逆冲型地震地表破裂带宽度与活断层“避让带”的分析研究
逆冲断层破裂规律的相似模拟试验与数值模拟
第32卷第3期2012年6月 地 震 工 程 与 工 程 振 动JOURNAL OF EARTHQUAKE ENGINEERING AND ENGINEERING VIBRATION Vol.32No.3 Jun.2012 收稿日期:2011-10-22; 修订日期:2011-11-14 基金项目:辽宁省教育厅基金项目(09-337);国家自然科学基金青年科学基金项目(41002075) 作者简介:宫少琦(1987-),女,硕士研究生,主要从事断层破裂试验及数值计算研究.E⁃mail:710950208@ 通讯作者:苏荣华(1965–),女,教授,主要从事地震动方面的教学与科研工作.E⁃mail:suronghua2006@ 文章编号:1000-1301(2012)03-0028-06逆冲断层破裂规律的相似模拟试验与数值模拟宫少琦,苏荣华,代树红(辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁阜新123000)摘 要:为了深入揭示逆冲断层在沉积层中的破裂规律,采用相似材料模拟试验和数值模拟相结合的方法,利用投影条纹法测量模型表面位移,利用ANSYS 软件模拟了不同的基岩断层倾角θ和沉积层厚度δ条件下逆冲断层在沉积层中的破裂演化过程。
相似试验和数值模拟结果表明:(1)基岩中逆断层的活动沿着逆断层倾角θ向沉积层内扩展,且基岩上盘破坏较下盘剧烈,断层间以挤压作用为主,θ和δ是影响逆断层破裂扩展的重要因素;(2)θ在一定范围内,且在相同沉积层厚度δ和外载条件下,θ增加使逆断层逐渐发育至沉积层表面,并在表面形成:宽度逐渐减小的变形带,宽度逐渐增大的等效应力带,表现为离面位移逐渐增大,沉积层的变形破坏更剧烈;(3)δ在一定范围内,且在相同θ和外载条件下,δ增加使沉积层的变形位移在垂向上降低并转为横向传递,且横向影响范围逐渐增大,逆冲断层破裂存在三种扩展形式。
数值模拟结果与相似试验结果具有较好的一致性,研究结果为确定逆冲断层发震产生的变形和破坏提供了基本依据。
浅谈逆断层型地震
浅谈逆断层型地震逆断层型地震引发地震的主要原因是地球运动产生的离心力。
地球表面物质在离心力的作用下产生逃逸地轴的能量，而在向心力(地球引力)的作用下，又会产生趋轴运动的能量(也可称为地球捕捉能量)，经过45亿年的地球变迁，这两种能量处于相对平衡的状态。
在离心力与向心力之间保持平衡的能量出现倾斜并聚集到一定程度时，就会发生能量释放。
其表现就是地球物质(主要是地质岩石层)的突然运动，从而引发地震。
一个岩石层在移动时碰撞到另外一个岩石层时就会产生挤压和碰撞，当地下的岩层受力达到一定强度而发生破裂，就会出现地质断层，断层沿着破裂面有明显相对位置移动进而引发地震，就叫做断层型地震。
根据岩层沿破裂面的位移方式，又可将断层分为正断层、逆断层和走滑断层。
[1]逆断层是指断层形成后，上盘上升而下盘相对下降的断层。
这类断层主要由水平挤压形成;与之相对的正断层则是指上盘相对下降而下盘相对上升的断层。
这类断层主要是在拉张力和重力作用下形成。
正断层和逆断层统称倾滑断层，它们多出现在张裂性板块边界。
与倾滑断层相对的是走滑断层，又称横移断层，其两盘顺断层面走向相对移动，而无上下垂直移动。
逆断层型地震，是在太平洋发生的板块交界处地震的典型模式。
2011年3月11日，日本发生的里氏8.8 级(13日调为9.0级)大地震就是典型的逆断层型地震。
此次逆断层型地震，断层有可能从东北地区沿海延伸到关东地区沿海。
在从延寿县到茨城县，南北约400公里，东西约200公里的范围内出现了断层错动。
这一海域一直以来蓄积了巨大的引力，这次地震可以认为是断层多处一起产生错动形成的。
南北水平方向相互挤压力，导致断层的上盘沿着断层内向上翘起。
2011年3月11日的这次的地震为里氏8.8级，是日本有地震观测纪录以来，最高震级的地震，震中区域发生连锁反应，出现大范围多处断层错动，是此次剧震形成的原因。
此次地震与9日发生在日本东北地区的里氏7.3级地震属于同一地震机制。
汶川地震震害与活动断层“避让带”宽度的分析研究
第 ６期
中 国地 震 局 地 质 研 究 所 ２０１３届 博 士 论 文 摘 要 （Ｉ）
