浅层人工地震和地质雷达在城市活动断层探测中的联合应用?以鹤壁市汤东断裂为例

浅层人工地震勘探是探查城市隐伏活动断层最有效的手段之一,然而受近地表探测盲区和探测分辨率的限制,该方法难以获取活动断层超浅层上断点的准确埋深位置。地质雷达探测方法在一定程度上可弥补浅层人工地震勘探的不足。为探索浅层人工地震勘探和地质雷达探测的联合应用效果,分析其在城市隐伏活动断层探测中的应用潜力,选取河南省鹤壁市汤东断裂西支为研究对象,并在冯屯村和前交卸村分别开展联合探测,获取高信噪比的浅层人工地震反射剖面和地质雷达剖面。浅层人工地震勘探揭示的冯屯村处汤东断裂西支上断点埋深为60～70 m,地质雷达探测揭示的上断点埋深约为2.5 m,结合平均沉积速率推测汤东断裂西支在冯屯村的最新活动时代约为25 ka。浅层人工地震勘探揭示的前交卸村处汤东断裂西支上断点埋深为50～60 m,地质雷达探测揭示出汤东断裂西支在前交卸村处未造成近地表约10 m以内的地层断错。研究结果表明,在城市隐伏活动断层探测中,采用浅层人工地震勘探和地质雷达探测相结合的方法,不但可有效确定活动断层的位置,且可进一步约束活动断层上断点的准确埋深,有利于指导后期地震地质勘探中的探槽和钻孔布设。     

延矾盆地北缘断裂深浅构造关系研究

在已有的地表地质构造、浅层探测与深部探测等资料基础上，利用高精度地震局域网的数字地震记录，分析了延庆矾山次级盆地北缘断裂上的微、小地震活动特征, 及其与地表活断层和深部地壳结构关系. 通过对地震局域网获得的微、小地震的精确位置、震源机制解及其特点的分析，厘定了地表活断层延庆矾山盆地北缘断裂属旋转平面状正断层，揭示了延怀盆地区浅表地质与深部构造的相互关系，以及地壳脆韧性变形随深度的转换特征.      

唐山活动断层的浅层地震精细探测

利用高分辨率浅层地震方法对唐山断层进行精细探测 ,得到了 30 0m以上尤其是近地表结构的清晰图像 ,证明NW倾向的唐山断层在活动时 ,南段是一个高角度的正断层 ,向上错断了全新统 (Q4 ) ;北段则表现出逆断层的性质     

唐山活动断层的浅层地震精细探测

利用高分辨率浅层地震方法对唐山断层进行精细探测，得到了300m以上尤其是近地表结构的清晰图像，证明NW倾向的唐山断层在活动时，南段是一个高角度的正断层，向上错断了全新统(Q4)；北段则表现出逆断层的性质。     

活断层地震地表破裂“避让带”宽度确定的依据与方法

基于不同类型活断层产生的地震地表破裂带宽度和跨断层探槽地质剖面的地层强变形带宽度等观测事实 ,结合地面建筑设施毁坏带与活断层密切的空间位置关系 ,采用统计分析方法 ,确定了活断层“避让带”宽度为 30m。各活断层更为准确的避让带宽度可通过分析跨断层探槽地质剖面上地层的变形特征加以验证或修订 ;活断层斜列阶区、平行次级断层围限区、走向弯曲区等特殊地域的避让带宽度为这些地域宽度与两外侧各 15m之和。建议有关部门进行活断层“避让带”立法与执法管理 ,并加强活断层鉴定及其地表活动线几何结构形态的准确定位工作 ,积极而有效地减轻地震灾害     

三维地震勘探在城市活断层精确定位中的意义

回顾了城市活断层探测现状,指出了采用二维地震探测在活断层精确定位中存在中浅层小构造控制程度较差,在地层倾角较大地区断层归位不够准确,受建筑物和其它障碍物限制致使测线布设与断层走向斜交造成断层定位不准,以及由于测网密度限制造成的断层交汇处、断层分段点、端点位置控制程度较差等主要问题．从理论上分析了三维地震勘探的优势,认为三维地震勘探可以较好地解决由于二维地震勘探本身的技术缺陷和地表环境、地质条件影响所造成的断层定位不准的问题．通过实例剖析,从野外采集难点, 仪器选择, 观测系统定义, 优化施工设计, 野外质量监控, 特殊数据处理手段, 以及取得的良好地质效果等方面进行详细阐述,论证了利用三维地震探测在城市进行活断层精确定位中的可行性及其意义．      

