走滑断层地震地表断裂位错估计方法研究

为对一次地震中可能造成的地表断裂位错作出较准确的估计,采用拟静力弹塑性有限元方法,分别对覆盖土层为粉质黏土和黏土情况下,走滑断层引发的地震地表断裂进行了数值模拟分析。根据历史震害数据回归拟合的震级M与基岩位错 的关系式以及数值计算结果,建立了震级M与地表位错 的关系式。公式中考虑了土层厚度H对地表位错 的影响,而不仅仅局限于根据震级M的大小通过统计公式来估算地表断裂位错 。结果表明,走滑断层引发的地震地表断裂位错不仅与震级的大小有关,还与土层厚度和土层性质有关;在相同震级作用下,随着土层厚度的增加,地表位错逐渐减小;在相同震级和相同土层厚度下,上覆土层为粉质黏土时产生的地表位错要大于上覆土层为黏土时产生的地表位错;根据拟合的公式估计出不同震级情况下可不考虑走滑断层影响的临界覆盖土层厚度值,有助于提高活动断裂地震危险性评估工作的可靠性。     

2008年汶川大地震小鱼洞地表破裂带精细填图

5·12汶川Mw7.9级地震为罕见的、地壳尺度位移配分于多条平行断裂的板内逆冲走滑型地震。在2条北东走向、近平行的主要地表破裂间,发育北西走向的小鱼洞地表破裂。介绍了对小鱼洞北西向地表破裂的精细填图。小鱼洞地表破裂空间上位于灌县-江油与映秀-北川断裂间,全长约8km,总体走向310°,为南西盘抬升、逆冲兼具左旋走滑性质。地表破裂在南东端走向变化较大,从300~310°变为南北向,并与灌县-江油地表破裂带的磁峰段相连。小鱼洞地表破裂的垂向位错自北西往南东方向递减,北西端陡坎高度最大3.4m,南东端则小于0.2m,衰减梯度约为0.5m/km。左旋走滑位移测量点较少,集中在中段的小鱼洞镇附近,所测最大左旋走滑位移约为2.2m,一般走滑位错与同处垂直位错具有同步变化的特征。小鱼洞断裂近地表的倾角较缓,为30°±15°。结合已有地貌、地球物理和地质研究结果,提出小鱼洞断裂是向下与灌县-江油断裂交会的侧向断坡,位于映秀-北川断裂中南段间的断面倾角差异的撕裂部位,连接映秀-北川和灌县-江油断裂。在运动学上,认为小鱼洞断裂是以斜向断坡为几何形态的撕裂断裂,调节了北东走向的主断裂的运动学横向差异。小鱼洞断裂上的同震位移矢量与N70°、80°E的区域主压应力场方向匹配。这一方向与龙门山高原边界斜交。     

东昆仑断裂东端塔藏断裂压剪活动与高原隆升作用讨论

塔藏断裂位于东昆仑断裂带东端,横贯青藏高原东缘的高原内部和边缘,因属于巴颜喀拉块体向东南运移的东北侧边界带,其晚第四纪活动性质和滑动速率对认识青藏高原的构造变形模式极端重要。本文综合SPOT、中巴资源卫星等高分辨率遥感影像解译,利用冲沟、山脊、断错河流阶地、断层槽谷、反向坎等地震地貌的识别,开展详细的断错地层、地貌研究和系列年代学样品采集测试,对塔藏断裂的精细几何展布、晚第四纪活动性质、滑动速率进行详细分析。塔藏断裂自西向东可分为青藏高原内部的罗叉段、青藏高原边缘的东北村段和马家磨段,各段走向依次为113°、142°、130°,逐渐向南偏转,晚第四纪的活动表现为分段性和多期性。罗叉段全新世以左旋剪切走滑为主兼挤压活动,左旋走滑速率为2.43~2.89mm/a左右,最新地表断错事件发生在0.66±0.04ka BP以来,断层面表现出走滑断层的近垂直和张裂并发育充填楔的典型特征,塔藏断裂为东昆仑断裂系东延的主要断裂之一;马家磨段也为全新世活动断层,距今9.0±0.8ka的地层被断错,而且断层面北倾达58°。因此,对比分析塔藏断裂各段活动特征可见,西部以水平剪切运动为主,而东部走滑运动分量逐渐变弱,断面北倾、北盘上升导致的垂向分量逐渐变大。东昆仑断裂带及塔藏断裂晚第四纪走滑速率向东规则减小,并转化为横向逆冲作用和高原隆升,符合"叠瓦状逆冲转换—有限挤出模型"的特征。     