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对样 品年 龄 的影 响 。实验 结果 表 明 ，斜钾 铁矾 中 Ａｒ的扩 散 频 率 因子 ｌｏｇＤ。／ａ ＝＝＝１３．７１／ｓ，活 化 能 Ｅ。一７１．３０ ｋｃａｌ／ｍｏｌ，封 闭温度 Ｔ 为 ２９４℃（假 设 冷 却速 率为 １Ｏ℃／Ｍｙｒ），活 化 能和 封 闭温度 较高 。而且 ，模 拟结 果表 明斜 钾铁 矾形 成 后 ，在 外 界环 境 下 温度 和 矿 物颗 粒 大 小对 年 龄也 几 乎没 有影 响 。在误 差 范 围 内重 复性 测试 结果 基本 一致 ，约 ３．３ Ｍａ，进 一 步证 明斜钾 铁 矾 适 用 于 。Ａｒ／∞Ａｒ定 年 。
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国 际 地 震 动 态
坏 程 度 与人 员伤 亡 。大量 震 害 实 例分 析 表 明，活 动 断层 的突发 性 错 动 是 产 生地 震 的主 要根 源 ，且 活 动断层 沿 线是建 筑物破 坏 与人 员伤 亡 最 为严 重 的 区域 。究其 原 因，主 要 是 活动 断 层 同震地 表破 裂 、错 动、强地 震 动及其 引发 的次 生地 质灾害 造成 的建 筑物倒 塌 、毁坏 所导致 。．
中 图 分 类 号 ： Ｐ３１５．９： 文 献 标 识码 ： Ａ； ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２３５—４９７５．２０１４．０６．０１１
２００８年 ５月 １２ 日中国汶 川１发 生里 氏 ８．０级 特 大地 震 ，沿地 表 可见 活 动 断层 无坚 不 摧 的 地 震地 表破 裂 与 强烈 的地 震 动使 得地表 破 裂 带沿 线及其 两侧 近 断层 的建 筑 物遭 受 了毁 灭性 的 破 坏 ，同 时 ，地震 引发 的大量 山体 滑坡 、岩 石崩 塌 、泥石 流等 次 生地 质灾 害 ，加 重 了建 筑 物破
潘一山老师的论文：隐伏逆断层破裂扩展特征的实验研究及其地震地质意义
潘一山老师的论文：隐伏逆断层破裂扩展特征的实验研究及其地震地质意义摘要：通过模拟实验研究了逆断层活动过程中上覆沉积层的破裂扩展特征，采用投影条纹测试方法分析了沉积层表面离面（即垂直）位移场的演化过程。
结果表明，在沉积层厚度和断层倾角一定的条件下，基岩中的逆断层逐渐向上扩展，并在沉积层表面围绕基岩断层上断点的投影线形成一个离面位移梯度带（即形变带），基岩断层的位移越大，沉积层中的形变带越宽、变形越强烈；但当断层扩展至沉积层表面后，形变带宽度将保持稳定，只是变形随断层位移增加而更集中。
对于同样的基岩断层位移和断层倾角，沉积层厚度越大，受基岩断层控制的形变带越宽，即基岩断层的影响范围越大；当沉积层厚度超过某一临界值时，沉积层中会发育因隆起引起的表面拉张破裂。
在沉积层厚度和基岩断层位移量一定的情况下，基岩断层倾角的增加将会使表面形变带的宽度减小，但会使变形破坏程度更强烈。
实验结果意味着，临界断层位移、临界沉积层厚度以及断层倾角对于确定隐伏逆断层发震产生的地表变形和破坏特征具有重要意义。
文中的研究结果有助于进一步认识汶川Ms8．0地震的地表变形特征。
【分类】【天文学、地球科学】 > 地球物理学 > 大地（岩石界）物理学（固体地球物理学） >大地构造物理学、岩组学（构造岩石学）【关键词】隐伏逆断层模拟实验投影条纹测试方法破裂扩展【出处】《地震地质》2008年第4期 945-956页共12页【收录】中文科技期刊数据库主要科技成果奖项《煤矿冲击地压预测与防治成套技术》，获2010年度国家科技进步奖二等奖，第一完成单位，第一完成人。
《煤与瓦斯突出矿井深部动力灾害一体化预测与防治关键技术》，获2013年度国家科技进步奖二等奖，第一完成单位，第一完成[1] 人。
主要学术论文1. 潘一山,章梦涛,李国臻. 洞室岩爆的尖角型突变模型[J], 应用数学和力学(中英文版),1994,15(10).2. 潘一山,章梦涛,王来贵等. 地下硐室岩爆的相似材料模拟试验研究[J], 岩土工程学报,1997,19(4).3. 潘一山,贾晓波,宋义敏. 岩石单轴压缩作用下变形局部化的梯度塑性解[J], 力学学报,2002,34(5).4. Yishan Pan, Xuebin Wang, Zhonghua Li. Analysis of the strain softening size effect for rock specimens based on shear strain gradient plasticity theory[J]，International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2002,39(6).5. 