工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課件

第一章

緒論

工程地質(zhì)學(xué)(EngineeringGeology):是一門研究與工程建設(shè)有關(guān)的地質(zhì)問題，為工程建設(shè)服務(wù)的地質(zhì)學(xué)科，它是地質(zhì)學(xué)的分支學(xué)科，屬於應(yīng)用地質(zhì)學(xué)的範(fàn)疇。狹義工程地質(zhì)勘察學(xué)工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)區(qū)域工程地質(zhì)學(xué)廣義狹義土力學(xué)巖石力學(xué)土質(zhì)學(xué)一、研究對象

淺表層地質(zhì)環(huán)境工程建築物

兩者關(guān)係、適應(yīng)性、矛盾轉(zhuǎn)化、解決。保證建築物的安全、經(jīng)濟(jì)和正常使用勘察、分析評價(jià)——闡明條件、解決問題——滿足建築物的設(shè)計(jì)、施工、使用三峽工程規(guī)劃圖地面沉降使橋墩錯(cuò)位二、研究任務(wù)①闡明建築地區(qū)的工程地質(zhì)條件；②論證建築物所存在的工程地質(zhì)問題；③選擇地質(zhì)條件優(yōu)良的建築場址；④研究工程建築物興建後對地質(zhì)環(huán)境的影響；⑤提出有關(guān)建築物類型、規(guī)模、結(jié)構(gòu)和施工方法的合理建議：⑥為擬定改善和防治不良地質(zhì)作用的措施方案提供地質(zhì)依據(jù)?；救蝿?wù)：查明工程地質(zhì)條件；中心任務(wù)：工程地質(zhì)問題的分析、評價(jià)工程地質(zhì)條件：與工程建築物有關(guān)的地質(zhì)條件的綜合。巖土類型及其工程性質(zhì)地質(zhì)構(gòu)造地形地貌水文地質(zhì)工程動(dòng)力地質(zhì)作用天然建築材料

由於不同地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境不同，工程地質(zhì)條件不同，對工程建築物有影響的地質(zhì)因素的主次關(guān)係不同。工程地質(zhì)問題：工程建築物與工程地質(zhì)條件之間所存在的矛盾或問題。場地工程地質(zhì)條件不同、建築物內(nèi)容不同，所出現(xiàn)的工程地質(zhì)問題也各不相同。房屋工程：地基承載力、沉降、基坑邊坡問礦山開採：邊坡穩(wěn)定性、基坑突水、礦坑穩(wěn)定……水利水電工程：滲透變形、水庫滲漏、斜坡穩(wěn)定性、壩體抗滑穩(wěn)定性……三、研究內(nèi)容巖土工程性質(zhì)的研究研究與工程建築物有關(guān)的巖土體的工程地質(zhì)性質(zhì)及其變化規(guī)律，即分佈規(guī)律、成因類型、力學(xué)性質(zhì)等

分支學(xué)科：工程巖土學(xué)工程動(dòng)力地質(zhì)作用的研究研究工程動(dòng)力地質(zhì)作用的形成機(jī)制、規(guī)模、空間分佈及發(fā)展趨勢，對由此引起的工程地質(zhì)問題進(jìn)行評價(jià)、防治和改造分支學(xué)科：工程動(dòng)力地質(zhì)學(xué)工程地質(zhì)勘察理論和技術(shù)方法的研究研究勘察方法的選擇、工作的佈置原則、工作量的分配，勘察技術(shù)、方法理論的改進(jìn)。規(guī)範(fàn)、手冊為指南。分支學(xué)科：工程地質(zhì)勘察、巖土工程勘察。區(qū)域工程地質(zhì)研究為工程規(guī)劃設(shè)計(jì)提供地質(zhì)依據(jù)，進(jìn)行工程地質(zhì)區(qū)劃

分支學(xué)科：區(qū)域工程地質(zhì)學(xué)環(huán)境工程地質(zhì)研究研究人類工程活動(dòng)和地質(zhì)環(huán)境之間的聯(lián)結(jié)模式，科學(xué)預(yù)測人類活動(dòng)對地質(zhì)環(huán)境的影響

分支學(xué)科：環(huán)境工程地質(zhì)學(xué)四、研究方法

自然歷史分析法數(shù)學(xué)力學(xué)分析法模型模擬試驗(yàn)法工程地質(zhì)類比法自然歷史分析法—

地質(zhì)學(xué)分析研究地質(zhì)體、地質(zhì)現(xiàn)象、自然地質(zhì)歷史形成演化。地質(zhì)基礎(chǔ)工作?；镜难芯糠椒?。例如：斜體變形破壞研究。

數(shù)學(xué)力學(xué)分析法—

定量分析計(jì)算、評價(jià)

針對某一具體問題。地質(zhì)分析為基礎(chǔ)—

地質(zhì)模型—

數(shù)學(xué)模型（理論經(jīng)驗(yàn)公式等）—

代入有關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。例如：剛體極限平衡法、彈塑性理論方法、數(shù)論統(tǒng)計(jì)方法、數(shù)值分析方法。還如，灰色理論、邏輯資訊、摸糊數(shù)學(xué)、分形、神經(jīng)網(wǎng)路等。

模型與模擬實(shí)驗(yàn)法—

仿實(shí)體演繹

模型實(shí)驗(yàn)：如滲流、斜坡、地基滲透變形、洞室穩(wěn)定等方面都可以進(jìn)行。模擬實(shí)驗(yàn)：如光彈實(shí)驗(yàn)、電網(wǎng)絡(luò)模擬（歐姆定律—滲流達(dá)西定律）、結(jié)構(gòu)的網(wǎng)路模擬等。工程地質(zhì)類比法—

經(jīng)驗(yàn)借鑒、對比

基礎(chǔ)是相似性（地質(zhì)條件與建築工作方法）如：專家判斷、經(jīng)驗(yàn)參數(shù)使用。

上述方法各有特點(diǎn)，相互補(bǔ)充，綜合應(yīng)用。五、其相關(guān)的分支學(xué)科地質(zhì)學(xué)分支—

礦物學(xué)、巖石學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地史學(xué)、第四系地質(zhì)與地貌地質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、動(dòng)力地質(zhì)學(xué)等。專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科—

土質(zhì)學(xué)、土力學(xué)、巖體力學(xué)。其他基礎(chǔ)學(xué)科—

數(shù)學(xué)、物理學(xué)、工程力學(xué)、彈塑性力學(xué)、材料力學(xué)、工程建築學(xué)、環(huán)境科學(xué)等。六、歷史、現(xiàn)狀

誕生：

1932年在莫斯科地質(zhì)勘察學(xué)院開始培養(yǎng)工程地質(zhì)專業(yè)人才，奠定工程地質(zhì)學(xué)的理論基礎(chǔ)。此時(shí)，在歐美此項(xiàng)工作也在開展，但它附屬於土木建築工程，有關(guān)巖土工程地質(zhì)研究在“巖土工程”學(xué)科完成。

機(jī)構(gòu)：

1952年我國成立地礦部，設(shè)立水文地質(zhì)工程地質(zhì)局。同時(shí)，水利、鐵道、運(yùn)輸?shù)炔块T相繼設(shè)立工程地質(zhì)處或勘測隊(duì)。同年成立北京地院、長春地院並設(shè)立水文地質(zhì)工程地質(zhì)專業(yè)。1956年地礦部、中科院設(shè)立水文地質(zhì)工程地質(zhì)研究所。

1968年在第23屆國際地質(zhì)大會(huì)上成立國際工程地質(zhì)分會(huì)，之後改為工程地質(zhì)協(xié)會(huì)（IAEG)，下設(shè)許多專業(yè)委員會(huì)。1979年在蘇州召開全國工程地質(zhì)大會(huì)，成立中國工程地質(zhì)專業(yè)委員會(huì)。至今已召開多屆國際國內(nèi)工程地質(zhì)大會(huì)。第二章

活斷層工程地質(zhì)研究

提要概述活斷層基本特徵活斷層鑒別標(biāo)誌活斷層調(diào)查研究方法活斷層區(qū)建築原則第一節(jié)概述活斷層一般是指現(xiàn)今正在活動(dòng)的斷層，或近期曾活動(dòng)過、不久將來可能重新活動(dòng)過的斷層。後者也稱為潛在活斷層。斷層是地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的重要形跡。有的斷層形成於較晚時(shí)期，在形成以後受到晚期構(gòu)造背景條件控制，仍保持著活動(dòng)的特徵。早在十八世紀(jì)，人們從地震活動(dòng)與斷層活動(dòng)的關(guān)係漸漸意識到斷層的活動(dòng)性特徵，經(jīng)過幾個(gè)世紀(jì)的研究，對活斷層的特徵有了比較深入的認(rèn)識。活斷層受控於板塊構(gòu)造全球構(gòu)造（板塊構(gòu)造）理論的基本點(diǎn)是，全球劃分為六個(gè)剛性的巖石圈板塊在軟流層之上漂移，不斷地運(yùn)動(dòng)。

板塊邊界的作用力是中國大陸新生代和現(xiàn)今構(gòu)造變形的主要?jiǎng)恿υ?。變形呈彌散?千公里以上)，集中在不同次級塊體的邊界上，具相對低的運(yùn)動(dòng)速率(小於10mm/a)。次級塊體內(nèi)部變形微弱或整體運(yùn)動(dòng)邊界帶常常是地質(zhì)、地球化學(xué)和地球物理的結(jié)構(gòu)面，絕大多數(shù)大陸地震發(fā)生在活動(dòng)帶上。

