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【摘 要】本文结合三期公租房建设项目,利用地球物理勘探方法,通过非发震断层的电阻率、重力密度变化,对非发震断层对工程建筑物基岩稳定性进行了分析,结果表明:非发震断层对工程建筑稳定性受建筑地基、地基下伏岩体形状及软弱夹层、建筑层数等因素的影响。总的来说,非发震断层对建筑物稳定性的影响较小。但是,当非发震断层伴随着孕震存在时就极其危险,应尽量避免。
【关键词】非发震断层;建筑物;物探;稳定性评价;岩溶
The influence of non-seismic fault on the stability of engineering buildings
-- taking the foundation stability of the public rental house of the third phase of the school as an example
Luo zhonghong,Ren shuming,Luo yongqiang,Liu shengxin,Liu qian
(1.College of mining engineering,guizhou institute of engineering and applied technology,bijie 551700,China)
Abstract:in this paper,combined with the third phase of public housing construction projects,using the geophysical prospecting method,through the seismogenic fault of the resistivity,gravity,density changes of the seismogenic fault rock stability of engineering building are analyzed,the results show that the seismogenic fault by building on the stability of engineering building foundation,foundation underlying shape of rock mass and weak interlayer,the influence of factors such as architectural layers.Generally speaking,the non-seismic fault has little effect on the stability of buildings.However,it is extremely dangerous to avoid the occurrence of non-seismic faults with gestational earthquakes.
Keywords:non-seismic fault,building,geophysical exploration,stability evaluation,karst.
1引言
近年来,学校新建了各类基础设施,永宁镇组中常见的岩溶、断层和背斜构造及其所引发的地质灾害已经对大型建筑物的地基稳定性构成了严重威胁。本文结合学院三期公租房建设项目,从多个角度对工程建筑物的地基稳定性进行了分析。
学校三期公租房位于贵州省毕节市七星关区贵州工程应用技术学院内,场地地质构造属于扬子准地台黔北台隆部分,地质发展多次升降运动展布,形成北北东向、北东向构造格局。
区域地层区域分布地质图(据贵州省地质矿产局区调大队.贵州省区域地质志[M].地质出版社,1987)
场地地层主要为杂填土和下伏基岩,其基岩为三疊纪永宁镇组地层,在场地附近有一条北东向隐伏非活动性断层通过,岩溶较为发育。前人提出断层对场地的地震动有明显的影响,距断层越近的场地震动的放大系数越大。对于垂直断层,场地的振幅放大效应对称分布,而倾斜断层对其上盘地震动的影响要大于下盘 场地地震动的影响。断层破碎带厚度变化对场地的地震动影响不大,而断层的深度变化对场地地震动的影响作用明显[1]。非发震断层所表现出来的实际地襄效应具有很大的随机性,其随机程度受控于断层自身要素的组合型式及各种外部 条件[2]。且研究区属喀斯特地区,地质构造复杂,以碳酸岩为主的地层岩溶地貌发育[3]。
2地质概况
研究区位于扬子准地台,在受都匀运动、广西运动、燕山运动、喜马拉雅运动的大影响外[4],其主要受德沟背斜的影响,区内岩浆活动较少,毕节区内出现峨眉山玄武岩。
2.1地层
实测剖面图
研究区出露地层为永宁镇组(T1yn)地层以及极少飞仙关组(T1f)及第四系地层,详细描述如下:
永宁镇组(T1yn)地层组成了区的基本结构,按岩性不同由下而上分为四个岩性段,其中在地表主要出露了二段和三段灰岩。泥质灰岩、白云质灰岩、泥岩等。
第一段:下灰岩段(T1yn1),灰、深灰色薄至厚层灰岩、蠕虫状灰岩,数层厚数十厘米至十余米灰岩中至厚层泥质灰岩。
第二段:泥岩夹灰岩段(T1yn2),灰、黄灰、黄绿及少量紫红色薄至中厚层泥岩,含白云质泥岩,夹杂灰、黄灰、深灰色中至厚层钙质泥岩、泥质灰岩、蠕虫状灰岩及泥质白云岩,有时夹少量鲕状灰岩。
第三段:上灰岩段(T1yn3),灰、深灰色中至厚层灰岩,蠕虫状灰岩,具缝合线及层纹状构造。上部夹少量灰、黄灰色中至厚层泥质白云岩及白云质灰岩;下部含泥质,局部为泥质灰岩或泥灰岩。
第四段:白云岩、溶塌角砾岩段(T1yn4),上部为黄灰、灰色中至厚层溶塌角砾,夹少量泥质白云岩、含泥质白云岩,夹白云岩,含泥质灰质白云岩、白云质灰岩、少量溶塌角砾岩及偶夹灰岩或灰岩透镜体。
飞仙关组(T1f):主要为紫红色粉砂质粘土,含砂质页岩。
第四系浮土(Q4x):由坡积物或冲积物于地形低洼处堆积而形成,主要为灰色、褐色含砂质粘土、砂、砾组成,其厚度约在10米左右。
2.2构造
研究区主要受德沟背斜的影响,德沟背斜位于毕节市老城以南的兰家湾,东南头步桥、东北梅花山之间地带;处于东经105° 16' 27"-- -105° 21'37",北纬27°16'21'-- 27° 19' 36"之間,呈北东-南西向。东西约8.15公里,南北约6.7公里,面积约33.5平方公里。倒天河自西北而东南横穿背斜核部,至流沧桥处改向东北沿该背斜东翼流经师专,到大桥(原小桥)附近转向南流,经化肥厂向东流出该背斜展布区[5]。
