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隐伏逆断层破裂扩展特征的实验研究及其地震地质意义 总被引：3，自引：1，他引：2
通过模拟实验研究了逆断层活动过程中上覆沉积层的破裂扩展特征,采用投影条纹测试方法分析了沉积层表面离面(即垂直)位移场的演化过程。结果表明,在沉积层厚度和断层倾角一定的条件下,基岩中的逆断层逐渐向上扩展,并在沉积层表面围绕基岩断层上断点的投影线形成一个离面位移梯度带(即形变带),基岩断层的位移越大,沉积层中的形变带越宽、变形越强烈;但当断层扩展至沉积层表面后,形变带宽度将保持稳定,只是变形随断层位移增加而更集中。对于同样的基岩断层位移和断层倾角,沉积层厚度越大,受基岩断层控制的形变带越宽,即基岩断层的影响范围越大;当沉积层厚度超过某一临界值时,沉积层中会发育因隆起引起的表面拉张破裂。在沉积层厚度和基岩断层位移量一定的情况下,基岩断层倾角的增加将会使表面形变带的宽度减小,但会使变形破坏程度更强烈。实验结果意味着,临界断层位移、临界沉积层厚度以及断层倾角对于确定隐伏逆断层发震产生的地表变形和破坏特征具有重要意义。文中的研究结果有助于进一步认识汶川MS8.0地震的地表变形特征 相似文献
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为了深入揭示逆冲断层在沉积层中的破裂规律,采用相似材料模拟试验和数值模拟相结合的方法,利用投影条纹法测量模型表面位移,利用ANSYS软件模拟了不同的基岩断层倾角θ和沉积层厚度δ条件下逆冲断层在沉积层中的破裂演化过程。相似试验和数值模拟结果表明:(1)基岩中逆断层的活动沿着逆断层倾角θ向沉积层内扩展,且基岩上盘破坏较下盘剧烈,断层间以挤压作用为主,θ和δ是影响逆断层破裂扩展的重要因素;(2)θ在一定范围内,且在相同沉积层厚度δ和外载条件下,θ增加使逆断层逐渐发育至沉积层表面,并在表面形成:宽度逐渐减小的变形带,宽度逐渐增大的等效应力带,表现为离面位移逐渐增大,沉积层的变形破坏更剧烈;(3)δ在一定范围内,且在相同θ和外载条件下,δ增加使沉积层的变形位移在垂向上降低并转为横向传递,且横向影响范围逐渐增大,逆冲断层破裂存在三种扩展形式。数值模拟结果与相似试验结果具有较好的一致性,研究结果为确定逆冲断层发震产生的变形和破坏提供了基本依据。 相似文献
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地震后在断层两侧的强变形与破裂带是地震灾害最严重的区域.为系统、定量研究同震地表变形带特征及其影响因素,本研究建立了走滑断层的三维有限元模型,分别探讨了断层位错量、断层倾角、错动方式、上覆松散层厚度、沉积层土性等因素的影响规律.模拟结果显示：走滑断层同震地表变形表现为以断层为中心的近似对称单峰分布,强地表变形集中在断层两侧各50 m宽度范围,地表变形量峰值随位错量增加而增大,破裂带宽度也随位错量增加而增大,但增量逐渐减小,并趋于一个渐近值;断层倾角对地表变形与破裂带宽度影响表现为随倾角减小变形量峰值点向上盘小距离偏移;走滑兼正断位错引起的变形量峰值最大,但地表破裂带宽度最小,走滑兼逆断引起的变形量峰值最小,但地表破裂带宽度最大,直立纯走滑断层的两参量都居中;走滑断层地表变形量峰值随上覆松散层厚度增大而减小,但随厚度减小的速率逐渐变小,松散层厚度从5 m增加到20 m时,破裂带宽度随厚度增加而缓慢增加,但自厚度大于20 m时,破裂带宽度开始随厚度增加而逐渐下降;当不同土性覆盖层（粗砂、粉砂、黏土）厚度相同时,地震引起的地表变形量峰值自粗砂、粉砂、黏土逐次增大,当粗砂厚度为60 m以上时,3.6 m的同震水平位错已不能形成地表破裂,而粉砂的厚度为70 m以上,黏土的厚度则为75 m以上. 相似文献
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采用Okada(1992 )有关地震断层地表位移的计算方法和程序 ,依据《建筑抗震设计规范》(GB 5 0 0 11- 2 0 0 1) ,推导了隐伏活断层突然错动产生地表破裂带的临界值 ,即在相隔 5m的水平上 ,位移差超过 0 1m。初步讨论了隐伏活断层地表破裂带随埋深、倾角、断裂力学性质和断面位错量的变化特点。结果表明 :对于隐伏正断层 ,地表破裂带宽度随覆盖层埋深的增加表现出非线性特点 ,具有从小到大 ,再变小的特点 ;地表破裂带位错量峰值随埋深线性递减。在其他参数不变的情况下 ,隐伏正断层倾角越小 ,地表破裂带越偏向下盘 ,并且 ,地表破裂带的宽度也变小。与隐伏正断层相比 ,隐伏走滑断层地表位移差随埋深衰减更快。随着隐伏活断层断面上位错量的增加 ,地表破裂带宽度会显著变宽 ,位错量也随之增大。这些认识和计算结果为城市规划、各种生命线工程和建 (构 )筑物的跨断层设防 ,提供了可以参考的依据 相似文献
