铲式断层空间特征研究进展综述

受地震资料解释多解性和局限性的影响,沉积盆地中深部地震资料解释品质差,靠地震解释来反映地下断层信息并不能揭露断层空间本质发育特征。鉴于此问题,笔者以脆塑性断裂发育特征、断层折射机理为基础,从断层空间位移量关系、倾斜角剪切法模型、断层面空间联合应力分布等方面对铲式断层空间特征进行研究。综合研究表明:铲式断层面上盘和下盘构成的空间并非楔形模式,而是局部构造紧闭区和局部伸展剥离区交替形态;由断层空间各位移量关系图解可知,铲式断层走向位移量和倾伏向位移量之间的夹角θ越小,走向应力作用越大,引起地层牵引程度就越高,形成的有利储油构造储集厚度就越大;利用倾斜剪切法模型可预测铲式断层实际滑脱深度,加强对中深层构造特征的认识;当铲式断层面折射裂缝被矿脉等充填时具有封堵性,当铲式断层面空间联合应力大于或等于其作用处岩石的抗压强度时,造成断层面处裂隙闭合或断面物质压紧,有利于封堵油气。     

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。      

铲式逆冲断层的地貌约束：以东天山尤路都斯盆地巴音背斜构造为例

将地表河流阶地变形特征与运动学模型、地貌年代相结合,可以推测出地下断层几何形态、断层变形量与变形速率.定量限定天山山间盆地不同褶皱冲断带的几何形态、运动学和变形速率是研究天山挤压应变吸收作用的关键.在天山东部的尤路都斯盆地内,开都河横穿巴音背斜构造发育并保存了较为完整的三级河流阶地.通过详细的野外考察发现,处于巴音背斜构造后翼位置的河流阶地具有宽阔、连续和逐渐倾斜的特点,符合通过翼部旋转运动而褶皱变形的铲式逆冲断层模型,其深部根植于平面断层斜坡.基于该运动学模型并结合阶地年代,得到巴音背斜构造下伏断层晚第四纪滑动速率为（0.35-0.06）～(0.35+0.16) mm/a,地壳缩短速率为（0.23-0.04）～(0.23+0.10)mm/a.对比尤路都斯盆地北部那拉提断裂的构造应变和GPS速率揭示的东天山南北向总地壳缩短速率,认为巴音背斜构造的变形作用占尤路都斯盆地总变形作用的15%～20%,进而容纳了～2%的东天山南北向地壳应变.东天山内部的山间盆地在天山变形量分配中占据重要作用.     

保安井田铲状断层特征初识

保安井田铲状断裂十分发育。断层倾角上陡下缓,深部甚至近于水平。断裂活动造成地层和煤层减薄或缺失。伴随铲状断裂常出现一些地堑或半地堑式构造以及反牵引现象。弄清此类构造的规律对采煤很有意义。     

煤矿断层构造复杂程度的非线性分析

煤矿中断层构造对开采条件、瓦斯突出、矿井突水等都有显著的影响。以陈四楼煤矿为例,利用分形理论计算了深部采区断层构造的分维,对断层构造的复杂程度进行了讨论和划分;分析了不同区域断层构造分维值出现差异的原因;建立了断层构造分维与矿井突水单位涌水量的对应关系,随断层分维的增加,矿井突水的单位涌水量也将随之增大。研究区的断层分维在0.7925～1.4534,断层总体的复杂程度为中等。     

胶西北断裂构造蚀变分带及其铲式分布特征

胶东是全球最大的与中生代花岗岩有关的热液交代蚀变金矿集中区,其成矿与断裂及蚀变作用有关。以焦家断裂和招平断裂为典型,开展构造变形蚀变岩剖面实测和地质填图,研究控矿断裂铲式分布的地质特征。研究发现:(1)断裂蚀变带的宽度不是以往认为的几十米,而是达到几百米,或超过千米,蚀变的规模和强度控制了成矿作用;(2)断裂产状上陡下缓,浅部-200 m以上倾角在70°左右,深部-400 m以下倾角20°到30°,形成铲式断裂;(3) 铲式断裂显示上盘下滑的运动特征,应力应变特征表明成矿作用发生于应力松弛阶段;(4)断裂的倾向控制矿化带的侧伏方向,焦家断裂带倾向北西而其中矿体向南西侧伏;招平断裂倾向南东则矿体为北东向侧伏。     

