断层领域研究现状论文

论文是一个汉语词语，拼音是lùn wén，古典文学常见论文一词，谓交谈辞章或交流思想。当代，论文常用来指进行各个学术领域的研究和描述学术研究成果的文章，简称之为论文。

在水电建设中，对岸坡岩体的倾倒性弯折与松弛断裂现象，往往产生构造说与重力说不同形成机理的认识，黄腊石滑坡体下伏基岩中，存有顺坡向、盲性、缓倾角张性正断层，对其形成机理，亦产生不同说法，黄腊石滑坡的勘测与科研，深入仔细而全面，为问题作出正确的科学判断，夯实了完美的基础。兹介绍如下。

4.4.2.1 重力形成说的不足

重力说认为，黄腊石区为逆向坡，又为软硬相间岩层，其中挠曲与层间错动发育，边坡具易变形的物质基础;区内除小的EW向断层外，SN向断层，使其又具易变形的边界条件;长江下切形成侧向卸荷高坡，在侧向回弹松弛与重力的长期作用，产生岩体拉张与倾倒弯曲，原有断裂与层间错动，进一步扩展与拉张。在1号平洞中，岩体松弛变形的水平深达215m，垂直深达100m。经铁道部第二设计院、长江水利委员会设计院的数值分析，得在边坡垂直深100m范围，最大主压应力方向与边坡倾向斜面近于平行，坡脚处的压应力为1MPa，缓倾角断层岩桥处，应力增高为2.5MPa。此应力值不会破坏岩体，也不能使缓倾断层上盘岩体抬升扩张。应有叠加力量使产生后期改造。

4.4.2.2 后期构造作用改造的探索未获有力论证

对盲性的缓倾角张性正断层的形成机理，必然考虑后期构造作用的改造影响，为此长江水利委员会三峡勘察总队委托中国地质大学，进行本区缓倾角断裂的显微构造研究，以求证实。

(1)缓倾角断裂的显微构造研究:吴树仁、晏同珍、吴光等采用宏微结合方法，在宏观变形研究基础上，对缓倾角断层作系统取样，采用多种手段研究其微观构造特性，其成果刊于湖北省暨武汉岩石力学与工程学会1992年5月第四次学术会议论文集。摘编如下:

断层角砾岩。角砾主要是原岩和方解石碎块，棱角分明，大小不均。仅角砾之间略具胶结，呈半成岩状态，胶结疏松，胶结物为钙质和粘土质，角砾和胶结物均为断裂改造时原岩被就地碾碎的物质，反映断层位移量小，活动时代较新。

断层泥。断层在运动中搓碾摩擦，产生断层泥。新活动的断层易形成和保留断层泥，老断层常脱水转化为碎粉岩。微观分析，碎粒含量20%左右为含碎粒的碎粉岩，碎粒与碎粉成分为母岩与方解石微晶体。断层泥经差热分析，其粘土矿物没有明显的矿物变异和元素迁移。说明断层改造发生在温压低的地壳表层环境。

微裂缝。缓倾断裂带中微裂隙极其发育，计EW向、SN向、NE50°三组，以EW向最为发育，镜下其最大密度1mm有5条，显张性，充填方解石。构造张性脉中方解石纤维生长方向为EW，定其最大主应力方向为EW。EW向裂隙中早期方解石脉破裂发育e双晶，晚期方解石脉基本未变形，显多次活动特性。EW向微裂隙，明显切割了SN向微裂隙，其水平错距为1mm。说明EW向微裂隙活动形成期最晚。

变形矿物的显微构造。微裂隙中脉方解石，在变形过程发生破裂和晶内滑移，形成方解石e双晶，众多岩石样品光性薄片镜下的方解石e双晶统计，一组的发生率小于30%，二组的发生率小于20%，根据Jamison等(1976)建立的经验公式，用不同组的e双晶进行差异应力估算，得本滑坡正断裂活动的差异应力为30～50MPa。

变形矿物的位错构造。用透射电镜进行微裂隙方解石脉的超微观位错分析，并与北侧宝塔河煤矿区，EW向区域断裂F6断层中石英超微观位错分析对比，以助判别形成机理。

变形矿物晶体内的游离位错分布不均。无稳态蠕变特征。其密度方解石脉为106～108条/cm2。变形石英为107～109条/cm2。用以计算断层活动最强一次的差异应力，得缓倾断层为50MPa，与用e双晶估算基本一致。区域陡倾断层F6为133.7MPa。在变形中，位错滑移到相同移滑面，形成高密度排列的位错壁。由不同方向位错壁围成的域叫亚颗粒。位错壁与亚颗粒，是中高温型塑变的位错构造类型。本研究中只有F6断层中变形的变形石英内，具有少量位错壁。表明F6与滑坡区缓倾角断层的变形机理不同。

在低温变形环境中，常见不同方向的位移线，相互交叉成位错网。随变形增强，不同方向的位错线缠绕在一起，成为位错缠结，形成局部很高的位错密度。易发生脆性破裂而释放作用能。