西藏阿里阿鲁错地堑系的第四纪活动性、最新同震地表破裂及其地震地质意义

藏北高原非常薄弱的活断层调查程度和不完整的历史地震资料等,限制了对青藏高原内部活动构造的变形机制及强震活动特征等问题的深入认识。文中通过综合地质、遥感和地震等资料对阿里北部进行详细的活断层解译,重点对阿鲁错地堑系南段昆楚克错地堑西侧边界正断层的第四纪活动性、新发现的最新同震地表破裂及其震级与形成时间等进行了深入分析。研究结果表明,阿里北部第四纪期间以近EW向伸展变形为主,发育了以近SN向正断层和由NW向与NE向走滑断层构成的共轭走滑断层为主的高密度活断层系统。沿昆楚克错地堑西缘主边界正断层新发现的最新同震地表破裂整体沿NNW向雁列展布,总长约400m,最大垂直位移约0.8m,平均垂直位移为0.3～0.4m。结合历史地震记录和经典的“地表破裂位移与震级”统计关系式推断,该破裂应是震源深度为35km的1955年革吉县纳屋错东M_W6.5强震事件的结果。综合该地表破裂的发育特点推断,震源深度对地表破裂参数存在显著影响,震源偏深时的地表破裂长度可远小于震源破裂的最大长度,表明在活断层的地震复发模式研究中应注意随机性较强的断层局部破裂行为或小位移破裂事件。     

宁夏卫宁北山南缘断层探测与活动性初步鉴定

宁夏卫宁北山位于青藏高原、阿拉善和鄂尔多斯3大活动地块的交汇地带,查清该地区的活断层对厘清活动地块边界和规划中卫工业园区布局均具有重要意义。采用浅层地震勘探、钻孔联合剖面探测及槽探等手段,针对卫宁北山南缘推测断层开展综合探测,以便查清该断层展布情况和地层断错特征,并结合区域地层时代对比,初步鉴定已探明断层的活动性。结果表明：前人推测的地貌陡坎之下的卫宁北山南缘正断层并不存在,而在卫宁北山南缘地貌陡坎偏北基岩内发育一条逆冲断层,浅层地震勘探剖面揭示该断层上断点埋深35～40 m,钻孔联合剖面探测和槽探发现断层错断了石炭系和新近系,但未错断上覆的上更新统,表明该断层不是活动断层;另外,浅层地震剖面揭示在中卫盆地内部还发育一条北西西向的隐伏正断层,上断点埋深约60 m,但也未错动晚更新世以来地层,因而推测该断层不存在晚第四纪活动性。     

渭河盆地东南缘渭南塬前北侧分支断层的浅部结构及晚第四纪活动

渭南塬前断裂是渭河盆地东南缘一条重要的近EW向的全新世活动断裂,与1556年华县8级特大地震的发生密切相关。该断裂的北分支——渭南塬前北侧分支断层通过渭南市区,查明该北侧分支断层的展布、浅部结构、晚第四纪活动性以及发震能力,对于当地的防震减灾工作具有重要意义。文中通过浅层地震和钻孔联合剖面探测,结合地面地质调查,对渭南塬前北侧分支断层的展布、结构特征以及晚第四纪活动性开展研究。4条测线的浅层地震勘探揭示渭南塬前北侧分支断层与渭南塬前断裂平行展布,两者呈阶梯状正断层结构关系。渭南塬前北侧分支断层错断多套第四纪地层,显示出生长型正断层特征;可识别的上断点埋深为95m以浅,晚更新统的垂直错距为16～20m;在剖面上表现为宽200～1 800m的次级断陷带,具有阶梯状正断层和小型地堑结构。钻孔联合地质剖面揭示渭南塬前北侧分支断层距今19ka以来仍有活动,晚更新世中期以来的平均垂直运动速率为0.07～0.26mm/a。结合地表的断层陡坎和断错地貌现象判定,渭南塬前北侧分支断层与渭南塬前主断层同样具有较强的晚更新世—全新世活动性,不能排除渭南塬前北侧分支断层曾经参与1556年华县8级大地震破裂的可...     

