基于振动台试验的黄土塬边斜坡变形失稳模式研究

以甘肃省平凉市的典型黄土塬斜坡为原型,开展含裂隙黄土塬边斜坡与不含裂隙黄土塬边斜坡的振动台对比模型试验,研究不同强度地震作用下两种黄土斜坡的变形失稳特征。结果表明:两种不同结构的斜坡在不同强度地震作用下的破坏特征显著不同,裂隙的存在降低了含裂隙斜坡的抗震稳定性。随着输入地震波幅值的增加,含裂隙斜坡的变形破坏过程为:坡顶裂隙处先后发生裂隙前缘崩塌、坡面溜土、临空面方向大位移、坡面中部和坡脚鼓胀、剪切滑移、发生多级滑动,同时坡体后缘产生新的拉张裂隙;无裂隙斜坡的破坏过程为:坡顶形成拉张裂缝、坡面溜土、坡脚鼓胀、发生单级滑动。两种结构边坡的变形破裂包括倾倒—拉裂与剪切—滑移两种模式,斜坡的变形演化是两种模式相互作用的结果。     

断层活动方式与地震地表变形分布特征研究

基于断层弹性位错理论及断层滑动非均匀模型,用三维有限元方法计算了发震断层逆断、正断和水平走滑三种不同活动方式下的地表变形,探讨了断层不同活动方式下的地震应变与位移的分布规律及震级、断层倾角对地震地表变形分布的影响。研究结果表明,地震地表变形影响因素很多,如地质构造条件、岩性介质特征、断层活动强度、断层产状和区域构造应力场等,但分布形态最终决定于断层活动方式,变形大小则决定于断层活动强度,其它均为局地因素,只影响分布形态的局部扭曲。断层不同活动方式下的地震地表变形分布各有其自身的规律和特点,这些分布特征可作为地震研究及近活动断层建筑工程抗震设计或加固防护参考。     

天山南缘北轮台断裂东段构造变形样式

北轮台断裂是一条全新世活动断裂,全长约130 km,构成天山南麓与山前冲洪积扇的界线。北轮台断裂东段(砖厂段)全长8 km,是一条低角度逆冲断层,晚第四纪以来有强烈的活动。通过对变形阶地进行微地貌测量,并选取2个典型变形位置开挖大型跨断层探槽,分析该段断裂的构造样式和演化模式。结果显示,北轮台断裂砖厂段的活动构造样式不是单一的以逆断层作为表现,而是伴随着褶皱挤压隆起,山体向S推挤形成逆冲断层断错地表,在受到来自盆地方向的阻挡,产生反向的挤压应力,沿断层一线构造挤压应力集中,但是在断层的上盘形成拉张区,应力释放的过程中形成了大量小规模的拉张型正断层。     

中国大陆内部走滑型发震构造的构造应力场特征

本文是笔者等中国大陆内部走滑型发震构造研究的系列论文之一。本文的第一部分根据大地震调查结果和最新的震源机制研究结果的大量数据, 讨论了中国及邻区大陆内部的发震构造。结果表明, 我国及邻区大陆内部不论在数量上、强度上、分布面积上, 占绝对优势的是走滑型地震, 进而强调了走滑型发震构造研究在地震危险性分析中的重要意义。第二部分讨论了走滑型发震构造的构造应力场特征, 以及根据各种性质断层面解的应力特征编制的中国及邻区大陆内部走滑型发震断层、正断层、逆断层的分布概况。      

