區域地殼穩定性研究取得了長足的進步，逐步形成了自己的學科理論——區域地殼穩定性工程地質學。

我們從兩個方面介紹這門學科在基礎理論、研究思維方法等方面的一些新進展。

(1)學科理論體系的建立和完善。重點論述地殼穩定性分析、主要地質災害風險估算和地殼穩定性評價3個層次的基礎理論。

(2)研究思路和方法不斷更新。主要論述系統的、多層次的研究思路；動態的、發展演化的研究思路和多種方法相互補充驗證的研究思路。第六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二二、區域地球動力環境

區域地球動力環境穩定控制因素:地應力

1.地球動力學環境對工程建設至關重要影響的地應力,地質作用,地形地貌演化的過程。

2.地球動力學

例如:選擇在區域穩定性條件較好，地質構造簡單，斷裂不發育的地段，橋線方向應與主要構造線垂直或大交角通過。

橋墩和橋臺盡量不置于斷層破碎帶和褶皺軸線上，特別在高地震基本烈度區，必須遠離活動斷裂和主斷裂帶。第七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二第二節

活動斷裂工程地質研究

一、區域地殼穩定性問題

1.區域地殼穩定性問題主要有:活斷層,地震具有區域性,突發性,大災難等性質,并且90%以上的地震是由活斷層所引起的.

2.活斷層并一定誘發地震,主要分:粘滑地震和濡滑地震,其中粘滑地震是發震斷層,而濡滑地震是非發震斷層.第八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二第九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二二、活斷層

1.活斷層定義:現今仍在活動的;近期曾經活動過的;將來可能會活動的斷層.

2.對活斷層的有關討論:

(1)近期曾經活動的以及現在活動的沒有任何意義;

(2)潛在的活動斷層:對其時間上限有爭議;

對于曾經活動的斷層,主要有:第四紀以來活動過;

晚更新世之內活動過;

是近3.5萬年以來活動過;

全新世以來活動過;

第十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二美國原子能委員會:狹義上,是全新世一萬年以內;

廣義上,能動的斷層,過去3.5萬年內活動過;

過去50萬年內反復活動過,與之有聯系的斷層;

有地震活動記錄的斷層;

在我國:分鐵路1萬年內;

核電站5萬年內;第十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二3.活斷層的基本特征:

(1)深大斷裂反復活動的產物;

(2)具有繼承性,反復性;

(3)具有兩種活動方式:

a.粘滑斷層:由突發性滑動完成,滑動迅速;

b.濡滑斷層:由持續性滑動完成,滑動緩慢;第十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二三.活斷層研究

1.產狀:考慮走向,傾向,傾角;

2.斷層長度,斷距:

M=3.3+2.1LgL

M---斷層震級;

L---相應的最長地面斷裂長度(以km計);第十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二3.錯動速率和錯動周期

a.錯動速率:(mm/a)一般是通過重復精密地形測量和研究第四紀沉積物年代及其錯位量而獲得的.重復精密地形測量可以精確得測定活斷層不同地段得現今錯動速率,而第四紀沉積物年代及其錯位量的研究,則只能確定活斷層在最新地質時期內的平均錯動速率.

b.錯動周期:活斷層每兩次突然錯動的時間間隔.其主要取決于斷層周圍地殼應變速率和斷層面鎖固段的強度,與地殼應變速率和斷層走向長度有關.第十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二4.活斷層的年齡判據:

其主要判據有錯斷地層年齡和斷層物質絕對年齡法.

a.錯斷地層年齡:此法適用于錯斷斷層帶及其所在地質體上覆蓋第四紀沉積物的條件上;

b.此法是從斷層內采取樣品,并用專門儀器測定樣品重某些礦物,巖石,化石的物理,化學性質和顯微結構的變化等,用以確定絕對年齡.如下圖所示：

第十五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二第十六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二5.活斷層研究舉例:第十七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二四、活斷層鑒別

1.地質,地貌,水文地質特征:

a.地質特征:最新沉積物的地層錯開,是活斷層最可靠的地質特征.一般來說,只要見到第四紀中晚期的沉積物被錯斷,一般其斷裂帶由松散的破碎物質組成,滑坡,新斷層中的膠結物較少.

b.地貌特征:活斷層往往構成兩種截然不同的地貌單元的分界線,并加強各地貌單元之間的差異性.

典型的地形是:一邊是斷限區,一邊是隆起區,兩者界線孑然分明.

c.水文地質特征:活動斷裂帶的透水性和導水性較強,因此當地形,地貌條件合適時,沿斷裂帶泉水常呈現狀分布,且植被發育.

第十八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二2.資料鑒別:

歷史地震和歷史地表錯斷資料,記錄,佐證,考古方法等;3.儀器測定:

利用精密儀器進行位移測定.如:利用密集的地震臺網能確切的測定小震震中位置,并確定活斷層的存在.第十九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二五、活斷層的工程地質對策

區分老斷層,活斷層和新斷層.

