本書依據(jù)以往地震資料、地質(zhì)資料和現(xiàn)有勘察、物探資料為基礎(chǔ),結(jié)合交通工程自身的特點(diǎn),通過理論研究、技術(shù)分析,探討活動(dòng)斷裂帶內(nèi)各種地質(zhì)災(zāi)害對(duì)工程的影響,以及工程對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的加速產(chǎn)生,并結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)一步討論工程與地震、地災(zāi)環(huán)境的適應(yīng)程度。主要內(nèi)容分三大部分:地震效應(yīng)對(duì)工程的影響;震后效應(yīng)、斷裂帶活動(dòng)效應(yīng)對(duì)工程的影響;活動(dòng)斷裂帶斷口地表演變規(guī)律。
這是一項(xiàng)實(shí)用性、針對(duì)性強(qiáng)的研究,其中包括以往很多實(shí)地調(diào)研、勘探、結(jié)論等科研成果,將地球板塊學(xué)理論、地質(zhì)學(xué)理論、斷層學(xué)理論和小江斷裂帶研究成果運(yùn)用到交通工程上,指導(dǎo)和論證工程項(xiàng)目的可行性和實(shí)施性,保證能及時(shí)為設(shè)計(jì)研究單位提供有價(jià)值的研究成果。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生產(chǎn)力的快速發(fā)展,內(nèi)地與青藏高原地區(qū)的聯(lián)系日益緊密,交通條件逐漸改善。高速鐵路和高等級(jí)公路的修建,必將穿越青藏高原邊緣,不可避免地會(huì)遇到多條大型活動(dòng)斷裂帶。高等級(jí)和高速度交通工程無論是橋梁上跨還是隧道穿越活動(dòng)斷裂帶,活動(dòng)斷裂帶都將對(duì)工程的等級(jí)和速度形成制約,最終會(huì)影響到國(guó)家交通網(wǎng)均衡性發(fā)展問題。
在工程地質(zhì)中,活動(dòng)斷層或斷裂帶具有極為重要的地位,決定著工程的復(fù)雜性、安全性、服務(wù)年限、投資的高低等,更重要的是直接影響工程的可行性。工程對(duì)曾經(jīng)活動(dòng)過的斷裂帶開挖,或穿行在正在活動(dòng)的斷裂帶之上,都將產(chǎn)生大小不同的工程風(fēng)險(xiǎn)或運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。線狀的交通工程將穩(wěn)定板塊和活動(dòng)斷裂帶聯(lián)系到一起,最終產(chǎn)生的工程災(zāi)害絕大多數(shù)都發(fā)生在板塊結(jié)合部的活動(dòng)斷裂帶上。對(duì)活動(dòng)斷裂帶的研究就成為工程研究的重點(diǎn)。
小江斷裂帶屬于一級(jí)板塊內(nèi)部的次級(jí)構(gòu)造帶,屬于板塊內(nèi)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的接觸面。是亞洲大陸內(nèi)部一條極為活躍的斷裂帶,現(xiàn)在仍具有強(qiáng)大的活動(dòng)性,被視為全球近代最活躍的斷裂之一,是世界上著名的強(qiáng)震帶、活動(dòng)帶、應(yīng)力顯現(xiàn)帶。本書結(jié)合云南省東川市規(guī)劃的功山至東川高速公路的研究工作,對(duì)設(shè)置在小江活動(dòng)斷裂帶功東段東支溝內(nèi)、行走在斷裂帶開口上的交通工程,提出活動(dòng)斷裂帶斷口概念及斷口內(nèi)地質(zhì)、地災(zāi)、地震的特殊性,研究活動(dòng)斷裂帶內(nèi)部與露頭形成的溝谷對(duì)工程的影響,以及對(duì)高等級(jí)工程、對(duì)位移錯(cuò)動(dòng)高敏感度工程,比如高速鐵路、大型橋梁、橫跨斷裂帶的橋梁、高壩、核電站等的制約強(qiáng)度,隧道穿越活動(dòng)斷裂帶形成的襯砌將無法抵抗斷裂帶的活動(dòng),海底隧道會(huì)因穿越活動(dòng)斷裂帶而放棄建設(shè)。規(guī)劃中的高速鐵路或高速公路在活動(dòng)斷裂帶前將被降速并降低工程的服務(wù)年限。避讓活動(dòng)斷裂帶斷口應(yīng)是重大工程場(chǎng)地選擇、核電站選址和城市生命線工程布設(shè)的重要準(zhǔn)則,是項(xiàng)目可行性的重要評(píng)定指標(biāo)。