试论地质学者的地震理念

地质学者认为断层是震源在地表的表现。在这一理念的基础上,文中讨论了如何通过活断层定量研究开展强震预测。强震地点预测的依据是断层活动性调查。在这方面强调航片判读和野外断层地形学的调查,由此获取断裂带的最新活动时期。对于确认的晚第四纪以来活动的断裂带,认为其将来具有发生强震的潜势。强震的活动强度从调查活断层的长度和同震位移入手。全球大量的历史地震和现今地震表明,断层长度与地震震级之间、以及同震位移与地震震级之间存在正比例关系。有关强震时间的预测,需要获知各条断裂带的强震间隔和最新活动的离逝时间。尽管通过断层的活动速率和同震位移的比值可获取断裂带的强震平均间隔,但通过探槽调查获取古地震活动的年代对分辨各条断裂带强震活动的个性特征仍十分重要。文中多处引用了日本活断层研究的资料和松田?彦教授的认识。最后简要回顾了中国活断层研究过程中的几个重要事件     

阿尔金断裂南侧弧形地貌单元成因及其构造意义

巨型左旋走滑的阿尔金断裂是青藏高原的北部边界,在印度-欧亚板块碰撞过程中起重要的调节作用,控制着青藏高原东北部的构造演化,认识其活动演化对理解青藏高原的构造变形过程和机制具有重要意义。阿尔金断裂南侧存在一系列弧形地貌单元,知晓这些弧形带是原始弧形弯曲还是后期由于阿尔金断裂左旋走滑拖曳而形成的,对认识阿尔金断裂的构造演化具有重要意义。文中在前期阿尔金断裂南侧柴西英雄岭和柴北缘2条弧形带不同部位已开展的精细古地磁旋转变形研究的基础上,综合研究区和阿尔金断裂附近已有的古地磁旋转变形研究结果和弧形带几何形态学等其它地质证据,分析发现这2条弧形带的几何学特征是由其不同部位发生旋转变形所导致的,且旋转变形与该时段阿尔金断裂的快速左旋走滑活动密切相关。通过上述工作,更加全面地了解了阿尔金断裂新生代2阶段的走滑特征,进一步限定了阿尔金断裂早渐新世以来左旋滑移量,以柴西段为参照系滑移量至少约350～430km,以柴北缘段为参照系至少约380～460km,平均滑移速率至少约10. 6～13. 9mm/a。     

宗务隆山南缘断裂构造地貌特征与晚第四纪滑动速率

宗务隆山南缘断裂位于柴达木盆地东北缘,是祁连山南缘与柴达木盆地的边界逆断裂,对其晚第四纪活动性进行研究对于理解祁连山地区应变分配模式以及该地区断裂向柴达木盆地内部的挤压扩展过程具有重要意义。文中通过遥感影像解译和野外地质调查,结合GPS地形剖面测量以及宇宙成因核素与光释光定年,对宗务隆山南缘断裂拜京图和蓄集乡等段落开展了详细的研究。综合分析拜京图和蓄集乡地区不同期次洪积扇的垂直位错以及相应地貌面的年龄,得到宗务隆山南缘断裂晚第四纪以来的平均垂直滑动速率为(0. 41±0. 05) mm/a,水平缩短速率为0. 47～0. 80mm/a,约占祁连山地区地壳缩短速率的10%。这些结果有助于进一步理解祁连山地区的应变分配模式以及柴达木盆地北缘地区的构造变形机制。     

桩-土-结构相互作用分析的等效计算桩长简化模型

在一定程度上,桩长是影响桩-土-结构体系动力分析复杂程度的关键因素之一,在桩-土-结构相互作用的数值模拟中对桩长进行适当简化可以提高计算效率,尤其对具有大量长桩基础的结构体系。基于Boulanger模型和OpenSees软件,分析了软粘土地基-单桩结构体系地震反应中桩身的位移、弯矩、剪力的分布特点以及桩顶上部结构的加速度响应,探讨了结构体系振型及振型周期随桩长的变化特点,进一步提出了等效计算桩长的桩-土-结构模型。研究表明,当结构体系前3阶的振型周期的变化率控制到2.5%时,对应的等效计算桩长分析模型能实现较高的动力响应计算精度,其动力响应误差已降低至5%以内;等效计算桩长可以通过动力响应误差控制精度要求确定,对于软粘土地基中的单桩基础结构,建议将前3阶振型周期的变化率控制到2.5%时的计算桩长作为等效计算桩长。     

