东昆仑断裂粘滑错动对青藏铁路变形效应的数值模拟

东昆仑断裂是青藏高原北部现今仍在强烈活动的地震断裂之一,该断裂的未来地震活动及其突发性粘滑错动是青藏铁路面临的重大工程地质问题。基于东昆仑断裂的运动学特征,通过分别加入8 m和3 m的水平左旋位移,模拟了东昆仑断裂未来地震活动时震中位于铁路线附近和远离铁路2种情形下的铁路变形效应。模拟结果表明：震中位于铁路线附近时,断裂南侧基岩和第四系均发生8 m的左旋走滑位移,而铁路附近的第四系水平位移明显减小,铁轨和道床没有明显的断错,表现为4~5 m的连续左旋弯曲变形;铁路东、西两侧形成NE向的张裂陷和NW向的地震鼓包,而道床和铁轨的垂直位移幅度较小。震中远离铁路时的变形效应与震中位于铁路线附近时的变形相似,但位移幅度减小,铁轨和道床形成1~2 m的连续左旋弯曲变形。因此,东昆仑断裂未来再次发生7~8级强烈地震时,无论地震震中远离铁路还是在铁路附近,其断裂的突发性粘滑错动都将导致青藏铁路的大变形和破坏。     

青藏铁路沿线断裂活动的灾害效应

青藏铁路沿线发育大量不同方向、不同性质、不同类型和不同规模的活动断裂。这些活动断裂对地震分布具有显著的控制作用,形成了12条区域性地震构造带。一些重要的活动断裂的平均运动速度达4～15mm/a,能够孕育6～7级以上的强烈地震,导致严重的地震灾害。在青藏高原北部常年冻土区,断裂活动不仅导致路基变形、路面破裂和工程破坏,还诱发不均匀冻胀、构造裂缝和移动冰丘等地质灾害,对青藏铁路、青藏公路和输油管道等线路的工程安全产生不良影响。断裂蠕滑运动与地下水活动、不均匀冻胀的耦合效应使青藏公路安多段路基松动和路面强烈变形,对青藏铁路的工程安全造成潜在威胁。     

浅议不同规范对活动断裂定义的差异——以昆明市为例

现行的勘察设计行业《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001/2009年版)、《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)、《工程场地地震安全性评价》(GB17741-2005),对于活动断裂的定义有一定差异,使得不同的勘察设计单位对同一条断裂的评价结果不一致,甚至相互矛盾。本文以昆明市为例,通过分析不同规范对于活动断裂的定义,指出其中的问题与差异,结合典型断层地质剖面与震害实例,简要阐述地质上判定活动断裂的主要依据,即不应以《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001/2009年版)规定的全新地质时期(一万年)内有无地震活动来判定断裂是否为全新活动断裂,应以《工程场地地震安全性评价》(GB17741-2005)规定的断裂是否错动地表或近地表相应时代的地层,来判定其活动时代。     

探槽古地震事件识别标志及其定量化——以活动走滑断裂为例

探槽古地震事件的识别取决于对沉积地层中封存的构造变形和沉积响应的解译。基于国内外88篇走滑断裂古地震研究论文,系统总结分析了古地震事件的多种识别标志,主要包括地层的垂向错断、断层向上逐渐尖灭、生长地层、裂缝充填、角度不整合、砂土液化、崩积楔、褶皱等。这些识别标志的质量和数量是判别古地震事件的关键。综合分析认为,地震成因识别标志与非构造成因及蠕滑产生的变形不同,而不同识别标志对地震层位的限定有证据强弱之分。在充分考虑地域和人为因素的影响下,根据识别标志的强弱,对探槽揭露事件的地层证据进行半定量化分析,这在实际工作中不仅可以最大限度地降低误判地震事件的可能性,排除非地震成因变形的影响,也能更客观地反映地震事件的可信度。     

