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《断裂构造对地应力场的影响及其工程应用》主要介绍断裂构造对地应力场的影响及其工程应用。
《断裂构造对地应力场的影响及其工程应用》共分8章,主要内容包括地应力的形成及其影响因素,中国西部地区地应力场特征及其形成机理,活动断裂对地应力场、非活动断裂对地应力场的影响的研究,断裂构造对地应力场的影响的数值模拟分析,复杂断裂构造复合条件下的地应力特征及断裂构造对地应力场的影响的工程应用等。
《断裂构造对地应力场的影响及其工程应用》可供土木工程、地质工程、岩石力学等工程技术人员及高等院校相关专业师生参考。2100433B
岩体的“高地应力”、“极高地应力”和“地应力”是如何区分的?
以“裂纹初始应力值sigma_c”为边界,低于此应力值的应力区域称为低应力区,不存在微裂纹的断裂的扩展现象
地应力是存在于地壳中的未受工程扰动的天然应力,也称岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。广义上也指地球体内的应力。它包括由地热﹑重力﹑地球自转速度变化及其他因素产生的应力。地质力学认为﹐地壳内的应力活动是...
地应力是如何形成的,控制某一工程区域地应力状态的主要因素是什么?
地应力是存在于地层中的未受工程扰动的天然应力,其形成主要与地球的各种运动过程有关,其中包括:板块边界受压、地幔热对流、地球内应力、地心引力、地球旋转、岩浆侵入和地壳非均匀扩容等。其中,构造应力场和重力...
断裂构造对地应力场的影响及其工程意义
通过对大量实测地应力资料的深入分析和对云南丽江地区、川西北氓江上游地区的现场地质调查,结合系统的数值模拟分析,进行了断裂构造对地应力场的影响及其工程意义的研究:(1)系统研究了地应力的形成因素和影响因素,阐明了断裂在地应力场形成中的作用;(2)分别研究了活动断裂和非活动断裂对地应力场的影响:(3)研究了云南丽江地区和川西北岷江上游地区的断裂构造格架、主要断裂的现今活动性及其对应力场的影响;(4)应用离散元法研究了断裂引起附近应力场变化的规律及其机理:(5)通过实例研究阐明了断裂构造对地应力场影响的工程意义.通过上述研究,本文取得了如下进展和新认识: (Ⅰ)重力作用和地质构造运动是形成地应力的两个最基本的因素,地质构造、地形、岩性等则是影响地应力的重要因素,而断裂构造是造成地壳岩体中应力发生复杂变化的主要因素之一. (2)不论是单一活动断裂还是复合活动断裂,均对岩体中的应力场有明显的影响。活动断裂附近的主应力方位和量值均不同程度地发生变化,而这种变化主要限于断裂附近一定距离内。同一条断裂不同段具有不同的应力状态,活动断裂附近的应力是随时间而变化的,特别是在地震活动区。复合活动断裂能造成在断裂复合部位的局部应力集?
跨活动断裂隧洞工程赋存区域地应力场分布特征研究
初始地应力的方向、量值和分布形式是影响岩石地下工程围岩应力、变形和破坏模式的重要因素,在工程区域难以开展大量实测工作,且实测结果具有相当的离散性,引入数值分析方法和数学理论对地应力场综合分析是有效的解决手段之一。结合滇中引水香炉山隧洞穿越龙蟠-乔后断裂段(楚波–白汉场断裂南段)工程,针对实测结果中方向结果离散性较大的问题,基于中国现代构造地应力场特征,对丽江地区复合断裂对区域地应力场影响的理论分析与数值模拟,获取了地应力场方向的定性认识。基于钻孔测试成果,通过基于多元线性回归的三维地应力场反演获取了地应力场方向与量值的定量认识。获得的初步结果表明,龙蟠–乔后断裂F10运动形式以正断错动为主;左旋走滑为辅的滑动,受其影响隧洞工程在穿越F10断裂部位的主应力发生偏转,偏转后最大主应力方向近似平行或小夹角相交于F10断裂走向;反演获得的香炉山隧洞趋近F10-1、F10-2段最大主应力量值范围为13~19 MPa,中间主应力为11~16 MPa,最小主应力为9~13 MPa,应力量值较高,并呈现δ_H>δ_z>δ_h(H、h分别为最大、最小水平主应力)的特征;F10断裂F10-1、F10-2主断带成为地应力场的控制性边界,其间应力量值明显小于上下两盘岩体,F10-1、F10-2主断带间岩体最大主应力量值范围在9~10 MPa,最小主应力量值范围在7~10 MPa,地应力最大主应力方向与隧洞纵轴线以约60°夹角相交,相交角度较大,对隧洞稳定性影响较大。
断裂构造对建筑工程场地影响评价不同于抗震设防。断裂构造对建筑工程场地影响是指地震时老断裂重新错动直通地表,在地面产生位错,对建在位错带上的工程建筑,其破坏是不易用工程措施加以避免的,因此规范将位错带划为危险地段应予避开。多年来,有关诸多行业对位错产生条件进行了大量调查研究,取得了较为一致意见,对指导工程实践具有重要意义;抗震设防是依据地震烈度进行抗震设计,其主要方面是选择适宜的上部结构形式及基础类型,并依据抗震规范上有关规定对建筑物进行抗震强度和稳定性进行验算。