初步认识、滑坡区的缓倾角张性正断层是近代在地表浅层低温低压环境下，产生脆性破裂的再造变形，其活动的最强差异应力为50MPa，与区域性构造断裂的形成机理有明显差异。但以镜下构造张性脉中的方解石纤维生长方向为EW，判定主应力场为EW，与近代新构造应力场方向一致，似为新构造作用的派生断裂。

(2)构造再造的时空分析:滑坡区原低序次压剪性小断层。经后期近地表低温低压脆断破坏，改造为张性正断层，其变化应遵循基本原理与规律，先从时空研究进行判断。

区内构造运动情况及其特性。经国家地震局审查1990年6月湖北省地震局提出本工程区域的专项地震研究报告，其中构造部分指出，燕山运动是本区地史上极为重要的构造运动，在SN向水平挤压力场的强烈作用下，使盖层与古老地块产生强烈的褶皱与断裂。自晚白垩世，区内主应力场发生改变，运动由挤压转为拉伸，产生大面积的抬升与沉降的断块运动。形成一些长条状的地堑洼地。新构造运动基本继承前期运动的特点，在升降同时伴有老断裂继承性活动，以SN向的活动较明显，NE、NW向次之，近EW向则相对逊色，新生的断裂活动极其微弱。三峡地区的新构造运动是大面积上升，发育三期五级夷平面，多层喀斯特地貌与多级河流阶地。

峡区阶地与地形相关变化。三峡地区、自重庆至宜昌，沿江有发育情况不等的6级阶地。宜昌发育较全，其Ⅰ—Ⅵ级阶地，经14C测定，其年龄为1、2.5、9、42、73、110万年，重庆有5级阶地，其Ⅰ级阶地年龄与宜昌Ⅱ级阶地相当，应为Ⅱ—Ⅵ级阶地，黄腊石滑坡区附近，仅巴东西渡口有Ⅰ级阶地外，无其他阶地，但本区距下游42km的新滩处，有Ⅰ—Ⅳ级阶地，距上游56km的巫山有Ⅱ—Ⅳ级阶地，按自然坡降进行上下游相应各级阶地的连线，求出滑坡区与各级阶地相应的地面高程为95、114、147、187、207、238m，其对应年龄为1、2.5、9、42、73、110万年。据许学汉先生著的《新构造研究与应用》，李兴唐等先生所著《区域地壳稳定研究理论与方法》二书中，有如下的论述，110万年的元谋运动，滇中抬升，攀西裂谷下陷，使金-雅水系南流受阻，形成攀西河湖环境，沉积了下昔格达层沉积。50～70.3万年与20～50万年，再次产生升降，沉积了上昔格达层和类昔格达层。据韩文峰等(1993)论述，14×104a前的构造抬升，使青藏高原隆升达千米。(3～5)×104a的活动，使柴达木盆地发生了巨大的构造改变。1×104a前的运动，黄河袭夺了若尔盖盆地。西部上述间歇抬升地质事件，在本区反映为对应的6级阶地。

缓倾断层的再造演绎。2号洞内缓倾角的F48断层，初次再造发生于(64.5～71.1)×104a，再后为15×104a，4.65×104a，拉张缝中的破碎方解石年龄为1.2×104a，洞口地形，形成于110×104a以前，表明在边坡形成后，断层不断产生再造演变。

(3)问题:压剪性缓倾断层再造为张性正断层，是浅表层低温低压环境下产生。河溪蚀切后的突出部分，是EW向平板面上不连续的载体，不具有EW向传力特性。构造作用所产生的形变，以深部为显，低序次形变应与深部有关联。仅在表层载体性部位形成增强反映，与自然规律欠相应的协调论据。用地震说亦不能解释其态势特征与发展。详细勘探与科研成果，不能获构造作用所产生的证实效果。

4.4.2.3 匿能---温差应力现成为探索缓倾角断层再造的又一思路

由于过去未注意其影响，所以勘探与科研监测中，未注意搜集其有关信息与参数。现只能运用书本上的经验数据进行探索。

(1)计算公式与参数:本书所述温差应力是指温度下降，岩体不同深度间温差形成的差应力。因冷锋自表向内传播，冷缩所形成的拉应力是向表层向上部，这是反应力应变问题。应变中岩体力学参数不断劣化，须依据实际情况确定，并应掌握其特异的各向异性特点。据此采用1.17式进行求解。其式为:

反应力应变岩石力学在工程中应用

式中:σ'x、σ'y、σ'z为物理方程的应变方程，以与热应力方程σx、σy、σz区别。бtr代表仅有z向时间维影响的拉应力。ν为泊松系数，本滑坍堆体积的ν=0.38～0.5，松弛变形岩体ν=0.3～0.47。бtrl代表z向有时间维与垂直边坡面的尺度维影响的拉应力。本处无应力方程所需参数，故采用1.12式，即σtTl=βEΔT求其拉应力。

