【文章內(nèi)容簡介】 三向受力的巖體，那些與最大主應力成 30176?！?0176。左右交角的斷裂，特別是這類方向的雁行式或斷續(xù)直線式排列的斷裂組，應力集中程度最高。特別是在斷裂端點、首尾錯列段、局部拐點、分枝點或與其它斷裂的交匯點，總之一切能對繼續(xù)活動起阻礙作用的地方，都是應力高度集中的部位，所以這些地方常成為強震發(fā)生的特殊部位。n n ⑵ 局部構造應力集中區(qū)的發(fā)育與活斷層的關系n 活斷層或活動斷塊的特定部位，往往形成很高的局部構造應力集中地區(qū)。 (對照圖 223講解 )n 地應力隨時間變化與地殼巖應變速率的關系n ⑴ 地殼巖體的應力 應變性狀與應變速率間的關系 。n 伊藤、熊谷等人的研究表明：巖體的應變速率是決定粘彈性介質力學性狀的主要因素。n 當應變速率 C小于某臨界值 C0時 (對于實驗的花崗巖 C0=1013—10 14/S)， 巖體在受力初期隨應變的增大而發(fā)生應力積累，但當應力增大到一定程度時，應力就不再增大，而變形則不斷增大，即進入粘性流動階段，但不發(fā)生破壞。n 但當 C大于 C0時，則巖體的性狀近于彈性，即隨著應變的發(fā)展，巖體內(nèi)的應力不斷增大，最終導致突然的破壞。n 在統(tǒng)一的區(qū)域構造力的作用下， 巖體內(nèi)部 的應變速率和 沿斷裂帶 的應變速率通常是不同的，一般是前者小于后者。在天然條件下就可能出現(xiàn)三種不同的組合情況。 ① 當區(qū)域構造力的作用使 巖體 的應變速率 CR大于臨界應變速率 C0時 （此時 CF必然大于 C0） ，地殼巖體整個處于彈性狀態(tài)，隨著變形的發(fā)展，巖體內(nèi)部及沿斷裂帶的應力不斷增高，達到一定程度發(fā)生破壞。破壞即可沿已有的斷裂發(fā)生，也可在巖體內(nèi)部發(fā)生，歷史上巖石圈遭受強烈運動時會出現(xiàn)這種情況。據(jù)計算，在 30km深度 C=10ˉ13/s的應變速率，大體相當于地表隆起速度為5cm/a。n (2)當區(qū)域構造力的作用使巖體的應變速率 CR介于 C0和某一臨界值 Ca(相當于使巖體內(nèi)方向有利的斷裂帶的 CF=C0時（此時 CR C0）的巖體應變速率，見圖 2—28( a))之間，即 C0CRCa。 (如圖 2—28( a)中的 ② 區(qū) )時，則巖體本身的力學性狀與斷裂帶不同：n 巖體本身 ，因其應變速率 CRC0， 故隨應變、應力的發(fā)展很快進入粘性變形階段，沿最大受力方向產(chǎn)生粘性的壓縮變形，垂直于最大主應力方向則產(chǎn)生伸長和隆起，而不發(fā)生破壞； 方向有利的斷裂帶內(nèi) ，因其應變速率 CFC0， 而具彈性性狀，應力隨形變的發(fā)展不斷增高，最終發(fā)生破裂，導致再活動，引起地震。日本列島地區(qū)地形變和斷裂新活動性的發(fā)展就是在這樣的背景條件下發(fā)生的。n 這也是所有構造新活動區(qū)所具有的共同特征。一些地震活動強烈地區(qū)的地表隆升速度的資料表明，地殼隆升速率大于或等于 2mm/a的可能屬于這類地區(qū)。n （ 3）區(qū)域構造力的作用微弱，致使巖體的應變速率CRCa。 在這樣的條件下，由于巖體本身及斷裂帶的應變速率均低于臨界應變速率 C0 (如圖 2—28( a)中的 ③ 區(qū) ) ，故這類地區(qū)的特點應是以地殼隆升或沉降為標志的地形變微弱，無活斷層發(fā)育，故代表著現(xiàn)代構造穩(wěn)定區(qū)的情況。n 地殼表層巖體應力狀態(tài)的復雜性n 地殼表層巖體應力分布的規(guī)律n 垂直應力的分布n 世界各地實測應力資料的統(tǒng)計表明，不同地區(qū)地殼表層巖體 垂直應力 隨深度的分布，通常有如下關系：n σ v =A+ γhn （ γ大體相當于巖體的平均容重， A為常數(shù)）n 我國地殼表層巖體內(nèi)垂直應力隨深度的分布也大體上與國外統(tǒng)計結果相一致。