【正文】 界值，則巖體表現(xiàn)彈性介質(zhì)特征，直至破壞，斷裂是巖體的薄弱環(huán)節(jié)，其變形較巖體更加容易。 地應力隨時間變化與地殼巖體應變速率的關(guān)系a. 地應力與應變速率的關(guān)系地殼巖體是粘彈性介質(zhì)。易于發(fā)生應力集中的部位往往是裂隙、斷裂的端點、交匯點、錯裂段、拐點、鎖固段、分支點等。①潛在逆斷型應力狀態(tài)主重要分布于喜馬拉雅山前緣一帶。約束緊密的不同材料卸載的殘余應力效應。應力增大現(xiàn)象稱應力集中。重分布應力大小和特點受原始地應力水平、巖性特征、臨空面形態(tài)特征的影響。b. 區(qū)域卸荷作用指區(qū)域性的面剝蝕。 影響巖體天然應力狀態(tài)的主要因素一、主要因素天然應力場的形成取決于地質(zhì)條件和巖體所經(jīng)歷的地質(zhì)歷史。 二、巖體結(jié)構(gòu)特征量化模式程序第二章 地殼巖體天然應力狀態(tài) 基本概念及研究意義天然應力：指未經(jīng)人為擾動，主要是在重力場、構(gòu)造應力場綜合作用下，所形成的應力狀態(tài)，亦稱初始應力（物理、化學、變化，巖漿侵入等）由人為活動而引起的應力場變化原生應力。特別是與掌子面交角較小的節(jié)理，被子測機會大大減小。方法：在掌子面上布置相互垂直的18條測線，組成測網(wǎng)。插圖現(xiàn)在的研究表明，最大主壓應力在斷層錯動面附近發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)方向向錯動方向。b. 蓋層蓋層隨裂谷的擴展，在地幔中隆起軸附近形成受深部斷裂控制的拉張斷裂。層間錯動方式尤為突出。由中、下構(gòu)造層的物質(zhì)組成。而瓣狀河流則主要由大型楔狀交錯層理，楔型錯層理、逆行沙波為特征。在亞相、微相分析中注意準同生變形作用。河流特點：河床比降小、彎度大、水深但流態(tài)較穩(wěn)定，單向環(huán)流。分為塊體（整體）狀塊狀層狀散體狀——松散堆積其次考慮巖體的改造特征如完整的、塊裂化的（或板裂化的），碎裂化的散體化的。（建造）②考慮巖體強度的改造。②以巖體穩(wěn)定性為基礎的分類——專門性分類。b. 原則①差異性原則：不同類別的巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)有明顯的差異。b. 巖體結(jié)構(gòu)特征對巖體的變形、破壞方式和強度特征起重要的控制作用。巖體結(jié)構(gòu)：由巖體中含有的不同結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體在空間的排列分布和組合狀態(tài)所決定。它處于一定的地質(zhì)環(huán)境中，被各種結(jié)構(gòu)面所分割。緒 論一、工程地質(zhì)的基本任務人類工程活動 地質(zhì)環(huán)境的相互作用研究對象：工程地質(zhì)條件 工程活動的地質(zhì)環(huán)境 工程地質(zhì)學的基本任務：研究人類工程活動與地質(zhì)環(huán)境（工程地質(zhì)條件）之間的相互作用，以便正確評價、合理利用、有效改造和完善保護地質(zhì)環(huán)境。注意：與巖石、巖塊的區(qū)別。（8類）。c. 在地表的巖體，其結(jié)構(gòu)特征在很大程度上決定了外營力對巖體的改造程程。②適用性原則：分類體系便于（工程）應用。如RMR、Q等。③考慮巖體所處的實際地質(zhì)環(huán)境條件。 巖體原生結(jié)構(gòu)特征的巖相分析原生結(jié)構(gòu)體系對巖體的性能及其變形破壞起著重要的控制作用，因此對原生結(jié)構(gòu)體系特征的研究顯得極其重要。