基于尺度律的裂隙网络生成及其对地下厂房稳定性的影响分析

以锦屏二级为工程背景,通过对猫猫滩闸址区域内断层的统计,得到断层数量与尺度的幂律关系,并通过分段线性拟合的方法估算了断层系统的尺度-数量分维发现,当断层迹长 0.1 km时,分维 0.487 5;当断层迹长 0.1 km时,分维 1.496 1。通过该尺度律关系,结合蒙特卡洛法,推演了更小规模的节理的空间分布。运用DDA数值计算程序,分析并模拟了大水沟地下厂房的开挖过程,获得了高度节理化的由开挖引起的应力、位移变化图。     

塔里木盆地碳酸盐岩走滑断层破碎带宽度—高差相关性分析

断层破碎带的宽度—位移关系对断层发育机制研究与致密储层的勘探开发具有重要意义。露头研究一般认为断层破碎带的宽度与位移呈幂律关系,但往往难以获得地下走滑断层破碎带的宽度与位移数据。在走滑断裂精细解析基础上,结合断层破碎带的井—震响应分析,通过塔里木盆地塔中、塔北地区10条走滑断裂带三维地震资料测量断层破碎带的宽度与高差,研究断层破碎带宽度与高差的分布及其相关关系,探讨碳酸盐岩断层破碎带的分布规律。结果表明：① 塔里木盆地寒武—奥陶系碳酸盐岩断层破碎带发育,破碎带宽度达3000 m,一般在100~700 m,不同地区与不同岩性碳酸盐岩断层破碎带具有相似的宽度分布范围;② 碳酸盐岩断层破碎带的宽度与高差具有较好的正相关性,断层破碎带宽度/高差比值高达70,一般在3~16,回归分析同一条断层的破碎带宽度是高差的4~12倍;③ 大多碳酸盐岩断层破碎带的宽度与位移以幂律关系继承性发育,但其中部分快速生长,而另一部分减速生长,并造成数据的分散性。结果揭示：① 断层破碎带的宽度与高差相关性分析的方法可以用来预测碳酸盐岩断层破碎带的分布;② 即便在相同的构造背景与岩性条件下,同一条断层破碎带的宽度与位移也可能不是简单的线性或幂律关系,而是呈现多趋势或多阶段的分布规律。     

塔里木盆地碳酸盐岩走滑断层破碎带宽度—高差相关性分析

断层破碎带的宽度—位移关系对断层发育机制研究与致密储层的勘探开发具有重要意义。露头研究一般认为断层破碎带的宽度与位移呈幂律关系,但往往难以获得地下走滑断层破碎带的宽度与位移数据。在走滑断裂精细解析基础上,结合断层破碎带的井—震响应分析,通过塔里木盆地塔中、塔北地区10条走滑断裂带三维地震资料测量断层破碎带的宽度与高差,研究断层破碎带宽度与高差的分布及其相关关系,探讨碳酸盐岩断层破碎带的分布规律。结果表明：① 塔里木盆地寒武—奥陶系碳酸盐岩断层破碎带发育,破碎带宽度达3000 m,一般在100~700 m,不同地区与不同岩性碳酸盐岩断层破碎带具有相似的宽度分布范围;② 碳酸盐岩断层破碎带的宽度与高差具有较好的正相关性,断层破碎带宽度/高差比值高达70,一般在3~16,回归分析同一条断层的破碎带宽度是高差的4~12倍;③ 大多碳酸盐岩断层破碎带的宽度与位移以幂律关系继承性发育,但其中部分快速生长,而另一部分减速生长,并造成数据的分散性。结果揭示：① 断层破碎带的宽度与高差相关性分析的方法可以用来预测碳酸盐岩断层破碎带的分布;② 即便在相同的构造背景与岩性条件下,同一条断层破碎带的宽度与位移也可能不是简单的线性或幂律关系,而是呈现多趋势或多阶段的分布规律。     

城市活动断层数据库在苏州地区断层精确定位中的应用

通过城市活动断层数据库建立断点与断层的拓扑关系,结合遥感解译、物探、钻探、地质地貌等多项专题数据的成果,综合判定断层的空间位置与展布特征。精确定位后的断层F_1与资料收集确定的断层最大直线距离达到1 km;F_2向西南延伸了11.2 km,与目标区初定断层最大直线距离为2.4 km;F_3向北东延伸约6.7 km,与目标区初定断层最大直线距离为0.8 km;F_4向东延伸约5.7 km,与目标区初定断层最大直线距离约1.6 km。断层精确定位对城市规划、工程场地的选址、提高城市土地利用率、城市的抗震设计都有一定的指导意义。     