潘一山,李忠华,章梦涛. 我国冲击地压分布、类型、机理及防治研究[J], 岩石力学与工程学报,2003,22(11).6. Yi-shan Pan, Zhong-hua Li. Analysis of rock structure stability in coal mines[J],Int.J.Numer.Anal.Methods Geomech, 2005,29(10).7. 潘一山,唐巨鹏,李成全. 煤层中气水两相运移的NMRI试验研究[J], 地球物理学报,2008,51(5).8. 潘一山,耿琳,李忠华. 煤层冲击倾向性与危险性评价指标研究[J], 煤炭学报,2010,35(12). 主要专利1. 潘一山等岩体电荷辐射仪2. 潘一山等煤岩体温度测量装置。
甘肃地震中的地震断层与地表破裂带研究
甘肃地震中的地震断层与地表破裂带研究地震是地球表面发生的一种地质现象，通常由地球内部的岩石断裂和滑动引起。
甘肃地震发生于2022年5月，造成了严重的人员伤亡和财产损失。
本文将研究甘肃地震中的地震断层与地表破裂带，以增进对其地震机制的理解。
一、地震断层的定义与分类地震断层是指地壳中由岩石断裂和滑动引起的地表裂缝。
根据地震断层的性质和滑动方式，可以将其分为正断层、逆断层和走滑断层。
正断层是在构造运动过程中，断块相对上升；逆断层则是断块相对下降；走滑断层则是断块沿着断层面平行滑动。
二、甘肃地震中的地震断层甘肃地震中出现的地震断层是逆断层。
逆断层是造成地球上大部分山脉形成和地震活动的主要构造类型。
逆断层的特点是断块相对下降，导致了地壳的压缩和挤压变形。
研究表明，甘肃地震中的逆断层是由地壳下方的构造板块发生挤压引起的。
三、地表破裂带的研究方法地表破裂带是地震断层活动的显著标志，通过对地表破裂带的研究，可以了解地震发生的断裂特点和运动方式。
研究地表破裂带通常采用地质观测和地形测绘相结合的方法。
通过观测地表破裂带的形态、长度和断层滑动方向，可以判断地震的震源信息。
四、甘肃地震中的地表破裂带甘肃地震中的地表破裂带呈现为一条近N-S走向的线性破裂带。
破裂带的形态呈现出清晰的断裂面和大量的断裂陡坡。
研究表明，该地震的断裂带长约10公里，断层滑动方向为近东西向。
这些观测结果表明，甘肃地震是由地壳中一条近东西向逆断层引起的。
五、地震断层与地表破裂带的意义地震断层和地表破裂带的研究对于理解地震的成因和预测地震灾害具有重要意义。
通过对地震断层和地表破裂带的观测和研究，可以揭示地震发生的原因和规律。
这将有助于提前预警和采取相应的防灾措施，减轻地震带来的损失。
六、未来地震研究的展望虽然对地震断层和地表破裂带的研究已经取得了一定的进展，但还有许多问题需要进一步探索和研究。
未来的地震研究应该加强对地震机制的理解，深入研究地震的成因和演化过程。
逆冲型地震强地面运动特性的研究——以1999年台湾集集地震和2008年
讨了引起扩展系数增大的可能原因 。由此推测 ，根据扩展系数的演化可以判断断层协同化程度 。 本文在上述研究的基础上 ，提出了可以利用地震的时空分布提取注 水地 震和 水库 地震 的 扩散系数 ，也可以利用这个方法计算天然地震的扩展系 数 。从 扩展 系 数的 差异 中可 以发 现地 震的不同成因 ，这个结果有助于分析地震类型 。通过对紫 坪铺水库 地 震扩 展系 数的 演化 过程 的分析 ，揭示了汶川地震前地震活动经历了以孔隙压力扩散为主转变为 以断 层段 相互 作用 和 连结为主的过程 ，反映了紫坪铺水库在汶川地震孕育过程中各个阶段的不同行为与作用机理 。 关键词 水库诱发地震 ；库仑应力 ；孔隙压力 ；孔隙压力扩散系数 ；紫坪铺水库 ；汶川地震
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国 际 地 震 动 态 ２ ０ １ ５年