乌鲁木齐市区断层附近原地应力测量研究

利用水压致裂原地应力测试技术,在乌鲁木齐市区碗窑沟断裂东段、雅玛里克断裂东段和西山断裂带中、东段开展了断层附近原地应力测量研究,得到了地表浅部构造应力的大小、方向和分布特征。钻孔HFZK3位于碗窑沟断裂东段的南侧,孔深62.13m;钻孔HFZK5位于雅玛里克断裂东段的南侧,孔深30.00m;钻孔HFZK9和HFZK12都位于西山断裂带的中、东段,孔深分别为34m和54.5m。根据实测的地应力资料,断层附近最大水平主压应力方向为NE—NEE向,与区域构造应力SN—NNE向主压方向有一些差异,说明受断层活动影响,断层附近的应力状态与区域应力场明显不同。利用地应力实测资料研究了断层的活动性,在测量深度域内水平和垂直应力的关系为σH>σh>σV,该应力状态有利于逆断层活动,与地质资料反映的以逆断层活动为主基本一致。利用库仑摩擦滑动准则,摩擦强度取0.6～1.0进行分析,断层附近的现今地应力状态达到或超过产生逆断层摩擦滑动的临界值,表明测区现今构造活动以逆断层为主。研究区的3条断层不具备发生走滑断层活动的可能性,其中雅玛里克断裂东段、西山断裂带中段和东段具有发生逆断层活动的可能性,相比而言,西山断裂带中段危险性更大     

渭河盆地地形变观测结果分析

在对渭河盆地GPS观测资料、流动重力和跨断层形变观测资料精细处理的基础上绘制了相应的时空变化图件,并对其进行了综合分析。结果表明：①陇县—岐山—周至—户县一线既是面应变压缩区,又是重力变化梯度带,还是布格重力异常梯度带,说明这一区域应力场异常变化与深部构造有关。②穿越该区域的陇县—岐山—马召断裂2010年以来断层活动表现为挤压变形特征,逆继承性构造运动显著。③在面应变率压缩区,地壳介质密度增加,重力场呈正向变化,断裂活动表现为挤压变形特征;反之则相反。④岐山-马召断裂2004年7月以后的两次逆继承性构造运动可能是甘肃迭部4.9和岷县6.6地震孕育发生过程中的远场效应。     

海山的倾斜俯冲对上覆板块变形的影响

伴随洋壳的俯冲,驼伏其上的海山会导致上覆板块的强烈变形.为解释该构造变形特征,本文运用物理模拟实验的方法,着重分析海山的斜向俯冲对上覆板块变形的影响,并将模拟结果与正向俯冲过程进行对比.实验结果显示:海山开始进入俯冲,前缘楔体的增生会被阻止,同时楔体被抬升并出现脱顶构造,未被海山破坏的楔体会出现后冲断层的激活,后冲断层轴平行于海山的俯冲方向.海山进一步俯冲,突起项部发育一系列张扭性质的微断裂和走滑性质的共轭断裂,尾随突起之后的楔体由于重力会产生正断层系统.比起正向俯冲,斜向俯冲过程中所产生的后逆冲体、海山两侧的叠瓦状逆冲推覆构造都出现不对称分布,断裂和微断裂束的走向不规则散开,后冲断层的轴向及海山俯冲过后在楔体上产生的凹槽的轨迹都不断斜向迁移,且凹槽两侧的地势不一致等.最后利用文中的物理模拟结果,很好的解释了马尼拉海沟中段俯冲构造的构造特征,同时对其他俯冲大陆边缘的构造解释具有指导意义.     

新疆主要逆断层-褶皱构造区基本地震构造特征与潜在震源划分问题

本文介绍了新疆主要逆断层-褶皱构造区的基本特征,并对其潜在震源划分问题进行了初步的讨论。北天山山前推覆构造及乌鲁木齐以南的逆断裂-褶皱构造相对比较简单,由根部断裂、推覆体和前缘逆断裂-褶皱构造所组成;强地震的极震区或地震动的高值区可能位于推覆构造的根部断裂附近,而地震地表破裂和同震地表变形则位于山前逆断层-褶皱带内。南天山的柯坪推覆构造、库车推覆构造、帕米尔东北缘的弧形推覆构造,虽然也由多排逆断裂-褶皱构造带组成,但是其中的规模巨大、发育时间较长的逆断裂-背斜带,往往具备发生强震的条件。强震的极震区分布与地震地表断层位置比较一致,可作为强震的潜在震源。盆地内的新的盲逆断层-褶皱构造也具备发生6.5—7.0 级地震的能力,应作为震级上限为 7.0 级的潜在震源。由于对逆断层-褶皱构造的深浅构造关系及发震模型认识的不足,在潜在震源划分中应考虑这种不确定性。同时在潜在震源区划分中,还应考虑地震构造区的地震活动历史及构造活动性参数。     