塔中隆起走滑断裂分层变形机制研究的物理模拟实验

塔中隆起位于塔里木盆地中央隆起带中部,是塔里木盆地油气勘探的重点区块之一。塔中地区奥陶系碳酸盐岩走滑断裂发育,控储控藏作用明显,走滑断裂成因机制的研究对于油气勘探开发十分重要。塔里木盆地塔中隆起走滑断裂具有典型的分层变形特点,为了明确塔中隆起走滑断裂分层变形机制的主控因素设计了4组物理模拟实验模型。实验结果表明:走滑断裂分层变形特征的形成主要与垂向上地层性质变化(分层)和多期活动(分期)有关,分层与分期都能造成走滑断裂产生分层变形的特征,塔中走滑断裂分层差异变形特征,是由垂向上地层岩性差异性和构造活动多期性共同造成的。     

走滑活动断裂的障碍体与地震破裂的关系

系统收集了中国大陆走滑活动断裂带上障碍体（阶区）与地震破裂的资料,探讨了障碍体止裂尺度与地震破裂的关系及其分段意义。统计分析表明,走滑活动断裂带上地震的震级与障碍体的阶距、阶距与次级段长度具有较好的线性关系。障碍体的阶距可以作为判定地震破裂止裂尺度的极重要标志,是进行破裂分段的前提和基础。     

活动走滑断裂上断塞塘沉积特征及其构造含义——以西秦岭北缘断裂带断塞塘为例

活动断裂与地震和地质灾害紧密相关,对与其相关的沉积记录进行研究可以认识其活动习性与规律。通过揭露并分析典型断裂地貌——断塞塘的沉积建造特征,能够帮助识别活动走滑断裂作用的信息。选取青藏高原东北缘的西秦岭北缘断裂带黄香沟段,利用组合探槽对沿其发育的断塞塘及其沉积进行研究,分析其沉积特征,并建立断塞沉积序列。研究发现:断塞塘沉积层序由几个沉积韵律组成,一个沉积韵律组合分为下部的粗粒层与上部的细粒层,粒度下粗上细;粗粒层一般为细砂、粗砂和砾石层,具快速堆积的特征;细粒层均为含炭的粘土、亚粘土和粉砂,具湖塘相沉积的特点。断塞沉积层序是分期的,一个沉积韵律组合是一期断塞作用沉积。分析认为,断塞沉积粗细组合的韵律性结构是断裂周期性活动的产物。这一研究是揭示走滑断裂的构造演化与活动习性,反演断裂走滑活动历史并预测其未来行为的基础。     

GIS支持下地震与活动断裂关系研究--以上海及邻近海域为例

以MAPGIS软件为基础平台 ,利用GIS缓冲区分析和空间叠加分析技术 ,研究上海及邻近海域地震与活动断裂的关系。研究区地震活动断裂的发育程度以继承性NE -NNE向为主 ,但其活动强度不及NW -NNW向及近EW向断裂 ;沿NW -NNW向及近EW向断裂两侧 ,中强地震发生频率明显高于NE -NNE向断裂 ;不同时代活动断裂与中强地震之间存在一定的联系 ,表现为随着断裂活动时代变新 ,断裂周围中强地震发生的频率升高。     

走滑断裂“分期—异向”变形过程砂箱物理模拟：以塔里木盆地顺北5号断层北段为例

塔里木盆地顺北5号走滑断裂是顺北及邻区一条克拉通内小尺度走滑断裂带,整体分为3段：北段、中段和南段.选取顺北5号断层北段为研究对象,结合断层几何学和运动学解析,应用构造物理模拟实验,明确了走滑断层的变形特征与形成机制.结果表明：顺北5号断层北段主体表现为多段式特征,发育平直型、压隆型和拉分型3种类型构造样式.北段主要活动时期为加里东中期Ⅲ幕与加里东晚期,表现为两期异向叠加变形作用,早期（T74界面）表现为多种组合样式分段生长特征,晚期（T70界面）表现为雁列式正断层分布特征.基于顺北5号断层北段砂箱物理模拟证实,早期走滑作用控制断层分段变形特征,晚期张扭作用控制着雁列式断层的分布规律.因此,“分期-异向”叠加变形控制了顺北5号断层北段走滑断层的变形过程和形成机制.     