3研究方法与过程
影响建筑物稳定性的因素是多样的如结构形式、层数、地基基础等诸多因素的制约,鉴于此,本文将只对非发震断层电阻率与重力密度变化进行分析
我们对三期房进行了高密度勘探,总共布置了两条线,瑞利波勘探
3.1高密度电法勘探
本次使用的仪器是BJ-YDZ128矿用本安型高密度电法仪
通过专业软件进行数据成图再进行系统的分析与处理,如图3-1、3-2
高密度探测利用天然场源进行地球物理勘探,勘探深度大,精度高。由电阻率类型曲线图和电阻等值线图,以及结合前面地震的勘探结果。整个剖面上,在深度约为5米处出现高阻地段,推测可能为基岩出露,其长度约为60米,在40米至60米处出现低阻地段,深度约为13米,推测可能存在洞穴或积水。在地表处也发现了部分低阻,可能为积水所致。在80米至100之间存在高低阻差异,根据两端岩石,推测可能为岩性分界面。如图3-1。
3.2瑞利波勘探
YTR(D)瑞利波探测仪,设计采用了区区8风24位ADC、嵌入式PC/104工业控制机、EPLD及FPGA等先进技术。为进一步解决瞬态瑞利波探测技术中的多分量数据采集问题、提取有效瑞利波信号而采取的极化滤波手段、瑞利波层速度分析、进行瑞利波正反演地震模型计算奠定了良好的基础。数据采集控制程序是在Windows中。实现无键盘操作,仪器中的数据文件管理采用WINDOVO5O中的文件管理方式。
进行专业数据软件成图,进一步解译,所成图如下:图3-3、图3-4
大地频率测深利用天然场源进行地球物理勘探,勘探深度大,精度高。增大了深度的探测。在约20-60米,深度30-40米处的地方出现低阻,可能为溶洞,在60-80米为分界线,左边为高阻,右边为低阻,推测往下可能也为岩性分界点,也可能存在断层。
地震映像图,它可以大致反映地下地层的起伏情况。从中可以看出整体上地层起伏情况,在侧线约5-20m处出现上凸的波形同相轴,结合反射波和当地施工情况推断可能为工程建设形成的空洞;约50-100m处出现下凹的波形同相轴,推断可能为凹槽或者是破碎带。附图3-4
4结果与讨论
(1)断层的地震效应是多方面因素组合的结果。在某种特定的组合型式下,断层能使震害明显加重,在另外一种组合型式下,断层区域的震害也许并不严重,可按一般岩土进行评价。
(2)断层带及两盘上的地面反应还深受下伏基岩形状的影响。对于具有一定错距的断层在遭受未来地震袭击时,断层带及其上盘、下盘三者的震害程度更是截然不同。
(3)软弱夹层强度低、易发生变形,对建筑物的抗震是一个潜在威胁。软弱夹层对加速度很敏感,地震波通过软土层时其振动能量衰减较快,表现出消震作用,有其对抗震有利的一面。
(4)与发震断层属同一构造体系,相互配套的断层参与了发震过程,而与发震断层相交的断层虽不属于同一体系,但很可能也参与了孕震,或被触动牵引而重新活动,使得断层带震害有所加重。
(5)非活动断裂对建筑影响较小,没必要专门避开这一地,但当断层破碎带浅埋且破碎时,要求对跨越破碎带的房屋地基与基础设计按不均匀地基来对待,但是当存在孕震的情况下,非发震断层,也是相当危险的,应该避开,以避免地震。
参考文献:
[1]刘向峰,王来贵.非发震断层场地地震动力响应特性研究[J].辽宁工程技术大学学报,2005,24(1):48-50
[2]石玉成,陈丙午.非发震断层的地震效应问题[J].西北地震学报,1994,16(1):12-19
[3]胡正涛.岩溶地区断层对建筑场地地基稳定性影响探讨[J].中国西部科技,2008,07(35):11-12
[4]贵州省地质矿产局区调大队.贵州省区域地质志[M].地质出版社,1987
[5] 莫世江.毕节德沟背斜的构造分析[J].毕节师专学报,1996,第1期:36-39
(作者单位:1.贵州工程应用技术学院矿业工程学院)
【关键词】非发震断层;建筑物;物探;稳定性评价;岩溶
The influence of non-seismic fault on the stability of engineering buildings
-- taking the foundation stability of the public rental house of the third phase of the school as an example
Luo zhonghong,Ren shuming,Luo yongqiang,Liu shengxin,Liu qian
(1.College of mining engineering,guizhou institute of engineering and applied technology,bijie 551700,China)
Abstract:in this paper,combined with the third phase of public housing construction projects,using the geophysical prospecting method,through the seismogenic fault of the resistivity,gravity,density changes of the seismogenic fault rock stability of engineering building are analyzed,the results show that the seismogenic fault by building on the stability of engineering building foundation,foundation underlying shape of rock mass and weak interlayer,the influence of factors such as architectural layers.Generally speaking,the non-seismic fault has little effect on the stability of buildings.However,it is extremely dangerous to avoid the occurrence of non-seismic faults with gestational earthquakes.