在研究某一個(gè)地域的大陸構(gòu)造變形時(shí)需要從活動(dòng)論的觀點(diǎn)，從全球構(gòu)造框架或區(qū)域構(gòu)造框架出發(fā)來自板塊邊界的作用力是中國大陸新生代和現(xiàn)今構(gòu)造變形的主要?jiǎng)恿υ?/p>

研究表明，印度板塊與歐亞於始新世末，即大約3800萬年前相互碰撞，此後印度板塊仍以每年約5cm的速度向北北東方向推進(jìn)，強(qiáng)力地推擠著歐亞板塊,板塊接觸帶的兩個(gè)端點(diǎn)位於察隅和伊斯蘭堡附近。在碰撞擠壓過程中歐亞板塊內(nèi)產(chǎn)生了塑性或粘性流動(dòng)變形。印度洋板塊青藏高原關(guān)於活斷層的定義，目前為止沒有完全統(tǒng)一。主要關(guān)於過去活斷層歷史時(shí)間的上限界定問題看法不一，不同部門、不同國家都存在差別。

《巖土工程勘察規(guī)範(fàn)》

全新活動(dòng)斷裂：全新世（10000）年內(nèi)有過活動(dòng)或近期正在活動(dòng)，在將來（100年）可能繼續(xù)活動(dòng)的斷裂。發(fā)震斷裂：近期（500年）發(fā)生過5級以上地震，或在未來100年內(nèi)預(yù)測可能發(fā)生5級以上地震的斷裂。《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)範(fàn)》

活斷層：最後一次錯(cuò)動(dòng)距今10-15萬年（晚更新世）的斷層。

美國原子能委員會(huì)（USNRC）的定義是：（1）在3.5萬年內(nèi)有過一次或多次活動(dòng)的斷層（2）與其他活動(dòng)斷層有聯(lián)繫的斷層（3）沿該斷裂發(fā)生過蠕動(dòng)或微震活動(dòng)活斷層工程地質(zhì)研究意義活斷層的活動(dòng)可視為一類地質(zhì)病害，可以對建築物產(chǎn)生破壞作用而致害。從這個(gè)意義上講，活斷層的工程地質(zhì)研究就是要研究活斷層與工程建築的關(guān)係，評價(jià)其對建築物的破壞作用?；顢鄬渝e(cuò)動(dòng)變形對建築物的直接破壞;活斷層對區(qū)域地質(zhì)環(huán)境的影響，如地震、區(qū)域地殼穩(wěn)定、水庫地震等。

地震CypressFreewayStructure,Oakland—LomaPrietaEarthquake,1989SanAndreasFaultcrossingtheCarrizoPlain,NorthofSantaBarbaraSanAndreasFaultoffsettingstreamsOntheCarrizoPlainSanFranciscoCityHall,1906振動(dòng)液化（Liquefaction）.ElCentro,CA,1979LomaPrieta,CA,1989海嘯（Tsunami）對活斷層進(jìn)行研究，充分掌握其活動(dòng)特徵，合理評價(jià)其對工程的影響，有時(shí)可以安全有效地降低工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)省投資。如黃河小浪底工程壩址區(qū)半徑30公里內(nèi)有8條大斷裂其中王良斷裂在壩下游6.5公里斷層發(fā)生在Q1－Q2期間斷層泥熱釋光法測年齡：

15.4-18.3萬年，37.4-53.2萬年

Q2的中後期，Q3以來再未活動(dòng)過抗震設(shè)計(jì)：8級→9級水準(zhǔn)加速度：0.3伽→0.215伽，節(jié)約至少2億元TQ1Q2小浪底及鄰區(qū)第四紀(jì)活動(dòng)斷層分佈圖

本節(jié)主要介紹活斷層的類型與活動(dòng)方式、繼承性與反復(fù)性、長度與斷距、錯(cuò)動(dòng)速率與週期。第二節(jié)活斷層的基本特徵一、活斷層的類型

按照位移方向與水平面的關(guān)係：（1）正斷型活斷層差異升降活動(dòng)為它的斷陷盆地邊緣。下降盤分支斷層多見，形成地塹式的正斷層組合。（2）逆斷型活斷層多分佈於板塊碰撞擠壓帶。上盤變形帶大，出現(xiàn)多分支斷層。（3）走滑型活斷層常分佈於大陸內(nèi)部的地塊之間的接觸部位，水準(zhǔn)錯(cuò)動(dòng)量大，斷層帶寬度不大，很少分支斷裂。（1）粘滑型活斷層間歇性突然滑動(dòng)，常伴有地震活動(dòng)，也稱為地震斷層。發(fā)生在強(qiáng)度較高的巖石中，斷層帶鎖固能力強(qiáng)，危害大。發(fā)震斷裂特徵：深斷裂，裂谷，板塊接觸帶。（2）蠕滑型活斷層沿?cái)鄬用鎯蓚?cè)巖層連續(xù)緩慢地滑動(dòng)發(fā)生在強(qiáng)度較低的軟巖中，斷層帶鎖固能力弱一般無震發(fā)生，有時(shí)可伴有小震。

二、活斷層的活動(dòng)方式

活動(dòng)斷層的產(chǎn)狀要素、長度等均是重要的幾何要素，這些可以通過勘探等手段得到確定。而活動(dòng)斷裂重新活動(dòng)往往並非全斷裂都活動(dòng)，而是部分段的活動(dòng)，這裏斷層長度是指現(xiàn)活動(dòng)段長度及兩旁相應(yīng)的錯(cuò)斷距離。在關(guān)於活斷層的建築設(shè)計(jì)及有關(guān)穩(wěn)定性的分析論證時(shí)，需要瞭解斷層活動(dòng)段長度L和斷距D。對於歷史活斷層長度和斷距，可以從被錯(cuò)動(dòng)的形跡得到，而對於潛在活斷層，要根據(jù)有關(guān)方面進(jìn)行預(yù)測。一般認(rèn)為，活斷層地表產(chǎn)生的斷裂長度與震源體處斷裂長度相一致。通常是根據(jù)活斷層可能產(chǎn)生最大地震震級M，利用統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方式及查表確定L和D。

三、斷層活動(dòng)段的長度和斷距如下關(guān)係圖也可以作為確定L、D時(shí)使用

有的情況下，可以採用數(shù)字分析（如有限元）方法確定斷層長度及斷距。斷層長度1~數(shù)百公里不等，一般小於5.5級地震很少產(chǎn)生地表錯(cuò)動(dòng)?；顢鄬拥卣鸹顒?dòng)是否在地表顯現(xiàn)形跡，與地表覆蓋層厚度、震源深度及震級有關(guān)，一般覆蓋層厚度大於30-50m、震源深度大於10-30km、地震震級小於6級條件下，很少出現(xiàn)地表斷裂現(xiàn)象。

活斷層活動(dòng)速率及相應(yīng)週期是表明活斷層的活動(dòng)強(qiáng)度的重要指標(biāo)，是地震強(qiáng)度的重要資料。

1、錯(cuò)動(dòng)速率錯(cuò)動(dòng)速率是指斷層年錯(cuò)動(dòng)位移量，一般是用若干年總的錯(cuò)動(dòng)量計(jì)算得到，因而也稱平均錯(cuò)動(dòng)速率。分為水準(zhǔn)和垂直分量。斷層錯(cuò)動(dòng)速率從三個(gè)方面獲得：（1）精密地形變測量是研究現(xiàn)今活動(dòng)斷裂的有效方法。我國許多著名活斷層均設(shè)有精密水準(zhǔn)、三角測量、鐳射測距等量測工作。有了量測數(shù)據(jù)，便可以計(jì)算錯(cuò)動(dòng)速率。

四、錯(cuò)動(dòng)速率和活動(dòng)週期

（2）根據(jù)第四紀(jì)地層、地質(zhì)的年代及錯(cuò)動(dòng)量來獲得研究夷平面、階地、水系、斷崖、土層等，通過測量錯(cuò)動(dòng)量及相對年齡，可以計(jì)算出平均錯(cuò)動(dòng)速率。等級AAABCD錯(cuò)動(dòng)速率(㎜/a)>101－100.1－10.01－0.1<0.01活動(dòng)性極強(qiáng)強(qiáng)弱微非活動(dòng)

2、錯(cuò)動(dòng)週期

斷層兩次錯(cuò)動(dòng)之間的時(shí)間間隔定義為活斷層錯(cuò)動(dòng)週期R。斷層運(yùn)動(dòng)是地質(zhì)體能量積累釋放的結(jié)果，顯然能量積累要經(jīng)歷一個(gè)時(shí)期，積累的過程斷層處於平靜期（休眠期），釋放的過程為活動(dòng)期。斷層表現(xiàn)為活動(dòng)——平衡——再活動(dòng)的週期恢復(fù)。斷層應(yīng)變速率、鎖固段深度等不同，表現(xiàn)了不同的錯(cuò)動(dòng)週期。對於粘滑型斷層，一次錯(cuò)動(dòng)對應(yīng)的是一次地震活動(dòng)。