建立在雷达卫星影像判读基础上四川龙门山断裂晚第四纪活动特征研究

介绍了应用雷达卫星影像对四川龙门山活动断裂开展断错地貌判读结果,展示了龙门山构造带4条分支断裂9个点位的雷达卫星影像图像、11个点位的野外调查结果及6个点位与断层活动性有关的地层测年。在11个野外调查点位中,位于青城山北面4条断裂8个点位均出现2008年5.12汶川MS8.0地震的地表破裂,其中包括沿青川断裂青溪段及金山寺断层沟谷出现的两条地表破裂,沿后山断裂带茂县北断层和汶川南七盘沟断层出现的地表破裂;   沿中央断裂带北川和小鱼洞南2个点位出现的地表破裂;   以及沿前山断裂汉旺台地前缘和青城山山前地表破裂点位。在这些地表破裂中,中央断裂带地表垂直位移为 2～6m,青川断裂、后山断裂和前山断裂多数段地表断错垂直位移量为 10～40cm。后者位移量虽小,也不应被忽视。本项研究结果表明,雷达卫星影像显示青川断裂与后山断裂带和中央断裂带右旋走滑明显。雷达卫星影像实地调查表明,前山断裂带南段的水口场－横山庙断裂带醒目的断错地貌引人注目。     

2014年于田Ms73地震地表破裂特征及其发震构造

2014年2月12日在新疆于田县境内西昆仑山东段地区发生了Ms7.3级强烈地震,震后野外考察表明,这次地震在海拔4600~5100m的地区形成了由一系列张裂隙、张剪裂隙、剪切裂隙以及挤压鼓包和裂陷等雁行状组合而成的地表破裂带,破裂带沿阿尔金断裂带西南段的两条近平行的分支断裂阿什库勒-硝尔库勒断裂和南硝尔库勒断裂分布,整体呈NEE走向,全长约28km,其中,沿阿什库勒-硝尔库勒断裂展布的地表破裂带长约10km,主要呈N63°~65°E走向,以左旋走滑伴随伸展性质的破裂为主,最大左旋位移约0.7m,最大垂直位移约0.4m;沿南硝尔库勒断裂展布的地表破裂带长约15km,呈N54°~60°E走向,以左旋走滑伴随逆冲性质的破裂为主,最大左旋位移约1m,最大垂直位移约0.75m;上述两破裂带之间沿N15°E方向由零星的张裂隙和右阶雁行状分布的张裂隙或张剪裂隙组成的不连续破裂带长约5km,显示为伸展具有左旋走滑的性质;另外,在南硝尔库勒断裂北侧沿N100°~110°E方向展布一系列具有挤压、右旋走滑性质的地表破裂带长约4km,宽约2km,与NEE走向的左旋走滑破裂带构成同震共轭破裂带。这种特殊的地表破裂样式是近期发生的强地震中结构最复杂的走滑断层型地表破裂。发震断裂属于阿尔金断裂带西南段尾端分支断裂,它与郭扎错断裂和龙木错断裂构成"阿尔金断裂"向SW方向的延伸部分,它们是青藏高原西部晚新生代强烈活动断裂,其大地震活动是由于印度和欧亚板块间碰撞而产生大陆变形的应变能释放过程。     