动记录的积分漂移现象进行了分析 。我们采用前人改进的积分校正方法 对两 次地 震的 地震 动 数据进行校正 ，在此基础上分析 比 较 了 两 次 地 震 的 近 场 和 远 场 地 震 动 特 性 ，综 合 发 震 构 造 、 破裂过程等阐述了逆断层构造特征对强地面运动的控 制作用 。我 们的 研究 结果显示 ：① 相对 于震中距 ，断层距更适于研究大地震近断层地 震 动 的 衰 减 规 律 。② 随 着 断 层 距 的 增 加 ，逆 断 层两盘峰值加速度 、峰值速度和峰值位移均发 生 衰 减 ，而 且 上 盘 衰 减 趋 势 比 下 盘 缓 慢 。③ 集 集地震上盘强地震动区域分布较广 ，影响到远 离 发 震 断 裂 车 笼 埔 断 层 地 区 ；相 对 地 ，汶 川 地 震上盘强地震动区域十分狭窄 ，集中分布在龙门山断裂带以内靠近 发震 主断 裂映 秀 — 北 川断 裂地区 ；这种差别可能是不同几何结构的发震断层所 致 。④ 两 次地 震 的上 盘峰 值加 速度 均明 显大于下盘峰值加速度 ；汶川地震的峰值加速度在龙门山断 裂带内 没有 明显 的衰 减 现象 ，带 外发生 急 剧 衰 减 。⑤ 集 集 地 震 主 断 层 两 侧 峰 值 加 速 度 的 水 平 分 量 大 于 其 垂 直 分 量 ，与 之 相 反 ，汶川地震主断层两侧峰值加速度的垂直分量大 于其水平分 量 ；汶 川地 震主 断层 两侧 中场 峰值加速度水平分量的衰减趋势比垂直分量衰减趋势更快 ，在远 场则 反之 。⑥ 集集 地震 上下 盘台站地震动的峰值位移与永久位移存在正线性相关性 ，下盘永久位移随 峰值 位移 的变 化更 显著 。⑦ 当峰值位移小于一定阈值时 ，永久位移 几 乎 为 零 。⑧ 集 集 地 震 上 下 盘 台 站 位 移 差 值 的最大值的东西水平分量分布离散 ，而南北水平分量和 垂直分量分 布比 较集 中 ，位 移差 最大 值沿主断层走向由北向南逐渐减小 ，呈现一致 的 变 化 规 律 ，永 久 位 移 差 则 没 有 相 应 特 点 。⑨ 集集地震上下盘峰值位移差明显小于地震动位移差的最大值 。 本研究表明 ，地震动大小和分布规律不仅与场地条 件有关 ，还受 到发震断 层几 何结 构 的 控制 ；逆断层地震存在明显的地震动上下盘效应 ，总体而言 ，上盘地震动的增强效应更显著 ， 其效应随断层距的衰减趋势更缓慢 ；利用峰值 变 量 、永 久 变 量 如 上 下 盘 最 大 峰 值 位 移 差 、永 久位移差等极值变量 ，有可能低估地震灾害的程度 ，地震动 时程中 上 下盘 场地 震动 的动 态差 异应引起足够的重视 。 关键词 台湾集集地震 ；汶川地震 ；基线校正 ；峰值位移 ；永久位移 ；衰减
铲形逆冲断层地震破裂动力学模型及其在汶川地震研究中的启示
铲形逆冲断层地震破裂动力学模型及其在汶川地震研究中的启示陶玮;胡才博;万永革;沈正康;王康【期刊名称】《地球物理学报》【年(卷),期】2011(054)005【摘要】The 12 May 2008 Mw7.9 Wenchuan earthquake occurred on the Longmenshan fault,which is a classic listric-reverse fault. Using a 2-D elastic finite element model, we obtain some generic understanding on listric fault, and rupture process of the Wenchuan earthquake: (1) If fault strength does not vary along depth, the earthquake would initiate from a spot near the brittle-ductile transition zone of the fault, and propagate upward. The rupture could reach the surface when there is enough energy stored in the crust around the fault system. (2) Once the earthquake rupture breaks to the surface, the coseismic slip would be peaked at the surface, as the case of the Wenchuan earthquake; the shallower the dipping angle of the fault is, the greater the dislocation at the surface would be. (3) Unlike the maximum coseismic slip, the