可按以下方法確定錯(cuò)動(dòng)週期：①按地殼應(yīng)變速率（這是近似當(dāng)成斷層平均錯(cuò)動(dòng)速率）S及一次地震錯(cuò)動(dòng)量d計(jì)算R。②根據(jù)2次地震條件、時(shí)間間隔確定③根據(jù)地震震級及錯(cuò)動(dòng)速率，由經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)式計(jì)算

按上式計(jì)算，對於S＝1～10mm/a的A級活斷層，當(dāng)發(fā)生M＝7～8的地震時(shí)，R≈1000年。

許多人研究了震級M、錯(cuò)動(dòng)速率S與錯(cuò)動(dòng)週期的關(guān)係；建立了許多統(tǒng)計(jì)關(guān)係。如日本的松田時(shí)彥對日本斷層錯(cuò)動(dòng)與地震震級關(guān)係時(shí)，得到lgd=0.6M-4.0,錯(cuò)動(dòng)週期是R=d(錯(cuò)移量)/s(錯(cuò)動(dòng)速率)，即有④根據(jù)第四紀(jì)地層、地質(zhì)錯(cuò)動(dòng)證據(jù)，結(jié)合年齡測定確定週期。據(jù)研究，活斷層活動(dòng)週期一般在1—2千年左右，少數(shù)上萬年或幾百年。三次運(yùn)動(dòng)：①第一次（4200a）上盤塊體下滑，產(chǎn)生張裂縫，堆積W1②第二次（2700a）上盤繼續(xù)下滑，產(chǎn)生拉張裂縫，將W1拉開，途中堆積W2②第三次（820a）繼續(xù)下滑，出現(xiàn)F1

斷裂，將W2錯(cuò)斷（垂直距離0.6m）週期：一次→二次4200-2700=1500年二次→三次2700-820=1880年速度：二次→三次

0.6÷1880≈0.75mm/a北天山西部喀什河斷裂

斷層的活動(dòng)性與否要通過一些標(biāo)誌加以鑒別。鑒別有直接測定活動(dòng)物質(zhì)年齡的方法，也可以從有關(guān)的地質(zhì)、地球物理等現(xiàn)象間接判斷。

間接鑒別標(biāo)誌有如下幾個(gè)方面：一、地質(zhì)、地貌、水文地質(zhì)標(biāo)誌二、歷史地震及歷史期地震錯(cuò)段標(biāo)誌三、微地震測量及地形變檢測標(biāo)誌四、地球物理標(biāo)誌第三節(jié)活斷層的鑒別標(biāo)誌地質(zhì)方面

只要是見到第四系中、晚期的沉積物被錯(cuò)斷，均視斷層為活斷層。如位於汾渭地塹中段的平遙活斷層，錯(cuò)斷晚更新世中晚期的黃土，以及早中期更新世地層，斷距40—50m。最新沉積物被錯(cuò)斷如上圖，可看出幾期運(yùn)動(dòng)：①C堆積以前，斷層已活動(dòng)，位移量大；②C堆積以後，D堆積以前，斷層至少一次運(yùn)動(dòng)（CD的錯(cuò)距不同）；③D堆積後，至少一次活動(dòng)，CD錯(cuò)距不同；④F堆積以後，斷層再次活動(dòng)。斷層破碎帶構(gòu)造形跡

活動(dòng)斷層因其形成時(shí)間較晚，一般表現(xiàn)為構(gòu)造帶物質(zhì)欠固結(jié)欠膠結(jié)狀態(tài)，較為鬆散。另外，表現(xiàn)出脈體變形被切斷，構(gòu)造巖片理化，透鏡化，斷面新鮮無風(fēng)化，第四系物質(zhì)牽引彎折等。斷層礦物的顯微變形出現(xiàn)顯微組構(gòu)（如不等顆粒拉長，光軸微定向等）伴有地震現(xiàn)象的活斷層，地表出現(xiàn)斷層陡坎和地裂縫

如，日本丹那斷層帶，地震產(chǎn)生很多地裂縫，呈雁形排列

不同地貌單元突然相接，或兩邊沉積物厚度顯著差別例如，隆起山區(qū)與斷陷盆地突然相接。一次錯(cuò)動(dòng)量大的活斷層，沿線分佈斷層三角面、斷層崖、陡坎、埡口、“V型穀”等地貌單元的分解和異常例如，河流階地、山脊、水系、婁平面、坡洪積扇等地貌單元由於活斷層作用，使其產(chǎn)生錯(cuò)斷、分解活斷層作用使正常發(fā)育的地貌系統(tǒng)出現(xiàn)異常形態(tài)或特殊地貌景觀。如斷層帶一側(cè)，河流的同步肘狀拐彎、寬窄變異，斷層下降盤一側(cè)線狀排列的洪積群、泥石流、滑坡、串珠狀窪地等。地貌方面

水文地質(zhì)方面

由於斷層帶構(gòu)造物質(zhì)鬆散，容易形成強(qiáng)導(dǎo)水帶，因而活斷層帶一線分佈泉水、溫泉，出現(xiàn)植被發(fā)育現(xiàn)象。也由於活斷層為深大斷裂，深迴圈水將導(dǎo)致水的化學(xué)異常。地物錯(cuò)斷

我國有長達(dá)3000多年的歷史地震記載資料，尤其是較近的歷史記載，可以幫助判別活斷層的存在，可能時(shí)據(jù)以判斷活斷層的錯(cuò)距，斷裂長度等。對古代建築物破壞、錯(cuò)斷、掩埋等情況調(diào)查，可以幫助判斷活斷層當(dāng)時(shí)的錯(cuò)距等情況。

微震及地形變測量

斷層的現(xiàn)代活動(dòng)，必然導(dǎo)致斷層帶內(nèi)產(chǎn)生物理、化學(xué)變化，其中如斷層氣、放射性異常；重力、磁力、地溫等物理異常。通過測量分析，可以間接作為活斷層的佐證。

自70年代以來，我國地震部門在一些重要地區(qū)設(shè)置了密集的地震臺網(wǎng)，監(jiān)測微震震中位置用以判別活斷層，尤其在一些大型水、著名的活斷層地區(qū)佈置監(jiān)測臺站，取得了一系列監(jiān)測資料。它是研究現(xiàn)代地震活斷層的最直接有效的方法，但其費(fèi)時(shí)、代價(jià)高，不能作為研究活斷層的主要工具。採用精密水準(zhǔn)測量和三角測量在可能活動(dòng)斷層兩側(cè)進(jìn)行地形變測量，可以有效地獲得斷層活動(dòng)性的有關(guān)證據(jù)。地球化學(xué)及地球物理標(biāo)誌第四節(jié)活斷層的調(diào)查研究方法

通過有效的調(diào)查、分析手段，才能確定斷層的活動(dòng)性證據(jù)，進(jìn)而確定活斷層的位置、展布方向、活動(dòng)特徵等.

通常採用的方法包括：現(xiàn)有資料查閱；航衛(wèi)片解讀；區(qū)域地質(zhì)調(diào)查；現(xiàn)場勘探；年齡測量；監(jiān)測等?；顢鄬友芯渴紫葢?yīng)從較大的地域範(fàn)圍內(nèi)進(jìn)行研究，初步確定活斷層展布，和位置、長度等，這些可以採用區(qū)域地質(zhì)資料，大範(fàn)圍地質(zhì)調(diào)查，以及航衛(wèi)片解譯的方法進(jìn)行。調(diào)查分析中，要注重區(qū)域大的地質(zhì)構(gòu)造背景，水系，地形地貌，第四紀(jì)沉積物等研究.

對建築場地內(nèi)或附近的活斷層，要進(jìn)行更加深入的研究，開展必要的鑽探、坑探、物探工作。採用探槽方式揭露斷層帶，對揭露斷層的地層及活動(dòng)構(gòu)造變形形跡進(jìn)行細(xì)緻考查研究，通常應(yīng)配合巖土取樣進(jìn)行構(gòu)造分析及有關(guān)地層的年齡測定。良好的露頭，可以顯示大量有用的資訊，得到斷層錯(cuò)動(dòng)次數(shù)、錯(cuò)動(dòng)量、錯(cuò)動(dòng)週期等有用參數(shù)。年齡測定可以根據(jù)情況分別採取斷層構(gòu)造巖、斷層帶充填物、斷層兩側(cè)不同時(shí)代的地層物質(zhì)的樣品，採用C14、熱釋光、電子自旋共振等方法進(jìn)行年齡測定。

載波相位差分技術(shù)(RealTimeKinematic）RTK技術(shù)是建立在即時(shí)處理兩個(gè)測站的載波相位基礎(chǔ)上的。載波相位差分原理為，由基準(zhǔn)站通過資料鏈,即時(shí)將其載波觀測量及站座標(biāo)資訊一同傳送給用戶站。用戶站接收GPS衛(wèi)星的載波相位與來自基準(zhǔn)站的載波相位，並組成相位差分觀測值進(jìn)行即時(shí)處理，能即時(shí)提供觀測點(diǎn)的三維座標(biāo)(毫米級)。建築物場址一般應(yīng)避開活動(dòng)斷裂帶線路工程必須跨越活斷層時(shí)，儘量使其大角度相交，並儘量避開主斷層必須在活斷層地區(qū)興建的建築物，應(yīng)盡可能地選擇相對穩(wěn)定地塊即“安全島”，儘量將重大建築物佈置在斷層的下盤。在活斷層區(qū)興建工程，應(yīng)採用適當(dāng)?shù)目拐鸾Y(jié)構(gòu)和建築型式第五節(jié)活斷層區(qū)的建築原則大亞灣核電站

