本書依據(jù)以往地震資料、地質資料和現(xiàn)有勘察、物探資料為基礎,結合交通工程自身的特點,通過理論研究、技術分析,探討活動斷裂帶內各種地質災害對工程的影響,以及工程對地質災害的加速產生,并結合工程實際進一步討論工程與地震、地災環(huán)境的適應程度。主要內容分三大部分:地震效應對工程的影響;震后效應、斷裂帶活動效應對工程的影響;活動斷裂帶斷口地表演變規(guī)律。
這是一項實用性、針對性強的研究,其中包括以往很多實地調研、勘探、結論等科研成果,將地球板塊學理論、地質學理論、斷層學理論和小江斷裂帶研究成果運用到交通工程上,指導和論證工程項目的可行性和實施性,保證能及時為設計研究單位提供有價值的研究成果。
隨著我國經濟和社會生產力的快速發(fā)展,內地與青藏高原地區(qū)的聯(lián)系日益緊密,交通條件逐漸改善。高速鐵路和高等級公路的修建,必將穿越青藏高原邊緣,不可避免地會遇到多條大型活動斷裂帶。高等級和高速度交通工程無論是橋梁上跨還是隧道穿越活動斷裂帶,活動斷裂帶都將對工程的等級和速度形成制約,最終會影響到國家交通網均衡性發(fā)展問題。
在工程地質中,活動斷層或斷裂帶具有極為重要的地位,決定著工程的復雜性、安全性、服務年限、投資的高低等,更重要的是直接影響工程的可行性。工程對曾經活動過的斷裂帶開挖,或穿行在正在活動的斷裂帶之上,都將產生大小不同的工程風險或運營風險。線狀的交通工程將穩(wěn)定板塊和活動斷裂帶聯(lián)系到一起,最終產生的工程災害絕大多數(shù)都發(fā)生在板塊結合部的活動斷裂帶上。對活動斷裂帶的研究就成為工程研究的重點。
小江斷裂帶屬于一級板塊內部的次級構造帶,屬于板塊內構造運動的接觸面。是亞洲大陸內部一條極為活躍的斷裂帶,現(xiàn)在仍具有強大的活動性,被視為全球近代最活躍的斷裂之一,是世界上著名的強震帶、活動帶、應力顯現(xiàn)帶。本書結合云南省東川市規(guī)劃的功山至東川高速公路的研究工作,對設置在小江活動斷裂帶功東段東支溝內、行走在斷裂帶開口上的交通工程,提出活動斷裂帶斷口概念及斷口內地質、地災、地震的特殊性,研究活動斷裂帶內部與露頭形成的溝谷對工程的影響,以及對高等級工程、對位移錯動高敏感度工程,比如高速鐵路、大型橋梁、橫跨斷裂帶的橋梁、高壩、核電站等的制約強度,隧道穿越活動斷裂帶形成的襯砌將無法抵抗斷裂帶的活動,海底隧道會因穿越活動斷裂帶而放棄建設。規(guī)劃中的高速鐵路或高速公路在活動斷裂帶前將被降速并降低工程的服務年限。避讓活動斷裂帶斷口應是重大工程場地選擇、核電站選址和城市生命線工程布設的重要準則,是項目可行性的重要評定指標。
這是一項實用性、針對性強的研究,其中包括以往很多實地調研、勘探、結論等科研成果,將地球板塊學理論、地質學理論、斷層學理論和小江斷裂帶研究成果運用到交通工程上,指導和論證工程項目的可行性和實施性,保證能及時為設計研究單位提供有價值的研究成果。另一方面,著重說明活動斷裂帶在地表活動的表象和結果,活動區(qū)內的地質災害不能被認為是單獨的地質現(xiàn)象,這種地質活動亦是活動斷裂帶整體活動的一部分,它對活動區(qū)內的人類活動有超強的顛覆作用。
本書共分為十章,以研究小江斷裂帶自身發(fā)震、蠕變、地質、地災、地應力等為主,對斷裂帶露頭部位形成的溝谷斷口,做了系統(tǒng)性地風險判斷,以及對工程影響的研究。第一章活動斷裂帶與工程,簡要介紹工程對活動斷裂帶認識的必要性;第二章闡述了覆存條件下斷裂帶的內部構造;第三章活動斷裂帶斷口內活動狀況對交通工程的影響;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的力學特性;第六章總結出功山至東川段活動斷裂帶斷口內泥石流與活動斷裂帶之間的關系;第七章歸納出小江斷裂帶斷口內已有大型土木工程受災狀況;第八章對小江活動斷裂帶功山至東川段斷口內的地質進行評價;第九章提出斷口內地震安全性評價及工程建議;第十章對全書重要觀點進行總結。
本書由苑郁林著,全書由李國良、劉赪、毛金龍補充、修改,在編寫過程中,得到了蘇交科集團股份有限公司、中鐵第一勘察設計院集團有限公司、蘭州鐵道設計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、計月華、劉傳積、何長生等的幫助和支持。
鑒于作者的水平及認識有限,書中難免有不妥之處,希望得到更多專家和讀者的批評指正。