這是一項(xiàng)實(shí)用性、針對(duì)性強(qiáng)的研究,其中包括以往很多實(shí)地調(diào)研、勘探、結(jié)論等科研成果,將地球板塊學(xué)理論、地質(zhì)學(xué)理論、斷層學(xué)理論和小江斷裂帶研究成果運(yùn)用到交通工程上,指導(dǎo)和論證工程項(xiàng)目的可行性和實(shí)施性,保證能及時(shí)為設(shè)計(jì)研究單位提供有價(jià)值的研究成果。另一方面,著重說明活動(dòng)斷裂帶在地表活動(dòng)的表象和結(jié)果,活動(dòng)區(qū)內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害不能被認(rèn)為是單獨(dú)的地質(zhì)現(xiàn)象,這種地質(zhì)活動(dòng)亦是活動(dòng)斷裂帶整體活動(dòng)的一部分,它對(duì)活動(dòng)區(qū)內(nèi)的人類活動(dòng)有超強(qiáng)的顛覆作用。
本書共分為十章,以研究小江斷裂帶自身發(fā)震、蠕變、地質(zhì)、地災(zāi)、地應(yīng)力等為主,對(duì)斷裂帶露頭部位形成的溝谷斷口,做了系統(tǒng)性地風(fēng)險(xiǎn)判斷,以及對(duì)工程影響的研究。第一章活動(dòng)斷裂帶與工程,簡(jiǎn)要介紹工程對(duì)活動(dòng)斷裂帶認(rèn)識(shí)的必要性;第二章闡述了覆存條件下斷裂帶的內(nèi)部構(gòu)造;第三章活動(dòng)斷裂帶斷口內(nèi)活動(dòng)狀況對(duì)交通工程的影響;第四章陳述小江斷裂帶歷年來考察研究成果;第五章研究小江斷裂帶功山至東川段淺層溝谷內(nèi)的力學(xué)特性;第六章總結(jié)出功山至東川段活動(dòng)斷裂帶斷口內(nèi)泥石流與活動(dòng)斷裂帶之間的關(guān)系;第七章歸納出小江斷裂帶斷口內(nèi)已有大型土木工程受災(zāi)狀況;第八章對(duì)小江活動(dòng)斷裂帶功山至東川段斷口內(nèi)的地質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià);第九章提出斷口內(nèi)地震安全性評(píng)價(jià)及工程建議;第十章對(duì)全書重要觀點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。
本書由苑郁林著,全書由李國(guó)良、劉赪、毛金龍補(bǔ)充、修改,在編寫過程中,得到了蘇交科集團(tuán)股份有限公司、中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司、蘭州鐵道設(shè)計(jì)院有限公司的大力支持,其中需要感謝王智平、姬云平、蘭建、Heather Lin、武文斌、祁婷、計(jì)月華、劉傳積、何長(zhǎng)生等的幫助和支持。
鑒于作者的水平及認(rèn)識(shí)有限,書中難免有不妥之處,希望得到更多專家和讀者的批評(píng)指正。
苑郁林,從事隧道、地鐵和采礦工程設(shè)計(jì)研究工作二十余載,曾任多家設(shè)計(jì)院的專業(yè)總工、碩士生導(dǎo)師、中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)會(huì)員,擅長(zhǎng)特長(zhǎng)隧道、凍土隧道、黃土隧道、水工隧洞、隧道支護(hù)理論、工程地質(zhì)、隧道通風(fēng)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、施工組織等技術(shù),發(fā)表專業(yè)論文數(shù)十篇。美國(guó)m_Tunnel工程咨詢公司創(chuàng)始人,目前主要從事巖土工程、隧道設(shè)計(jì)及理論的咨詢、研究工作。
1活動(dòng)斷裂帶與工程1
1.1活動(dòng)斷裂帶(斷層)地學(xué)上的定義1
1.2活動(dòng)斷裂帶的活動(dòng)方式3
1.3工程對(duì)斷層活動(dòng)期的要求3
1.4工程對(duì)斷裂帶上部露頭構(gòu)造演變的認(rèn)識(shí)需求4
1.5我國(guó)活動(dòng)斷層所在區(qū)域及活動(dòng)規(guī)模7
1.6活動(dòng)斷層研究的必要性8
1.7國(guó)內(nèi)外對(duì)活動(dòng)斷裂帶和地震的研究現(xiàn)狀9
1.8活動(dòng)斷層相關(guān)減災(zāi)法律法規(guī)14
1.9活動(dòng)斷層與既有工程18
1.10功東高速公路工程活動(dòng)斷裂帶環(huán)境研究的意義23
1.11本書的研究?jī)?nèi)容24
1.12研究思路與技術(shù)路線25
2斷裂帶地下內(nèi)部構(gòu)造26
2.1斷裂帶的空間形態(tài)26
2.2地震波27
2.3斷層物質(zhì)28
2.4斷裂帶的儲(chǔ)水構(gòu)造31
2.5斷層溫度32
2.6斷裂帶的運(yùn)動(dòng)方式36
2.7斷裂帶的力學(xué)性質(zhì)39
2.8斷裂帶兩盤的巖性與透水性43
2.9斷裂帶在陸地上的分布密度44
2.10活動(dòng)斷裂帶活動(dòng)性的表現(xiàn)45