新疆主要逆断层-褶皱构造区基本地震构造征与潜在震源划分问题

本文介绍了新疆主要逆断层-褶皱构造区的基本特征,并对其潜在震源划分问题进行了初步的讨论.北天山山前推覆构造及乌鲁木齐以南的逆断裂.褶皱构造相对比较简单,由根部断裂、推覆体和前缘逆断裂.褶皱构造所组成;强地震的极震区或地震动的高值区可能位于推覆构造的根部断裂附近,而地震地表破裂和同震地表变形则位于山前逆断层.褶皱带内.南天山的柯坪推覆构造、库车推覆构造、帕米尔东北缘的弧形推覆构造,虽然也由多排逆断裂.褶皱构造带组成,但是其中的规模巨大、发育时间较长的逆断裂.背斜带,往往具备发生强震的条件.强震的极震区分布与地震地表断层位置比较一致,可作为强震的潜在震源.盆地内的新的盲逆断层.褶皱构造也具备发生6.5-7.0级地震的能力,应作为震级上限为7.0级的潜在震源.由于对逆断层.褶皱构造的深浅构造关系及发震模型认识的不足,在潜在震源划分中应考虑这种不确定性.同时在潜在震源区划分中,还应考虑地震构造区的地震活动历史及构造活动性参数.     

基于构造应力场资料的加卸载响应比方法研究

引入中国大陆构造应力场资料,结合区域构造及断层运动特征,根据岩石力学原理确定优质破裂面,对走滑断层、正断层和逆断层３种主要断层运动形式,推导了有效剪应力表达式;提出了新的加卸载判定,并对部分震例进行了再研究。     

Morphological signatures of normal faulting in low‐gradient alluvial rivers in south‐eastern Louisiana,USA

We explore the fluvial response to faulting in three low‐gradient, sand‐bed rivers in south‐eastern Louisiana, USA, that flow across active normal faults from footwall (upstream) to hangingwall (downstream). We calculate sinuosity, migration rate and migration direction in order to identify anomalies spatially associated with fault scarps. In two of the rivers we model one‐dimensional steady water flow to identify anomalies in surface water slope, width‐to‐depth ratio, and shear stress. In each of these rivers there is one location where flow modeling suggests potential channel incision through the footwall, as indicated by relatively high surface water slopes and shear stress values. In one of these footwall locations, the river straightens and width‐to‐depth ratios decrease, likely contributing to higher surface water slopes and shear stress. This is in contrast to previous studies that have proposed increased sinuosity across fault footwalls and decreased sinuosity across hangingwalls. However, in two hangingwall locations we also observe relatively less sinuous channels. Other planform changes on the hangingwall include topographic steering of channels along and towards the fault and one example of an avulsion. The most notable anomaly in migration rate occurs on the hangingwall of a fault where a river has cut off a meander loop. Although fluvial response to faulting varies here, comparatively large and small channels exhibit similar responses. Further, Pleistocene fault slip rates are orders of magnitude lower than the channel migration rates, suggesting that faulting should not be a major influence on the fluvial evolution. Nonetheless, notable channel anomalies exist near faults, suggesting that recent fault slip rates are higher than Pleistocene rates, and/or that low‐gradient alluvial channels are more sensitive to faulting than previous studies have suggested. Rivers appear to be influenced by faulting in this setting, however background rates of meander loop cutoff may be just as influential as faulting. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

断裂性质与滑坡分布的关系——以汶川地震中的大型滑坡为例

越来越多的地震滑坡相对于地震断层的不对称分布震例让人们意识到断层上盘效应的存在。 然而,目前有关断裂运动方式与滑坡空间分布关系的研究还不够充分和深入。在收集大量地震滑坡震例资料并获得其分布规律的基础上,建立了一个简化的断层模型,以地震波在地表与断层面之间反射传播特性为基础,探讨断层倾角改变对地表地震动强度的影响。进而,以汶川地震触发的大型滑坡为例,研究了断层的几何特征和运动方式对诱发滑坡空间分布的影响。结果表明,断层的倾角对滑坡空间分布范围具有控制作用,随着倾角的增加,垂直断层走向的滑坡分布范围逐渐减小;并且,大型滑坡的初始坡面受到断裂运动方向的影响,与断裂运动方向一致的坡面更容易发生滑坡。所获结果不仅有助于提高区域性地震滑坡危险区域的预测精度,而且对认识大型滑坡的滑动机制、主控因素以及可能的滑动规模、滑距等也起到促进作用。通过对滑坡崩塌的认识来辅助提高对地质构造、地震断层等的认识,应是地震诱发滑坡崩塌研究的新的意义所在。     