n 表 23 我國 σ v / γh比值統(tǒng)計資料σ v / γh 所占百分比 60n 從統(tǒng)計關系可以看出：n 地表表層巖體內(nèi)的垂直應力成分主要由上覆巖層自重所引起，即隨深度而線性增大，且其增長率相當于巖體的平均容重；n 大多數(shù)地區(qū)，在遭受區(qū)域性剝蝕的過程中，由于垂向卸荷不徹底而保存一部分剩余自重應力，公式中常數(shù)項的存在就表明了這一點。 水平應力的分布及應力狀態(tài)的類型 從已有的實測資料分析，有如下規(guī)律：水平應力分量的各向異性，即 σ h2 / σ h1不等于 1， 其比值介于 。n 平均水平應力的分布及應力狀態(tài)的的類型：平均水平應力隨深度而增大，并可區(qū)分三種情況 ：n a. σ h σ v 沉積物沉積后未受構造擾動或僅受輕微構造作用或明顯遭受側向卸荷影響的巖體具有這種應力狀態(tài)。（ σ 1垂直 ,重力場）；n b. σ h =σ v 近期未受構造擠壓的深部塑性變形區(qū)或某些具有高塑性的沉積巖層， N=1， 靜水應力分布；n c. σ h σ v 分布較為普遍， σ 1 、 σ 3 水平或垂直， N1或 1。 （ σ 2垂直，水平應力場） 局部地帶的應力異常分布n 在斷層及一些剪切帶附近垂直應力及水平應力隨深度的分布明顯高于同深度的其它地帶，正是這種異常往往導致誘發(fā)地震的產(chǎn)生。n 淺部與深部應力狀態(tài)的差異n 已有的資料表明，近地表的淺部和較深部的應力狀態(tài)有時明顯不同。導致這種差異的原因有：n 應力重分布作用往往會使地表附近巖體的應力在量值和方向上變化很大，從而導致深淺部的不同；n 隨深度的 變化梯度 不同，從而導致深淺部應力狀態(tài)的差異 .n 地表高應力區(qū)及其地質地貌標志n 研究表明，高應力區(qū)在地表地質地貌上有明顯的表現(xiàn)。因此，通過地質地貌研究可以揭示是否高應力區(qū)的存在。n 天然條件下高水平應力釋放有關的淺表生時效變形現(xiàn)象 （ 1）隱爆 最早發(fā)現(xiàn)于美國南安大略省，其表現(xiàn)為近地表出現(xiàn)細長的隆褶或類似低角度逆斷層的斷隆，一般高度較小，而延伸長度較大。最早稱之為隆爆（ POPUP） 現(xiàn)象。n 其發(fā)育特征有：n a. 發(fā)育在強度和厚度都不太大的近水平層狀巖層中；n n 。n 分析認為這種現(xiàn)象乃是該區(qū)地表巖體中的一種與高水平應力釋放有關的表生時效變形現(xiàn)象。導致這種高水平應力則是由構造應力及大陸冰川加載后的卸荷作用共同導致的。n （ 2）蓆狀裂隙 在出露于地表的侵入巖體中，廣泛見于一種近地表平行分布的區(qū)域性裂隙發(fā)育，通常上部較密，向下逐漸變稀疏，即蓆狀裂隙。這是區(qū)域性卸荷剝蝕的結果。（解釋：初始為深部靜水應力狀態(tài)，隨著侵蝕，垂直應力減少，應力差逐漸增大，當超過巖體極限事，形成水平破裂。（ 3）谷下水平卸荷裂隙及谷坡內(nèi)水平剪切蠕動變形帶 大量的勘察資料表明，在高地應力區(qū)內(nèi)的較開闊的河谷經(jīng)常有一系列開口良好，透水性很強的卸荷裂隙，特別是當最大主應力與河段走向垂直時，這種卸荷裂隙尤為發(fā)育。它們多沿已有的層面或斷裂結構面發(fā)育而成。因此，這種裂隙最易產(chǎn)生于近水平產(chǎn)出的沉積巖分布區(qū)或緩傾角裂隙發(fā)育的巖漿巖分布區(qū)。 發(fā)育在谷坡內(nèi)的水平剪切蠕動變形帶是高地應力區(qū)常見的；另一種應力釋放類型產(chǎn)生時效變形現(xiàn)象是河谷形成的不同階段，由差異回彈導致的沿坡角附近已有平緩結構面發(fā)生的減速型剪切蠕動變形的產(chǎn)物。n （ 4）應力釋放型的深大拉張變形帶n 一些地段的谷坡后緣發(fā)育有深大的拉裂縫