褶皱冲断带时空演化动力学过程的数值模拟

利用库仑临界锥角理论和沙箱物理模拟进行褶皱冲断带的研究时,通常忽略了楔形体介质的内聚力.岩石力学实验结果表明,岩石内聚力通常在几到几十兆帕范围内变化.楔形体介质强度的变化是否会影响褶皱冲断带的时空演化?针对这一问题,我们建立了岩石内聚力分别是10MPa、20MPa和50MPa的3个二维弹塑性有限元模型,模型包含了楔形体介质的弹塑性材料非线性和底部滑脱带的接触非线性.该模型考虑了不同介质强度、底部滑脱带摩擦、重力和边界构造加载的影响,更为符合实际.计算结果表明,岩石内聚力为10MPa时,楔形体内的断坡首先在楔形体近端产生,从近端依次向远端发展;岩石内聚力是20MPa时,断坡开始在楔形体近端产生,随后在远端也开始形成,最后由两端向中间汇聚;岩石内聚力是50MPa时,断坡先从楔形体远端形成,从远端向近端依次发展.我们还讨论了底部滑脱层倾角对褶皱冲断带演化的影响,结果表明较低的底部滑脱面倾角易产生由近端向远端演化的样式,中等滑脱面倾角易产生两端向中间演化的样式,较高滑脱面倾角易产生由远端向近端演化的样式.我们得到了三种不同的褶皱冲断带时空演化的模式,其结果可以用来解释青藏高原东北缘依次向北东方向发展的海原-六盘山断层、天景山断层、烟筒山断层系统的时空演化.     

长江流域碎屑锆石U-Pb年龄物源示踪研究进展

长江的演化对于了解现代亚洲地貌格局的演变,以及探讨河流发育对构造隆升和季风演化的响应均具有十分重要的意义。前人已采用多种方法厘定长江的演化历史,但对长江贯通时限等问题仍存在较大的争议。目前物源示踪是进行河流演化研究的重要方法之一,其关键在于选取的示踪剂能够有效地代表源区信息并能准确定年。锆石的封闭温度高,可十分稳定地记录源区信息,且在河流中广泛存在,采集样品方便,锆石U-Pb年代学分析方法成熟,因而广泛应用于长江流域物源示踪研究。但长江流域面积广泛,流经的地质单元岩性复杂,流域内热历史信息丰富,这导致单纯利用该方法进行物源示踪研究面临诸多亟待解决的问题。文中在国内外研究资料的基础上,基于从"源"到"汇"系统的研究思路,通过对比分析,指出基于碎屑锆石U-Pb年代学进行长江流域物源示踪研究的局限性以及需要注意的问题。     

橡胶砂垫层在不同类别场地上的减震效应研究

橡胶砂(RSM)垫层减震是一种适用于低层房屋的低成本减震方法,关于场地类别对其减震效应影响的研究尚未开展。采用简化的层间剪切模型模拟减震垫层-上部结构动力相互作用体系,建立了RSM垫层"减震地基"分析模型。针对30%配比的橡胶砂,考虑3种垫层厚度200 mm/300 mm/500 mm、4种基底压力50 kPa～300 kPa,基于对取自于不同场地类别的195条地震波的刚性地基反应谱和RSM垫层"减震地基"反应谱的分析对比,得到以下结论:(1)RSM垫层的减震效应受场地类别的影响,场地卓越周期越短,减震效应越好;(2)RSM垫层厚度越大,减震效应越好,但当垫层厚度达到500 mm时,减震性能鲁棒性变差,且这种鲁棒性的劣化与场地类别无关;(3)各种场地类别地震波作用下,RSM垫层减震效应均随输入地震加速度和基底应力的增大而增加,但随着前者的增加,后者的影响减小。     