龙门山活动断裂带运动学特征及其构造意义

2008年青藏高原东缘龙门山地区发生的MS8.0级地震,致使龙门山断裂带的后山断裂、中央断裂和前山断裂也发生了构造活动,产生了不同规模的同震地表破裂带,同时在活动断裂面上保留了最新擦痕和正反阶步。根据断裂面阶步及最新擦痕测量分析,后山断裂的耿达—草坡段为逆冲断层,汶川—茂县段为逆-走滑断层,由擦痕反演的最大主压应力为近水平的NW—NWW向;平武—青川段为走滑-逆断层,由擦痕反演的最大主压应力为近水平的SWW—W向。中央断裂的映秀—小鱼洞段为逆冲断层,小鱼洞北—北川段为逆-走滑断层,由擦痕反演的最大主压应力为近水平的NW—NWW向;北川县北—南坝段为走滑-逆断层,由擦痕反演的最大主压应力为近水平的SWW—W向。前山断裂的都江堰—蓥华段为逆冲断裂,蓥华—西坪段为逆-走滑断层,由擦痕反演的最大主压应力均为近水平的NW—NWW向。对比分析表明,擦痕反演最大主压应力方向变化过程与地震资料反演最大主压应力方向变化过程相吻合。     

基于蒙特卡洛模拟的概率断层位错危险性分析

同震位错对川藏铁路等跨断层工程的安全造成严重威胁,合理评价活断层的位错参数具有重要的应用价值.由于传统的确定性评价方法存在无法区分工程场点的重要程度和其在断层上的相对位置等缺陷,越来越多的学者推荐采用概率断层位错危险性分析（PFDHA）.然而基于经典的概率性方法开展PFDHA原理复杂且实现困难,不利于吸收断层地震活动性研究的最新成果,也有碍于PFDHA的普及和推广.相比经典的概率性方法,蒙特卡洛模拟具备逻辑清晰易懂、程序易于实现且兼容性和扩展性好的优点.本研究基于蒙特卡洛模拟实现了概率断层位错危险性分析的一般性算法,并将该方法应用于鲜水河断裂带的炉霍段.结果显示,PFDHA的结果随着超越概率水准或工程场点在断层上的相对位置的不同而显著变化.适当考虑最大同震位错和地表破裂长度的不确定性得到的位错参数更加合理.超越概率大于等于100年2%时,PFDHA的结果显著小于确定性方法的结果.然而随着断层活动性的提高,100年超越概率1%的结果可能会大于确定性方法的结果.按照不同类型工程的抗震设防水准选择相应的PFDHA评价结果,既有利于工程的安全,也有助于大多数工程节约成本.PFDHA相比确定性方法具备多种优势,有望为川藏铁路等重大工程的抗断参数评估提供技术支撑.      

宁夏中卫沙坡头黄河位错现象

在青藏高原东北侧,黄河经黑山峡进入中卫盆地处形成一异常的大弯。这一大弯不是一般的蛇曲,它的出现与此处近东西向的中卫-同心断裂带的左旋走滑活动有关,是一个穿过活动走滑断层的河流位错现象。错距达3km,这代表了中卫-同心断裂带的中段(香山-天景山断层)自此段黄河形成以来(约1.4 Ma B.P.)的位移总量。     

四川华蓥山断裂带晚第四纪逆走滑特征及地震意义

华蓥山断裂带是四川盆地东界断裂带。前人认为该断裂带的最新活动时代为中更新世中期至晚更新世早期。作者近期野外调查发现了华蓥山断裂带晚第四纪走滑活动证据,位于华蓥山断裂带中段高县罗场镇兴场垇口村,称为兴场垇口断裂,该断裂长15km,走向NE30°,横切该区山体、造成多条水系扭曲,形成地表壮观的逆坡向右旋断错地貌。该断裂断错距今(14.86±1.26)ka地层,断裂的晚更新世晚期垂直活动速率为0.15mm/a,右旋走滑活动速率0.31mm/a,为晚更新世晚期右旋逆走滑活动断裂。     

