断层面上迹线产状及总断距确定

除了深、大断裂等复杂断层以外，研究一般断层都需利用岩层、岩脉等各自的迹线。迹线的产状实质上是空间二斜面相交线的产状，属于立体几何学等数学范畴。地质上早就用赤平投影等方法估测。本文中数学计算方法是对前人方法的补充，精度可高达分、秒。介绍的产状网虽属估测，但制作简便。求解断层两盘相对运动力和总断距等的方法，美国有毕令斯的画法几何，前苏联有莫尔恰诺夫和瓦依涅尔曼的图解分析法。本文的迹线计算法避免了繁杂的作图过程，而所得结果和美、苏方法相同。 文章还对断层擦痕、牵引褶皱及断层旁侧派生的节理能否指示相对运动，提出新见。     

断层两盘相当层的错动不能代表两盘的相对运动——兼议断层分类问题

本文所称的相当层的错动,即构造地质学教科书中所称的视错动(apparent movement,据M.P.毕令斯)。本文所提出的问题,在构造地质学教科书中是有论述的。M.P.毕令斯写道:“被错动岩层的视错动,可以与总错距有很大的不同。这一点是非常重要的,但不能过于强调。视错动是许多变数的函数,它不仅决定于总错距,而且还决定于断层的走向和倾斜,被错断岩层的走向和倾斜,以及进行观察的表面的产状”。而本文作者对此问题有较长时间的思考,体会较深,同时在实际的地质工作中,对此问题往往注意得不够,所以作为问题讨论予以刊出。     

非均匀应力场下的铲状正断层带位移场和应力场特征

本文利用新的有限元方法研究了铲状正断层带在非均匀应力场下错动引起的位移场和应力场。研究发现：① 铲状正断层错动引起的断层面上的最大错距不是发生在地表,而是发生地表下面断层的中部;② 地表面最大水平位移和垂直位移都不是发生在地表断层上,而是发生在偏离断层一定距离的地方;③ 铲状正断层错动会在地表附近产生两个破裂区,一个在地表断层附近,一个在远离断层的上盘地表附近,这两个区与野外观测到的次生正断层区一致;④ 断层错动的应力降在断层内不是均匀的,最大值也是位于断层中部。     

羊渠河井田小型隐伏断裂初谈

复煤层分层回采和煤层群联合采掘过程中,经常发现两类特殊的断裂现象:一类小型断层仅发育在塑性较强的煤层及泥质岩类中,其垂直断距由0.1米—1.0米,沿走向延伸长度由数十米至万余米。沿断层面倾斜方向被限定于塑性较弱的岩层之间。(图1)这类微型隐伏     

岩层离距图法研究沉积岩断裂发育史--以松辽盆地敖古拉断裂为例

利用断裂活动过程中留下的各种地质标记研究断裂发育史是比较困难的,已有的研究方法主要可归纳出七种。都存在局限性。岩层离距图法是以地震剖面为基础,将穿过断裂的各剖面上的标志层投影到沿断裂走向的铅垂面上,得到多组标志层的垂向断距数据,然后用下部各标志层的断距减去最上部标志层的断距,并作多轮次计算,直到最后的断距差近似为零或仅剩一个非零标志层。每一轮次计算代表一个活动期次,如果出现负值,则表示有构造反转。对松辽盆地敖古拉断裂作了实例计算,结果为该断裂发育经历了三个正断活动期和一个逆断活动期。与盆地区域性活动有些差别。岩层离距图法比起其他已有方法,可靠程度大大提高。     

岩层离距图法研究沉积岩断裂发育史——以松辽盆地敖古拉断裂为例

利用断裂活动过程中留下的各种地质标记研究断裂发育史是比较困难的 ,已有的研究方法主要可归纳出七种 ,都存在局限性。岩层离距图法是以地震剖面为基础 ,将穿过断裂的各剖面上的标志层投影到沿断裂走向的铅垂面上 ,得到多组标志层的垂向断距数据 ,然后用下部各标志层的断距减去最上部标志层的断距 ,并作多轮次计算 ,直到最后的断距差近似为零或仅剩一个非零标志层。每一轮次计算代表一个活动期次 ,如果出现负值 ,则表示有构造反转。对松辽盆地敖古拉断裂作了实例计算 ,结果为该断裂发育经历了三个正断活动期和一个逆断活动期 ,与盆地区域性活动有些差别。岩层离距图法比起其他已有方法 ,可靠程度大大提高     

岩层离距图法研究沉积岩断裂发育史——以松辽盆地敖古拉断裂为例

利用断裂活动过程中留下的各种地质标记研究断裂发育史是比较困难的,已有的研究方法主要可归纳出七种,都存在局限性.岩层离距图法是以地震剖面为基础,将穿过断裂的各剖面上的标志层投影到沿断裂走向的铅垂面上,得到多组标志层的垂向断距数据,然后用下部各标志层的断距减去最上部标志层的断距,并作多轮次计算,直到最后的断距差近似为零或仅剩一个非零标志层.每一轮次计算代表一个活动期次,如果出现负值,则表示有构造反转.对松辽盆地敖古拉断裂作了实例计算,结果为该断裂发育经历了三个正断活动期和一个逆断活动期,与盆地区域性活动有些差别.岩层离距图法比起其他已有方法,可靠程度大大提高.     

