斷裂構(gòu)造對地應(yīng)力場的影響及其工程應(yīng)用

《斷裂構(gòu)造對地應(yīng)力場的影響及其工程應(yīng)用》主要介紹斷裂構(gòu)造對地應(yīng)力場的影響及其工程應(yīng)用。

《斷裂構(gòu)造對地應(yīng)力場的影響及其工程應(yīng)用》共分8章，主要內(nèi)容包括地應(yīng)力的形成及其影響因素，中國西部地區(qū)地應(yīng)力場特征及其形成機(jī)理，活動斷裂對地應(yīng)力場、非活動斷裂對地應(yīng)力場的影響的研究，斷裂構(gòu)造對地應(yīng)力場的影響的數(shù)值模擬分析，復(fù)雜斷裂構(gòu)造復(fù)合條件下的地應(yīng)力特征及斷裂構(gòu)造對地應(yīng)力場的影響的工程應(yīng)用等。

《斷裂構(gòu)造對地應(yīng)力場的影響及其工程應(yīng)用》可供土木工程、地質(zhì)工程、巖石力學(xué)等工程技術(shù)人員及高等院校相關(guān)專業(yè)師生參考。2100433B

斷裂構(gòu)造對建筑工程場地影響評價不同于抗震設(shè)防。斷裂構(gòu)造對建筑工程場地影響是指地震時老斷裂重新錯動直通地表，在地面產(chǎn)生位錯，對建在位錯帶上的工程建筑，其破壞是不易用工程措施加以避免的，因此規(guī)范將位錯帶劃為危險地段應(yīng)予避開。多年來，有關(guān)諸多行業(yè)對位錯產(chǎn)生條件進(jìn)行了大量調(diào)查研究，取得了較為一致意見，對指導(dǎo)工程實踐具有重要意義；抗震設(shè)防是依據(jù)地震烈度進(jìn)行抗震設(shè)計，其主要方面是選擇適宜的上部結(jié)構(gòu)形式及基礎(chǔ)類型，并依據(jù)抗震規(guī)范上有關(guān)規(guī)定對建筑物進(jìn)行抗震強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行驗算。

建筑工程基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)考慮斷裂構(gòu)造地基不均勻。斷裂構(gòu)造多因擠壓破碎或蝕度，以及諸多斷裂構(gòu)造膠結(jié)差且富水性強(qiáng)等因素，則其工程性質(zhì)差，巖土工程設(shè)計參數(shù)遠(yuǎn)低于圍巖正常巖體，地基不均勻，基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)注意斷裂構(gòu)造的工程特性。場地內(nèi)存在發(fā)震斷裂構(gòu)造時，應(yīng)對斷裂構(gòu)造的工程影響進(jìn)行評價，并應(yīng)符合下列要求：①對符合下列規(guī)定之一的情況，可忽略發(fā)震斷裂錯動對地面建筑的影響:抗震設(shè)防烈度應(yīng)小于Ⅷ 度，在地震烈度小于Ⅷ度的地區(qū)，可不考慮斷裂對工程的錯動影響。因為多次國內(nèi)外地震中的破壞現(xiàn)象均證明在小于 Ⅷ 度的地震區(qū)，地面一般不產(chǎn)生斷裂錯動；非全新活動斷裂： 在活動斷裂時間下限方面，對一般的建筑工程只考慮 1萬年( 全新世) 以來活動過斷裂， 在此地質(zhì)時期以前的活動斷裂可不予考慮。對于核電、水電等工程則應(yīng)考慮 10萬年以來( 晚更新世) 活動過的斷裂，晚更新世以前活動過的斷裂可不予考慮；抗震設(shè)防烈度為 Ⅷ 度和Ⅸ 度時， 前第四紀(jì)基巖隱伏斷裂的土層覆蓋厚度分別大于 60m 和 90m：根據(jù)我國近年來地震位錯考察，強(qiáng)震時產(chǎn)生的地裂縫不是沿地下巖石錯動直通地表構(gòu)造斷裂形成的，而是由于地面振動，表面應(yīng)力形成的表層地裂。這種地裂縫僅分布在地面以下 3m 左右，下部土層，并未斷開( 挖探井中證實)，在采煤巷道中也未發(fā)現(xiàn)錯動，對有一定深度基礎(chǔ)的建筑物影響不大 。

采用巖石破壞過程分析系統(tǒng)(RFPA2D)，通過對斷裂應(yīng)力場數(shù)值模擬分析，表明構(gòu)造應(yīng)力場條件下含斷裂巖體的 聲發(fā)射的能量最大值和累計值都遠(yuǎn)大于重力場，說明構(gòu)造應(yīng)力場條件下巖體應(yīng)力高于重力場。通過對北票礦區(qū)淺源地震的分析，認(rèn)為現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場和斷裂對礦震等地質(zhì)動力災(zāi)害的發(fā)生起控制作用。一般說來，斷裂的活動性及應(yīng)力場性質(zhì)不同，地質(zhì)動力災(zāi)害發(fā)生的強(qiáng)度和頻度也不同。