新生逆冲断裂地表垂直位错分布与断层活动性关系: 以河西走廊临泽断裂为例

活动断裂地表位错定量研究对理解断裂活动习性和构建多周期地震复发模型有重要意义. 前人基于高精度地形数据对断裂地表位错分布开展了大量定量研究,但是关于累积位错变形沿新生逆冲断层的走向分布特征依然不清楚. 本文选择河西走廊内部新生临泽逆冲断裂（< 20 ka）为例,利用UAV（unmanned aerial vehicle）航测方法采集了断裂沿线约8 km长、2.5 km宽的高精度（0.5 m）地形数据,开展了精细地貌填图（1∶500）、断层垂直位错测量（73个）、断层活动定量参数分析以及野外地质调查等工作. 研究揭示,新生临泽逆冲断裂主要由2条左阶展布分支逆冲断层组成（L1和L2）,阶区宽度约260 m. 位错测量揭示,断层最大和最小累积位错分别为4.5 m和0.2 m,累积垂直位错呈明显不对称三角形分布,断层上位移亏损点与断层几何形态变化区域明显对应. 断裂位错定量参数分析显示,临泽断裂结构不成熟,两个分支断裂后期会在破裂长度和位错增加下逐渐贯通. 因此,可能需要注意后期强震活动造成新生逆冲断层向盆地内部拓展,及其对邻近城镇带来的直接和衍生灾害效应.      

Probabilistic Inverse Analysis of Excavation-Induced Wall and Ground Responses for Assessing Damage Potential of Adjacent Buildings

This paper presents an approach for the probabilistic inverse analysis of braced excavations based on the maximum likelihood formulation. Here, the soil parameters are updated using the observations of the maximum ground settlement and/or the maximum wall deflection measured in a staged excavation. The updated soil parameters are then used to refine the predicted wall and ground responses in the subsequent excavation stages, as well as to assess the building damage potential at the final excavation stage. Case study shows that the proposed approach is effective in improving the predictions of the excavation-induced wall and ground responses. More-accurate predictions of the wall and ground responses, in turn, lead to a more accurate assessment of the damage potential of buildings adjacent to the excavation. The proposed approach offers an effective means for a probabilistic inverse analysis of braced excavations.     

基于GIS的小江断裂中北段滑坡灾害危险性评价

小江断裂中北段作为金沙江下游重大水电工程库区内最重要的活动断裂构造,其沿线滑坡地质灾害发育,严重制约了当地的经济和社会发展。在详细调查了小江断裂中北段沿线滑坡地质灾害的基础上,选取了坡度、坡向、工程地质岩组、岸坡结构、断裂构造等9个影响因子作为评价指标,对研究区滑坡灾害的发育分布规律进行了分析研究,并采用AHP-CF法建立了滑坡灾害危险性评价模型,利用GIS空间分析功能得出了研究区滑坡地质灾害危险性分区。通过检验曲线验证滑坡地质危险性评价结果可知,AUC值为80%。     

基于历史航卫片的城市“隐形”活动断层精确定位——以大同盆地水峪断裂为例

活动断层是城市地震灾害的重要风险源，准确厘定活动断层的空间几何展布是有效降低城市地震灾害和开展活动断层避让的基础。而城市化建设对原始地貌的严重改造使得原先出露地表的活动断层成为"隐形"断层，难以准确确定断层的几何展布。大同盆地中部的水峪断裂北段位于马铺山东缘，断错地貌明显，但南段进入大同市御东新区被城市建筑物覆盖，成为"隐形"断层。研究基于大同地区1965年历史航片影像资料，结合1∶10000地形图，运用航片像对和航空立体摄影的方法重建了该地区的数字高程模型（DEM）和正射影像（DOM），重点对水峪断裂"隐形"段进行识别和定位，厘定了水峪断裂断层陡坎的几何展布特征。研究结果表明，水峪断裂北段山前陡坎线性特征明显，由影像可以准确解译出断层几何展布位置；水峪断裂南段可基于2000年之前的Keyhole历史遥感影像、DOM与DEM资料，根据断层两侧的颜色差异及陡坎高度差异，精确厘定该段的断层几何展布位置；DEM提取的地形剖面表明"隐形"段陡坎高度在19 m左右。同时，基于野外调查的断层剖面与浅层人工地震剖面证明该陡坎就是水峪断裂的位置，这也表明利用历史航卫片对城市"隐形"活动断层进行精确定位的方法是可行的。该研究不仅为大同地区的地震危险性评估提供了重要依据，而且为城市"隐形"活动断层探测提供了一个新的思路和途径。      