考虑层间剪应力作用的煤矿岩层控制理论探讨

目前已被广泛应用的煤矿开采的关键层理论对煤矿岩层控制提供了重要理论依据,并合理解释了煤矿开采矿压显现现象。该理论认为煤矿开采引起的岩层破断、失稳后形成的铰接结构控制了覆岩的运移规律,但其忽略了层与层之间剪应力对覆岩破断运移规律的影响。基于岩层间存在剪应力这一假设,建立了覆岩组合梁力学模型,获得了非均质组合梁剪应力理论解;提出了考虑层间剪应力的关键层判断步骤,并修正了煤矿开采关键层破断距的计算公式;研究认为关键层控制的上覆岩层并不一定同时随其破断;基于双层岩层开采模型,分析提出了柔性控制层概念：即关键层破断后起到类似关键层作用而控制上覆一层或几层岩层变形的一类岩层;进一步提出了柔性控制层的判别方式,探讨了柔性控制层对关键层复合破断和矿压显现规律的影响,分析认为柔性控制层的存在一定程度上减弱了周期来压强度并产生二次伴随来压现象;结合工程案例,验证了该假设的合理性。     

煤层断裂模式及形成机制的研究

本文以山西省汾西矿区崔家淘井田断层构造的展布规律、断层面构造岩特征民层滑动擦痕为依据，分析断层发育的力学机制衣成生欠，应用赤平投影图矿区两条主干断层，得出 区三向主支应力轴方向的认识，提出一种在华北地区有代表性煤矿区展布模式芝对断层的识别和预测具有指导意义。     

西南某坝区结构面成因机理及其工程地质意义

通过对坝区断层和层间错动带发育规律研究,认为这两类结构面形成受控于构造和浅表生改造。从分析区域构造特征和地层岩性入手,探讨了结构面的构造成因,并建立其构造成因模式,断层类结构面属于共轭剪切破裂基础上的逆冲模式;层间错动带属于纵弯梁的剪切滑脱模式。通过对坝区结构面浅表生改造的分析,揭示了结构面的性状变化规律,断层类结构面表现出厚度、物质类型及性状的分段性特点。     

坝基岩体错位的发现与分析

由寒武系坚硬白云岩组成的汾河二库坝基开挖后,岩体沿顺层开裂面发生错位,错位波及几乎整个坝基,错距达1～7cm.本文对坝基岩体错位进行了分析研究,认为岩体错位是基坑开挖后地应力释放的结果。     

逆断层控制构造裂缝发育的力学机制模拟

在探讨逆断层对构造裂缝控制作用的基础上, 应用Comsol有限元软件, 模拟不同水平作用力、不同岩性、不同断层倾角和距断层面远近等因素影响下断层及其周边区域的应力、应变情况, 并分析了不同控制因素下构造裂缝发育的规律。模拟结果表明, 构造裂缝的发育程度随施加的水平应力作用增大而线性增大; 岩石破裂前产生的应变量可用来描述岩石的脆性, 抗压强度对岩石破裂起主导作用, 而岩石的抗剪强度与岩石破裂发育有一定的相关性; 逆断层倾角存在一个临界角度, 使构造裂缝发育最为强烈; 逆断层控制裂缝发育, 距离断裂面越远裂缝发育程度越低, 并存在一个发育程度骤减的范围, 称为"断裂控制带", 该断裂控制带的形成和分布应该与断裂的性质、规模、断距及岩石力学参数等有关。      

东川矿区几个关键构造问题与铜矿远景评估

本文初步提出了东川大型推覆体的几何结构、烂泥坪黑矿尖子控制特高品位裂隙富矿的层控脉型脆－韧性剪切带及白锡膜矿段的构造推覆模型。根据上述研究结果著者们认为：东川地区具有发展成超大型铜矿的成矿地质条件,因而生产矿山仍有地质找矿潜力。     

大岗山水电站厂房断层控制区域微震监测分析

大岗山水电站地下厂房断层发育,两条陡倾角断层穿过厂房中后部,控制着厂房的围岩稳定性。拱顶处发育的断层由于开挖而出现塌方,需要对塌空区以及地下厂房进行稳定性监测。2010年10月建立南非综合微震系统（ISS）微震监测系统,对断层控制的厂房区域进行微震监测。采用能级分布法、时空分布法、能量指数法、位错法等对断层控制下的塌空区、厂房边墙、断层周边岩体进行了稳定性评价。监测表明,塌空区微震事件少,能级小;边墙岩体位移较小,微震事件数目较少;断层面间滑动位移分布不均,整体位移量不大,断层面岩体活动性不强。因此,断层区域在进行加固后,岩体整体稳定性有所提高,受断层影响较小,故地下厂房稳定性较好。微震监测对水电厂房开挖及运行期的安全稳定性评价有较强的指导意义。     

Strains developed in the hangingwalls of thrusts due to their slip/propagation rate: A dislocation model