东营凹陷基底断裂走滑活动对油气成藏的影响

弱变形构造带是沉积盆地盖层中客观存在的构造现象,并且与油气聚集关系密切,一般可以通过不同地质单元(次级断层、油藏、圈闭、相带、凹陷、岩体、潜山等)的有规律排列等现象进行识别.为了初步揭示盖层变形带变形强度与油气聚集规模这一问题,首先在渤海湾盆地初步识别出40条盖层变形带,然后应用变盖层厚度和变剪切强度的构造物理模拟实验方法研究基底断裂走滑活动对盆地沉积盖层产生断层的过程.应用SPSS软件,对基底走向滑动量、横向滑动量、实验盖层厚度、雁列缝长度等参数进行了多元二次函数拟合.根据东营凹陷八面河、王家岗地区古近系各时期地层厚度、构造图R剪切长度、实验估算的张扭角度,计算出了各个时期的基底断裂走滑量;在模拟实验各阶段充注染色石油,结合凹陷实例建立了基底断裂走滑早期R剪切单一通道运移-孤立聚集、早中期R剪切主通道运移-雁列串珠状聚集(王家岗)、P剪切主通道运移-断续带状聚集、全通道运移-连续带状聚等成藏模式(八面河);最后指出盖层变形带上的R剪切增压变形段,R、P剪切交汇段是油气勘探有利目标区.     

东昆仑活动断裂带强震地表破裂分段特征

东昆仑活动断裂带是青藏高原内部一条长度达到1000km以上的活动断裂带。在近100年期间,沿该断裂带曾发生过4次M_S7.0以上地震。最新一次强震是2001年昆仑山口M_S8.1地震。本文综合前人资料,通过东昆仑活动断裂带的几何展布、活动速率、历史强震及古地震地表破裂带展布,讨论了该断裂带的强震破裂分段特征、强震破裂端点障碍体的稳定性,强调了从断裂带演化过程认识断裂带的几何展布与现今强震地表破裂分段的异同,并讨论了该断裂带未来的强震破裂危险地段。      

东昆仑断裂带西大滩段全新世古地震研究*

对东昆仑断裂带西大滩段进行了断错地貌填图和古地震探槽揭露,共揭露出6次古地震事件,它们的年龄分别为10302±651aB.P. , 8650±500aB.P. , 7160±506aB.P. , 2830±170aB.P. , 1985±121aB.P.和1540±92aB.P. ;古地震重复间隔分别为1652±820a,1490±711a,4330±534a,845±209a和445±152a。研究发现,西大滩段全新世古地震活动具有丛集现象和重复间隔时间的分段性,第1丛集期在10300~7100aB.P.期间,平均重复间隔1571±543a,第2丛集期在2800~1500aB.P.期间,重复间隔400~800a左右,平均重复间隔645±129a,两个丛集期间隔4300a。西大滩段全新世地震活动规律对昆仑山地区未来地震危险性评估具有重要意义。     

青藏铁路冻土路基温度场随机有限元分析

从一阶Taylor展开式入手,结合冻土温度场计算有限元法,推导了冻土路基温度场随机有限元方程及有关计算公式,并对青藏铁路北麓河试验段冻土路基温度场进行了随机有限元分析,结果表明温度标准差与温度场的分布趋势大致相同,在垂直方向上,最大值都出现在路基上部,向下逐渐减小,但两者分布范围略有不同,路基内部标准差的分布范围明显较大,在一定深度处达到均化。     

抚顺西露天矿北帮变形有限元分析

本文应用有限单元法对抚顺西露天矿北帮边坡及地表变形进行分析.确定了在地下开采当时、露天开采当时及不同充填类型地下采场当构造地应力降低时边坡及地表的变形特征.给出了不同情况下的位移场、应力场及塑性区的分布.并对不同情况下的变形、应力分布及塑性区特征进行了对比研究.     