近场水平地震动选取原则及脉冲型水平地震动弹性谱特性研究

以近40年来世界范围内发生的20次地震总计800条水平地震记录为基础,从加速度反应谱入手,研究震中距、PGV/PGA比值及震级对水平加速度反应谱特性的影响,提出了一种同时考虑震中距、PGV/PGA比值及震级3个指标的近场地震动选取方法。然后对选取的脉冲型水平地震记录作加速度反应谱研究场地类别、震级、PGV/PGA比值等因素对脉冲型水平地震动反应谱特性的影响。研究表明:(1)PGV/PGA>0.2、震中距D<20 km、6.50.2、震中距207.0作为中远场脉冲型地震动的选择原则需要进一步研究。(3)震级M_w>7.0时脉冲型地震动反应谱谱值在中长周期范围内明显增大。(4)PGV/PGA>0.2时脉冲型地震动平均谱谱值在中长周期范围内明显增大。     

利用灰岩断层面形貌特征识别罗云山山前断裂古地震信息

以山西地堑系罗云山山前断裂的基岩断层面为例,用陆基Li DAR扫描获取了断层面形貌学数据,采用各向同性变差函数法计算了断层面形貌的分维值。结果显示,断层面形貌在高度上具有显著的分带性,每个分带的特征分维值随断层面高度的增加呈阶跃式变化。分析认为这种形貌特征可能反映了断层面与多次地震相关的间歇式出露方式。分带高度指示了约3m和1m的2组同震倾滑位移量,各分带之间的分维值过渡带是断层面缓慢剥露的结果。与片麻岩区的断层面形貌学研究结果相比,灰岩断层面形貌学分维值随着暴露时间的增加而减小,2种岩性区的断层面分维值D与断层面高度H呈现类似镜像的关系,在气候构造条件大致相同的情况下,考虑为岩性差异的影响。     

地形坡度和高程变异系数在识别墨脱活动断裂带中的应用

喜马拉雅东构造结位于青藏高原东南端,是欧亚板块与印度板块碰撞、会聚的地带,其内部的南迦巴瓦峰地区是喜马拉雅山东段的最高山峰,雅鲁藏布江围绕南迦巴瓦峰形成一个"几"字形的大转弯。南迦巴瓦地区东侧的雅鲁藏布江河谷位于喜马拉雅山的南麓,属于亚热带湿润气候区,分布有茂密的热带雨林植被。该地区的阿尼桥右旋走滑断裂带是南迦巴瓦构造结的东边界断裂。利用30m分辨率的DEM数据,在Arc GIS软件平台上获得了南迦巴瓦及其周边地区的地形坡度和高程变异系数2个定量地貌参数。在地形坡度分布图上,墨脱附近的雅鲁藏布江东西两岸的山体地形为坡度>30°的陡坡,在陡地形坡度的背景下,存在NE走向、断续分布的坡度为5°～25°的缓坡条带。地形高程变异系数分布图上,墨脱附近的雅鲁藏布江两岸地形为高程变异系数>0. 9的高地形起伏区,在高地形起伏区的背景上,发育NE走向、断续分布的高程变异系数为0. 2～0. 9的缓地形起伏条带。通过野外地质地貌调查和探槽开挖,发现上述地貌参数异常条带处为活动断裂通过的位置。上述工作表明,地形坡度和高程变异系数2个地貌参数的定量分析有助于发现地形坡度大、植被覆盖严重、剥蚀强度大的地区的活动断层。     

装配式H型钢柱框架-复合墙结构抗震性能试验研究

提出了一种装配式H型钢柱框架-复合墙抗震结构。为研究结构的抗震性能,进行了1榀足尺装配式H型钢柱框架与1榀足尺装配式H型钢柱框架-复合墙试件的低周反复荷载试验。对比分析了各试件的强度、刚度、延性、滞回特性、耗能能力及破坏特征。研究表明:内嵌复合墙破坏时被分割成多条条型复合墙板,在弹塑性变形后期对框架的支撑作用较为稳定;内嵌复合墙使框架的极限承载力提高了68%,使框架的初始刚度提高了394%;H型钢柱框架-复合墙试件的滞回曲线饱满,未出现捏拢现象;条型复合墙板企口连接的水平条带存在往复咬合错动,对结构耗能能力的提升有明显贡献。