Fault planes propagate radially from a point source and this failure propagation process is very similar to the movement of a dislocation through a crystal lattice. An elastic strain represented by an extra half plane is necessarily imparted to the lattice at an edge dislocation, and this is equivalent to the ductile bead which accompanies the propagating tip of a thrust fault. This ductile bead migrates with the fault tip, and imparts a characteristic internal strain to the thrust sheet. A two-dimensional model is presented to illustrate the inter-relationship between fault plane slip, fault tip propagation and internal strain. In multilayered sequences, internal strain is usually represented by asymmetric folds verging in the thrust transport direction. A simple technique, the displacement/distance plot utilizes the fact that displacement dies out towards the fault tip. This plot can be used to quantify the relative stretch, measured parallel to the fault movement, which is dependent on the slip/propagation rate, and it may be used to define exactly the position of the fault tip on a cross-section. Examples of fold-thrust structures from Devon (England) and Pembrokeshire (Wales) are used to illustrate the technique.     

边坡岩体结构的三维失稳形式及稳定性分析研究

由两组结构面控制的四面体块体是岩体中最基本的结构体, 其稳定性取决于块体所受荷载及结构面上的摩阻力。正确判定边界面上摩阻力分布是评价块体稳定性的关键。本文提出的块体稳定性分析适用于岩体所受荷载为三维非共点力系。在不同外力作用下块体可产生平动、转动、翘扭及倾倒等各种三维失稳组合形式, 从而得到更为合理的块体稳定性评价。     

断层力学科学范畴、发展脉络评论及未来发展思考

为了看清断层力学的理论全貌,文章研究了断层力学的发展脉络、应有体系、框架性缺失,总结了学术各界关注点及研究内容差异。结果表明断层力学关联领域存在尺度差异和目标差异,断层力学是多学科纽带,却是"三不管"地带。岩石裂纹和含内部构造的断层之间存在尺度差异和变形速度差异。断层力学的百年发展经历了从外力研究断层-构造应力场-滑移线场研究断层三个阶段,这三个阶段总的发展方向就是逐渐简化、实用化,阻碍了定量理论的发展。"Mohr范式"是支撑,带有实用化、简单化特点,也阻碍了断层力学向机理化和定量化方向发展。断层研究存在正演和反演两类方法,正演主要包括实验断层力学和理论断层力学两类途径,正演和反演结合是未来发展方向。"地质力学"秉承"力学统一律",体现断层空间联系和力学联系,属于"广义断层力学"范畴。"广义断层力学"体系适用"统一发展,关注联系"发展途径,"狭义断层力学"体系适用"分散发展,各自攻克"发展途径。先存断层或薄弱带控制后生断层,并影响应力展布,"应力制约论"是重要方向。未来将产生"流变摩擦学"和"断层岩组构摩擦学"两个方向,"断层岩组构摩擦学"应整合显微构造学成就,研究岩石组构稳定特征、流变特征、广义摩擦特征等,需要将显微构造学唯象理论上升到大尺度断层力学理论中,将岩石组构引入到岩石力学实验中。不同尺度关注点不同、理论不同、取用参数不同,加剧了研究群体的隔离。断层内泥粒是可以迁移的,由此产生"断层泥粒迁移学"。断层闭锁的概念需要重新考虑,未来研究应立足"慢应变"和"大尺度"的断层摩擦延展力学。      

Displacement discontinuities and stress changes between roof strata and their influence on longwall mining under aquifers

Summary The results of physical model tests are analysed with special attention to the development of displacement discontinuities (bed separations) at the two stages of roof stratum movement over a longwall coal face. The relationships between roof displacement and stress concentration or relief are explored. The stress-displacement relationship is further examined by an analytical model, based on the assumption of laminated rock beams, which is used to identify possible displacement discontinuities in the roof strata which would form water inflow passages from an ovelying aquifer. Also demonstrated is the potential of the analytical model for serving as a theoretical approach or, at least, a complement to empirical methods in estimating the critical and the safe distance of mining under an aquifer.     

岩体结构变形破坏的内在驱动力-不平衡力

岩体结构的变形破坏是一个渐近过程,常规的强度设计与极限分析均无法描述这一过程。在回顾总结岩体结构破坏控制、变形控制的基础上,提出岩体结构变形破坏控制最终要落实到开裂控制上来。总结了岩体结构开裂计算的特点和难点,阐明了用不平衡力描述岩体结构变形破坏过程的理论依据。分别从单轴压缩试验、边坡开挖卸荷、拱坝坝踵坝趾开裂等3个具体的数值案例论证不平衡力与开裂破坏的内在相关性。提出了蓄水导致不可逆的谷幅变形也是不平衡力作用结果:裂隙水压力使屈服面收缩、原先处于屈服或临界屈服状态的岩体应力状态超出屈服面,产生不平衡力和不可逆的塑性变形。指出了不平衡力本质是岩体结构非平衡态到平衡态的距离,岩体结构非平衡演化的总体趋势服从最小塑性余能原理,进一步指出了无法消除的不平衡力是岩体结构变形破坏的内在驱动力。不平衡力不仅可以作为岩体结构变形破坏的判据,还能给出相应的加固措施,具有重要的工程意义。