深圳市东水西调输水隧洞工程构造活动性分析

在对深圳断裂带构造活动性演化分析的基础上,配合现今构造应力场平面和三维数值模拟,定量计算输水隧洞不同地段轴向与最大水平主压应力方向的夹角、深圳断裂带与隧洞交汇部位的现今活动量级范围以及深埋隧洞地段现今构造应力状态,为深圳市东水西调输水隧洞工程设计和施工提供依据。      

深圳断裂带构造活动性分析

深圳断裂带的活动性关系到深圳发展的前景，从构造地质学、遥感图像、地震学、地貌学和地球动力学的角度出发，论述了深圳及其邻近地区的地质构造背景，阐述了深圳断裂带的构造活动性。通过对断裂带地层剖面和断层物质研究发现，断裂带晚更新世以来没有明显活动迹象；地震活动方面，断裂带所在区域地震活动以微震为主，且震源分布与断裂带产状一致，反映断裂具有一定的活动性；根据地应力监测资料，最大主应力量值小且应力方向北西向，与断裂近乎垂直，不利于断裂活动。综合各方面因素，认为深圳断裂带晚更新世至今活动已经明显减弱；现代微震活动是其构造能量缓慢释放的表现，现今深圳断裂带构造稳定，不会发生较大规模的活动。     

深圳断裂带活动性分析

从构造地质学、遥感图像、地震学、地貌学和地球动力学的角度出发,论述了深圳及其邻近地区的地质构造背景,阐述了深圳断裂带的构造活动性.结合地震活动特点进行分析,晚更新世深圳断裂带有多期活动,但是晚更新世至今断裂活动已明显减弱;现代微震活动是其构造能量缓慢释放的表现,得出深圳断裂带现今构造稳定,不具备发生较大规模的活动.     

郯庐断裂带附近地壳浅层现今构造应力场

郯庐断裂带是中国东部大陆规模最大的第四纪活动构造带和地震活动带,断裂带附近现代构造应力场明显控制了其运动方式、活动强度和地震活动,深入研究郯庐断裂带附近地壳浅层现今构造应力场,对于探讨断裂带当前活动性具有重要的科学意义。在参考前人研究成果的基础上,依据郯庐断裂带附近(山东—环渤海—辽宁段)6个600~1 000 m深孔地应力实测数据,初步揭示了断裂带附近地壳浅层应力分布规律,并分析其在不同活动段之间的差异。结合研究区已有其他应力数据(震源机制解、钻孔崩落、应力解除及断层滑动矢量反演数据等),重绘断裂带及邻区地壳现代构造应力场图,基于此详细分析了现今构造应力场主压应力方位特征及其对断裂活动方式的影响。初步结果表明:(1)在构造应力积累水平上,郯庐断裂带山东段西南端应力积累最高,渤海段东、西两侧之辽东半岛应力积累强度次之,辽宁段东北端本溪地区略低于渤海段,山东段北端和河北昌黎两地应力积累强度最低。(2)断裂带山东段南端地应力环境为逆冲型,而北端以正断型为主;渤海段之辽东半岛和河北昌黎及邻区主要为正断型;辽宁段东北端以正断型为主,兼具走滑型应力状态,地壳浅部地应力状态与断裂各段第四纪以来的运动学特征具有较好的一致性。(3)郯庐断裂带山东段及邻区现今构造应力场主压应力优势方位为N70°E,渤海段及邻区为N68°E,辽宁段及邻区为N72°E,各段之间差异不明显,该应力作用方式有利于断裂带产生右旋走滑活动,同时也表明郯庐断裂带所处的华北及辽宁大部地区具有较统一构造应力环境。     

深圳北西向断裂分布特征及其活动性研究

深圳地区断裂以北东向五华-深圳断裂带和北西向珠江口断裂带多条次级断裂相互切错的断裂空间分布特征为主,同时多组东西向断裂穿插其间组成复杂的"棋盘格子状"断裂系统。北东向和北西向断裂是现今活动的发震构造,自有地震记录以来在深圳市及其周边发生的多起微震事件表明北西向和北东向断裂活动仍在持续,尤其是近百年来珠江口断裂带发生的多起中强震更是佐证了这一观点。针对深圳南山区及周边北西向断裂的第四纪活动性研究,从露头区实地断层追索、断层特征的考察以及已有钻孔和地球物理资料收集等方法入手分析总结了深圳地区北西向主要断裂的分布特征和活动性:深圳地区北西向断裂在空间上控制了珠江口断陷,区域上切割北东向断裂,空间分布连续性较差;北西向断裂最新活动于晚、中更新世,部分断裂表现为老断裂新活动,最新活动时间存在明显分段特征。全新世以来活动性明显减弱,部分次级断裂属于弱活动或不活动断裂。      

