• 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
    下载: 导出CSV

    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
    下载: 导出CSV
  • 崔光耀, 伍修刚, 王明年等. 2018.黏滑断层隧道减错措施参数对减错效果的影响分析.震灾防御技术, 13(3):502-511. http://zzfy.eq-j.cn/zzfyjs/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20180302&journal_id=zzfyjs
    丁国瑜. 1995.活断层的分段模型.地学前缘, 2(1-2):195-202. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-DXQY502.014.htm
    韩竹军, 冉勇康, 徐锡伟. 2002.隐伏活断层未来地表破裂带宽度与位错量初步研究.地震地质, 24(4):484-494. doi: 10.3969/j.issn.0253-4967.2002.04.002
    马野, 袁志丹, 曹金凤. 2011.ADINA有限元经典实例分析.北京:机械工业出版社, 118-120.
    徐锡伟, 于贵华, 马文涛等. 2002.活断层地震地表破裂"避让带"宽度确定的依据与方法.地震地质, 24(4):470-483. doi: 10.3969/j.issn.0253-4967.2002.04.001
    徐锡伟, 赵伯明, 马胜利等. 2011.活动断层地震灾害预测方法与应用.北京:科学出版社, 132-165.
    张学言, 闫澍旺. 2004.岩土塑性力学基础.天津:天津大学出版社, 35-36.
    赵雷, 李小军, 霍达. 2007.数值模拟软夹层对基岩上覆土层破裂的影响.北京工业大学学报, 33(3):289-292. doi: 10.3969/j.issn.0254-0037.2007.03.013
    赵颖, 郭恩栋, 王琼等. 2013.走滑断层地震地表断裂位错估计方法研究.岩土力学, 34(5):1403-1408. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ytlx201305029
    中华人民共和国建设部, 国家质量监督检验检疫总局. 2001.建筑抗震设计规范(GB 50011-2001).北京:中国建筑工业出版社.
    中华人民共和国住房和城乡建设部, 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 2011, 建筑地基基础设计规范(GB 50007-2011).北京: 中国建筑工业出版社.
    庄妍, 王康宇. 2016.基于Von-Mises屈服准则的结构安定性研究.地下空间与工程学报, 12(S1):170-174, 191. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dxkj2016z1028
    Hernandez-Marin M., BurbeyT. J.. 2012. Fault-controlled deformation and stress from pumping-induced groundwater flow. Journal of Hydrology, 428-429:80-93. doi: 10.1016/j.jhydrol.2012.01.025
    Li B., Su J. Y., Ma D. H., et al.. 2015. The study on forecasting the surface rupture width under strong earthquake based on information diffusion methodology. Natural Hazards, 75(2):1871-1882. doi: 10.1007/s11069-014-1403-1
    Loukidis D., Bouckovalas G. D., Papadimitriou A. G., et al.. 2009. Analysis of fault rupture propagation through uniform soil cover. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 29(11-12):1389-1404. doi: 10.1016/j.soildyn.2009.04.003
    Okada B. Y.. 1992. Internal Deformation due to shear and tensile faults in a half-space. Bulletin of the Seismological Society of America, 82(2):1018-1040. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=1dc6d1fe123d7f2601f38d1e724b4764
    Xu L. Q., Li S. Z., Cao X. Z., et al.. 2016. Holocene intracontinental deformation of the northern North China Plain:Evidence of tectonic ground fissures. Journal of Asian Earth Sciences, 119:49-64. doi: 10.1016/j.jseaes.2016.01.003
  • 加载中
图(9) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  96
  • HTML全文浏览量:  14
  • PDF下载量:  7
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-12-11
  • 刊出日期:  2019-09-01

目录

    /

    返回文章
    返回