maximum strain energy release density would be located at downdip near the brittle-ductile transition zone of the fault at more than 10 km depth. (4) The shallower the dipping angle of the fault is, the more complete the release would be for the strain energy accumulated during the interseismic time period, and the greater destruction the quake would result at the surfacefor the near-field region at the hanging wall. (5) Thrust earthquakes occurred on a listric fault could not release all the energy accumulated during the interseismic time period, and furthermore higher strain energy density would be loaded at two regions: one is under the brittle-ductile transition zone of the fault, at a depth range of 15～22 km within the foot wall, and the other is in the shallow crust of the hanging wall, in a depth range of 0～5 km and at about 10+ km horizontal distance from the surface break point. Spatial concentration of the Wenchuan aftershocks reflected the continued strain energy release in these related regions in addition to the continued rupture around the main rupture plane.%2008年发生了汶川地震的龙门山断层带是典型的铲形逆冲断层带.利用二维线弹性有限元模型,得到关于铲形逆冲断层带一些具普适性的认识:(1)如果断层带强度不随深度变化,则地震从断层带转换层附近开始发动,破裂沿断层向上传播,当地震蓄积能量足够大时,破裂可以冲破到地表,如汶川地震.(2)一旦到达地表,其最大同震位错将位于断层带出露地表处;且在断层带介质弱化或损伤大致相同条件下,铲形断层倾角越缓,地表的同震位错量越大.(3)与最大同震位错位于地表不同,同震应变能释放最大处位于地壳内十几公里深处的断层带转换层附近.(4)在断层带介质软化或损伤度大致相同条件下,铲形断层倾角越缓,地震对震间期积累应变能的释放越多、范围越广,对地表近断层区域造成的破坏可能越大.(5)冲破到地表的逆冲型大地震会进一步增加铲形断层带下盘转换层以下(约在15～22 km)地壳深处和断层上盘距离断层地表出露点约十几公里处地壳浅部的应变能积累密度;汶川地震之后的余震分布,除了沿主破裂面附近的继续破裂外,也体现了以上地区应变能的继续释放.本文得到的这些认识有助于深入理解汶川地震的动力学机制.【总页数】10页(P1260-1269)【作者】陶玮;胡才博;万永革;沈正康;王康【作者单位】中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室,北京,100029;北京大学地球与空间科学学院理论与应用地球物理研究所,北京,100871;防灾科技学院,河北,三河,065201;中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室,北京,100029;北京大学地球与空间科学学院理论与应用地球物理研究所,北京,100871;Department of Earth and Space Sciences,University of California,Los Angeles,California 90095-1567,USA;北京大学地球与空间科学学院理论与应用地球物理研究所,北京,100871【正文语种】中文【中图分类】P315;P541【相关文献】1.