斷裂應(yīng)力力學(xué)參數(shù)

為進(jìn)行模擬應(yīng)力場的對比分析，在重力場條件下 ,設(shè)模型內(nèi)無斷裂，外部載荷按金尼克方法計算，約為巖體自重應(yīng)力γH的1～1/3。在構(gòu)造應(yīng)力場條件下，外部載荷選取，按實測地應(yīng)力資料統(tǒng)計給出，為巖體自重應(yīng)力γH的1.5～3倍。模型內(nèi)含有斷裂，在斷裂處，介質(zhì)是不均勻的，斷裂附近的應(yīng)力大小和方向都將發(fā)生較大變化。對斷裂帶的力學(xué)參數(shù)，采用弱化斷裂內(nèi)介質(zhì)的方法處理斷裂帶。根據(jù)實驗結(jié)果，Ⅰ級斷裂帶的彈性模量和抗壓強(qiáng)度取正常巖體力學(xué)參數(shù)的1/10，其它級別斷裂取1/5。

斷裂應(yīng)力斷裂幾何參數(shù)確定

從地質(zhì)研究上看，中國大型斷裂的寬度可達(dá)40km(郯廬斷裂魯北段),而研究中的斷裂有時就是某一條斷層，寬度可以小到幾米。因此，僅用某一斷面露頭的寬度來表示某一斷裂的寬度是不合適的。斷裂常常表現(xiàn)為一系列規(guī)模不等的近于平行的斷 層或構(gòu)造弱化帶。所以，斷裂越大、越深，它的寬度就越大。從理論上講，利用高精度儀器，布設(shè)小間距的地球物理探測網(wǎng)可以揭示斷裂帶的實際寬度，但對于礦區(qū)局部區(qū)域的斷裂(級別低，規(guī)模小),還沒有這方面的資料。為此 ,斷裂寬度根據(jù)上述推斷、斷裂級別和計算要求進(jìn)行處理。確定Ⅰ級斷裂寬1000m，Ⅱ級斷裂寬500m，Ⅲ級斷裂寬200m，Ⅳ級斷裂寬100m，Ⅴ級斷裂寬50m。

斷裂構(gòu)造巖是指在構(gòu)造應(yīng)力作用下，巖體斷裂帶及其兩側(cè)影響帶產(chǎn)生變形，壓碎和重結(jié)晶等動力變質(zhì)作用而形成具有一定組織結(jié)構(gòu)的巖石。斷裂構(gòu)造巖的分類工程地質(zhì)研究中常按巖石受擠壓破碎或動力變質(zhì)的程度將斷裂構(gòu)造巖分為壓碎巖、斷層角礫巖、糜棱巖、斷層泥等4類。

壓碎巖

指初始發(fā)生破裂，尚無顯著位移的巖石。常分布在斷裂破碎帶與完整巖石的過渡帶，在裂隙中可充填松散的碎屑或不同成分的巖脈。

斷層角礫巖

原巖經(jīng)壓碎、拉裂或剪切形成的棱角狀碎屑經(jīng)膠結(jié)而成的一種角礫巖，又稱構(gòu)造角礫巖。根據(jù)受力的不同又分為：張性角礫巖，角礫大小懸殊、棱角尖銳、分布凌亂、膠結(jié)疏松;壓性及剪性角礫巖，角礫較細(xì)，略有磨圓，故又叫磨礫巖，或稱構(gòu)造礫巖。磨礫巖微具定向，膠結(jié)緊密。斷層角礫巖的工程地質(zhì)性質(zhì)取決于膠結(jié)物質(zhì)及膠結(jié)程度。硅質(zhì)、鈣質(zhì)膠結(jié)的力學(xué)強(qiáng)度高，泥質(zhì)膠結(jié)的力學(xué)強(qiáng)度低 。

糜棱巖

原巖經(jīng)強(qiáng)烈擠壓、碾磨形成粒度極細(xì)的糜棱物質(zhì)膠結(jié)而成。原巖的組織結(jié)構(gòu)已全部破壞，粒徑一般< 0.5～ 0.2mm，大部分礦物顆粒肉眼已難于辯認(rèn)。糜棱巖有類似流紋的條帶構(gòu)造。泥質(zhì)膠結(jié)的糜棱巖重結(jié)晶現(xiàn)象不顯著，質(zhì)軟疏松，力學(xué)強(qiáng)度低，并出現(xiàn)絹云母、綠泥石等新生礦物。具千枚狀構(gòu)造的糜棱巖稱千枚巖。

斷層泥

巖石受強(qiáng)烈擠壓、剪切、碾磨而形成的松軟狀物質(zhì)，主要成分為黏土礦物。斷層泥多呈條帶狀及透鏡狀，連續(xù)或斷續(xù)分布于斷層面附近或成為斷層角礫的膠結(jié)物，多呈塑性狀態(tài)，遇水有軟化、崩解或膨脹特性，抗剪強(qiáng)度極低。2100433B