正断层参数的幂律分布及由正断层引起的拉伸应变的估算:以墨西哥San Miguelito地区为例

San Miguelito山脉地区是一相对隆升地区 ,它由中晚新生代的硅质火山岩组成。该区发育一组近于平行的多米诺正断层 .断层长度和位移符合幂律分布。在二维空间断裂长度的分形分布指数是 - 1.4 9。在一维空间 ,多剖面取样方法得到断裂位移的幂律分布指数是 - 0 .6 6。而用所有一维综合数据作累计曲线图得到的直线部分的斜率是 - 0 .6 3。在长度与位移图上 ,长度与位移并不显示为线性关系 ,在长度 -位移图上数据点比较分散。分散的主要原因是断裂形成过程中的断裂连接作用。用断裂位移分布的一维幂指数 (- 0 .6 3)估算由正断层引起的拉伸应变…     

汶川大地震触发地质灾害的断层效应分析

512汶川大地震(Ms=8.0)触发了数以万计的崩滑地质灾害,分布范围约10万km2。这些地质灾害的空间分布固然受地形地貌、地层岩性和人类工程活动等因素的影响,然而主要还是受到发震断层的控制,沿发震断裂呈带状分布。通过都(江堰)汶(川)路、北川安县、马公红光3个地质灾害集中发育区的研究,发现汶川地震地质灾害具有以下断层效应:（1）由于属逆断型发震,地质灾害的分布表现出了明显的上/下盘效应,发震断层上盘较下盘地质灾害分布密度高、范围广、规模大;（2）断层上盘0~7km范围为地质灾害强发育区,断层上盘7～11km范围和下盘0～5km范围为地质灾害中等发育区;绝大多数的大型滑坡都分布在距断层5km范围内;（3）断裂的转折和错列部位是地质灾害集中发育部位,大型地质灾害也往往发生在这些部位;（4）滑坡滑动的优势方向为NW-SE, 与映秀北川断裂的空间展布方向基本垂直,这与地震波垂直于断层方向传播有密切的关系;（5）地震地质灾害主要集中发育在Ⅸ度及其以上烈度的区域。其中,Ⅺ度区发育密度与Ⅹ度区的基本相当,Ⅸ度区灾害密度只有前两者的1/3,而Ⅷ度区发育密度只有Ⅺ度区或Ⅹ度区的1/10。     

基于剪切梁层间失效模型的断层冲击地压分析

将剪切梁层间失效模型用于分析断层冲击地压的发生,在不考虑断层的弹性时对断层冲击地压进行了解析分析,得到了剪切梁的位移和应力分布规律和断层冲击地压发生时撕开裂纹长度和临界载荷。分析了撕开裂纹长度和临界载荷与各种力学参数之间的关系。研究结果表明：当采深越大,剪切梁的剪切弹性模量越小,剪切梁厚度越厚,断层带剪切软化模量越大;断层带厚度、滑动摩擦系数、剪应力峰值强度越小时,断层冲击地压容易发生。采深、剪切梁的剪切弹性模量、断层带剪切软化模量、剪应力峰值强度、断层带厚度这些参数对断层冲击地压的发生影响较大。其结果为预测、防治断层冲击地压提供了理论依据。     

地质灾害的幂律相依性:以宁强县为例

幂律规则是系统自组织临界状态的标志,研究这种规律,对提高地质灾害的认知具有重要意义。以遥感数据和地质灾害详查数据为基础,通过分析地质灾害频率与规模及其规模参数之间的关系,定量地验证了地质灾害系统普遍存在着幂律规则。通过分析发现频率与规模之间的幂律规则中存在分段的幂律关系,规模参数的幂律规则中存在体积与面积幂律相依性。首次发现面积与长度、宽度等参数之间存在幂律相依性。     

工程地质勘察中断层的活动性研究

断层是导致地质灾害的重要因素之一,为保证工程项目的安全,正确判定断层的活动性是避免地质灾害的必要手段。拟建布袋沟尾矿库库区内存在一条NW走向断层,以该断层为例,通过地表调查、地球物理探测(高密度电法、电测深)、工程钻探、槽探等多种手段对目标断层进行调查研究,查明该断层为正断层,NW向延伸,长1.55 km,宽1.5~2.5 m,产状NE 70°∠72°,控制深度420 m,断层规模为一条小型断层,第四纪以来未有明显活动迹象,为非全新世活动断层。断层工程稳定性较好,对工程建设无大影响。但考虑断裂构造角砾存在,虽然已经固结,但相对围岩较容易风化,成为一定的松散层,可能形成地下水下渗通道,建议工程建设时予以关注。     