滇西北裂陷带的构造地貌特征与第四纪构造活动性

利用LANDSAT ETM+和ASTGTM数据构建了滇西北裂陷带三维可视化图像,并对区内各活动断裂带的构造地貌特征进行了解译与分析,然后针对该区31个主要断陷盆地,提取了多种指示边界断裂活动性的构造地貌参数,最后归纳了该区主要活动断裂的特点,并将活动性区分为强、中、弱三级。结果表明,该区主要活动断裂带的活动性存在明显差异性和分区性。整体而言,丽江—大理断陷带与程海—宾川断裂带活动性最为显著,其次为剑川断裂带,通甸—巍山断裂带的活动性在4组中最弱。总体而言,滇西北裂陷带的断裂强活动区域主要分布在边界上,在纬度上以南、北端的断裂活动性为最强,中部弱;经度上为中间弱,东、西两边较强,并且该区断裂活动性的分区性及差异与历史和现今地震活动性整体上是一致的,反映了断裂活动性与地震活动之间紧密相关。     

南迦巴瓦地区地应力场估算与构造稳定性探讨

南迦巴瓦地区是喜马拉雅东构造结新构造活动最为强烈的区域, 晚第四纪活动断裂发育, 地震活动强烈, 嘉黎断裂带、东久-米林断裂带及墨脱断裂带等活动断裂构造稳定性直接影响该地区工程规划建设。地应力是区域构造稳定性评价的关键性参数, 当前, 关于南迦巴瓦地区地应力场研究成果相对缺乏, 难以满足交通廊道地质安全风险评价实际需求。基于震源机制解数据, 采用应力张量反演方法, 揭示南迦巴瓦地区构造应力场最大主应力方向; 依据断层滑动失稳临界地应力条件, 联合应力形因子和断层摩擦系数反演, 估算南迦巴瓦周边不同区域地应力绝对大小。结果表明: 南迦巴瓦地区现今地应力场最大主应力方向为北东至北北东向; 最大、最小水平主应力大小随深度线性增加梯度分别为0.032~0.0355 MPa/m、0.0227~0.0236 MPa/m, 存在非均匀特征, 估测结果与原位地应力实测值一致性较好; 在当前地应力环境下, 南迦巴瓦周边地区主要活动断裂局部段落存在较大的地震危险性。研究成果可为南迦巴瓦地区工程规划建设提供参考。      

渤海湾地区不同方向断裂带的封闭性

构造应力场的最大主压应力方向与同时期活动断裂走向的相互关系决定着断裂的封闭程度 ,两者的锐夹角越大 ,断裂的封闭性越好 ;两者的锐夹角越小 ,断裂的封闭性越差 ,渗透性越好 ,有利于流体的运移。据此用线性代数法换算出的断裂闭合系数可半定量地评价断裂的封闭条件 ;再结合不同油气主运移期的封闭性变化的历史 ,可对断裂带的有利的油气聚集部位进行预测。通过对渤海湾地区的油气聚集进行综合评价 ,认识到东西向和南北向展布的断陷带对油气的聚集最为有利 ,北西向展布的和现今断裂活动性较弱的北东向展布的断陷带中的部分地段也很有前景。预测庙西 1号、垦利 3号、庙西 3号等断裂带为下一步有利的油气勘探构造带。     

滇西北永胜地区主要活动断裂与活动构造体系

位于滇西北断陷带东北部、程海-宾川断裂带北端的永胜地区上新世以来断裂活动强烈,构造地貌特征显著。永胜地区1:50000活动构造填图发现,区内共存在各类断裂14条。其中金官断裂（F₁）、永胜断裂（F₂）、木耳坪羊坪断裂（F₃）三者规模最大,活动性亦远超其他断裂,属于程海-宾川断裂带的一级分支断裂,其他断裂为程海-宾川断裂的二级分支断裂。构造地貌特征、错断地质体及擦痕统计等均指示区内断裂现今主要以伸展正断活动为主,根据活动性的差异可将其分为强、较强、中等、弱、极弱5类,其中金官断裂的活动性最强,垂向活动速率可达0.20~0.26 mm/a。对永胜地区主要断裂几何学、运动学特征的研究及动力学机制的讨论可知,永胜地区主要断裂在平面上构成向东突出的弧形旋扭构造体系,在剖面上表现为张扭性断裂常见的负花状构造;程海-宾川断裂带现今活动主要是在近南北向主压应力作用下产生的近东西向的伸展正断,并因为叠加了旋扭作用而具有一定左旋走滑。永胜地区的弧形旋扭构造体系及滇西北断陷带等均是在川滇内弧带顺时针旋转及南汀河断裂、畹町断裂与理塘断裂的走滑拉分共同作用下形成的。      

北淮阳及其邻接区地壳稳定性研究

运用多学科、多技术相结合的研究方法,从现今构造应力场特征、现代地壳形变特征、主干断裂构造以及区域断裂活动性分析、新构造运动、地震活动、数值模拟等方面入手,对北淮阳及其邻接区地壳稳定性进行了全面而系统的研究,指出本区地震活动受走滑活动断裂控制,中、强地震集中于区内东南部和西北部NW向与NE向断裂交汇处;第四纪无大规模差异升降运动;数值模拟等综合分析表明,信阳地区的区域构造稳定性高,现代地壳形变量小,应力平缓,地震活动少且弱。     