選在一完整的燕山期花崗巖巖體中，位於南嶺緯向構(gòu)造帶與新華夏構(gòu)造體系第二隆起代的交匯部位。歷史上在核電站周圍曾有強(qiáng)震和多震大鵬半島上有三條不到10公里的斷層這三條斷層均未切割第四系沉積物該區(qū)無切穿地殼的深大斷裂，而且場區(qū)內(nèi)從未有過地震記載

第三章

地震工程地質(zhì)

第一節(jié)概述

地震:在地殼表層,因彈性波傳播所引起的振動(dòng)作用或現(xiàn)象。

構(gòu)造地震火山地震陷落地震誘發(fā)地震按成因分類

淺源地震：0<70km大陸地震多屬此類，占73%，30km以內(nèi)更多中源地震：70~300km占23%深源地震：>300km占4%，最深達(dá)720km震源深度

大地震：M>=7級強(qiáng)烈破壞地震中地震：7>M>=5破壞性地震小地震：5>M>=3,2-4級有感地震微地震：3>M>=1

超地震：M<=1按地震M級大小構(gòu)造地震最嚴(yán)重一類，數(shù)量多規(guī)模大，波及面廣，破壞性大，世界90%以上屬於此類。本章介紹此類地震及水庫誘發(fā)地震。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年大約發(fā)生幾百萬次地震，人們能感覺到的僅占1％左右，7級以上強(qiáng)烈破壞性的災(zāi)害性地震每年多則二十幾次，少則三、五次。我國位於環(huán)太平洋和地中海一南亞兩個(gè)地震帶之間，是一個(gè)多地震活動(dòng)的國家。

在我國三千多年的歷史資料中，記錄地震近萬次，其中上世紀(jì)以來破壞性地震達(dá)

6000多次；據(jù)1200～1989年資料統(tǒng)計(jì)，7級地震

147

次，8級及其以上巨大地震共

19

次。建國以來發(fā)生>=7級的地震12次。我國地震分佈以西南、西北、華北、東南沿海和臺灣省區(qū)破壞性地震最多。其中臺灣尤甚，大震多，頻度高；新疆和西藏次之。

若以地震烈度6度為輕微以上破壞性標(biāo)準(zhǔn)，我國約575萬平方公里屬於輕微以上破壞區(qū)，其中，寧夏、蘭州、?？凇⒈本?、太原、大同、西安、昆明、天津、呼市、汕頭位於8度區(qū)。

一次6級地震可釋放6×1020爾格的能量，大致相當(dāng)於

30～40萬噸

TNT炸藥的巨大爆炸，7級地震可釋放

2×1022爾格的能量，8級地震可釋放6×1026爾格的能量。可見地震釋放能量之大。而且絕大部分能量的集中釋放，於數(shù)秒種內(nèi)完成。因此，地震災(zāi)害的猝發(fā)性和慘重性往往給人類生命以極大威脅，造成經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)巨大損失。

據(jù)美國聯(lián)邦政府統(tǒng)計(jì)，僅二十世紀(jì)以來，全世界就有12O餘萬人遇難於地震災(zāi)害；五十年代以來，全球破壞性地震造成的經(jīng)濟(jì)損失已逾2000億美元。地震災(zāi)害是最重要的自然災(zāi)害之一。中國的地震災(zāi)害又居世界之首。在我國歷史記載中，1556年陝西華縣地震8級死亡人口達(dá)83萬；1920年寧夏海原地震死亡人數(shù)也超過20萬。令人痛心的1976年唐山地震7.9級，死亡24.2萬多人，工業(yè)城市毀於一旦，直接經(jīng)濟(jì)損失100億元，為世界地震史所罕見。還有66年的邢臺地震，70年通海地震，75年海域地震。（我國這些地震震源深都在13km左右）。我國有3000多年地震記錄歷史，發(fā)明了地震儀，編制了地震區(qū)劃圖，制定了抗震規(guī)範(fàn)，建立了地震監(jiān)測臺網(wǎng)，組建了諸多地震研究工作機(jī)構(gòu)及一大批從事地震的科技工作者。工程地質(zhì)研究：區(qū)域穩(wěn)定性問題，建築抗震，建築場地選擇，地震穩(wěn)定性，抗震措施工程地質(zhì)論證——為規(guī)劃設(shè)計(jì)提供依據(jù)。(南投集集鎮(zhèn))地震前後水準(zhǔn)位移監(jiān)測結(jié)果(GPS)地震前後垂直位移監(jiān)測結(jié)果(GPS)地震引起大壩破壞(臺中石崗)地震引起大壩破壞(臺中石崗)地震引起埠豐橋斷裂，河床抬高8m,形成疊水(石崗)

第二節(jié)地震基礎(chǔ)知識

一、幾個(gè)概念：

1、震源：地震發(fā)源地（能量E、深度H）2、震中3、震中距4、震源深度5、地震區(qū)（烈度>6度區(qū)）；地震作用；遠(yuǎn)場（烈度衰減2度以上）近場地震6、地震波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，彈性波，能量傳播，產(chǎn)生振動(dòng)（地震力），破壞源動(dòng)力，資訊載體，透、反、折射傳播。體波：通過地球本體傳播的波面波：體波經(jīng)過反射、折射後，在介質(zhì)的介面或自由面（如地面）傳播縱波（P）：壓縮波，對應(yīng)於介質(zhì)體應(yīng)變，三維擴(kuò)散橫波（S〕：剪切波，對應(yīng)於切應(yīng)變，二維擴(kuò)散破壞

性最大

體波瑞利波（R）：質(zhì)點(diǎn)在XZ面上橢圓滾動(dòng)前進(jìn)勒夫波（Q）：質(zhì)點(diǎn)在XY面上曲線前進(jìn)面波（L）瑞利波

振幅A週期T波長

波速VP波最小最短最短最快S波最大長長慢R波

、Q波最大最長最長最慢

地面為自由介面，建築位於其上，該面只存在面波，它對建築的基礎(chǔ)破壞性大；體波對建築破壞性最大，P波能量最大，S波及L波波長大，使建築慌動(dòng)最大。地震部門最關(guān)心P、S波。

勒夫波

一般情況下，一般地震表面

秒，對建築界面，P波先到達(dá)，然後是S波，最後L波。7.震級（M）：是衡量地震本身大小的尺度，由地震所釋放出來的能量大小所決定。M＝LOGAA：距震中100公里處標(biāo)準(zhǔn)地震儀在地面所記錄的震波最大振幅。（微米）標(biāo)準(zhǔn)地震儀：自振週期0.8秒，阻尼比0.8，最大靜力放大倍率為2800。能量E（J）與震級（M)關(guān)係：理論上M無上限，實(shí)際上，因地殼巖石強(qiáng)度有限，即累積應(yīng)變能有限，目前最大M為8.9級。logE=4.8+1.5M8烈度：一次地震於某地地面震動(dòng)強(qiáng)烈程度。與地震釋放的能量大小、震源深度、震中距、震域介質(zhì)條件有關(guān)。一次地震只有一個(gè)M，但有不同I。震中烈度用I0表示。震源深度和震中距越小，地表巖土越軟弱，地震烈度越大。淺源地震（據(jù)152次大震統(tǒng)計(jì)）震級與烈度的關(guān)係：M=0.68I0+0.98

烈度是估算災(zāi)情，進(jìn)行區(qū)劃，抗震設(shè)計(jì)的直接依據(jù)。震害大小取決於地震破壞力和地物本身抗震性兩方面，烈度劃分以兩方面作為標(biāo)準(zhǔn)。目前全世界均是以一次地震造成一個(gè)地區(qū)的宏觀震害（如房屋倒塌程度等），同時(shí)引入地震加速度等物理指標(biāo)作為參考，劃分烈度。國際上有數(shù)十種劃分標(biāo)準(zhǔn)，我國是國家地震局制定的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)一個(gè)地區(qū)某一地震及代表性地質(zhì)條件（一般二類土層）建築破壞情況劃分烈度。根據(jù)：人的感覺，房屋及器物地物震害程度，加速度和速度（參考）。等級：I——