苑郁林,從事隧道、地鐵和采礦工程設計研究工作二十余載,曾任多家設計院的專業(yè)總工、碩士生導師、中國土木工程學會會員,擅長特長隧道、凍土隧道、黃土隧道、水工隧洞、隧道支護理論、工程地質、隧道通風、風險評估、施工組織等技術,發(fā)表專業(yè)論文數(shù)十篇。美國m_Tunnel工程咨詢公司創(chuàng)始人,目前主要從事巖土工程、隧道設計及理論的咨詢、研究工作。
1活動斷裂帶與工程1
1.1活動斷裂帶(斷層)地學上的定義1
1.2活動斷裂帶的活動方式3
1.3工程對斷層活動期的要求3
1.4工程對斷裂帶上部露頭構造演變的認識需求4
1.5我國活動斷層所在區(qū)域及活動規(guī)模7
1.6活動斷層研究的必要性8
1.7國內外對活動斷裂帶和地震的研究現(xiàn)狀9
1.8活動斷層相關減災法律法規(guī)14
1.9活動斷層與既有工程18
1.10功東高速公路工程活動斷裂帶環(huán)境研究的意義23
1.11本書的研究內容24
1.12研究思路與技術路線25
2斷裂帶地下內部構造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28
2.4斷裂帶的儲水構造31
2.5斷層溫度32
2.6斷裂帶的運動方式36
2.7斷裂帶的力學性質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活動斷裂帶活動性的表現(xiàn)45
3活動斷裂帶斷口內活動狀況對交通工程的影響48
3.1活動斷裂帶斷口形式49
3.2斷裂帶在地表上的羽翼狀分布56
3.3活動斷裂帶地表溝壑形成后的差異性58
3.4交通工程地質災害與活動斷裂帶的匹配關系59
3.5交通工程對活動斷裂帶地表再次擾動62
3.6川藏鐵路沿線斷裂帶對工程選線的制約性63
4小江斷裂帶的活動規(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小江斷裂帶活動的時空遷移77
4.5斷裂帶晚第四紀位移幅度與滑動速率78
4.6歷史地震地表破裂帶80
4.7斷裂帶核心區(qū)內地表特征83
4.8小江斷裂帶上強震發(fā)生的特殊構造84
4.9區(qū)域構造應力場與活動斷裂形成機制85
4.10小結90
5小江斷裂帶功山至東川段斷口內的力學特點91
5.1斷裂帶斷口內的力學特征95
5.2斷層接觸面內的應力96
5.3斷層中段特殊部位的應力集中98
5.4橫向次級斷層端部的應力99
5.5地表斷裂接觸帶以上的應力狀態(tài)100
5.6小江斷裂帶本段工程層位的地應力基本特征:101
6功山至東川段活動斷裂帶斷口內泥石流的表現(xiàn)107
6.1功山至東川段內泥石流的狀況109
6.2東川市以南溝谷內工程地質地形分段122
6.3段內河床沖淤特征及預測125
6.4本溝斷口內泥石流發(fā)生的固體物質來源132
6.5泥石流對大白河河床高度的長久影響133
6.6泥石流溝的整治135
6.7泥石流總體評價137
6.8各主要泥石流溝附圖138
7小江斷裂帶斷口內已有大型土木工程受災狀況141
7.1東川支線鐵路141
7.2區(qū)內其他交通工程160
7.3區(qū)內水庫工程166
7.4小結167
8小江活動斷裂帶功山至東川段斷口內的地質評價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工程地質條件171
8.4地質災害危險性現(xiàn)狀173
8.5工程地質條件評價175
8.6斷口內地質環(huán)境總結176
8.7工程建設可能遭受地質災害危險性的預測177
9斷口內地震安全性評價及工程建議178
9.1斷口內工程安全評價的主要目的178
9.2地震安全評價遵循的法律法規(guī)180
9.3地震安全評價中抗震設防要求182
9.4斷口內工程地震安全評價的主題183
9.5斷口內的地震安全評價需要做出的評價184
9.6與現(xiàn)行區(qū)劃圖及地震安全性評價方法體系的不同184
9.7針對性的討論每一條主斷裂帶及其次級斷裂帶187
9.8斷口內避讓帶寬度的確定189
9.9功東段斷口內近場強地面運動分析190
9.10功東段斷口內地震安全性評價的總結和對交通工程的
建議196
10總結197
10.1小江活動斷裂帶的地位197
10.2斷裂帶斷口概念198
10.3發(fā)震斷裂帶斷口內地震反應198
10.4避讓寬度和深度199
10.5活動斷層近場強地面運動預測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201