从库仑破裂应力和余震分布角度探讨汶川地震和芦山地震的关系 [J], 刘盼;李平恩;廖力2.断层横向构造在逆冲型地震破裂中的作用——以汶川地震小鱼洞断层为例 [J], 王鹏;刘静3.汶川地震孕震背景与同震变化的铲形断层位错模拟 [J], 张希;王庆良;唐红涛;贾鹏4.从两个地表破裂点的几何学与运动学特征分析汶川地震的破裂方式 [J], 魏占玉;何宏林;董绍鹏;陈杰;高翔;孙海清;嘉世旭;王世元5.汶川地震地表破裂线上之古地震研究 [J], 陈文山因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
大型逆冲区地震讲解
板块构造论
六大板块：太平洋板块、亚欧板块、非 洲板块、美洲板块、印度洋板块（包括 澳洲）和南极板块。其中除太平洋板块 几乎全为海洋外，其余五个板块既包括 大陆又包括海洋。
八大主要板块：欧亚板块、非洲板块、 印澳板块、太平洋板块、纳斯卡板块、 北美板块、南美板块、南极板块
不过还有主张全球主要板块为12块，不 同学派持有不同意见。
2004年印度洋地震
时间：2004年12月26日0时58分55秒 UTC 震中：3°19′N 95°51.24′E 规模：里氏规模9.1级、矩震级9.3级 深度：30km 类型：大型逆冲区地震 海啸：30m 持续时间：500s 破裂长度：1600km
地震机制
位于南西向的印度板块边缘部分沿苏门 答腊西岸海沟延伸，印度洋板块的洋底 部分碰撞并俯冲进入缅甸板块下部。其 实印度洋板块以20mm/a的速度向缅甸板 块俯冲，但由于巨型逆冲断层闭锁，导 致应变不断积累，一旦超过断层摩擦强 度就会释放，此外向下拖曳的上覆板块 回弹，从而产生大海啸。
位于东部的太平洋板块以50mm/a的速度 向北西运动，俯冲进入鄂霍茨克板块。 正常情况之下，太平洋板块与鄂霍茨克 板块处于应力平衡状态，即耦合不动， 一旦产出应力极限，那么突然破裂就会 导致地震。
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地震机制
但是值得考虑的是在东日本大地震之中 存在多个耦合区，并不是有某一个耦合 区引发同震破裂位移，也不是由具有序 列的耦合引发同震破裂位移，而是由多 个耦合区同时破裂，同时产生同震破裂 位移、
板块构造& 大型逆冲区地震
目录
板块构造论 板块边界种类 板块运动的动力 大型逆冲区地震 地震实例 结语
板块构造论
为了解释大陆漂移现象而发展出的一种 地质学理论。该理论认为，地球的岩石 圈是由板块拼合而成；全球共六大板块， 八大主要板块，此外还有至少二十小板 块（如：阿拉伯板块、菲律宾板块等）。 该理论是基于海底扩张和大陆漂移学说 而建立。
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逆冲型地震地表破裂带宽度与活断层“避让带”的分析研究郭婷婷;徐锡伟;于贵华【摘要】A lot of width data surface rupture zone of WenchuanM8.0 earthquake and other historical earthquakes occurred on the thrust fault are comprehensively analyzed.We calculated that the effective width of thrust faults "avoiding belt" is about 30 m by statistical analysis methods,and obtained that the width of "avoiding belt" of hanging wall of active fault is about 20 ～ 22.5 m,and its foot wall is about 7.5 ～ 10 m.The research results can provide references for construction engineering for avoiding thrusting fault and other fault types.