其沉積物分：底部滯留相（河床）；中部邊灘相（粉砂巖）；頂部：天然堤相和洪積相（砂堤、決口肩、濱岸沼澤沉積等）特征：自下而上由粗變細巖體具軟硬相間的互層狀結(jié)構(gòu)特征砂巖抗風化能力弱，自下而上強度由高變低頂部邊灘相松散沉積物易發(fā)生砂土液化b. 瓣狀河流沉積相模式（游蕩型）河流特點：河谷縱坡降大，河床不穩(wěn)定、彎度小、水淺、流態(tài)不穩(wěn)定，具復雜環(huán)流特征。b. 砂巖體中原生結(jié)構(gòu)面的微相分析流水沉積的層理類型與泥砂粒度、水流狀態(tài)、水流強度相關(guān)。變質(zhì)巖自己看。以塑性、韌性變形破裂為主，并沿推覆方向逐漸減弱。c. 接觸振動帶以地表條件的彎曲 、剪切為主，形成正錯疊瓦式斷裂?；螂S裂谷的拉張，形成側(cè)緣拉裂，不受深部斷裂控制。 巖體結(jié)構(gòu)特征的統(tǒng)計分析重點介紹路線精測法。在網(wǎng)內(nèi)，逐一測量每一條與測線相交的結(jié)構(gòu)面位置、產(chǎn)狀、延伸長度、張開度、充填情況、表面特征資料。資料校正分長度校正和方位校正。a. 自重應力場亦有 b. 構(gòu)造應力場由地殼的構(gòu)造運動所引起，活動的、剩余的。地質(zhì)條件：巖性 R、E、μ 巖體結(jié)構(gòu) 不連續(xù)性、各向異性、應力集中地質(zhì)歷史：構(gòu)造作用及其演變歷史（主要因素） 區(qū)域卸荷作用a. 構(gòu)造作用分活動構(gòu)造應力，即現(xiàn)今還在形成，累積的應力場。例：巖體內(nèi) 深度處的侵入巖應力場（靜水應力狀態(tài)）經(jīng)地面剝蝕后，剝蝕厚度為h。重分布應力的主要特征：①主應力方向在臨空面附近發(fā)生明顯變化最大重應力與臨空面近于平行，而最小主應力與臨空面近于垂直。集中程度用應力集中系數(shù)表示。 我國地應力場的空間分布隨時間變化的一般規(guī)律 我國地應力場的空間分布特點a. 各地的最大重應力方向呈明顯規(guī)律性大致與察隅和伊斯蘭堡連線的夾角平分線方向一致。（與印度板塊碰撞有關(guān)）、水平， 垂直②潛在走滑型應力狀態(tài)區(qū)主要分布于中、西部廣大地區(qū)。b. 局部應力集中區(qū)與活動斷層的關(guān)系上述應力集中的特殊部位往往形成與之相適應的構(gòu)造帶。伊騰等做的試驗表明，當應力小于某臨界值時，（不同材料的臨界值不同）。b. 地應力隨時間變化的一般規(guī)律從以上規(guī)律可得出應力隨時間變化的一般規(guī)律。 地殼表層巖體應力狀態(tài)的復雜性僅為經(jīng)驗總結(jié)，并無統(tǒng)一的認識。（定性研究）②在此基礎上進行應力場實測。b. 應力集中條件和集中區(qū)的分布。破壞：巖體的宏觀連續(xù)性已發(fā)生明顯變化。破壞機制轉(zhuǎn)化的界限圍壓稱破壞機制轉(zhuǎn)化圍壓。應力狀態(tài)類型參數(shù) （＝1，即σ2＝σ1； ＝－1，即σ2＝σ3）二、巖體破壞形式與巖體結(jié)構(gòu)的關(guān)系低圍壓條件下巖石三軸試驗表明。碎塊狀或散體狀巖體主要為塑性破壞。復雜應力狀態(tài)時，含一組結(jié)構(gòu)面的巖體破壞形式與巖體性質(zhì)、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀，應力狀態(tài)關(guān)系很大。 剪切變形破壞機制與過程一、潛在剪切面剪斷機制與過程A．滑移段B．鎖固段進入穩(wěn)定破裂階段后，巖體內(nèi)部應力狀態(tài)變化復雜。（3）潛在剪切面貫通。這種應力條件下可出現(xiàn)的兩種破壞，張性雁裂和壓扭性雁裂。梁彎曲時，軸受擠壓，兩翼受剪力作用→板梁滑脫二、橫彎條件下巖體的彎形與破壞a. 