Keywords:non-seismic fault,building,geophysical exploration,stability evaluation,karst.
1引言
近年来,学校新建了各类基础设施,永宁镇组中常见的岩溶、断层和背斜构造及其所引发的地质灾害已经对大型建筑物的地基稳定性构成了严重威胁。本文结合学院三期公租房建设项目,从多个角度对工程建筑物的地基稳定性进行了分析。
学校三期公租房位于贵州省毕节市七星关区贵州工程应用技术学院内,场地地质构造属于扬子准地台黔北台隆部分,地质发展多次升降运动展布,形成北北东向、北东向构造格局。
区域地层区域分布地质图(据贵州省地质矿产局区调大队.贵州省区域地质志[M].地质出版社,1987)
场地地层主要为杂填土和下伏基岩,其基岩为三疊纪永宁镇组地层,在场地附近有一条北东向隐伏非活动性断层通过,岩溶较为发育。前人提出断层对场地的地震动有明显的影响,距断层越近的场地震动的放大系数越大。对于垂直断层,场地的振幅放大效应对称分布,而倾斜断层对其上盘地震动的影响要大于下盘 场地地震动的影响。断层破碎带厚度变化对场地的地震动影响不大,而断层的深度变化对场地地震动的影响作用明显[1]。非发震断层所表现出来的实际地襄效应具有很大的随机性,其随机程度受控于断层自身要素的组合型式及各种外部 条件[2]。且研究区属喀斯特地区,地质构造复杂,以碳酸岩为主的地层岩溶地貌发育[3]。
2地质概况
研究区位于扬子准地台,在受都匀运动、广西运动、燕山运动、喜马拉雅运动的大影响外[4],其主要受德沟背斜的影响,区内岩浆活动较少,毕节区内出现峨眉山玄武岩。
2.1地层
实测剖面图
研究区出露地层为永宁镇组(T1yn)地层以及极少飞仙关组(T1f)及第四系地层,详细描述如下:
永宁镇组(T1yn)地层组成了区的基本结构,按岩性不同由下而上分为四个岩性段,其中在地表主要出露了二段和三段灰岩。泥质灰岩、白云质灰岩、泥岩等。
第一段:下灰岩段(T1yn1),灰、深灰色薄至厚层灰岩、蠕虫状灰岩,数层厚数十厘米至十余米灰岩中至厚层泥质灰岩。
第二段:泥岩夹灰岩段(T1yn2),灰、黄灰、黄绿及少量紫红色薄至中厚层泥岩,含白云质泥岩,夹杂灰、黄灰、深灰色中至厚层钙质泥岩、泥质灰岩、蠕虫状灰岩及泥质白云岩,有时夹少量鲕状灰岩。
第三段:上灰岩段(T1yn3),灰、深灰色中至厚层灰岩,蠕虫状灰岩,具缝合线及层纹状构造。上部夹少量灰、黄灰色中至厚层泥质白云岩及白云质灰岩;下部含泥质,局部为泥质灰岩或泥灰岩。
第四段:白云岩、溶塌角砾岩段(T1yn4),上部为黄灰、灰色中至厚层溶塌角砾,夹少量泥质白云岩、含泥质白云岩,夹白云岩,含泥质灰质白云岩、白云质灰岩、少量溶塌角砾岩及偶夹灰岩或灰岩透镜体。
飞仙关组(T1f):主要为紫红色粉砂质粘土,含砂质页岩。
第四系浮土(Q4x):由坡积物或冲积物于地形低洼处堆积而形成,主要为灰色、褐色含砂质粘土、砂、砾组成,其厚度约在10米左右。
2.2构造
研究区主要受德沟背斜的影响,德沟背斜位于毕节市老城以南的兰家湾,东南头步桥、东北梅花山之间地带;处于东经105° 16' 27"-- -105° 21'37",北纬27°16'21'-- 27° 19' 36"之間,呈北东-南西向。东西约8.15公里,南北约6.7公里,面积约33.5平方公里。倒天河自西北而东南横穿背斜核部,至流沧桥处改向东北沿该背斜东翼流经师专,到大桥(原小桥)附近转向南流,经化肥厂向东流出该背斜展布区[5]。
3研究方法与过程
影响建筑物稳定性的因素是多样的如结构形式、层数、地基基础等诸多因素的制约,鉴于此,本文将只对非发震断层电阻率与重力密度变化进行分析