級

幾個(gè)烈度概念：烈度人的感覺一般房屋其他現(xiàn)象考物理指標(biāo)大多數(shù)房屋震害程度平均震害指數(shù)加速度/（CM/S2）（水準(zhǔn)向）速度/（CM/S2）（水準(zhǔn)向）I無感II室內(nèi)個(gè)別靜止中的人感覺III室內(nèi)少數(shù)靜止中的人感覺門、窗輕微作懸掛物微動(dòng)IV室內(nèi)多數(shù)人感覺，少數(shù)人夢中驚醒門窗作響懸掛物明顯擺動(dòng)，器皿作響V室內(nèi)普遍感覺，室外多數(shù)人感覺，多數(shù)人夢中驚醒門窗、屋頂、屋架顫動(dòng)作響，灰土掉落，抹灰出現(xiàn)微細(xì)裂縫不穩(wěn)定器翻倒31（22~44）3（2~4）VI驚慌失措，倉惶逃出損壞——個(gè)別磚瓦掉落、牆體微細(xì)裂縫0~0.10河岸和鬆軟土上出現(xiàn)裂縫，飽和砂層出現(xiàn)噴砂冒水，地面上有的磚煙囪輕度裂縫、掉頭63（45~89）6（5~9）VII大數(shù)多人倉惶逃出輕度破壞——局部破壞、開裂，但不防礙使用0.11~0.30飽和砂層常見噴砂冒水，鬆軟土上地裂縫較多，大多數(shù)磚煙囪中等破壞125(90~177)13(10~18)VIII搖晃顛簸，行走困難中等破壞——結(jié)構(gòu)受損，需要修理0.31~0.50幹硬土上變有裂縫，大多數(shù)磚囪嚴(yán)重破壞250(178~353)25(19~35)IX坐立不穩(wěn)，行動(dòng)的人可能摔跤嚴(yán)重破壞——牆體龜裂，局部倒塌，修復(fù)困難0.51~0.70地方出現(xiàn)裂縫、基巖上可能出現(xiàn)裂縫、滑坡、坍方常見，磚煙囪出現(xiàn)倒塌500(354~707)25(19~35)X騎自行車的人會(huì)摔倒，處不穩(wěn)狀態(tài)的人會(huì)摔出幾尺遠(yuǎn)，有拋起感倒塌——大部倒塌，不堪修復(fù)0.71~0.90山崩和地震斷裂出現(xiàn)，基巖上的拱橋破壞，大多數(shù)煙囪從根部破壞1000(708~1414)100(72~141)XI毀滅0.91~1.00地震斷裂延續(xù)很長，山崩常見，基巖上的拱橋XII地面劇烈變化，山河改觀

《中國地震烈度表（1980）》使用說用（１）烈度>VI度，判定地震烈度以房屋震害為主，人的感覺僅供參考；>X度應(yīng)結(jié)合建築物或構(gòu)築物的破壞程度，並根據(jù)地表現(xiàn)象來確定；XI、XII度的評定，需要專門研究。

（２）“一般房屋”在《中國地震烈度表（1980）》中指土構(gòu)架和土、石磚牆構(gòu)造的舊式房屋和單層或多層未經(jīng)抗震設(shè)計(jì)的新式磚房。由於我國城市目前一般都已設(shè)防，有的鄉(xiāng)村也開始設(shè)防，烈度表中的“一般房屋”一般已不普遍，調(diào)查中應(yīng)區(qū)別設(shè)防與不設(shè)防的房屋破壞程度對烈度的反映，給出合理的烈度值。對於品質(zhì)特別差或特別好的房屋，可根據(jù)具體情況，對表列各烈度的震害程度和震害指數(shù)予以提高或降低。（３）“人的感覺”指平房內(nèi)或樓房低層內(nèi)人的感覺。（４）表中震害指數(shù)是對上述“一般房屋”而言。“完好”為０，“毀滅”為１，中間按表列震害程度分級。平均震害指數(shù)是對所有房屋的震害指數(shù)的總平均值而言，可以用普查或抽查的方法確定之。（５）使用本表時(shí)可根據(jù)地區(qū)具體情況，作出臨時(shí)的補(bǔ)充規(guī)定。（６）煙囪指工業(yè)或取暖用的鍋爐房煙囪。（７）表中數(shù)量詞的說明：個(gè)別：１０％以下；少數(shù)：１０％～５０％；多數(shù)：５０％～７０％；大多數(shù)：７０％～９０％；普遍：９０％以上。（８）對重要的工業(yè)設(shè)施，如橋樑、重要車間、高層建築、巷道等，要進(jìn)行專門的調(diào)查，在調(diào)查中應(yīng)結(jié)合設(shè)防情況進(jìn)行評估。

（1）

地震基本烈度（I基）：一定時(shí)間和一定地區(qū)範(fàn)圍內(nèi)一般場地條件下可能遭遇的最大烈度。一個(gè)地區(qū)的平均烈度。（2）場地烈度（I場）：同一I基區(qū)，場地條件不同而進(jìn)一步劃分，對I基修正。（3）設(shè)防烈度（設(shè)計(jì)烈度）（I設(shè)）

：是抗震設(shè)計(jì)所採用的烈度。依建築物重要性、抗震性、經(jīng)濟(jì)性、對I基調(diào)整。原則上一般建築用I基，重要建築適當(dāng)提高。設(shè)計(jì)部門很少用I場。V度區(qū)不設(shè)防。二、地震地質(zhì)基本特征1.介質(zhì)條件堅(jiān)硬巖石2.結(jié)構(gòu)條件活斷層的一些特定部位：端點(diǎn)、拐點(diǎn)、交匯點(diǎn)等。3.構(gòu)造應(yīng)力條件現(xiàn)代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈的部位，應(yīng)力集中構(gòu)造應(yīng)力場包括

1、3的大小方向，構(gòu)造應(yīng)力方向與斷層的關(guān)係。4.強(qiáng)震活動(dòng)受活動(dòng)構(gòu)造的控制5.絕大多數(shù)強(qiáng)震發(fā)生在一些穩(wěn)定斷塊邊緣的深大斷裂帶上,而穩(wěn)定斷塊內(nèi)部很少或基本沒有強(qiáng)震分佈。6.裂谷型的斷陷盆地尤其是晚第三紀(jì)、第四紀(jì)新生盆地業(yè)常發(fā)生強(qiáng)震。一）世界範(fàn)圍內(nèi)的主要地震帶及其形成的大地構(gòu)造環(huán)境

1環(huán)太平洋地震帶這是世界上最大的地震帶，在狹窄條帶內(nèi)震中密度也最大，全世界約80％的淺源地震、90％的中源地震和幾乎全部深源地震集中於此帶，釋放的能量約為全世界地震釋放能量的80％。很早以前就已經(jīng)知道，此帶的震源深度有自島孤外線的深海溝向大陸內(nèi)部逐步加深的規(guī)律，並解釋為大陸與大洋之間的一條傾向大陸的大斷裂面。2地中海喜馬拉雅地震帶或歐亞地震帶僅次於環(huán)太平洋地震帶的第二大地震帶，震中分佈較前者為分散，所以帶的寬度大且有分支。以淺源地震為主，中源地震在帕米爾、喜馬達(dá)雅地區(qū)有所分佈，深源地震主要分佈於印尼島弧。環(huán)太平洋地震帶以外的幾乎所有深源、中源和大的淺源地震均發(fā)生於此帶，釋放能量約占全球地震能量的15％。

3大洋海嶺地震帶主要呈線狀分佈於各大洋的接近中部。這一地震帶遠(yuǎn)離大陸是多為強(qiáng)震，所以以前未被人注意，60年代以前不把它作為一個(gè)地震帶，海底擴(kuò)張和板塊構(gòu)造的發(fā)展才使人們注意到這一地震帶。這一帶的所有地震均產(chǎn)生於巖石圈內(nèi)，震源深度小於30km，震級除少數(shù)例外均不超5級。二)我國地震地質(zhì)的基本特徵

1我國強(qiáng)震空間分佈及地震區(qū)帶劃分我國大於6級的強(qiáng)震的空間分佈極不均勻，大致以105度為界。西部地震廣泛分佈，東部地震相對稀少，震級均未達(dá)到8級。在上述兩地震區(qū)域內(nèi)強(qiáng)震分佈也是極不均勻的，東部域分佈於華北及東南沿海一帶，而西部分佈面積大，但塔里木、準(zhǔn)噶爾和鄂爾多斯盆地等則地震分佈較為零星。2我國強(qiáng)震發(fā)生的地質(zhì)條件(1)強(qiáng)震與活動(dòng)斷裂帶的關(guān)係不同方向的斷裂的交匯部位活動(dòng)性深大斷裂的轉(zhuǎn)折部位活動(dòng)性深大斷裂的端部或其他鎖閉段(2)強(qiáng)震與斷陷盆地的關(guān)係傾斜斷陷盆地的較深、較陡一側(cè)活動(dòng)斷裂的最大斷距段上；兩盆地間或盆地內(nèi)部由橫向斷裂控制的橫向隆起帶兩側(cè)；斷陷盆地的銳角尖端，或斷陷盆地帶內(nèi)多組斷裂交匯部位；受不同方向多組斷裂控制，內(nèi)部構(gòu)造又比較強(qiáng)烈的複合盆地的次級凹陷帶上，如1966年邢臺地震。

(3)強(qiáng)震產(chǎn)生的深部構(gòu)造條件我國大陸板內(nèi)地震多發(fā)生在地殼內(nèi)10-25km深處，在我國西部還發(fā)生在地殼內(nèi)31-37km。由此可見，地殼深部構(gòu)造活動(dòng)和受力狀態(tài)，對地震的孕育和發(fā)生，是更為直接的因素。不同級別的斷裂如蓋層斷裂、基底斷裂、巖石圈斷裂和超巖石圈斷裂，層間斷裂在深部的活動(dòng)往往是地震發(fā)生的主要原因。3我國大陸地震活動(dòng)與現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場與形變場的關(guān)係