青藏高原的地幔结构:地幔羽、地幔剪切带及岩石圈俯冲板片的拆沉

正断层位移长度关系是近年来研究正断层的一种常用方法 ,它将断层的研究从二维扩展到三维。研究正断层位移长度关系对于研究正断层演化、盆地演化以及油气勘探等方面具有重要意义。讨论了影响正断层位移距离剖面形态的主要因素 :断层端的脆韧性变形、围岩强度、远程应力以及断层之间的相互作用和连接等。根据正断层位移距离剖面的几何形态和断层发育阶段 ,可将断层的位移模式分为 3个类型 :(1)对称的椭圆状或钟状代表简单的单条断层 ;(2 )不对称的似椭圆状或钟状代表断层间的相互作用 ;(3)不规则的锯齿状代表由多条断层连接而成的断层。介绍了伴随正断层发育的传递斜坡、盆内高地等构造单元以及断层位移距离剖面的测量制作方法。测量时应注意恢复其剥蚀部分。     

海南岛中西部金矿集中区断裂构造的分形研究

利用数盒子法对海南岛中西部金矿集中区断层分布统计表明 :断层系统在 5～ 75km尺度内符合分形分布 ,其分维值为 1 .70。根据成矿系统的差异 ,将全区分为 9个子区块 ,各子区块断层系统在 2 .5～ 2 5km尺度内均符合分形分布 ,其分维值介于 0 .6 6～ 1 .72之间。断层分维值的大小可作为判断矿化强弱的指标 :断层的分维值≥ 1 .5 ,是矿化集中区的标志 ;分维值小于 1 .4 ,不利于规模成矿 ;断层的分维值较大 ,是形成金矿化的有利条件 ,若形成超大型矿床 ,则断层系统需处于临界分维状态(Dc≈ 1 .5 )。白沙元门地区断层分维 (D =1 .4 9)接近于临界分维 ,预示该区有良好的找矿前景。基于离散元方法 (UDEC)的数值模拟显示 :随着断层分维值增大 ,则变形趋强、连通性更好、渗透率增大 ;临界状态下断层间的连通性好 ,变形及渗透率突然增加且变形及流体流动局限于骨干断层中 ,即临界状态下最有利于形成含矿流体的局域化分布     

Scaling of fault displacements from the Badajoz-Córdoba shear zone, SW spain

Faulting occurs over a large range of scale, parts of which are sampled by various techniques (e.g., microscopy, outcrop measurement, mapping, seismic reflection and other forms of remote sensing). Use of a single technique to measure displacement or strain will not sample faults at all scales and hence will give a biased estimate. In order to assess this bias, a knowledge of the distribution over all scales is needed.

Many samples of fault displacement appear to follow a power-law distribution, with departures which can be attributed to sampling effects. The number of faults with a displacement u is given by N(u) = Cu^−D. The power-law distribution of displacement is consistent with similar distributions of other fault parameters and earthquake magnitudes. When sampling along a line (e.g., a bedding trace on a map or section), a self-similar fault population would have D = 1, whereas self-affine geometries yield D≠ 1. Displacement and extension are dominated by small faults when D > 1 and by large faults when D < 1. When sampling over areas or volumes these critical values are 2 and 3, respectively.

A set of strike-slip faults from the Badajoz-Córdoba Shear Zone, Spain, were sampled at two different scales using 1:50000 maps and outcrop measurements. Displacement ranges over 6 orders of magnitude. These and other fault populations typically have D ranging from 0.6 to 1.5.

The power-law relationship may be integrated to yield estimates of the displacement (or extension) for faults which lie beyond the resolution of the sampling system. For example, a knowledge of D allows the extension measured on a map or seismic section to be “corrected” for faults whose displacement is below the resolution of the survey. Based on an overall estimate of D = 0.9 for the Badajoz-Córdoba data, only some 40% of the extension would be recorded by map-scale faults. A corrected extension of 41% along the shear zone is estimated; which if typical for the entire 300 km zone represents some 87 km of along-strike extension. Thus, work suggests that significant displacement occurs on faults which are too small to be interpreted from conventional seismic profiles and geological maps.     

Co-seismic Faults and Geological Hazards and Incidence of Active Fault of Wenchuan Ms 8.0 Earthquake,Sichuan,China

There are two co-seismic faults which developed when the Wenchuan earthquake happened. One occurred along the active fault zone in the central Longmen Mts.and the other in the front of Longmen Mts.The length of which is more than 270 km and about 80 km respectively.The co-seismic fault shows a reverse flexure belt with strike of N45°-60°E in the ground,which caused uplift at its northwest side and subsidence at the southeast.The fault face dips to the northwest with a dip angle ranging from 50°to 60°.The...     

