• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

隐伏正断层错动致地表破裂变形特征的研究

齐剑峰 郝文拯 王晓明 张江伟

齐剑峰, 郝文拯, 王晓明, 张江伟. 隐伏正断层错动致地表破裂变形特征的研究[J]. 震灾防御技术, 2019, 14(3): 628-639. doi: 10.11899/zzfy20190315
引用本文: 齐剑峰, 郝文拯, 王晓明, 张江伟. 隐伏正断层错动致地表破裂变形特征的研究[J]. 震灾防御技术, 2019, 14(3): 628-639. doi: 10.11899/zzfy20190315
Qi Jianfeng, Hao Wenzheng, Wang Xiaoming, Zhang Jiangwei. Study on Feature of Surface Rupture and Deformation Caused by Buried Normal Fault Movement[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2019, 14(3): 628-639. doi: 10.11899/zzfy20190315
Citation: Qi Jianfeng, Hao Wenzheng, Wang Xiaoming, Zhang Jiangwei. Study on Feature of Surface Rupture and Deformation Caused by Buried Normal Fault Movement[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2019, 14(3): 628-639. doi: 10.11899/zzfy20190315

隐伏正断层错动致地表破裂变形特征的研究

doi: 10.11899/zzfy20190315
基金项目: 

河北省自然科学基金 D2017403020

国家自然科学基金创新群体项目 51421005

详细信息
    作者简介:

    齐剑峰, 男, 生于1975年。副教授。主要从事地质灾害防治及土力学基本理论研究。E-mail:jianfengluck@163.com

Study on Feature of Surface Rupture and Deformation Caused by Buried Normal Fault Movement

  • 摘要: 通过建立三维计算模型,对隐伏正断层在均匀错动、倾斜错动和翘倾错动方式下地表土体的应力路径、破裂和变形特征进行了研究。根据地表破裂临界值,分析了工程建设“避让带”的宽度和起始位置的变化特征。根据行业规范,提出工程建设“关注带”的确定方法,分析了“关注带”的宽度和起始位置的变化特征,得到以下主要结论:①在断层错动过程中,位于两侧的地表土体应力路径变化明显不同,下盘一侧和上盘一侧分别以三轴拉伸和三轴压缩为主;②地表强变形带与地表破裂带的分布并不一致,需要综合考虑等效塑性应变和总位移比2个指标来评价同震地表错动对建筑物的影响;③当隐伏断层错动的垂直位移达到3m时,工程建设“避让带”的宽度在10—90m范围内变化,受上覆土体厚度和断层倾角的影响最大,而工程建设“关注带”的宽度在150—400m范围内变化,受上覆土体的性质影响最大。
  • 图  1  汶川地震诱发的地表破裂

    Figure  1.  The surface rupture caused by Wenchuan Earthquake

    图  2  正断层错动的加载方式

    Figure  2.  The loading patterns of normal fault

    图  3  有限元模型

    Figure  3.  Finite element model

    图  4  地表不同位置土体应力路径的变化过程

    Figure  4.  The changes of stress path of soil mass on the ground surface

    图  5  地表土体的塑性破坏形式

    Figure  5.  The plastic failure features of the soil mass on the ground surface

    图  6  断层错动过程中沿断层带上部地表土体的变形情况

    Figure  6.  The deformations at the ground surface above the fault zone during fault movement

    图  7  不同厚度、不同性质土层的地表变形特征

    Figure  7.  The deformation features of the surface soil layer with different thickness and properties

    图  8  “避让带”的宽度和起始位置变化特征(1表示弹性体,2表示摩尔库伦弹塑性体)

    Figure  8.  The features of width and starting position the avoiding zone

    图  9  工程建设“关注带”的宽度和起始位置变化特征(1表示弹性体,2表示摩尔库伦弹塑性体)

    Figure  9.  The features of width and starting positions of attention zone for engineering construction

    表  1  模型参数

    Table  1.   Model parameters

    名称 变形模量/Pa 泊松比 密度/kg·m-3 内摩擦角/° 黏聚力/kPa
    土层 2.4x108 0.3 1970 35 38.5
    岩石 2.25x1010 0.2 2140
    断层带 6.8x109 0.21 2040
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    表  2  节点的位置及编号

    Table  2.   The location and number of the nodes

    节点号 距离/m
    1 -289.5
    2 -267.0
    3 -245.8
    4 -225.8
    5 -207.0
    6 -189.3
    7 -172.6
    8 -156.9
    9 -142.1
    10 -128.2
    11 -115.1
    12 -102.7
    13 -91.0
    14 -80.1
    15 -69.7
    16 -60.0
    17 -50.8
    18 -42.2
    19 -34.1
    20 -26.4
    21 -19.2
    22 -12.4
    23 -6.0
    24 0
    25 6.2
    26 12.7
    27 19.7
    28 27.1
    29 35.0
    30 43.3
    31 52.2
    32 61.6
    33 71.5
    34 82.1
    35 93.4
    36 105.3
    37 118.0
    38 131.5
    39 145.8
    40 161.0
    41 177.1
    42 194.2
    43 212.4
    44 231.7
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-12-11
  • 刊出日期:  2019-09-01

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