根據(jù)大量震源機(jī)制解及地震時(shí)地表斷層錯(cuò)動(dòng)方式分析，我國廣大地區(qū)主壓應(yīng)力以近水準(zhǔn)方向者為主。主壓應(yīng)力仰角小於30度者占80%以上，且以東經(jīng)105o為界，可區(qū)分出兩大應(yīng)力系統(tǒng)。西部為近南北向-北北東向擠壓應(yīng)力場。東部為大面積的近東西的水準(zhǔn)擠壓應(yīng)力場。來自板塊邊界的作用力是中國大陸新生代和現(xiàn)今構(gòu)造變形的主要?jiǎng)恿υ?我國現(xiàn)代地殼垂直形變與地震活動(dòng)的相關(guān)性研究中國大陸垂直形變的的總趨勢是南升北降，最大上升量在喜馬拉雅山地區(qū)，年速率達(dá)10mm左右。下降最強(qiáng)烈的新疆準(zhǔn)噶爾盆地，年速率為-3到-4mm。

大致以銀川-昆明一線為界，西部線條密集，等值線多呈東西或北西西走向，與主要斷裂線方向一致，其地形變斷裂線多由3-4條等值線組成的梯度帶繪出，表明其活動(dòng)強(qiáng)度較大。東部線條相對稀疏，等值線走向多為北北東向-北東向，部分為東西向及南北向，也與構(gòu)造線吻合較好。東部地區(qū)的垂直變形大致分為三區(qū)：華南-西南區(qū)，華北區(qū)和東北區(qū)。5我國大陸板內(nèi)現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)特徵

我國大陸處於歐亞大陸的東部，是一個(gè)被周圍板塊擠壓圍限的區(qū)域，影響板內(nèi)變形和運(yùn)動(dòng)狀況的邊界動(dòng)力環(huán)境十分複雜：（1）有印度板塊與歐亞大陸在喜馬拉雅一帶的碰撞及向亞洲內(nèi)部的繼續(xù)擠壓；（2）西太平洋板塊向亞洲大陸的俯衝與擠壓；（3）菲律賓板塊向西的俯衝和在臺灣一帶的彙聚；（4）日本海、東海東部沖繩海槽及南海盆地的弧後局部擴(kuò)張。在周邊板塊碰撞或俯衝的推動(dòng)下，板塊之間就產(chǎn)生了不同形式、不同規(guī)模和速率的相互錯(cuò)動(dòng)。大體上又可分為西部板內(nèi)聚斂為主的擠壓區(qū)，東部東北、華北的拉張裂陷區(qū)和東南部處於西部擠壓與北部圍限下整體穩(wěn)定滑移區(qū)。西部擠壓區(qū)東南部滑移區(qū)東及東北部張裂區(qū)三、震源機(jī)制和震源參數(shù)1.震源機(jī)制：地震發(fā)生的物理過程或震源物理過程。可以通過多個(gè)地震臺的地震記錄圖來確定。主要依據(jù)初到P波的方向。＋＋－－＋＋－－

1

3

1

3單力偶雙力偶P波的初動(dòng)具有明顯的象限分佈特點(diǎn)。平移斷層正斷層逆斷層2.震源參數(shù)

：反映震源斷層的一些特徵量或物理量包括：斷層走向、傾向、傾角、斷層錯(cuò)動(dòng)方向、震源斷層長度、寬度、斷層錯(cuò)距、震源應(yīng)力方向等。

求解：（1）震源機(jī)制解（2）等震線的幾何特徵（3）根據(jù)第一章介紹的經(jīng)驗(yàn)式，據(jù)震級等計(jì)算斷層長度、錯(cuò)距，（4）根據(jù)震前後大地變形推求斷層位量、方向、錯(cuò)距、類型等

第三節(jié)地震效應(yīng)

取決於三方面：場地工程地質(zhì)條件；震級、震中距；建築物類型及結(jié)構(gòu)。

地震效應(yīng)——地震作用影響所及的範(fàn)圍內(nèi)，地表出現(xiàn)的各種震害和破壞。振動(dòng)破壞效應(yīng)——引起建築物破壞地面破壞效應(yīng)——地面破裂及地基液化、沉陷等斜坡破壞效應(yīng)——滑坡等三種破壞的效應(yīng)一、振動(dòng)破壞效應(yīng)地震地面運(yùn)動(dòng)建築物振動(dòng)建築物破壞(強(qiáng)度、剛度、整體性不夠產(chǎn)生破裂或倒塌）地震（a,v,A)兩種分析方法1.靜力法2.動(dòng)力分析法假設(shè)：1）建築物是剛體，即建築物的各部分作為一個(gè)整體（一個(gè)質(zhì)點(diǎn)），具有相同的加速度。2）建築物受力振動(dòng)加速度和地面加速度是相同的3）將地震力視為由地面振動(dòng)a0max引起建築物的慣性力，即地震力就是建築自身的慣性力，固定不變。建築物受到的地震力P為：其中

當(dāng)amax為水準(zhǔn)向量，稱其為水準(zhǔn)地震係數(shù)kc，相應(yīng)地為垂直地震係數(shù)k/c；g為重力加速度；PW1.靜力法

我國規(guī)定Kc’=(1/2-1/3)Kc

一般：不考慮Kc’,但在有傾覆、滑動(dòng)危險(xiǎn)的結(jié)構(gòu)，如擋土牆、水壩等，需用Kc’核算。在高烈度（VI度以上）區(qū)必須考慮地震力核算的穩(wěn)定性。（1）工業(yè)與民用建築，建築物的破壞主要與水準(zhǔn)地震力作用下的水準(zhǔn)滑動(dòng)及結(jié)點(diǎn)脫開有關(guān)，故實(shí)際上為穩(wěn)定性課題，其表達(dá)為：

式中：f、c為地基與基礎(chǔ)間或滑動(dòng)面上的摩擦係數(shù)及粘聚力；W為建築物的重量；A為建築物基礎(chǔ)底面或滑動(dòng)面的面積；Kc為水準(zhǔn)地震係數(shù)。

（2）水壩應(yīng)考慮兩種情況：只考慮水準(zhǔn)地震力作用時(shí)，在水準(zhǔn)與鉛直地震力共同作用時(shí)，2.動(dòng)力分析法

實(shí)際情況：a：A、

方向隨時(shí)間變化，建築與地面物理特性不同，不同建築也不同，如（a、T等）。故廣泛用動(dòng)力分析法考慮地震對建築物的作用與場地工程地質(zhì)條件、建築物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、地震歷時(shí)等因素。地面與建築為一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。三種方法：模型模擬、電腦模擬分析、簡化反應(yīng)譜電腦模擬分析——輸入強(qiáng)震波譜模擬地震作用，瞭解振動(dòng)過程，求振動(dòng)阻力和動(dòng)位移。將建築控制在彈性變形限度內(nèi)。

簡化反應(yīng)譜法認(rèn)為建築為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)M，為一個(gè)彈性係數(shù)為K的振其振動(dòng)性能自由振週期T和阻尼決定，要考查在受到不同時(shí)刻的地震加速度a0後，建築所表現(xiàn)的加速度a的大小。原理：由質(zhì)點(diǎn)受振動(dòng)後的性能可建立微分方程，該方程中包括了質(zhì)點(diǎn)a及地面a0，解方程時(shí)，按簡化的辦法輸入一次地震的不同時(shí)刻的a0，得到一系列amax值，得到一個(gè)特定T、阻尼下反應(yīng)譜曲線。給amax標(biāo)準(zhǔn)化，定義動(dòng)力係數(shù)

，物理含義是質(zhì)點(diǎn)對a0的放大倍數(shù)。

標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜

由於強(qiáng)震地面運(yùn)動(dòng)受許多因素影響，準(zhǔn)確確定某地區(qū)的a0及有困難，抗震部門是根據(jù)不同巖土地面所有強(qiáng)震平均值a0的平均反應(yīng)譜計(jì)算出，並從安全及最低設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)考慮對譜的高低值作了處理，制定供設(shè)計(jì)用的這一譜稱為設(shè)計(jì)用標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜?，F(xiàn)規(guī)範(fàn)的作法是：

場地類別

近震Tg0.200.300.400.50遠(yuǎn)震Tg0.250.400.550.85

應(yīng)用：1、設(shè)計(jì)時(shí)不一定進(jìn)行動(dòng)力分析計(jì)算，直接根據(jù)T，Tg查

（T），以及a0max後，便可得到amax。2、等效靜力分析方法：

地震力式中：c為結(jié)構(gòu)影響係數(shù)，為地震影響係數(shù)

上述設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)是採用一個(gè)最大加速度平均值，有人提出考慮震動(dòng)的時(shí)間因素，按反應(yīng)譜形狀的特徵進(jìn)行設(shè)計(jì)即時(shí)程設(shè)計(jì)方法。二地面破壞效應(yīng)地面破裂效應(yīng)地基基底效應(yīng)地震斷層地面裂縫沉降砂土液化地基滑移1.地面破裂效應(yīng)

指地震時(shí)斷層錯(cuò)斷及地面裂縫引起的破壞。強(qiáng)烈地震均會(huì)出現(xiàn)。斷層長度及寬度可按估計(jì)的震級用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。延伸數(shù)十至數(shù)百公里不等。位置一般按已有的主幹?jǐn)鄬泳€或分支斷裂線出現(xiàn)。

走向斷裂—地表斷裂方向與之相吻合。逆斷裂—地表斷裂與原斷層有一定偏移。正斷裂—介於走、逆之間。

走滑型

逆斷型

正斷型

AD、AB、AD最易出現(xiàn)的斷裂及範(fàn)圍。主要產(chǎn)生於上盤。

產(chǎn)生的可能性：與斷層活動(dòng)方式、震源深、M、覆蓋層厚等有關(guān)。（1）斷裂活動(dòng)就可能產(chǎn)生地表斷裂。（2）與上部土層厚有關(guān)。臨界厚度