福建厦门筼筜港北东向断裂带活动性研究

本文根据航卫片、第四纪地质、地貌、浅层地震、钻孔、年代学等资料,分析了厦门篑筜港北东向断裂带的第四纪晚期活动特征,并阐述了其构造组合特征。结果表明：①断裂带中的文灶-龙山-五通断裂和虎尾山-钟宅断裂为第四纪早期断裂,晚更新世以来不再活动;②篑筜港断裂为晚更新世早、中期活动断裂,晚更新世晚期（约3万年）以来不活动;③文灶-龙山-五通断裂和虎尾山．钟宅断裂将厦门岛切割为3个地块,分别形成了仙岳山地垒、篑筜港地堑和云项岩地垒的构造组合,晚更新世晚期以来地壳以整体性上升运动为总趋势。     

银川市活断层探测进展概述

本文介绍了对银川市城区两条隐伏断层所做的多层次、多手段综合探测,包括在同一个试验场点进行的三个层次的浅层人工地震勘探、钻孔联合剖面探测和槽探,从深到浅,逐层捕获隐伏目标,直到明确锁定目标断层在试验场点的准确位置、产状和上断点埋深等情况。通过对银川市活断层探测中目标断层的追踪探测,查明了市区银川隐伏断层和芦花台隐伏断层的平面展布,特别是在市区的延伸位置。通过岩芯样品的绝对年龄测定,得到了银川隐伏断层北段晚全新世活动,南段晚更新世活动,芦花台断层晚更新世以来不活动的结论。     

层状断层与地震关系初探

通过讨论层状断层的性质、特点以及与正断层、逆断层和走滑断层的相互关系,探讨了大陆板内地震的发震机制,指出许多地震的震源位于层状断层面上,有些地震在地表找不到相应的地震构造的原因是由层间滑动所引起。     

应用震源机制方法研究鹤岗煤田开采区的构造应力环境

求解鹤岗强矿震震源机制解结果,表现出走滑伴随逆断层和正断层活动、非双力偶型的多样性。两组节面优势分布方向和节面的倾角优势分布不显著,两者分布无明显规律,反映出矿井下破裂面比较复杂。矿震震源主压应力释放优势方向北西310°左右,优势倾角为25°～60°;主张应力轴走向NE,主张应力场优势方向为北东60°左右,仰角在30～70°之间;中等应力轴(N)近于垂直,优势倾角为70～90°。矿震震源机制解显示的矿区最大主应力方向与区域构造应力场的最大主应力方向近似正交,矿震震源机制主应力轴优势倾角远大于区域构造地震,反映的是矿区采煤生产的次生构造应力环境重力应力场的贡献明显。     

宁夏吴忠地区北部的浅部结构和隐伏断裂——地震反射剖面结果

应用浅层地震勘探法对宁夏吴忠地区北部的浅部地壳结构和隐伏活动断裂进行研究。结果表明,该区存在2条隐伏断裂,分别为银川主断层南段和新华桥断层。推测银川主断层南段为近SN走向的W倾正断层,断层下盘地层界面一般呈近水平状展布,而在断层上盘,T_Q及其以下的地层界面向断面方向倾伏并显示出逆牵引现象,断层向上错断了第四系内部。钻孔联合地质剖面及浅层地震探测结果共同揭示新华桥断层为一条走向NE,倾向SW的正断层,深、浅地震测线控制的新华桥断层延伸长度9 km左右,向上错断了第四系内部的T_(02)界面。     