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断层的破裂速度是描述地震震源过程的重要物理量.如果震源破裂的传播速度超过剪切波速,将会对地震波场产生影响,造成更大的破坏性.超剪切破裂的产生受多种因素影响,断层的几何形状是因素之一.本文针对弯折断层的情况,采用三维空间非结构化网格的边界积分方法计算参数空间中的破裂相图,从中分析超剪切破裂的产生条件.以15°、25°和40°为例,得到了不同断层弯折角度的破裂相图.在本文的初始应力设置下,通过对不同的无量纲化临界滑动弱化位移Dc和初始剪应力Te参数组合的结果进行交叉对比发现,对于弯折面处于压缩区的断层模型,不可持续传播的自发停止破裂的发生条件与弯折角无关.而对于可持续传播破裂,其在平面断层的传播速度也不受弯折角影响;在弯折部分,随弯折角度增大,破裂传播速度越小,正应力越大,破裂强度越大,破裂越难以越过弯折交界线继续传播(如40°).对比三个不同弯折角的相图,弯折角越小,越容易发生超剪切破裂,即发生超剪切的参数空间越大.同时,随着初始剪应力的增大,超剪切不仅可以发生在弯折面上,甚至在平面部分就可以发生.总体而言,Dc较小、Te较大时,破裂传播速度更大,更容易形成超剪切破裂.另外,因克服弯折交界处的正应力而产生的错位延迟效应也与弯折角度正相关. 相似文献
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通过建立三维计算模型,对隐伏正断层在均匀错动、倾斜错动和翘倾错动方式下地表土体的应力路径、破裂和变形特征进行了研究。根据地表破裂临界值,分析了工程建设“避让带”的宽度和起始位置的变化特征。根据行业规范,提出工程建设“关注带”的确定方法,分析了“关注带”的宽度和起始位置的变化特征,得到以下主要结论:①在断层错动过程中,位于两侧的地表土体应力路径变化明显不同,下盘一侧和上盘一侧分别以三轴拉伸和三轴压缩为主;②地表强变形带与地表破裂带的分布并不一致,需要综合考虑等效塑性应变和总位移比2个指标来评价同震地表错动对建筑物的影响;③当隐伏断层错动的垂直位移达到3m时,工程建设“避让带”的宽度在10—90m范围内变化,受上覆土体厚度和断层倾角的影响最大,而工程建设“关注带”的宽度在150—400m范围内变化,受上覆土体的性质影响最大。 相似文献
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速率和状态相依赖的摩擦定律是本文采用的重要定律。结合Chester-Higgs摩擦模型和McKenzie-Brune摩擦生热模型,在一维弹簧-滑块-断层近似模型下,利用四阶变步长的Dormand-Prince算法,研究探讨了断层摩擦生热对断层演化的影响。结果表明:与忽略温度影响的情形相比,摩擦生热造成的温度上升可导致断层滑移时刻的略微提前,并伴随着摩擦系数和状态变量的下降,同时也使得断层的滑移量和应力降略有减小,而滑移速率有所增大;另外,在考虑温度影响时,有效正应力和临界滑移距离也会影响断层的演化过程,断层上的有效正应力越大,断层失稳时刻越提前,温度上升越明显;断层的临界滑移距离越大,断层失稳时刻则越迟,温度上升越显著,但当临界滑移距离超过5 cm时,具有不同临界滑移距离的断层,失稳时的温度则基本保持一致。 相似文献
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《地震地质》2020,(1)
研究地震地表破裂的几何结构与同震位移分布的空间关联性,对于理解断层面几何形貌与地震活动的相关性具有重要意义。文中运用滑动窗口方法,对28个震例的地表破裂非规则几何结构特征(走向变化、阶区大小和粗糙度)和同震位移分别进行了量化和均值计算,并计算了二者之间的相关性,最后分析讨论了走滑型和倾滑型震例的相关性之间的差异性及成因。研究结果表明:1)相对于倾滑型,走滑型地震地表破裂的几何结构与同震位移的相关性更高,表明走滑型断层(破裂)的几何特征在分段中具有更高的参考价值; 2)在走滑型震例中,地表破裂的几何结构与同震位移之间存在负相关关系,即地表破裂上某段的阶区、走向变化、粗糙度的特征值越大,其对应的同震位移量越小; 3)走滑型地震的地表破裂非规则几何结构特征中,与同震位移分布的相关程度由高到低依次为阶区大小、走向变化、粗糙度。 相似文献
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银川市活断层探测进展概述 总被引：1，自引：1，他引：0
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。 相似文献
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在城市环境中进行隐伏断层地球化学探测试验是一次新的尝试。试验探测内容包括 :不同地球化学测项 (土壤气汞和土汞、土壤气氡等 )、不同类型测氡仪器 (FD - 12 5 ,FD - 30 17RaA)、不同探测场地 (稻田、菜地、林区、道路、回填土和市区街道绿化带等 )。地球化学与浅层地震勘探结果的比较表明 ,2类异常点的对应率约为 70 % ,表明地球化学方法在福州市环境下的隐伏断层探测中是一种有效的方法 ;地球化学“伪异常”出现的可能部位是小桥边、废弃建筑物地基、路边垃圾堆放地等 相似文献
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在特定气候条件下获得的陆地卫星图象上,深色、带状的线性影象,反映出昌平-丰南隐伏活断层的形迹。这是向断裂带运移的地下水沿活动构造带上升到地表、在卫星图象上由高密度值显示出来的,是基底构造活动在地表的反映。据地质、地球物理资料分析,昌平-丰南隐伏活断层可能是中生代末期形成的,断开康氏面和莫氏面的壳型断裂,第四纪以来具有左旋滑动的特征。本活断层是一条重要的地震活动带 相似文献