—土層剪損應(yīng)變臨界值，硬土5%，軟土10%。

—下部斷裂錯(cuò)動(dòng)垂直位移（m），一般<3m。

一般覆蓋層30-50m以上很少出現(xiàn)地表斷裂。

（3）M>7.2級幾乎都產(chǎn)生，M=6級、震源10-30Km時(shí)，很少產(chǎn)生。地表斷裂寬度：由一條主幹?jǐn)嗔褞?gòu)成，可能為狹長斷面，或一個(gè)帶包括影響帶常常有幾英尺至幾十英尺以上。且逆斷層>正斷層>走滑。對於傾角45-90度斷層，寬度約等於

2.地基效應(yīng)

—強(qiáng)烈震動(dòng)作用下，土體較大變形移動(dòng)，使地基承載力下降或喪失，由此造成建築物的破壞。

薩爾瓦多地震引發(fā)泥石流1200多人遇難

地基失效問題中，滑坡、砂土液化、巖溶塌陷，這些特殊問題必須採用專門的研究方法。下麵介紹關(guān)於地基土產(chǎn)生震陷情況的評價(jià)方法。方法：影響因素綜合打分法影響因素：土類型、厚度、埋藏條件、物理力學(xué)指標(biāo)（—承載力指標(biāo)值；—剪切波速）

某一個(gè)單元得分

是分別對因素的等級打分。

按大小評出沉陷的不同等級。（見朱自成書）

規(guī)範(fàn)中標(biāo)準(zhǔn)：若土的fk、vs大於表中數(shù)字，不考慮震陷問題

烈度789fk(KPa)>80>130>160vs(m/s)>90>140>200機(jī)理：飽水砂土在地震、動(dòng)力荷載或其他物理作用下，受到強(qiáng)烈振動(dòng)而喪失抗剪強(qiáng)度，使砂粒處於懸浮狀態(tài)，致使地基失效的作用或現(xiàn)象。1液化機(jī)理：砂土的抗剪強(qiáng)度：砂基液化問題：日本新瀉1964年地震時(shí)砂土液化影響。這些設(shè)計(jì)為抗震的建築物傾斜而未受損壞。加州沃森維爾附近的野外湧沙砂土液化（橫向移動(dòng)）系因地震時(shí)球粒（理想砂粒）的重新堆集。地震振動(dòng)造成這種固體顆粒堆集更加有效，這會(huì)佔(zhàn)據(jù)少量體積。一部分覆蓋層荷載由水來支撐，這就無法阻止水體運(yùn)移。唐山地造成的噴水冒砂區(qū)分布圖震2.影響砂土液化的因素1）土的類型及性質(zhì)★粒度粉、細(xì)砂土最易液化；高烈度時(shí)，亞砂土、輕亞粘土、中砂也可液化。我國90%發(fā)生在粉組、砂、亞砂土中。粉粒含量>40%時(shí)，極易液化；粘粒含量>12.5%時(shí)，極難液化。極易液化土的特徵是：平均粒度0.02-0.10mm，?=2-8，粘粒含量<10%★密實(shí)度

松砂極易液化，密砂不易液化。相對密度Dr<50%時(shí)，很易液化，Dr>80%時(shí)，不易液化?！锍梢蚣澳甏酁闆_積成因的粉細(xì)砂土，如濱海平原、河口三角洲等。沉積年代較新：結(jié)構(gòu)鬆散、含水量豐富、地下水位淺2）飽和砂土的埋藏分佈條件

埋藏條件包括：砂層厚度、上覆非液化土層厚度（即埋藏深度）、地下水埋深。★砂層上覆非液化土層愈厚，液化可能性愈小。一般埋深大於10-15m以下就難以液化了?！锏叵滤宦裆钣螅灰滓夯?shí)際上，地下水埋深3-4m時(shí)，液化現(xiàn)象很少，一般把液化最大地下水埋深定為5m。★砂層越厚越易液化。

3）地震活動(dòng)的強(qiáng)度及歷時(shí)

地震力（剪應(yīng)力）是砂土液化的動(dòng)力

地震愈強(qiáng)，歷時(shí)愈長，則愈易引起砂土液化，而且波及範(fàn)圍愈廣。Ⅵ度以下地區(qū)很少有液化現(xiàn)象；Ⅶ度區(qū)只能使疏鬆的粉、細(xì)砂層液化；而Ⅸ度以上地區(qū)才能使粗粒及粘粒含量較高的土液化。強(qiáng)度很高的地區(qū)即震中區(qū)附近，因地振動(dòng)以垂直為主，也不易產(chǎn)生液化。液化範(fàn)圍（液化最遠(yuǎn)點(diǎn)，以震中距R表示，Km）lgR=0.77M-3.63.砂土液化的判別

根據(jù)地質(zhì)條件，可初步判定該區(qū)土層是否存在液化的可能。若有可能，需進(jìn)一步的工作,作出準(zhǔn)確判別。（1）初步判別飽和砂土或粉土，當(dāng)符合下列條件之一，可判為不液化土或不考慮液化作用。①Q(mào)3及Q3以前的土②粉土的粘粒含量不小於表列數(shù)據(jù)③上覆非液化土層厚度和地下水埋深符合下列條件之一：du>do+db-2液化土特徵深度dw>do+db-3du+dw>1.5do+2db-4.5dw—地下水埋深（m），年最高水位du—上覆非液化土層厚（m）db—基礎(chǔ)砌置深度（m)do—液化土特徵深度（m）粉土的粘粒含量℅7度8度9度101316烈度789粘土678砂土789

①現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，地面以下15m以內(nèi)的液化土應(yīng)符合下列要求：

其中：N63.5－－飽和土標(biāo)貫實(shí)測值

Ncr－－判別砂土液化的臨界錘擊數(shù)

N0－－基準(zhǔn)錘擊數(shù)（貫人點(diǎn)深3米，地下水埋深2米），查表

ds－－飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)深度（m）dw－－地下水埋深(m)

c－－粘粒百分含量，當(dāng)c<3％時(shí)，取c＝3判據(jù)：Ncr<N63.5不液化（2）進(jìn)一步判別

方法有:①現(xiàn)場實(shí)驗(yàn),②剪應(yīng)力對比法烈度789近震61016遠(yuǎn)震812—液化程度等級定義：液化指數(shù)I

n—15m以內(nèi)標(biāo)貫實(shí)驗(yàn)段總數(shù)

—

i段標(biāo)貫實(shí)測值，當(dāng)實(shí)測值大於臨界值時(shí)取臨界值

—i段標(biāo)貫臨界值

—i段土層厚度（m)

—i層單位土層厚度影響權(quán)函數(shù)（m-1）

該層中點(diǎn)深度<5m，取10該層中點(diǎn)深度=15m，取0該層中總深度5-10m，取內(nèi)插值

等級判別：I<5輕微，無災(zāi)害I=5-15中等，不均勻沉陷，冒砂I>15嚴(yán)重，建築傾倒，地面變形剪應(yīng)力對比法

地震剪切波在砂層中產(chǎn)生剪應(yīng)力，當(dāng)其超過土層液化時(shí)所需的剪應(yīng)力時(shí)，即產(chǎn)生液化。根據(jù)地震剪切波及室內(nèi)、現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)測得的土體液化時(shí)的剪應(yīng)力大小，對比判斷。4.砂土液化的防護(hù)措施（1）慎重選擇場地（2）選擇基礎(chǔ)類型（3）地基處理處理標(biāo)準(zhǔn)：★應(yīng)處理至液化深度下限★處理後的土層標(biāo)貫擊數(shù)實(shí)測值應(yīng)大於臨界值壓密通過振動(dòng)、夯擊、爆破等手段，使砂土急劇液化排水，而達(dá)到壓密，提高天然地基土的相對密度Dr排滲法通過排滲井等來消散因振動(dòng)時(shí)而產(chǎn)生的孔隙水壓力，防止液化換土或蓋重用非液化土更換地表的液化土層，或在地表液化土層上覆蓋填土。第四節(jié)場地工程地質(zhì)條件對震害的影響及地震社區(qū)劃

一、場地工程地質(zhì)條件對震害的影響

目前為止，將地震烈度和地震力作用運(yùn)用於工程設(shè)計(jì)中時(shí)，都沒有很好考慮一個(gè)場地實(shí)際地質(zhì)條件的影響。實(shí)際上，例如場地條件的差別，可能使同一基本烈度區(qū)不同場地的實(shí)際烈度相差2-3度。解決途徑：①按場地條件進(jìn)行動(dòng)力分析；②場地烈度社區(qū)主要影響因素：巖土類型、地形地貌、斷裂、地下水。

1.巖土類型及性質(zhì)（1）強(qiáng)度及剛度震害程度：巖性：時(shí)代：

以基巖為準(zhǔn)，高1-2倍小

大基巖——密實(shí)礫石——粘土——飽水砂——淤泥、填土老

新（工基教材中表2—6、2—7列出了不同巖性烈度差值。）原因：①介質(zhì)對波的吸收放大作用，軟土對低頻率週期波選擇放大作用較大，A↑，T↑，a↑，持續(xù)時(shí)間↑，對長週期建築（如高層建築）破壞大。②地基震動(dòng)破壞效應(yīng)不同。基巖強(qiáng)度高，震動(dòng)下一般不致破壞，土體相反。（2）鬆軟土層厚度