汶川大地震（MS 8.0）同震变形作用及其与地质灾害的关系

2008年5月12日发生于四川盆地西部龙门山断裂带的汶川大地震（MS 8.0）波及半个亚洲,震撼整个中国。本文通过地震后的实地调查,对发育在龙门山断裂带上的同震地表破裂带的分布、产状、继承性复活与变形特征,以及同震变形与地震地质灾害的关系等进行了初步总结,分析表明这次汶川大地震(MS 8.0)沿北川-映秀逆冲断裂和安县-灌县逆冲断裂同时发生地表破裂,前者产生以高角度逆冲兼右旋走滑为特征的地表破裂带长约275 km,后者产生以缓倾角逆冲作用为特征的地表破裂带长约80 km。汶川大地震的同震地表破裂带分布具有分段性特征,并与地表破坏程度的分带性有着一定的内在联系,详细研究表明,同震地表破裂带的产状直接影响地表破坏程度和地震地质灾害的强度,汶川大地震（MS 8.0）沿呈高角度陡倾的北川-映秀逆冲断裂发育的同震地表变形所产生的地表破坏程度和地震地质灾害的强度比沿缓倾角的安县-灌县逆冲断裂要强。从各种类型的地震断裂来看,具有垂直运动的逆冲型地震断裂所造成的地表破坏程度和地质灾害强度比具水平运动的走滑型地震断裂要强。因此,汶川大地震发生的破裂过程和同震地表变形与地震地质灾害的关系值得深入研究。     

Co‐seismic Faults and Geological Hazards and Incidence of Active Fault of Wenchuan Ms 8.0 Earthquake,Sichuan, China

Abstract: There are two co-seismic faults which developed when the Wenchuan earthquake happened. One occurred along the active fault zone in the central Longmen Mts. and the other in the front of Longmen Mts. The length of which is more than 270 km and about 80 km respectively. The co-seismic fault shows a reverse flexure belt with strike of N45°–60°E in the ground, which caused uplift at its northwest side and subsidence at the southeast. The fault face dips to the northwest with a dip angle ranging from 50° to 60°. The vertical offset of the co-seismic fault ranges 2.5–3.0 m along the Yingxiu-Beichuan co-seismic fault, and 1.5–1.1 m along the Doujiangyan-Hanwang fault. Movement of the co-seismic fault presents obvious segmented features along the active fault zone in central Longmen Mts. For instance, in the section from Yingxiu to Leigu town, thrust without evident slip occurred; while from Beichuan to Qingchuan, thrust and dextral strike-slip take place. Main movement along the front Longmen Mts. shows thrust without slip and segmented features. The area of earthquake intensity more than IX degree and the distribution of secondary geological hazards occurred along the hanging wall of co-seismic faults, and were consistent with the area of aftershock, and its width is less than 40km from co-seismic faults in the hanging wall. The secondary geological hazards, collapses, landslides, debris flows et al., concentrated in the hanging wall of co-seismic fault within 0–20 km from co-seismic fault.     

川西甘孜地区活动断裂与地质灾害分布相关性探讨

活动断裂带的地质灾害效应是工程地质与地质灾害领域研究的重要内容。川西甘孜地区位于青藏高原东南缘,区内新构造运动强烈,地质灾害频繁发生,对人类生命财产安全造成威胁,对社会生活和经济建设起到了破坏作用。文章从活动断裂与地质灾害点空间分布之间关系进行分析研究,总结出两者在空间分布的规律。认为活动断裂是川西甘孜地区地质灾害孕育的内动力条件之一;在空间位置上关系密不可分,在主要活动断裂0~1 km范围内0.095处/km2、1~2 km范围内0.050/km2、2~5 km范围内0.029处/km2频发。在活动断裂沿线开展针对地质灾害的监测和防范工作亟待落实,可为减轻或避免地质灾害提供依据和建议。      

受断裂面性质控制的构造位移场的数学模拟

地质体有着十分复杂的结构和构造,因此,如何掌握地质体中各点的位移规律和应力分布规律,对工程地质研究,预测矿山边坡稳定性和地下工程稳定性,地震预测和预报以及地质构造形变的规律都是十分重要的。     

工程场地的断层密度地质统计学分析

为了深入研究某工程场地内断层的地质特征,通过收集、整理工程场地的地质资料和较系统的野外地质调查,应用指示克里格方法分析了场地内断层密度的空间分布特征。研究表明断层密度具有明显的各向异性分布特征。断层密度分布的主变程方向为296.4°,与工程场地长轴方向一致,在此方向上断层密度具有较好的相关性与连续性,工程地质条件较差。次变程方向为26.4°,在此方向上断层密度的相关性差,工程地质条件则较好。建立了工程场地地表断层密度的定量数学模型,主变程1 692m,次变程759m,主变程方向296.4°,块金值0.127,基台值0.263。划分了场地工程地质带,工程场地南部边缘地质条件较差,中部至北部边缘地质条件相对较好。