共轭平移断层中各序次应力场和断裂等构造形迹相互关系的力学分析

从数学、力学的角度定量分析了各类构造结构面之间的空间组合规律, 并推导出相关的公式。本文首次提出了预测或预报对区域稳定性或岩体稳定性具有重大影响的断裂构造的产状要素和派生构造应力场的方位、大小的方法。     

旋扭构造的粘弹性力学分析

本文根据弹性体与粘弹性体中瞬时应力分布的对应关系,通过旋扭构造力学分析的弹性解,然后以三元件Ross粘弹性模型模拟岩石力学性质,求出粘弹性体中的瞬时应力、应变的解析解,再代入岩石的粘弹性常数,算出精确数字解答,最后作出应力应变的时间演化图。     

鄂西中生代地貭构造的力学分析

鄂西地区广泛分布着古生代及中生代的沉积岩系,它们的构造形态较为复杂,但在空间分布上有一定的规律。本文试图综合不同分区的构造特点并加以力学分析,然后再对它们的空间变化从力学上予以说明,以供区域找矿和对掩盖区进行构造预测时参考。工作中除进行野外观察和对地质资料进行综合和力学分析而外,还做了部分的室内模拟实验,以求定性的对比。     

伴随穹窿构造的断层模式

呈背斜状穹窿构造的机理有三种:有由盐丘形成的,有由深成岩岩盖形成的,还有由基岩块段上升形成的。在这些穹窿上生有许多断层,穹窿形成时的断层模式主要影响着穹窿外形与区域应力的存在。     

地震断层力学的多尺度问题

大量观察和研究结果证明,大陆浅源构造地震是由上地壳岩石的突发性剪切运动造成的,这种固体脆性破坏一般是在区域构造应力作用下沿原有断层面的快速滑动和破裂扩展,可称为地震断层作用(earthquake faulting),它的机制主要是固体力学过程,即岩石空间位置的变动。很多地震研究,如地震构造、地震机制、地震前兆等,都涉及地震断层力学问题,也是构造地质学的一个前沿研究领域。     

挤压式顶管施工力学分析

考虑挤压式顶管施工时,不可避免会对周围的环境造成影响。根据土塑性力学的基本原理,考虑土体具有不同于其他材料的剪胀特性和塑性变形,按不相适应的塑性流动法则计算无限体内柱形孔穴扩张在周围土体内产生应力场和位移场。借助源一汇影像手段和Cemiti解进行剪应力修正,推得在顶管挤入过程中周围土体内的位移场和应力场表达式．基于此,研究了土层数、管径、埋深等各参数对竖向位移的影响的敏感性。最终得出顶管中心埋深h、顶管外半径Ru是影响竖向位移的最关键因素的结论。     

矿井断层构造采动活化因素关联度分析

为研究断层活化因素的关联度,采用FLAC3D软件、DPS软件、SPSS20软件,通过数值模拟、灰色关联度分析以及单因素分析相结合的方式,列举了8种影响因素,分析了其对断层活化的影响程度,结果表明:所有因素关联度排序为采宽>采高>断层倾角>断层带宽度>采深>断层落差>回采步距>回采速度,且前四者对断层活化的影响程度远大于后四者。其中断层倾角、断层带宽度对断层活化的影响程度最大,确定为主控因素。分析了两者对断层活化的具体影响,发现倾角越大断层越易活化,断层带宽度越大断层越易活化。     

断层构造对煤层底板突水的影响分析

在原岩应力、地质构造、地下水等因素基础上,从应力场和渗流场共同作用的角度出发,研究含底板岩体在内的采场岩体系统的变形与破坏。研究结果表明,随着工作面向前推进,底板岩层的破坏深度和范围逐渐增加,底板岩层中水平应力低于承压水压力的深度也逐步增大。随着开挖接近断层,断层对应力分布情况的影响越来越明显,最终在断层处造成突水。为了预防底板突水的发生,合理留设防水煤岩柱是必要的工程措施。     

舒兰街煤矿构造型式力学性质的分析

从收集整理资料入手,利用地质力学观点,阐述了舒兰街煤矿的构造型式与构造特征,即构造型式为一入字型构造,主要特征是分支断裂越靠近主干断裂落差越大,远离主干断层落差逐渐变小直至尖灭,断层也都为压扭性高角度正断层,断层面(带)断层泥发育,有糜棱岩化、硅化现象,紧闭程度高,具有隔水性。