广州市白云区夏茅村岩溶地面塌陷特征及致灾因素和风险分析

广州市白云区夏茅村岩溶塌陷地质灾害严重,塌陷区内地质环境条件极其复杂,隐伏灰岩岩溶土洞发育强烈,溶洞、土洞规模较大,且发育多层溶洞,溶洞间相互连通,岩溶塌陷区基岩面起伏较大,高程变化剧烈,第四系覆盖层厚度较大,底部粉质黏土层土洞发育,土体中规模巨大的土洞是产生岩溶地面塌陷的基础条件。基岩断裂构造带及其影响带范围内,岩石破碎,形成导水断层,存在地下水迳流通道,沿断裂带地下水循环活跃,溶蚀强烈,形成岩溶强发育带,为岩溶塌陷的发生提供了良好的动力条件。区内楼房基础施工扰动了地下水和土洞间的平衡状态从而成为了地面塌陷发生的诱发因素。运用7项地质环境条件指标和5项经济人口指标分别定性评估岩溶地面塌陷的易发度和易损度,并将二者叠加进行地质灾害风险评估。研究结果表明,夏茅村潜在地质灾害风险大,只有严格控制地下水动力条件,才能避免再次发生岩溶地面塌陷。     

西安地铁2号线隧道穿越地裂缝带的设防参数

基于西安地裂缝成因、基本特征和未来活动趋势分析,通过几何缩比为1：5的地裂缝活动模型试验和地裂缝活动对盾构隧道影响的数值模拟计算,研究了西安地铁2号线隧道正交穿越地裂缝带的设防参数。通过分析地裂缝年平均活动速率和历史最大活动量,确定了与地铁2号线相交的各条地裂缝的最大垂直位移量的预测值和设计建议值。模型试验和数值模拟结果表明,正交条件下地铁隧道在地裂缝活动地段的设防宽度为60 m,即上盘为35 m,下盘为25 m;沿隧道纵向地裂缝两侧地层变形规律呈现台阶状突变变形,隧道纵向设计可将上盘视为整体下降来考虑;地铁隧道穿越地裂缝带必须分段设缝以适应地裂缝的变形,其分段长度在地裂缝主影响区按10 m进行设防,在一般影响区可按10～15 m进行分段设防。研究结果可为地铁隧道穿越地裂缝带的结构设计提供参考。     

Seismic Hazard Assessment of District Mansehra,Khyber Pakhtoonkhawa,Pakistan

The site of Mansehra is located seismically in an active regime, known as the Crystalline Nappe Zone and Hazara-Kashmir Syntaxis in NW Himalayas, Pakistan. Seismic Hazard Assessment （SHA） for the site has been carried out by considering the earthquake source zones, selection of appropriate attenuation equations, near fault effects and maximum potential magnitude estimation. The Mansehra Thrust, Oghi Fault, Banna Thrust, Balakot Shear Zone, Main Boundary Thrust, Panjal Thrust, Jhelum Fault and Muzaffarabad Fault and, further to the south, the Sanghargali, Nathiagali, and Thandiani Thrusts are the most critical tectonic features within the 50 km radius of Mansehra. Using the available instrumental seismological data from 1904 to 2007, SHA has been carried out. Other reactivated critical tectonic features in the area have been investigated. Among them the Balakot-Bagh fault, with the fault length of 120 km from Balakot to Poonch, has been considered as the most critical tectonic feature on the basis of geological/structural/seismological data. The potential earthquake of maximum magnitude 7.8 has been assigned to the Balakot-Bagh fault using four regression relations. The peak ground acceleration value of 0.25 g （10% probability of exceedance for 50 years） and 0.5 g has been calculated with the help of the attenuation equation using probabilistic and deterministic approaches.     