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文中通过国内外隐伏活动构造研究发展历史回顾与最新研究动态的分析 ,提出了当前隐伏活动构造在浅部精细特征研究、深浅构造关系研究和高新技术手段运用等方面存在的不足和问题。为适应隐伏活动构造研究不断发展的需要 ,作者认为 ,以浅层物探、系列钻探和新年代研究为支点 ,开展多学科手段的综合定量研究是深化这一研究的基础 ,而进行隐伏活动构造的科学分类、准确定位和最新一期活动性研究是当前研究的主要目标 相似文献
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通过大型物理模拟试验,研究了具有正断层性质的隐伏地裂缝破裂扩展时,下伏断层位错引起上覆土体中的应力场和位移场等的变化规律,以及隐伏地裂缝向上破裂扩展模式和平、剖面结构特征,并对裂缝的破裂过程进行了分析;将模拟试验结果与西安地裂缝的破裂扩展模式及建筑物的破坏模式进行对比分析发现,模拟试验结果与西安地裂缝剖面结构不一致,但与地裂缝带上建筑物的破裂形式相一致,这证明了西安地裂缝的形成年代较为久远,是一种早就存在的接近地表的构造破裂面,过量开采地下水则使其重新开启而形成地表裂缝.大型物理模拟试验取得的重要成果对于揭示西安地裂缝的成因机理具有重要的指导意义. 相似文献
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Some lifelines, such as gas and oil transmission lines and water and sewer pipelines, have been damaged in recent earthquakes. The damages of these lifelines may cause major, catastrophic disruption of essential services for human needs. Large abrupt differential ground movements that result from an active fault present one of the most severe effects of an earthquake on a buried pipeline system. Although simplified analysis procedures for buried pipelines across strike-slip fault zones that cause tensile failure of the pipeline have been proposed, the results are not accurate enough because of several assumptions involved, such as the omission of flexural rigidity of the pipe, simplification of soil resistant characteristics, etc. Note that the omission of flexural rigidity cannot satisfy equilibrium conditions for pipelines across a ‘reverse’ strike-slip fault that causes compressions in the pipeline. This paper presents a refined analysis procedure for buried pipelines that is applicable to both strike-slip and reverse strikeslip faults after modifying some of the assumptions used previously. Based on the analytical results, this paper also discusses the design criteria for buried pipelines which are subjected to various fault movements. Parametric responses of buried pipeline for various fault movements, angles of crossing, buried depths and pipe diameters are presented. 相似文献
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白杨河断裂是酒西盆地内部一条重要的活动断裂,断裂长约25 km,整体走向近EW,倾向N,倾角约25°。以往的研究认为白杨河断裂为一条全新世活动的隐伏断裂,其持续的活动造成了上覆阶地变形,形成白杨河背斜。通过卫星影像解译和野外实地考察,在断裂西段和中段发现连续发育的低断层陡坎,表明断裂活动已至地表。古地震探槽揭露白杨河断裂全新世以来至少发生过2次地震事件,年代分别为距今(8.7±0.6)ka和(3.9±0.5)ka,每次地震事件的垂直断距都在约0.6 m,利用经验公式,估算震级约为6.8级。 相似文献