活断层各类灾害分析

摘要 活断层能引起地震、断错、地裂缝、滑坡岩崩、砂土液化、海啸和火山等多种地震和地质灾害。本文结合各种文献,从工程地质角度,对以上几种灾害进行了阐述和分析,旨在为相关工程提供参考。

关键词 活断层;灾害;地震;断错

中图分类号P694文献标识码A文章编号 1674-6708(2010)22-0016-02

1 活断层概述

地震预报的大力推进和工程建设的蓬勃发展,有力地推动和促进了对活断层的广泛调查和深入研究。活断层是指现今正在活动的断层,或近期曾活动过,不久的将来可能会重新活动的断层,后一种情况也可称为潜在活断层。活断层活动年代向前追溯到什么时候。人们对这一问题的认识尚不统一。从活断层本意考虑,活断层最重要的特点是它现在仍在活动。

2 活断层各类灾害

2.1 地震

据统计,世界上90%以上的地震是由于断层活动而引起的,特别是中强以上地震,与活断层关系更为明显。在活断层所引起的所有灾害中,不管是直接的,还是间接的,最明显、最突出的灾害首推地震。地球的构造运动可使地壳和地幔中积聚构造应力,当构造应力增大并超过介质强度时,往往表现为活断层的突然错动,释放应变能,并以弹性波的形式在地壳表层传播而发生地震。当然,活断层活动时并不一定都发生地震。

2.2 断错

当地表或地表下断层活动时,引起破裂或差异位移,即表断层作用。活断层作用有时仅引起地震,有时仅造成地面错动,有时既引起地震,同时又产生地面错动。断错系指地面错动,效应相当地表断层作用。

活断层运动形式可分为粘滑和蠕滑两种运动,大地震时断层快速破裂就是一种粘滑错动。世界上很多大地震,如发生在圣安德烈断层上的1906年旧金山大地震和1857年加州大地震,都形成了宏伟的地面错动。蠕滑错动作为断层运动的另外一种重要形式,它是不伴随地震的断层缓慢错动。具有蠕动性质的断层叫蠕动活断层或蠕动地表断层,“蠕动”是断层滑动的无破裂运动方式,因而是弹性应变积累和地震形成的抑制因素。不同活断层可以蠕动为主,也可以粘滑为主。即使是同一断层,因地点不同,有的区段断层位移可能是蠕动性质,有的区段则是粘滑性质。此外,同一断层在不同时间,还可能表现出不同性质的位移。如帕克菲尔德地震时,在主震前10天就出现了前兆性蠕动位移,经过数日甚至1年后,地表又出现了后效蠕动位移,又如博利戈山地震的地震断层,北部断层主要产生地震位移,而南部断层则以后效蠕动位移为主。

2.3 地裂缝

地裂缝又叫地裂,它对地面、建筑物、结构物有极大的破坏力,常常造成很大的财产和经济损失。如西安地裂缝,当时对建筑物破坏作用十分巨大,使不少楼房不得不全部拆除,有些楼房刚一竣工便成了无法使用的危房。所以,西安地区的工程勘探,不得不增加一项新的重要内容——地裂缝勘探。特别对可能有隐伏地裂缝的地段,或可能受到新扩展的地裂缝影响的地段,这项工作显得更为重要。

地裂缝种类很多,诸如地震地裂缝、断层地裂缝、滑坡地裂缝,塌陷地裂缝、干旱地裂缝、膨胀土地裂缝等。就其成因来说,一种是内动力作用的结果,通常称为构造地裂缝。另一种是外动力作用的结果,一般叫非构造地裂缝。通常,把因地震引起的地裂缝称为地震地裂缝,把因断层作用而产生的地裂缝称为断层地裂缝。

2.4 滑坡和岩崩

滑坡、泥石流、岩崩种类很多。其中尤以地震滑坡、泥石流、岩崩更为普遍和重要。滑坡是斜坡上不稳定土体和岩体在地震力或重力作用下,沿一定的滑动面整体向下滑动的现象。滑坡的灾害性有两类:1)稳定性灾害,即由于边坡失稳引起地面建筑物的破坏所带来的危害性。运动性灾害可用滑坡运动的速度和滑坡运动的滑距两个参数表答。显然,滑速越快、滑距越大则其危害性也就越大运动性灾害,即由于滑坡的运动给环境带来的危害性。

地震滑坡和泥石流的发生概率与地震强度有明显的相关性,据统计资料调查,滑坡和泥石流多发生在地震烈的7度和7度以上的地区,仅在特殊情况下,6度区才可能发生滑坡和泥石流。与天然滑坡、泥石流比较,地震滑坡、泥石流形成时间短促。因地震滑坡是地震的突然触发作用,使处于平衡或接近平衡的山坡在刹那间完成了裂缝、下滑的全过程。地震泥石流则是在震时或震后因降雨而迅速暴发的。

2)岩崩又叫崩塌,俗称山崩,系指陡坡上大块多裂隙岩体在地震力或重力作用下突然崩落的现象。地震可以造成崩塌,崩塌又可能引起地震。古今中外,岩崩或崩塌灾例是很多的。

2.5 砂土液化

砂土液化又叫地震液化,简称液化。它最直观的表现是喷水、冒砂,此外,土液化还表现在地基失效、路基滑移等方面。随着一次强烈地震的发生,往往在较松软面饱水的地层表面上出现喷水冒砂现象。喷水高度可达数米,强烈的承压水流夹带土层中砂粒一起喷出地表,砂子堆积在喷水冒砂孔周围。外貌好似一个“火山口”。砂土液化在地质剖面上可以留下两类痕迹,一类是纵向变形,主要标志是喷水冒砂。另一类是侧向变形,主要标志是层内揉皱,尤以液化旋卷层为主。完整的喷水冒砂具体有母质层、喷砂通道和喷溢层。唐山7.8级地震造成的陡河液化区内喷水冒砂剖面,即具此结构。喷水冒砂在历史地震中常有发生,一次地震中某个场地中是否发生了液化,最主要的标志就是该场地是否发生了喷水冒砂或液化移动。

2.6 海啸和火山

海啸中主要的是地震海啸和风暴海啸两大类。地震海啸是指海底发生强烈地震时,海底地形急剧升降而引起的惊涛骇浪。据不完全统计,世界有史以来已发生过近5 000次破坏性海啸,造成了惨重的生命、财产损失。因海洋风暴引起的海啸叫风暴海啸或风暴潮。火山和地震一样,都是地球断层构造最新活动的产物。火山爆发可能引起地震和海啸。反过来,地震活动有时可能是火山爆发的前兆。火山有活火山、死火山及休眠火山之分。

3 结论

活断层往往突然发生,酿成严重灾害。活断层作用能引起多种自然灾害,比较突出的有地震、断错、地裂缝、滑坡岩崩、砂土液化、海啸和火山等。从灾害性质看,断错、地裂缝等明显属于地质灾害类。而地震、砂土液化等则是地震灾害。有些灾害可能是地质灾害,又是地震灾害,之间没有严格的界限,如滑坡和岩崩。活断层的确切评价难度大,因而在选择建筑物场址时应尽可能避开活断层,或根据具体情况采取一些比较合理的措施,以预防其可能造成的损害。

参考文献

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