地应力测量在深圳市东水西调输水工程构造稳定性评价中的应用

主要采用地应力测量方法 ,进行现今地应力场研究 ,为深圳市东水西调工程构造稳定性进行评价 ,提供了基础数据 ,为工程加固设防参考使用     

秦巴地区地壳稳定性评价

三峡水库引水工程是南水北调的重要补充工程, 具有重要的战略意义和经济意义。本文在分析现今构造应力场、地壳结构、构造格架、活动断裂、地震活动、工程岩组等影响地壳稳定性主要因素的基础上, 利用模糊数学综合评价模型评价秦巴地区的地壳稳定性。评价结果表明, 秦巴地区地壳稳定性程度较高, 适合兴建大型引水工程。      

深圳地应力状态及其区域稳定性评价

作者通过地应力测量、模拟、实验、应力场分析等一系列测试研究工作，确认深圳现今应力状态以水平应力场为主，优势方向为北西向，最大主压应力值2．6MPa，最大剪应力值0．37MPa，其中半数测孔水平面上的地应力呈等值状态，无明显应力集中现象。表明其地壳活动较弱、区域稳定性良好。     

中国长距离调水工程地质问题综述

为解决中国某些地区缺水问题,自20世纪80年代开始,中国已经兴建或规划设计了数十项大型跨流域调水工程。本文汇集了中国现有的20项调水工程资料,基本涵盖了中国境内大部分调水工程。文中介绍了有关工程概况,编制了中国长距离调水工程特征一览表,绘制了调水工程分布图,按照中国地质环境分区分别阐述了各调水工程的地质环境特点,论述了长距离调水工程中常见的工程地质问题,包括:区域地质复杂环境问题、活动性构造及其对洞室稳定的影响、高地应力与围岩稳定问题、高压水头引起的洞室涌水和外水压力对隧洞衬砌影响问题、碎屑流问题、高地温问题、有害气体问题、边坡稳定问题、特殊岩土问题、过河隧洞或大型渡槽问题、矿区塌陷与渗漏问题、岩溶问题等,同时也指出了勘察、设计与和施工中应注意的问题。     

南水北调西线第一期工程调水区水压致裂地应力测量及其工程意义

本文介绍了水压致裂地应力测量原理和方法及其在南水北调西线工程中的应用。在调水工程沿线测得主应力大小、方向,并分析了其相互关系和分布规律。结果表明现今地壳应力场水平主应力占主导地位,属逆断层状态,且σ_Hmax/σ_V较大,属于构造影响强烈地区,主压应力方向总体呈NE向,与区域构造线呈锐角相交,是造成区域大多数断裂压扭左行运动的主要动力。进一步分析了深埋隧道发生岩爆灾害的可能性,为南水北调西线工程各引水线路的优化设计和隧道灾害防治提供了可靠资料。      

糯扎渡水电站1#导流隧洞三维非线性有限元开挖模拟分析

糯扎渡水电站1#导流隧洞开挖经过F3断层,开挖过程中,F3断层影响带附近的岩体力学参数直接控制着围岩的变形和应力分布。为了评判后续Ⅱ,Ⅲ层开挖围岩的稳定性,首先利用隧洞第Ⅰ层开挖的位移监测数据反演出F3断层附近围岩的岩体力学参数和初始地应力场;然后,利用反演得到的初始地应力场和岩体力学参数进行Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ层开挖模拟分析,得到了F3断层附近围岩的应力变形情况。计算结果表明：随着开挖的不断进行,隧洞F3断层周围岩体的约束逐渐解除,围岩的应力逐渐增大,隧洞周边的位移也不断增大,并且隧洞周围应力变形在F3断层中心区域有明显的错动现象,说明F3断层对隧洞的开挖影响比较大,有必要对此区域后期变形加强观测和分析。     

引水工程秦巴段隧洞地应力模拟及工程地质问题

利用Ansys有限元软件对三峡引水工程秦巴段线路不同深度、不同截面形态隧洞围岩的应力重分布情况进行模拟计算,得到圆形隧洞、城门形隧洞和马蹄形隧洞围岩的应力数值和等值线图.利用库仑一纳维尔强度准则,对花岗岩区及灰岩区隧洞围岩的剪切破坏进行分析;利用三种岩爆应力判别指标,对岩爆进行初步预测;进而对不同深度、不同截面形态的隧洞围岩的稳定性进行分析;最后对引水工程隧洞设计中截面形态的选择给出了初步建议.     

充水节理岩体中大断面隧洞开挖的数值模型研究

采用非饱和的渗流应力耦合模型分析了糯扎渡水电站2#导流洞的开挖过程,导流洞部分洞身穿过节理带,洞顶水头较高。详细地讨论了高水头和节理带对施工过程的影响。节理带采用描述高密度平行节理组的各向异性节理本构来逼近;考虑开挖引起的介质变形对渗透系数的影响;考虑排水引起的饱和度变化对渗透系数的影响。所用的非饱和瞬态耦合模型可以模拟出开挖引起的EDZ区域孔隙水压力急剧升高、有效应力减小、渗透系数动态的变化以及排水对洞室稳定性的提高。数值模拟的计算结果与国外类似试验的一般性观测结论相吻合,因此,可以用来评价水位以下隧洞施工方法和施工速度的合理性和经济性。