軸部區(qū)若以，代表巖石的曲服應力。（H/D=%），H上隆量。（H/D=%）b. 橫彎滑脫滑脫可緩解軸部應力集中現(xiàn)象，亦可使翼部應變能釋放。③剪斷破壞階段，x節(jié)理與拉裂面貫通，或切斷板梁形成逆沖斷裂。（地面剝蝕） 巖體在卸荷過程中的變形與破壞 基本類型拉裂面：拉應力集中部位壓致拉裂面：平行臨空面的拉裂面剪裂面：層間剪切滑段基坑底板彎曲隆起等。 卸荷造成的變形、破裂空間組合模式（略） 巖體變形破壞過程中的時間效應分兩種類型：蠕變、松馳 巖石變形時間效應介質(zhì)模型經(jīng)典的描述介質(zhì)流變性能的本構(gòu)模型為馬克斯韋爾模型和開爾文模型。 巖體的累進性破壞和加速蠕變累進性破壞，即應力變化不大，微裂及擴張地不斷進行擴張、轉(zhuǎn)移直至整體破壞。應為等速蠕變，巖體內(nèi)應力保持不變。當CC0時，無加速蠕變。粘滑現(xiàn)象可能與剪切上的凸起體嵌入蠕變機制有關(guān)。勻速滑動②粘滑時釋放的能量大小不僅與粘滑機制有關(guān)，對某一特定剪切滑移，停止活動承受法向應力時間愈長，則粘滑時釋放的能量也就愈高。二、空隙水壓力變化對巖體變形破壞的影響↗，↘。非封閉水體，破裂擴容超過地下水補給，亦可形成膨脹強化現(xiàn)象?；顢鄬拥幕顒犹卣鳎喝浠⒄郴?。特征：斷層面傾角大（近于垂直） 斷層的地表出露線平直 地貌上常形成陡直的斷崖 以水平運動為主，相對垂直升降量很小 分支斷裂較少，斷層帶寬度小這類斷層的水平錯動量往往很大，因而易于識別，易于發(fā)生強震。逆斷層也是強烈發(fā)震斷層。上盤下降并發(fā)育分支斷層正斷層可以引發(fā)中強震。易發(fā)生同期強地震。我國的經(jīng)驗公式為：或： 統(tǒng)計分析是一種常用的研究方法。（P147）分支斷裂的錯斷位移則隨主斷層的距離加大而減少。ABCD100R1010R11RR特別強烈強烈中等弱m7~6~6以下對斷層錯動速率的研究，可以采用跨斷層重復測量，但對于獲取平均錯動速率有時較難。通過對這些地震事件的分析、判斷事件發(fā)生時間，次數(shù)、累積錯的距離，各事件的絕對年齡，就可以求出平均錯動速率和重復錯動事件。亦獲得其年代數(shù)據(jù)（KAr、14C、TL、ESR）。 活斷層突然錯動在時間分布上的不均勻性活斷層活動具有間歇性活動特點。 活斷層遷移當活斷層的活動段發(fā)生一系列的群集方式的破裂后，（地震）斷裂活動往往會轉(zhuǎn)移到別的段落式別的區(qū)域，即形成活斷層的遷移。 活斷層區(qū)規(guī)劃設計建筑的原則活動斷層對建筑物的安全性危害很大，一般在活斷層附近不宜選擇建筑場地，特別是重要建筑物。（尤其是全新世活動地帶）b. 避開主干斷層帶，避開有強烈變形的地帶，分支斷層發(fā)育地帶。f. 持力層的選擇宜選擇基巖或堅硬巖土作為地基。 活斷層的調(diào)查與判別目的：確定斷層帶的位置、寬度、分支斷裂發(fā)育情況。二、歷史標志歷史上記錄的地震證據(jù)和說明。五、大地測量和活斷層監(jiān)測六、斷層帶研究開挖措施，研究最新沉積物是否被錯斷及錯動幅度。震源深度：震中至震源的距離。震源參數(shù)：指描述震源物理過程的一組物理量。限定一個震源需要以下七個物理是：斷層面長度、寬度、走向、傾向和傾角、斷層錯動方向、錯距、破裂擴展速度。按地震發(fā)生時對人或地面的影響程度，可分為十二度?；玖叶龋褐冈诮窈笠欢〞r期內(nèi)，在一定地點的一般場地可能遭受的最大烈度。a. 板塊增生帶地幔軟流圖圈在海嶺兩側(cè)作相反方向流動，使海嶺中軸承受拉應力，產(chǎn)生正斷層面發(fā)生地震。太平洋板塊向歐亞板塊下俯沖，在泮殼一側(cè)形成正斷型地震，陸殼一側(cè)產(chǎn)生逆斷型地震，其中洋殼可俯沖至720km深度形成深源地震。