表4.2 本区岩体变形参数及热应力系数

因无相关热力学参数的试验研究成果，只有采用表1.3的经验值，依据表1.3、结合本区情况建立表4.2。依据表4.2，估算出本区计算时等效的岩体变形参数与热力学应力系数值。如表4.3。

表4.3 等效岩体变形参数与热应力系数

(2)重力与可能最大的温差应力:计算背景:在缓倾角张性正断层上盘，为坍滑堆积体和松弛变形扰动岩体，其容重为2.0t/m3与2.5t/m3。本区年度平均温度为18℃，其埋深应在松弛扰动岩体之下。故研究区域全在变温带中，岩体中每变化1℃的深度差，坍滑堆积体约为3.0～3.1m，松弛扰动岩体约为5.5～6.5m。各类岩体厚度，依据1、2、3号洞查明，堆积体水平长为49～50m，边坡坡度按平均30°，则垂直边坡厚度为24.5～25m，其最大温差为8℃。松弛岩体水平长50～52m，垂直边坡厚为25～26m，其最大温差为4℃。但1号洞中水平长97m，垂直边坡厚41m，其温度差为6.3℃。本区边坡坡度为25°～37°，对各处岩体垂直厚度影响较大，须依据实际确定变化范围。断层上盘岩体自重按H1γ1+H2γ2式求算，温差应力按β1E1ΔT1+β2E2ΔT2求算，其成果如下表4.4。

表4.4 重力与可能最大的温差应力

(3)断层面上辏力演绎与其端部集中应力:因地形坡度变化，断层面上由冷缩拉张力与重力形成指向差异的向外拉伸合力，而不同指向的拉伸合力又形成统一合力，成为拉剪性拉平势场力。因断层面不具抗拉特性，故拉张力向断层端部集中，此集中应力值，按:

反应力应变岩石力学在工程中应用

式中σLtw为深度尺度维值与w重力合力所形成张性拉剪力。L为断层长度，经洞孔勘测控制其长约100m左右。其式求解成果如表4.5。

表4.5 缓倾角断层应变研究成果

所得断层端部集中应力与自重力值，所形成的差异应力与微构造研究的30～50MPa差异应力值一致，获证实结果，由表向内随季节变化产生的温变，深部明显滞后，故一般达最大可能的温差应力，历时短而少，只有特殊气候条件如冰期，才会有明显影响，亦阐明其活动具有间歇活跃特性。SN向拉剪力，产生EW向张缝，其中充填方解石纤维亦EW增长，可解释为EW向主应力作用的误解。

堆积体中当温变很快，上下间温差达20℃时，其冷缩拉张力为0.54MPa，仰角65°，其重力为0.48MPa，则合力为0.23MPa，仰角0.5°，是较标准的拉平势场力。此力大于松散岩体抗拉强度，会产生平行边坡走向的张缝，雨水下渗、形成叠加的动、静水压力与加大的温差应力，增长对稳定不利影响，边坡稳定分析中应注意这一重要因子。

(4)匿动力分析小结:温差应力这一为人所忽视的匿动力，是形成缓倾张性正断层的主导作用，依据书本资料，参照工程实际，定出计算参数，结合断层背景条件，逐条断层核算，获与隐微构造分析一致的成果，得理想的证实效果。

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研究断层的意义重大。因为矿体的成矿因素，赋存形式很大程度上是决定于断层活到的方式和规模的，深大断裂的活动往往能从地球深部带来了许多的挥发份，断层反复活动给这些挥发份提供了赋存的空间和富集的机会，断层的活动又会使地层升降运动更加频繁。研究断层还有减灾的意义，研究活断层是判断地震活动的机理，虽然到目前还没有突破，但是对于防震减灾也是有重大意义的。研究断层还给建筑工程提供了抗震防灾设防的条件。等等。

四大文明古国中只有中国文化没有断过,中央10套{考古中国},国内外专家是这么说的.国破也不代表文化会断,历代文明不都传承下来了吗?文言文那是中国政府解放后为了文字的统一所废除的,不然怎么台湾和香港还在写繁体呢?类似秦王统6国时统一了文字.文化断层,在世界范围是普遍的.其他文明我不清楚,但我可以认真告诉你,中华文明不会断层.他渊源流长，将在异域开花，。所谓文化我认为是一个民族的民族性格,语言是在不断发展的.即使是文言文也是在变化的,秦汉时的语言习惯和元明清时代的有很大不同.一个文化是否断层了我认为不能简单的看国民的行为习惯时候改变,因为这些表面现象是必然不断变化的(如果没变化证明这个文明死亡了),而是应该看国民的民族性格是否变化了,和一些传统的信念是否被别的文明取代.显然印度不但国破而且古印度的文明内容几乎被历史湮没.但是中国的民族文化不但强烈的影响着绝大部分的中国人,而且还正在影响着世界.虽然不可否认国民被欧美文化强烈影响着,但是这应该属于中华文明吐故纳新的一种表现,毕竟中华文明太深厚了