断裂构造对地应力场的影响及其工程应用

《断裂构造对地应力场的影响及其工程应用》主要介绍断裂构造对地应力场的影响及其工程应用。

《断裂构造对地应力场的影响及其工程应用》共分8章，主要内容包括地应力的形成及其影响因素，中国西部地区地应力场特征及其形成机理，活动断裂对地应力场、非活动断裂对地应力场的影响的研究，断裂构造对地应力场的影响的数值模拟分析，复杂断裂构造复合条件下的地应力特征及断裂构造对地应力场的影响的工程应用等。

《断裂构造对地应力场的影响及其工程应用》可供土木工程、地质工程、岩石力学等工程技术人员及高等院校相关专业师生参考。2100433B

断裂构造对建筑工程场地影响评价不同于抗震设防。断裂构造对建筑工程场地影响是指地震时老断裂重新错动直通地表，在地面产生位错，对建在位错带上的工程建筑，其破坏是不易用工程措施加以避免的，因此规范将位错带划为危险地段应予避开。多年来，有关诸多行业对位错产生条件进行了大量调查研究，取得了较为一致意见，对指导工程实践具有重要意义；抗震设防是依据地震烈度进行抗震设计，其主要方面是选择适宜的上部结构形式及基础类型，并依据抗震规范上有关规定对建筑物进行抗震强度和稳定性进行验算。

建筑工程基础设计应考虑断裂构造地基不均匀。断裂构造多因挤压破碎或蚀度，以及诸多断裂构造胶结差且富水性强等因素，则其工程性质差，岩土工程设计参数远低于围岩正常岩体，地基不均匀，基础设计应注意断裂构造的工程特性。场地内存在发震断裂构造时，应对断裂构造的工程影响进行评价，并应符合下列要求：①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:抗震设防烈度应小于Ⅷ 度，在地震烈度小于Ⅷ度的地区，可不考虑断裂对工程的错动影响。因为多次国内外地震中的破坏现象均证明在小于 Ⅷ 度的地震区，地面一般不产生断裂错动；非全新活动断裂： 在活动断裂时间下限方面，对一般的建筑工程只考虑 1万年( 全新世) 以来活动过断裂， 在此地质时期以前的活动断裂可不予考虑。对于核电、水电等工程则应考虑 10万年以来( 晚更新世) 活动过的断裂，晚更新世以前活动过的断裂可不予考虑；抗震设防烈度为 Ⅷ 度和Ⅸ 度时， 前第四纪基岩隐伏断裂的土层覆盖厚度分别大于 60m 和 90m：根据我国近年来地震位错考察，强震时产生的地裂缝不是沿地下岩石错动直通地表构造断裂形成的，而是由于地面振动，表面应力形成的表层地裂。这种地裂缝仅分布在地面以下 3m 左右，下部土层，并未断开( 挖探井中证实)，在采煤巷道中也未发现错动，对有一定深度基础的建筑物影响不大 。

采用岩石破坏过程分析系统(RFPA2D)，通过对断裂应力场数值模拟分析，表明构造应力场条件下含断裂岩体的 声发射的能量最大值和累计值都远大于重力场，说明构造应力场条件下岩体应力高于重力场。通过对北票矿区浅源地震的分析，认为现今构造应力场和断裂对矿震等地质动力灾害的发生起控制作用。一般说来，断裂的活动性及应力场性质不同，地质动力灾害发生的强度和频度也不同。

断裂应力力学参数

为进行模拟应力场的对比分析，在重力场条件下 ,设模型内无断裂，外部载荷按金尼克方法计算，约为岩体自重应力γH的1～1/3。在构造应力场条件下，外部载荷选取，按实测地应力资料统计给出，为岩体自重应力γH的1.5～3倍。模型内含有断裂，在断裂处，介质是不均匀的，断裂附近的应力大小和方向都将发生较大变化。对断裂带的力学参数，采用弱化断裂内介质的方法处理断裂带。根据实验结果，Ⅰ级断裂带的弹性模量和抗压强度取正常岩体力学参数的1/10，其它级别断裂取1/5。

断裂应力断裂几何参数确定

从地质研究上看，中国大型断裂的宽度可达40km(郯庐断裂鲁北段),而研究中的断裂有时就是某一条断层，宽度可以小到几米。因此，仅用某一断面露头的宽度来表示某一断裂的宽度是不合适的。断裂常常表现为一系列规模不等的近于平行的断 层或构造弱化带。所以，断裂越大、越深，它的宽度就越大。从理论上讲，利用高精度仪器，布设小间距的地球物理探测网可以揭示断裂带的实际宽度，但对于矿区局部区域的断裂(级别低，规模小),还没有这方面的资料。为此 ,断裂宽度根据上述推断、断裂级别和计算要求进行处理。确定Ⅰ级断裂宽1000m，Ⅱ级断裂宽500m，Ⅲ级断裂宽200m，Ⅳ级断裂宽100m，Ⅴ级断裂宽50m。

断裂构造岩是指在构造应力作用下，岩体断裂带及其两侧影响带产生变形，压碎和重结晶等动力变质作用而形成具有一定组织结构的岩石。断裂构造岩的分类工程地质研究中常按岩石受挤压破碎或动力变质的程度将断裂构造岩分为压碎岩、断层角砾岩、糜棱岩、断层泥等4类。

压碎岩

指初始发生破裂，尚无显著位移的岩石。常分布在断裂破碎带与完整岩石的过渡带，在裂隙中可充填松散的碎屑或不同成分的岩脉。

断层角砾岩

原岩经压碎、拉裂或剪切形成的棱角状碎屑经胶结而成的一种角砾岩，又称构造角砾岩。根据受力的不同又分为：张性角砾岩，角砾大小悬殊、棱角尖锐、分布凌乱、胶结疏松;压性及剪性角砾岩，角砾较细，略有磨圆，故又叫磨砾岩，或称构造砾岩。磨砾岩微具定向，胶结紧密。断层角砾岩的工程地质性质取决于胶结物质及胶结程度。硅质、钙质胶结的力学强度高，泥质胶结的力学强度低 。

糜棱岩

原岩经强烈挤压、碾磨形成粒度极细的糜棱物质胶结而成。原岩的组织结构已全部破坏，粒径一般< 0.5～ 0.2mm，大部分矿物颗粒肉眼已难于辩认。糜棱岩有类似流纹的条带构造。泥质胶结的糜棱岩重结晶现象不显著，质软疏松，力学强度低，并出现绢云母、绿泥石等新生矿物。具千枚状构造的糜棱岩称千枚岩。

断层泥

岩石受强烈挤压、剪切、碾磨而形成的松软状物质，主要成分为黏土矿物。断层泥多呈条带状及透镜状，连续或断续分布于断层面附近或成为断层角砾的胶结物，多呈塑性状态，遇水有软化、崩解或膨胀特性，抗剪强度极低。2100433B