1.進行區域穩定性研究,區別老斷層,活斷層和新斷層,并找出優勢斷裂;

2.選址要慎重;避開活動斷裂帶,主斷層,重大建筑物放在下盤為主;

3.采取,避讓,大角度相交的措施;

4.建筑物采取結構措施,對結構進行抗震,減震方式.第二十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二第三節

地震工程地質研究

一、地震的有關概念

1.地震:地殼表層因彈性波傳播引起其振動作用的現象.

分類:構造地震;火山地震;陷落地震;還有水庫地震;深井注水地震;采礦和核爆炸地震等.

2.地震研究:

地震研究--->對建筑物的破壞;

場地地震效應-->砂土液化,地震波傳播;

地震小區劃;

地震區選址;

工程抗震;第二十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二二、地震地質及地震波

1.發震的地質條件

(1)呈帶狀分布:有太平洋板塊;歐亞板塊;印度洋板塊;美洲板塊;地中海--喜馬拉雅板塊;環太平洋板塊等;

(2)發生的必備條件:

a.介質條件:巖性呈脆性,硬脆性巖層;

b.結構條件:構造條件;如活斷層斷,拐,交匯,分支,錯列點;

c.構造應力場:積累;第二十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二2.地震波

(1)地震波:是彈性波,破壞的原動力,是地震發生時引起建筑物破壞的原動力,由震源發出的彈性波.

分有:

體波:通過地球本體傳播的波;

面波:由體波產生的次生波,經過反射,折射后沿地面傳播的波.第二十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二3.震源機制及震源參數

(1)震源機制:地震發生時的物理過程.地震臺網監測,解釋.研究表明:可由力偶,赤平極射投影解釋.

(2)震源參數:地震發生時,震源處的一些物理量來描述震源物理過程.由斷層面的走向,傾向,傾角,斷層兩盤的錯動方向,幅度,震源斷層長度,震源主應力狀態.第二十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二第二十五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二第二十六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二(3)震級:由地震發生時釋放出的能量大小的尺度,能量大則震級大.

a.震級:M=lgA,A---振幅.

距離震中100km處地面標準地震儀所記錄的以微米表示的最大振幅的對數值.

b.在我國,使用的是非標準地震儀,

近震--距離<1000km,采用地方震級:ML=lgAu+R(*);

遠震--距離>1000km,采用面波震級:MS=lg(Au/T)max+X(*)+C;

Au--微米表示的實際地動位移;R(*)--起算函數;T--面波周期;X(*)--面波起算函數;C--站臺校正值;

第二十七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二c.能量和震級:lgE=4.8+1.5M;則M=2/3*lgE-A

d.震級上限:震級在理論上是沒有上限的,實際上是由于巖體強度有限,目前已經記錄的最大震級微9.84級.第二十八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二(4)烈度:衡量地震引起的地面振動強烈程度的尺寸.于震源分布,傳播介質,震源深度,震中距等有關.

烈度表:但大多數烈度表反映的烈度缺乏定量標準,以致烈度的評介不夠準確;為了使宏觀烈度定量化,國內外地震工作者力求用于振動有關的有個物理量來劃分烈度.在地震烈度六度以上必須進行抗震設計.

基本烈度:在今后一定時間內(100年)和一定地區范圍內一般場地條件下可能遭遇的最大烈度.作為工程抗震設計的一般依據.

設防烈度:使抗震設計采用的烈度.對于一般建筑物采用基本烈度;中大建筑物應提高烈度級別;六級以上必須進行抗震設計.第二十九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二4.地震帶分布及地震地質基本特征:

(1)基本分布規律:板塊接縫和板內地震;

(2)我國有23個地震帶;

(3)5點基本特征:

a.強震活動發生在區域地震帶內;受構造活動影響;

b.我國大陸地區地震受控于現代構造應力場特征;

c.強震活動經常在斷裂帶應力集中的特定地段上;

d.絕大多數強震發生在一些穩定斷塊邊緣的深大斷裂上,而穩定斷快內部很少活基本沒有強震分布;

e.裂谷斷陷盆地控制了強震發生;第三十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二5.地震工程分析

(1)振動破壞效應

a.靜力分析:建筑物剛性,地震力不變,加速度各處不相等;M,P.水平狀態:P=M*a0max=w*Kc;垂直狀態:P`=M*a0`max=w*Kc`;其中:Kc=a0max/g;

Kc`=a0`max/g;

一般建筑物的豎向安全系數儲備較大,能承受附加的垂直地震荷載,可以不考慮鉛直地震荷載的影響.第三十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二b.動力分析法:采用反映譜法,假定建筑物結構微單質點系的彈性體,作用于其基底的地震運動為簡諧運動.

主要參數有:卓越周期和動力系數

卓越周期:震源發出地震波傳到地表巖土體,迫使其振動,由于表層巖土體對不同周期的地震波有選擇放大作用,某種巖土體總是以某種周期的彈性波選擇放大由為明顯和突出,使地震記錄圖上的這種波記錄得多而好,也為特征周期.

動力系數:q=a(max)/a0(max);第三十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期二(2)地面振動效應

a.砂土液化:破壞地基基礎及地面建筑物；

b.破裂效應:產