我们对三期房进行了高密度勘探,总共布置了两条线,瑞利波勘探
3.1高密度电法勘探
本次使用的仪器是BJ-YDZ128矿用本安型高密度电法仪
通过专业软件进行数据成图再进行系统的分析与处理,如图3-1、3-2
高密度探测利用天然场源进行地球物理勘探,勘探深度大,精度高。由电阻率类型曲线图和电阻等值线图,以及结合前面地震的勘探结果。整个剖面上,在深度约为5米处出现高阻地段,推测可能为基岩出露,其长度约为60米,在40米至60米处出现低阻地段,深度约为13米,推测可能存在洞穴或积水。在地表处也发现了部分低阻,可能为积水所致。在80米至100之间存在高低阻差异,根据两端岩石,推测可能为岩性分界面。如图3-1。
3.2瑞利波勘探
YTR(D)瑞利波探测仪,设计采用了区区8风24位ADC、嵌入式PC/104工业控制机、EPLD及FPGA等先进技术。为进一步解决瞬态瑞利波探测技术中的多分量数据采集问题、提取有效瑞利波信号而采取的极化滤波手段、瑞利波层速度分析、进行瑞利波正反演地震模型计算奠定了良好的基础。数据采集控制程序是在Windows中。实现无键盘操作,仪器中的数据文件管理采用WINDOVO5O中的文件管理方式。
进行专业数据软件成图,进一步解译,所成图如下:图3-3、图3-4
大地频率测深利用天然场源进行地球物理勘探,勘探深度大,精度高。增大了深度的探测。在约20-60米,深度30-40米处的地方出现低阻,可能为溶洞,在60-80米为分界线,左边为高阻,右边为低阻,推测往下可能也为岩性分界点,也可能存在断层。
地震映像图,它可以大致反映地下地层的起伏情况。从中可以看出整体上地层起伏情况,在侧线约5-20m处出现上凸的波形同相轴,结合反射波和当地施工情况推断可能为工程建设形成的空洞;约50-100m处出现下凹的波形同相轴,推断可能为凹槽或者是破碎带。附图3-4
4结果与讨论
(1)断层的地震效应是多方面因素组合的结果。在某种特定的组合型式下,断层能使震害明显加重,在另外一种组合型式下,断层区域的震害也许并不严重,可按一般岩土进行评价。
(2)断层带及两盘上的地面反应还深受下伏基岩形状的影响。对于具有一定错距的断层在遭受未来地震袭击时,断层带及其上盘、下盘三者的震害程度更是截然不同。
(3)软弱夹层强度低、易发生变形,对建筑物的抗震是一个潜在威胁。软弱夹层对加速度很敏感,地震波通过软土层时其振动能量衰减较快,表现出消震作用,有其对抗震有利的一面。
(4)与发震断层属同一构造体系,相互配套的断层参与了发震过程,而与发震断层相交的断层虽不属于同一体系,但很可能也参与了孕震,或被触动牵引而重新活动,使得断层带震害有所加重。
(5)非活动断裂对建筑影响较小,没必要专门避开这一地,但当断层破碎带浅埋且破碎时,要求对跨越破碎带的房屋地基与基础设计按不均匀地基来对待,但是当存在孕震的情况下,非发震断层,也是相当危险的,应该避开,以避免地震。
参考文献:
[1]刘向峰,王来贵.非发震断层场地地震动力响应特性研究[J].辽宁工程技术大学学报,2005,24(1):48-50
[2]石玉成,陈丙午.非发震断层的地震效应问题[J].西北地震学报,1994,16(1):12-19
[3]胡正涛.岩溶地区断层对建筑场地地基稳定性影响探讨[J].中国西部科技,2008,07(35):11-12
[4]贵州省地质矿产局区调大队.贵州省区域地质志[M].地质出版社,1987
[5] 莫世江.毕节德沟背斜的构造分析[J].毕节师专学报,1996,第1期:36-39
(作者单位:1.贵州工程应用技术学院矿业工程学院)