%综合分析大量汶川地震地表破裂带宽度资料与其它逆冲型断层历史地震地表破裂带宽度数据,采用统计分析方法,计算得出逆冲型活断层“避让带”的有效宽度约为30 m,并给出活断层上盘的避让宽度约20～ 22.5 m,下盘的避让宽度约为7.5～10 m.研究结果可为建筑工程避让逆冲型断层和其他类型断层提供参考依据.【期刊名称】《地震研究》【年(卷),期】2013(036)003【总页数】6页(P352-357)【关键词】逆冲型地震;地表破裂带宽度;活断层;"避让带"宽度【作者】郭婷婷;徐锡伟;于贵华【作者单位】山东省地震工程研究院,山东济南250021;山东省地震局,山东济南250014;中国地震局地质研究所活动构造与火山重点实验室,北京100029;中国地震局地质研究所活动构造与火山重点实验室,北京100029;中国地震局地质研究所活动构造与火山重点实验室,北京100029【正文语种】中文【中图分类】P315.90 引言活断层是指距今10万年以来活动过、现今正在活动，并在未来一定时期内仍有可能活动的断层 (徐锡伟等，2002)。
活断层与地震灾害的关系密切，并决定着多数破坏性地震的发生位置。
活断层对地面建筑物的危害主要来自断层错动——突发错动 (产生地震的粘滑)和缓慢错动 (不产生地震的蠕滑)。
目前人类所掌握的科技水平及工程手段尚无法阻止地震断层错动对地面建筑物的直接破坏，地震极震区具有沿发震断层呈狭窄的带状分布的特征 (徐锡伟等，1996)。
汶川地震与多次历史地震灾害实例表明(Wu et al，2012)，当强烈地震动发生时，地下岩层撕裂，并延伸至地表，地表发生严重破裂变形，使得直接建造在活断层及其两侧建筑物发生严重破损，而距离活断层两侧十几或几十米外的建筑物破坏相对较轻或是完好 (李锡堤等，2000;周庆等，2008;郭婷婷等，2010)。
故探测活断层的准确位置，合理确定“避让带”宽度，使得建筑物选址避开具有发震能力的活断层，可以有效避开活断层同震错动对地面建筑物的直接破坏，减轻可能遭遇的地震灾害损失。
徐锡伟等 (2002)基于不同类型活断层产生的地震地表破裂带宽度和跨断层探槽地质剖面的地层强变形带宽度等观测事实，结合地面建筑设施毁坏带与活断层密切的空间位置关系，采用统计分析方法，确定了活断层“避让带”宽度为30 m。
周庆等 (2008)根据汶川8.0级地震地表破裂带的实地调查，龙门山断裂带中央断裂与前山断裂地表破裂带宽度自北向南一般小于40 m。
结合以往历史强震地表破裂带的宽度统计，提出汶川8.0级地震灾后重建时，极震区地震断层两侧避让带宽度为25 m。
张永双等 (2010)系统调查了龙门山中央断裂带地表破裂的垂直和水平位移以及地震地表破裂影响带宽度，并采用物探测试方法对部分影响带宽度进行了验证。
统计结果表明，汶川地震地表破裂影响带宽度主要集中在16～60 m，并根据现场调查并借鉴国外经验提出，上盘避让宽度下限一般不应低于15 m，下盘避让宽度下限不应低于10 m。
美国加州在1971年美国圣费尔南多 (San Fernando)地震时，注意到地震断层产生的直接地震灾害，并于次年年初通过《特别调查法案》，1994年又修订为《地震断层划定法案》，主要目的是防止房屋建在活动断层地表形迹之上，并规定了地震断层两侧各避让15 m。
目前，我国对于活断层避让还没有相关法律依据，仅在《建筑抗震设计规范(GB50011—2010)》规定丙类建筑 (一般工业、民用建筑)在抗震设防烈度为Ⅷ度时，发震断裂的最小避让距离为100 m;设防烈度为Ⅸ度时，发震断裂的最小避让距离为200 m。
但是该规定相对泛泛，没有综合考虑活断层类别及其几何特征等。
故仍需加强活断层避让研究工作，积极有效地减小地震灾害。
本文拟通过汶川地震后大量的实地地表破裂变形测量资料，以及收集到的逆冲型历史地震地表破裂带宽度资料，采用统计分析方法，初步确定了逆冲型活断层“避让带”的宽度范围，为建筑工程避让活断层提供依据。
1 地表破裂带及建筑物破坏1.1 地表破裂带2008年汶川地震在龙门山推覆构造带上主要形成两条地表破裂带，一条破裂带沿北川—映秀断裂发育，长约240 km;另一条破裂带沿灌县—江油断裂发育，长约90 km(徐锡伟等，2008;吴珍汉，张作辰，2008)。
强烈的地震地表破裂与错动使得地表破裂带及其两侧近断层的建筑物遭受了毁灭性破坏，并引发大量的山体滑坡、岩石崩塌、泥石流等次生地质灾害，加重了灾害的严重程度。
1.2 地表破裂带宽度及建筑物破坏情况地震地表破裂带通常是指同震地表变形最剧烈的地带，常表现为地表逆断层陡坎，褶皱变形产生的挠曲陡坎等，对地面建筑物会产生直接毁坏。