為界，西部地震廣泛分布、東部僅華北和東南沿海一帶有地震分布，西部地震強度和數(shù)量也大于東部，西部塔里木、 準噶爾等盆地地震亦少發(fā)生。二、我國強震發(fā)生的地質(zhì)構(gòu)造條件已有資料表明，絕大多數(shù)強震都發(fā)生在穩(wěn)定地塊邊緣的深達巖石圈，基底巖層深大活動斷裂或斷陷盆地中。其主要發(fā)震構(gòu)造部位為：①對于傾斜的斷陷盆地，其較深、較陡的一側(cè)的活動斷裂易形成地震。⑤復合盆地中的次級凹陷帶。其方法是首先地震區(qū)或地震帶在未來100年內(nèi)可能發(fā)生的各極地震的地點、地段、勾劃出各極地震活動危險區(qū)。目前地震區(qū)劃多采用概率模型。地震破壞效應：在地震波的作用下，場地會出現(xiàn)的各種破壞作用。二、地基失效松散土體震動變形造成沉降或不均勻沉降。一、振幅由地震加速度： A即為振幅，是質(zhì)點的最大位移。建筑物與地基也有共振的問題。沉積物的厚度對建筑物的危害影響較大，一般厚度大的覆蓋層（160m以上），對高層建筑影響大；中等厚度覆蓋層對中等高度建筑物影響較大。此外，巖、土體不穩(wěn)定地形有加重震害的作用。（重力分力）因此，水流動時，作用于土體微元上地動水壓力合力FW=FF0 =定義：將作用于單位體積土骨架上的力稱為動水壓力（fd）則 fd = =J J為水力坡度顆粒流動條件為：動水壓力要克服土粒的有效重度（水下重度）即： fd =由此得： 稱臨界水力坡度。在深度Z1和Z2上，水頭差h為：? h =（w）Z2（w）Z1=（w）? 則水力坡度 ③地震砂土液化的評價相對象度判別 地面最大加速度不發(fā)生流化的相對密度Dr53Dr64Dr78Dr90砂土的粒度和級配中、粗砂，排水條件好，不易形成超孔隙水壓力，不易液化。埋藏條件根據(jù)砂土液化機理，只有當孔隙水壓力大于砂粒間的有效應力時，才能產(chǎn)生液化，而有效應力取決于固結(jié)壓力的大小和固結(jié)時間。dudp+db2dwdo+db3du+dw+du：上覆非液化土層厚度（m）do：基礎深度dw：地下水位深度db：液化土層特征深度，按下表取值烈 度789粉 土678砂 土789飽水砂層的成因和時代時代古老的土、固結(jié)時間長、固結(jié)程度高、密實，不易產(chǎn)生液化。1 基本概念及研究意義n 在一定條件下，人類的工程活動可以誘發(fā)地震，諸如修建水庫，城市或油田的抽水或注水，礦山坑道的崩塌，以及人工爆破或地下核爆炸等都能引起當?shù)爻霈F(xiàn)異常的地震活動，這類地震活動統(tǒng)稱為誘發(fā)地震。 科因納—新豐江型科因納水庫誘發(fā)地震n 科因納水庫誘發(fā)地震之所以具有典型意義，就在于它是迄今為止最強的水庫誘發(fā)地震(，)，而又是產(chǎn)生在構(gòu)造跡象最不明顯、巖層產(chǎn)狀基本水平、近200 a附近沒有明顯地層活動的印度地盾德干高原之上。n 震中密集于庫壩附近n通常主要是密集分布于水庫邊岸幾km到十幾km范圍之內(nèi)。n 震源極淺、震源體小n 水庫誘發(fā)地震主要發(fā)生在庫水或水庫荷載影響范圍之內(nèi)，所以震源深度很淺。 誘發(fā)地震活動與庫水位及水荷載隨時間變化的相關(guān)性n 這種相關(guān)性已被廣泛用以判別地震活動是否屬水庫誘發(fā)地震。根據(jù)多個水庫誘發(fā)地震序列的研究，它們的特點如下：n (1)水庫誘發(fā)地震以前震極豐富為特點，屬于前震余震型(茂木2型)，而相同地區(qū)的天然地震往往屆主震余震型(茂木1型)(圖6—27)。 水庫誘發(fā)地震的震源機制解 根據(jù)所有研究過的水庫誘發(fā)地震的震源機制服應指出以下值得注意的兩點：