建筑工程基础设计应考虑断裂构造地基不均匀。断裂构造多因挤压破碎或蚀度,以及诸多断裂构造胶结差且富水性强等因素,则其工程性质差,岩土工程设计参数远低于围岩正常岩体,地基不均匀,基础设计应注意断裂构造的工程特性。场地内存在发震断裂构造时,应对断裂构造的工程影响进行评价,并应符合下列要求:①对符合下列规定之一的情况,可忽略发震断裂错动对地面建筑的影响:抗震设防烈度应小于Ⅷ 度,在地震烈度小于Ⅷ度的地区,可不考虑断裂对工程的错动影响。因为多次国内外地震中的破坏现象均证明在小于 Ⅷ 度的地震区,地面一般不产生断裂错动;非全新活动断裂: 在活动断裂时间下限方面,对一般的建筑工程只考虑 1万年( 全新世) 以来活动过断裂, 在此地质时期以前的活动断裂可不予考虑。对于核电、水电等工程则应考虑 10万年以来( 晚更新世) 活动过的断裂,晚更新世以前活动过的断裂可不予考虑;抗震设防烈度为 Ⅷ 度和Ⅸ 度时, 前第四纪基岩隐伏断裂的土层覆盖厚度分别大于 60m 和 90m:根据我国近年来地震位错考察,强震时产生的地裂缝不是沿地下岩石错动直通地表构造断裂形成的,而是由于地面振动,表面应力形成的表层地裂。这种地裂缝仅分布在地面以下 3m 左右,下部土层,并未断开( 挖探井中证实),在采煤巷道中也未发现错动,对有一定深度基础的建筑物影响不大 。
采用岩石破坏过程分析系统(RFPA2D),通过对断裂应力场数值模拟分析,表明构造应力场条件下含断裂岩体的 声发射的能量最大值和累计值都远大于重力场,说明构造应力场条件下岩体应力高于重力场。通过对北票矿区浅源地震的分析,认为现今构造应力场和断裂对矿震等地质动力灾害的发生起控制作用。一般说来,断裂的活动性及应力场性质不同,地质动力灾害发生的强度和频度也不同。
为进行模拟应力场的对比分析,在重力场条件下 ,设模型内无断裂,外部载荷按金尼克方法计算,约为岩体自重应力γH的1~1/3。在构造应力场条件下,外部载荷选取,按实测地应力资料统计给出,为岩体自重应力γH的1.5~3倍。模型内含有断裂,在断裂处,介质是不均匀的,断裂附近的应力大小和方向都将发生较大变化。对断裂带的力学参数,采用弱化断裂内介质的方法处理断裂带。根据实验结果,Ⅰ级断裂带的弹性模量和抗压强度取正常岩体力学参数的1/10,其它级别断裂取1/5。
从地质研究上看,中国大型断裂的宽度可达40km(郯庐断裂鲁北段),而研究中的断裂有时就是某一条断层,宽度可以小到几米。因此,仅用某一断面露头的宽度来表示某一断裂的宽度是不合适的。断裂常常表现为一系列规模不等的近于平行的断 层或构造弱化带。所以,断裂越大、越深,它的宽度就越大。从理论上讲,利用高精度仪器,布设小间距的地球物理探测网可以揭示断裂带的实际宽度,但对于矿区局部区域的断裂(级别低,规模小),还没有这方面的资料。为此 ,断裂宽度根据上述推断、断裂级别和计算要求进行处理。确定Ⅰ级断裂宽1000m,Ⅱ级断裂宽500m,Ⅲ级断裂宽200m,Ⅳ级断裂宽100m,Ⅴ级断裂宽50m。
断裂构造岩是指在构造应力作用下,岩体断裂带及其两侧影响带产生变形,压碎和重结晶等动力变质作用而形成具有一定组织结构的岩石。断裂构造岩的分类工程地质研究中常按岩石受挤压破碎或动力变质的程度将断裂构造岩分为压碎岩、断层角砾岩、糜棱岩、断层泥等4类。
压碎岩
指初始发生破裂,尚无显著位移的岩石。常分布在断裂破碎带与完整岩石的过渡带,在裂隙中可充填松散的碎屑或不同成分的岩脉。
断层角砾岩
原岩经压碎、拉裂或剪切形成的棱角状碎屑经胶结而成的一种角砾岩,又称构造角砾岩。根据受力的不同又分为:张性角砾岩,角砾大小悬殊、棱角尖锐、分布凌乱、胶结疏松;压性及剪性角砾岩,角砾较细,略有磨圆,故又叫磨砾岩,或称构造砾岩。磨砾岩微具定向,胶结紧密。断层角砾岩的工程地质性质取决于胶结物质及胶结程度。硅质、钙质胶结的力学强度高,泥质胶结的力学强度低 。
糜棱岩
原岩经强烈挤压、碾磨形成粒度极细的糜棱物质胶结而成。原岩的组织结构已全部破坏,粒径一般< 0.5~ 0.2mm,大部分矿物颗粒肉眼已难于辩认。糜棱岩有类似流纹的条带构造。泥质胶结的糜棱岩重结晶现象不显著,质软疏松,力学强度低,并出现绢云母、绿泥石等新生矿物。具千枚状构造的糜棱岩称千枚岩。
断层泥
岩石受强烈挤压、剪切、碾磨而形成的松软状物质,主要成分为黏土矿物。断层泥多呈条带状及透镜状,连续或断续分布于断层面附近或成为断层角砾的胶结物,多呈塑性状态,遇水有软化、崩解或膨胀特性,抗剪强度极低。2100433B