3活動(dòng)斷裂帶斷口內(nèi)活動(dòng)狀況對(duì)交通工程的影響48
3.1活動(dòng)斷裂帶斷口形式49
3.2斷裂帶在地表上的羽翼狀分布56
3.3活動(dòng)斷裂帶地表溝壑形成后的差異性58
3.4交通工程地質(zhì)災(zāi)害與活動(dòng)斷裂帶的匹配關(guān)系59
3.5交通工程對(duì)活動(dòng)斷裂帶地表再次擾動(dòng)62
3.6川藏鐵路沿線斷裂帶對(duì)工程選線的制約性63
4小江斷裂帶的活動(dòng)規(guī)模69
4.1小江斷裂帶在各大板塊斷裂帶中的地位71
4.2小江斷裂帶構(gòu)造輪廓72
4.3小江斷裂帶的歷史發(fā)震情況73
4.4小江斷裂帶活動(dòng)的時(shí)空遷移77
4.5斷裂帶晚第四紀(jì)位移幅度與滑動(dòng)速率78
4.6歷史地震地表破裂帶80
4.7斷裂帶核心區(qū)內(nèi)地表特征83
4.8小江斷裂帶上強(qiáng)震發(fā)生的特殊構(gòu)造84
4.9區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)與活動(dòng)斷裂形成機(jī)制85
4.10小結(jié)90
5小江斷裂帶功山至東川段斷口內(nèi)的力學(xué)特點(diǎn)91
5.1斷裂帶斷口內(nèi)的力學(xué)特征95
5.2斷層接觸面內(nèi)的應(yīng)力96
5.3斷層中段特殊部位的應(yīng)力集中98
5.4橫向次級(jí)斷層端部的應(yīng)力99
5.5地表斷裂接觸帶以上的應(yīng)力狀態(tài)100
5.6小江斷裂帶本段工程層位的地應(yīng)力基本特征:101
6功山至東川段活動(dòng)斷裂帶斷口內(nèi)泥石流的表現(xiàn)107
6.1功山至東川段內(nèi)泥石流的狀況109
6.2東川市以南溝谷內(nèi)工程地質(zhì)地形分段122
6.3段內(nèi)河床沖淤特征及預(yù)測(cè)125
6.4本溝斷口內(nèi)泥石流發(fā)生的固體物質(zhì)來源132
6.5泥石流對(duì)大白河河床高度的長(zhǎng)久影響133
6.6泥石流溝的整治135
6.7泥石流總體評(píng)價(jià)137
6.8各主要泥石流溝附圖138
7小江斷裂帶斷口內(nèi)已有大型土木工程受災(zāi)狀況141
7.1東川支線鐵路141
7.2區(qū)內(nèi)其他交通工程160
7.3區(qū)內(nèi)水庫(kù)工程166
7.4小結(jié)167
8小江活動(dòng)斷裂帶功山至東川段斷口內(nèi)的地質(zhì)評(píng)價(jià)169
8.1功山至東川高速公路工程概況169
8.2地形地貌170
8.3工程地質(zhì)條件171
8.4地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性現(xiàn)狀173
8.5工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)175
8.6斷口內(nèi)地質(zhì)環(huán)境總結(jié)176
8.7工程建設(shè)可能遭受地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)177
9斷口內(nèi)地震安全性評(píng)價(jià)及工程建議178
9.1斷口內(nèi)工程安全評(píng)價(jià)的主要目的178
9.2地震安全評(píng)價(jià)遵循的法律法規(guī)180
9.3地震安全評(píng)價(jià)中抗震設(shè)防要求182
9.4斷口內(nèi)工程地震安全評(píng)價(jià)的主題183
9.5斷口內(nèi)的地震安全評(píng)價(jià)需要做出的評(píng)價(jià)184
9.6與現(xiàn)行區(qū)劃圖及地震安全性評(píng)價(jià)方法體系的不同184
9.7針對(duì)性的討論每一條主斷裂帶及其次級(jí)斷裂帶187
9.8斷口內(nèi)避讓帶寬度的確定189
9.9功東段斷口內(nèi)近場(chǎng)強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)分析190
9.10功東段斷口內(nèi)地震安全性評(píng)價(jià)的總結(jié)和對(duì)交通工程的
建議196
10總結(jié)197
10.1小江活動(dòng)斷裂帶的地位197
10.2斷裂帶斷口概念198
10.3發(fā)震斷裂帶斷口內(nèi)地震反應(yīng)198
10.4避讓寬度和深度199
10.5活動(dòng)斷層近場(chǎng)強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)199
10.6斷裂帶與工程需求上的矛盾200
10.7小江斷裂帶功東段泥石流的成因200
參考文獻(xiàn)201