Recent crustal movements in The Central Sierra Nevada—Walker lane region of California—Nevada: Part iii, The Olinghouse fault zone

The Olinghouse fault zone is one of several NE—ENE-trending fault zones and lineaments, including the Midas Trench and the Carson—Carson Sink Lineament, which exhibit left-lateral transcurrent movement conjugate to the Walker Lane in western Nevada. The active portion of this fault zone extends for approximately 23 km, from 16 km east of Reno, Nevada, to the southern extent of Pyramid Lake. The fault can be traced for most of its length from its geomorphic expression in the hilly terrain, and it is hidden only where overlain by recent alluvial sediments. Numerous features characteristic of strike-slip faulting can be observed along the fault, including: scarps, vegetation lines, sidehill and shutter ridges, sag ponds, offset stream channels and stone stripes, enclosed rhombohedral and wedge-shaped depressions, and en-echelon fractures.A shear zone having a maximum observable width of 1.3 km is defined principally by Riedel shears and their symmetrical P-shears, with secondary definition by deformed conjugate Riedel shears. Several continuous horizontal shears, or principal displacement shears, occupy the axial portion of the shear zone. The existence of P-shears and principal displacement shears suggests evolution of movement along the fault zone analogous to the “Post-Peak” or “Pre-Residual Structure” stage.Historic activity (1869) has established the seismic potential of this zone. Maximum intensities and plots of the isoseismals indicate the 1869 Olinghouse earthquake had a magnitude of 6.7. Field study indicates the active length of the fault zone is at least 23 km and the maximum 1869 displacement was 3.65 m of left-slip. From maximum fault length and maximum fault displacement to earthquake magnitude relations, this corresponds to an earthquake of about magnitude 7.     

川藏铁路可研阶段重大工程地质风险分析

川藏铁路作为史上修建难度最大的铁路,沿线具有显著的地形高差、强烈的板块活动、密集的深大断裂、频发的山地灾害等恶劣地质环境特点,工程建设面临着复杂多变的地表和地下重大地质安全风险挑战。为深入综合分析川藏铁路可研阶段沿线地质风险,定量评价其对工程的影响,基于川藏铁路沿线翔实的时空数据集及资料,采用三维结构建模、数值统计建模、动力建模、时空建模等方法,进行了地表、地下重大工程地质灾害综合定量风险分析。地表工程地质灾害综合风险分析结果表明:在宏观上,川藏铁路沿线存在3个地表地质灾害高风险区,分别是鲜水河断裂带、金沙江断裂带和东构造结地区。由于川藏铁路采用以隧道为主的设计方案,地表地质灾害的风险大大降低。分别建立了活动断裂、岩爆和大变形等风险评估的普适性模型及综合风险分析模型,以易贡隧道为例,对典型重要隧道全线不同段落断裂活动性、岩爆、大变形等典型地下工程地质风险以及综合风险进行了定量评价。结果表明:川藏铁路沿线的地质灾害、断裂活动、岩爆和大变形等重大工程地质灾害的总体风险等级较高,影响工程安全;定量评估结果可以进一步指导后续的设计与施工的优化和深化。本研究为川藏铁路可行性研究提供了有力的科学支撑,同时也为国内外类似线性工程地质灾害风险分析提供参考。     

四川汶川Ms 8.0级地震同震变形特征和分段性

汶川地震发育2条地表破裂带,一条沿中龙门山活动断裂带分布,另一条沿前龙门山活动断裂带分布,前者长超过200km,后者长约80km。同震变形在地表表现为逆冲膝折带,走向N45～60°E,形成公路路面隆起和农田陡坎。逆冲膝折带西北侧抬高,东南侧下降。在剖面上冲断带倾向北西,倾角50～60°。膝折带两侧相对高差沿映秀－北川断裂一般为2.5～3.0m,沿都江堰－汉旺断裂为1.5～1.1m。沿中龙门山活动断裂带,同震变形运动方式具有明显的分段性,映秀－擂鼓镇段,表现为逆冲,走滑现象不明显;北川－青川段既有逆冲又有右旋走滑分量。沿前龙门山活动断裂带,同震变形运动方式主要表现为逆冲,走滑位移和分段性不明显。