半地堑盆地演化机制的粘弹塑数值模拟

利用新近完成的粘弹塑构造模拟软件包对盆地的动力学演化进行了一系列模拟。文中主要概述不同厚度的上地壳中由高角度平面正断层界定的半地堑盆地的演化模拟。模拟时上地壳被考虑成具有Byerlee型强度包络 ,并且位于无粘性基底之上 ,盆地中由密度比地壳密度小的沉积物充填。计算了以一定增量逐渐拉伸上地壳层时各个阶段的非静岩应力 (Nonlitho staticstress)、塑性破裂 (Plasticfailure)分布及挠曲剖面 (Flexureprofile)。塑性变形使得有效弹性厚度减小。到切穿破裂出现以前 ,断层断距一直增加 ,之后 ,断距基本停止增加。所以 ,地壳强度使沉降量和隆升量均有极限。上地壳层厚度和沉积物密度是控制盆地宽度和极限深度的两个重要因素 ,上地壳层厚度增加或者沉积物密度加大都使盆地宽度和深度增大。模拟结果可以解释一些大陆裂谷盆地的宽度和沉积深度。     

深基坑工程变形控制与有限元数值模拟分析

首先对深基坑工程变形控制进行了详细的论述，提出了基坑有效系数、有效区、失效区、临界线的新概念，提出了深基坑变形控制参考标准和经济有效的变形控制对策。简介了自制的深基坑工程变形控制优化设计及其有限元数值模拟系统（SDCDEFEM）。利用该系统及应用实例分析，得出了简明估算深基坑最大变形及其位置的统计关系式。     

弹性和弹塑性有限元分析在区域构造研究中的应用

笔者在郯庐断裂带、苏北盆地和珠江口盆地等区,运用有限元平面应变—应力分析、计算出的应变—应力场基本符合该区地质情况,此方法用于区域构造研究中是可行的。我们在含油气盆地区开展这一研究,把地球物理资料转化为半定量的应变一应力场分析,使地球物理资料再次开发和利用,对盆地的区域构造和含油气特征有进一步的认识。     

三维地质建模技术方法研究——以东昆仑造山带为例

三维地质建模的关键技术, 是如何利用专业地理信息系统(GIS)的立体空间平台将三维空间地质实体真实地再现, 实现地质体的三维可视化和相关空间分析, 为地质研究和矿产资源勘查提供技术支撑。本文以东昆仑造山带为研究对象, 利用Micromine软件系统对地质体三维实体建模中的关键技术和建模方法进行了探索性研究, 初步总结出三维地质建模的主要技术和方法流程。      

依据化探成果对东昆仑地质背景的讨论

在东昆仑地区 6 0 0 0 0多km2 的地域内 ,按照 4km2 的采样单元 ,共采集了 15 0 0 0多件水系沉积物样品。按照 16km2 的网格加工成 4 0 0 0多件组合样后 ,定量分析了 4 0种微量元素的含量。在对这些数据进行数学处理的基础上 ,利用斜交因子的分析结果 ,讨论了东昆仑地区的区域地层、断裂构造和中酸性岩浆岩的特征。根据区域地球化学成果 ,进一步明确了昆中、昆南断裂对本区地层和侵入岩分布的控制作用。基于元素区域地球化学背景的对比 ,提出了昆中断裂应向东延伸的证据 ,并指出了东大滩、布青山两个地区经历了相似的地质 地球化学作用     

东亚大陆西缘侏罗纪变形——以班公湖—怒江带中段韧性变形为例

班公湖-怒江带作为羌塘地块与拉萨地块晚中生代聚合而形成巨型构造带,其形成时代与如何汇聚是构造研究关键所在。本次研究选择班公湖—怒江带中段的安多—聂荣地块发育为研究区,对地块内部基底发育的近东西走向的韧性剪切带,开展了韧性剪切变形分析与同构造年代学研究。剪切带面理和线理测量分析指示北东—南西向构造挤压,其同构造矿物40Ar/39Ar的测试分析获得年龄约为167 Ma,表明班公湖-怒江带中段形成于中侏罗世中期北东—南西向汇聚的构造背景下。结合区域构造分析,东亚大陆西缘羌塘地块与拉萨地块在中侏罗世中期以北东—南西向碰撞聚合的构造方式完成大陆拼接,为东亚大陆西缘中侏罗世变形提供了直接构造证据。