地震地表破裂宽度是指由于地震作用造成地表破裂及其引发的地表明显变形的区域宽度。
1.2.1 彭州市白鹿镇白鹿中学测点龙门山断裂带前山断裂通过了白鹿中学 (图1)，汉旺—白鹿地表破裂带斜切白鹿中心学校校园，在两栋教学楼间通过，在操场上形成一个宽4～8 m，高2(±0.15)m 的一个NE向褶皱陡坎。
现场考察与实测可得该处的地震地表破裂带宽度约18 m。
位于强变形带上的砌体结构教师宿舍平房、砖混结构二层楼完全损坏倒塌成为废墟;操场的水泥地板折断;上盘强变形带外的三层砖混结构建筑依然直立且基本未受损坏;距离断层十几米外的平房教室大多数未倒塌。
1.2.2 北川县沙坝村测点龙门山断裂带中央断裂通过北川沙坝 (图2)。
北川—映秀地表破裂带在图2中所示沙坝处的A、B两座楼之间穿过，形成一个陡坎。
陡坎上砖混楼A已完全损坏成为废墟;上盘距陡坎8 m的二层砖混B楼结构未受太大损坏;距断层24m的二层砖混C楼结构完好。
实测结果表明，同震地表变形量及建筑物损坏情况随距断层陡坎距离的增加而减小，实测地表破裂带宽度约36 m。
图1 白鹿镇白鹿中学地形测量剖面图Fig.1 Topographic survey profile of Bailu Highschool，Bailu town图2 北川县沙坝村地形测量剖面图Fig.2 Topographic survey profile of Shaba Village，Beichuan County1.2.3 小鱼洞中路测点NW向小鱼洞地表破裂带通过小鱼洞镇 (图3)。
本文在小鱼洞中路进行了该地地形的差分GPS测量与建筑物破坏实地调查，断层在此形成高0.9 m，宽度约6 m的陡坎，断层通过处建筑物全部倒塌。
地表断层通过约23 m内的地表发生严重变形，其地面建筑物几乎全部倒塌，23 m外两侧的建筑物发生严重破坏，但仍站立。
图3 小鱼洞中路地形测量剖面图Fig.3 Topographic survey profile of the mid way of Xiaoyudong1.3 同震地表破裂带宽度统计本文对前山断裂的汉旺—白鹿地表破裂带，中央断裂带的北川—映秀地表破裂带以及NW向小鱼洞地表破裂带多处地表破裂宽度进行统计 (表1)。
其中部分为本文实测结果，其它均来自文献资料搜集，共计52处较典型的地表破裂宽度数据资料。
数据统计结果表明，汶川地震地表破裂带宽度大部分在15～35 m之间，个别观测点变形带宽度大于40 m，甚至大于100 m。
2 历史地震地表破裂带宽度统计地震地表破裂多发生在地震强度MS＞6.0的场地条件。
因此，关于逆冲型地震地表破裂带的历史地震资料较少，主要收集了1927年古浪8级地震、1932年昌马7.6级地震以及1999年台湾集集7.6级地震地表破裂带宽度的资料 (表2)。
地震错动产生的地震地表破裂带主要沿主逆断层地表迹线分布，大多数地表破裂带宽度(单断层破裂宽度)均在30 m之内。
3 活断层“避让带”的有效宽度计算与讨论建筑物“避让”活断层就是指避开直接能够产生地表破裂的未来同震错动面。
确定“避让带”宽度的原则是有效避开活断层同震错动对地面建筑设施的直接破坏，减轻可能遭遇的地震灾害损失。
目前，确定活断层“避让带”宽度的具体方法有2种:(1)同震地表破裂带宽度统计法;(2)跨断层地质探槽剖面分析法。
本文将采取同震地表破裂带宽度统计法，进行活断层“避让带”计算。
其具体方法是依据某类型活断层同震地表破裂带宽度的多组实测数据，取逆断层已有单条和多条地震地表破裂宽度≤50 m的所有数据统计分析获得的均值与均方差，以均值和2倍均方差之和作为活断层“避让带”的有效宽度 (徐锡伟等，2002)。
本文对表1中所收集的汶川地震地表破裂带宽度数据进行初步计算:均值为26.5;均方差为3.0，计算所得断层“避让带”的有效宽度值为32.5 m。
将所能收集到的汶川地震地表破裂带宽度数据 (表1)与其它逆冲型地震地表破裂带宽度数据 (表2)一起进行计算，算得的活断层“避让带”的有效宽度值为29.7 m，约为30 m。
虽然逆冲型地震的相关地表破裂带宽度数据不多，但是加上表2中的数据进行计算，其结果更具有代表性和全面性。
本次通过大量的实测数据所得计算结果与徐锡伟等 (2002)研究结果以及美国加州“地震断层划定法案”规定的活断层两侧合计30 m“避让带”宽度非常吻合。
本文计算所得逆冲型活断层“避让带”的有效宽度为30 m。
需要指出的是，上述“避让带”宽度值仅代表“避让”单条断层的宽度。