地震作用下分层土边坡多滑面变形破坏的数值模拟研究

地震引起的滑坡对生命、环境和经济造成了巨大的威胁。目前,对于地震作用下边坡稳定性的研究主要集中在单一滑动面破坏模式,对于具有多个潜在滑动面边坡的地震稳定性研究比较欠缺。基于此,利用有限差分软件FLAC对不同边坡进行地震稳定性数值模拟,对比分析不同强度地震动作用下均质土体、分层土体和含软弱夹层土体边坡的滑动面演化过程和永久变形分布特征。结果表明：对于均质边坡,地震引起的滑动面为单一的整体滑动面,地震动强度的增加仅导致沿滑动面的永久变形量增大;对于非均质边坡,在地震作用下还可能形成通过土层交界面的局部滑动变形,且地震作用下最先形成和发生变形的滑动面与静力条件下得到的最小安全系数对应的最危险滑动面一致;同时,地震引起的边坡浅层和深层变形破坏存在复杂的相互影响,当局部浅层滑动先发生时,地震动的进一步增大很容易诱发更深层的坡体滑动,而当深层滑动先发生时,由于塑性变形影响地震惯性力向上部坡体的传播,浅层坡体的进一步滑动变形相对较难被触发。     

High-resolution shallow seismic and ground penetrating radar investigations revealing the evolution of the Uemachi Fault system, Osaka, Japan

Abstract Ground penetrating radar (GPR) and high‐resolution shallow reflection seismic surveying were carried out to investigate the subsurface geology in and around the Uemachi Fault zone in the Yamato River area, Osaka, Japan. Shallow drilling in the area showed a major displacement event during the middle Pleistocene. The main Uemachi Fault plane could be clearly imaged on the seismic section, except for the most shallow 200 m. Several shallow normal fault planes with less displacement could be detected on both sides of the fault plane. GPR profiles confirmed the presence of several shallow normal faults within the area near the fault zone. These shallow faults could be followed in all of the GPR profiles crossing the fault zone. The integration of seismic section, GPR profiles and drilling data led to a conceptual model that explains the evolution of the Uemachi Fault system. The proposed model suggests the occurrence of several cycles of small vertical displacement along the deep part of the fault plane caused by the regional east–west compressional stress. The ductile nature of the shallow sedimentary cover and the absence of confining pressure in the shallow part allow for a considerable amount of plastic bending before failing in the shallow sedimentary layers. This bending generates stretching force within the shallow sedimentary cover, which in time, along with gravitational force, gives rise to the formation of the swarm of normal faults within the shallow layers near the fault zone. Some of the detected faults extend to a depth of less than 3 m below the ground surface, suggesting that the last tectonic activity along the fault plane may have occurred recently.     

Rain‐induced deep‐seated catastrophic rockslides controlled by a thrust fault and river incision in an accretionary complex in the Shimanto Belt,Japan

To clarify the geological causes of rockslides induced by rainstorms in accretionary complexes, the geology and geomorphology of two large rockslides (volumes > 10⁶ m³) induced by the heavy rainfall of Typhoon Talas in the Shimanto Belt, Kii Mountains, Japan in 2011 are investigated. Our analysis reveals that thrusts with brittle crush zones controlled the occurrence of the rockslides. The properties and distribution of thrusts were poorly constrained before this study. Flooding during the rainstorm removed surface materials along rivers, allowing thorough geological mapping to be performed. Gravitationally deformed slopes were studied using GIS analysis of 1 m digital elevation models (DEMs) and fieldwork, and X‐ray diffraction (XRD) analysis, permeability, and direct shear tests were used to characterize the mineralogy and geotechnical properties of fault gouge. The Kawarabi thrust has a brittle crush zone up to 6 m thick and acts as the sliding surface for both landslides. The thrust dips 34° downslope and is cut by high‐angle faults and joints along one or both sides of each landslide body. Prior to failure, the upper part of the slope contained small scarps, suggesting that the slopes were already gravitationally deformed. The slope instability can be attributed to long‐term river erosion, which has undercut the slope and exposed the thrust at the base of the slope. The groundwater level, monitored in boreholes, suggests that the Kawarabi thrust is a barrier to groundwater flow. The weak and impermeable nature of the thrust played an essential role in the generation of gravitational slope deformation and catastrophic failure during periods of increased rainfall. Thrusts are a common feature of accretionary complexes, including in the Shimanto Belt, and the mechanism of slope failure stated above can be typical of rockslides in accretionary complexes and provide new insights into landslide disaster mitigation.