土層厚度越大，震害越大，但對於不同建築影響程度不同，如下圖：原因：地震波多次反射，長週期波疊加三藩市地震，土層對10層房屋最大底部剪力原因：軟層的隔震作用，軟層埋深25m以上越厚影響越顯著；阻尼增大，吸收許多短週期波成分，減弱了地面反應(yīng)。

（3）土層結(jié)構(gòu)

軟硬層結(jié)構(gòu)不同，震害有著明顯的差別（軟層一般剪切波速100m/s左右；或相對而言，當(dāng)某層Vs比相鄰層小30%時(shí)，也視為軟層）

土層對建築物的破壞作用，是因?yàn)樗鼘﹂L週期波放大（軟土自身週期較長），某一類土層往往對某一類週期的波放大明顯。實(shí)質(zhì)是這種土層有自身的固有週期，他與同週期的地震波產(chǎn)生共振作用，因而提出“卓越週期”慨念。

由土層剪切震動(dòng)微分方程式推得：H—

土層厚度（m）；Vs—

土層剪切波（橫波）速度通過測定土層的剪切波速可以獲得土層的To設(shè)計(jì)上，盡可能不要把與土樣卓越週期相同週期的建築建於該土層處。（4）地形條件

局部地形對震害影響顯著。一般，孤立突出地形、臺地邊緣、地形較高處（高差30-50m明顯增大）較之平地的地震烈度高0.5-2度。原因：弧類處產(chǎn)生駐波作用，地形越高這種作用越明顯。實(shí)際工作中：地形坡度7度以下，不考慮影響。丘陵區(qū)，坡中點(diǎn)以下不考慮影響。（5）地下水影響

地下水位埋深越淺，震害越大，1-5m的影響最大。對軟土層及砂層土層影響最大。一般飽水土比不飽水土烈度偏高0.4-0.6度。（6）斷裂影響（略）

二、地震社區(qū)劃1.烈度社區(qū)劃—靜態(tài)社區(qū)劃（步驟如下）（1）將同一基本烈度區(qū)劃分成方格單元（300～2000m）（2）考慮土層地震剛度的烈度增量△I1viρi—被研究土層的地震剛度；v1p1

—由基本烈度研究時(shí)所確定的標(biāo)準(zhǔn)土層的地震剛度（3）考慮“地下水埋深”的烈度增量△I2h--地下水埋深（m）當(dāng)h>6-10m時(shí)，△I2＝0（4）考慮“土層共振”的烈度增量△I3通過下覆基巖剛度和卓越週期和波速計(jì)算得出

某一單元的烈度增量△I△I＝△I1＋△I2＋△I3

繪製各單元內(nèi)的地震烈度等值線，各單元內(nèi)按調(diào)整後的場地烈度進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.反應(yīng)譜社區(qū)劃—?jiǎng)討B(tài)社區(qū)劃（1）劃分網(wǎng)格單元，單元大小可視精度、比例尺而定；（2）獲得網(wǎng)格中代表性地層剖面，分別測定各層的Vs及阻尼h；（3）選用近期記錄到的強(qiáng)震波譜，以此為依據(jù)計(jì)算各單元土層的地震加速度標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜；（4）將標(biāo)準(zhǔn)劃反應(yīng)譜與設(shè)計(jì)用反應(yīng)譜對照比較確定場地類型，進(jìn)行規(guī)劃。第五節(jié)震區(qū)抗震原則及措施（一）場地選擇原則1.避開活斷層2.盡可能避開具有強(qiáng)烈振動(dòng)效應(yīng)和地面效應(yīng)的地段3.避開不穩(wěn)定斜坡地段4.盡可能避開孤立地區(qū)、地下水埋深淺的地區(qū)（二）抗震措施（持力層和基礎(chǔ)方案的選擇）1.基礎(chǔ)砌置在堅(jiān)硬土層上2.砌置深度應(yīng)大一些，以防發(fā)震時(shí)傾斜3.不宜使建築物跨越性質(zhì)不明的土層上4.建築物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要加強(qiáng)整體強(qiáng)度，提供抗震性能。第三章

巖石風(fēng)化的工程地質(zhì)研究提要概述影響巖石風(fēng)化的因素風(fēng)化殼的垂直分帶防治巖石風(fēng)化的措施一、定義風(fēng)化：巖石在各種風(fēng)化營力作用下，發(fā)生的物理和化學(xué)變化過程。風(fēng)化殼：表層不同深度的巖石，遭受風(fēng)化程度的不同，形成不同成分和結(jié)構(gòu)的多層殘積物，由其構(gòu)成的複雜剖面稱為風(fēng)化殼。不同巖石，不同地區(qū)，風(fēng)化殼有很大差別。其厚度很大差別，大則幾百米。地殼表層保留的主要為現(xiàn)代時(shí)期形成的風(fēng)化殼。當(dāng)風(fēng)化殼形成後，被後來的堆積物掩埋，被保留下來成為古風(fēng)化殼。第一節(jié)概述二、風(fēng)化類型物理風(fēng)化：由於溫度變化、水的凍融、鹽類結(jié)晶、植物根劈等力的作用下，引起巖石的機(jī)械破碎，而不伴隨有化學(xué)成分和礦物成分明顯變化的現(xiàn)象。主要發(fā)生在乾旱寒冷的地區(qū)，風(fēng)化深度相對較小?；瘜W(xué)風(fēng)化：巖石在水、氧及有機(jī)體等作用下所發(fā)生的一系列化學(xué)變化過程，引起巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物成分和化學(xué)成分的變化。多發(fā)生於溫暖潮濕的地方，風(fēng)化深度可達(dá)百米以上。生物風(fēng)化：既有物理風(fēng)化特點(diǎn)，又具有化學(xué)風(fēng)化特徵。生物新陳代謝產(chǎn)生有機(jī)質(zhì)或機(jī)械破壞，如釋放大量有機(jī)物酸及CO2

，加強(qiáng)水溶液溶解能力。多發(fā)生於溫暖潮濕的地方，風(fēng)化深度可達(dá)百米以上。主要風(fēng)化作用：氧化、溶解、水化、水解、碳酸化和硫酸化等作用。

巖體結(jié)構(gòu)構(gòu)造發(fā)生變化

巖體完整性遭受破壞，結(jié)構(gòu)性喪失，空隙性增大，礦碎成塊石、碎石或土體。巖石的礦物成分和化學(xué)成分發(fā)生變化

可溶礦物溶解流失，耐風(fēng)化礦物殘留下來，形成穩(wěn)定性好的次生礦物：如綠泥石、絹雲(yún)母、高嶺石、蒙脫石等。巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)發(fā)生變化

如：力學(xué)強(qiáng)度的降低壓縮性變增大（由基巖→粘土）滲透性增強(qiáng)次生礦物的抗水性降低、親水性增強(qiáng)，易崩解、膨脹、軟化。

三、風(fēng)化結(jié)果及工程意義工程意義

總體上：惡化了巖石的工程性質(zhì).在工程選址、巖土體穩(wěn)定、地基處理、災(zāi)害防治、工程造價(jià)等方面都有重要意義?；A(chǔ)建基面處置、確定礦坑邊坡角、洞室圍巖支護(hù)、基坑開挖層支護(hù)、抗滑工程設(shè)置等都要考慮到風(fēng)化問題。第二節(jié)影響巖石風(fēng)化的因素一、氣候因素溫度溫差大、冷熱變化頻率快有利於物理風(fēng)化；溫度變化對巖石在水中的溶解度和化學(xué)反應(yīng)速度、水溶液濃度都有有較大影響，從而影響化學(xué)風(fēng)化的速度。降雨（濕度）

各種化學(xué)風(fēng)化是水（CO2，O2）參與下完成的，運(yùn)動(dòng)的水及礦物質(zhì)運(yùn)移，破壞化學(xué)平衡，促進(jìn)反應(yīng)不斷進(jìn)行。水的加入使風(fēng)化向多樣化、深度發(fā)展。二巖性因素

礦物成分：抗風(fēng)化能力氧化物>矽酸鹽>碳酸鹽和硫化物常見造巖礦物易溶解性順序：食鹽、石膏、方解石、橄欖石、輝石、角閃石、滑石、蛇紋石、綠簾石、正長石、黑雲(yún)母、白雲(yún)母、石英。最穩(wěn)定的造巖礦物：石英巖漿巖：酸性巖>中性巖>基性巖>超基性巖（花崗巖）（閃長巖、安山巖）（玄武巖）（橄欖巖）變質(zhì)巖：淺變質(zhì)巖>中等變質(zhì)巖>深變質(zhì)巖沉積巖：抗風(fēng)化能力大於巖漿巖、變質(zhì)巖。化學(xué)風(fēng)化較弱沉積巖是由前一旋迴的風(fēng)化礦物組成，遭受二次風(fēng)化後仍產(chǎn)生水化、水解、淋濾作用。風(fēng)化厚度不大，但如粘土巖、葉巖等風(fēng)化速度很快。主要礦物蝕變趨勢：斜長石：水解作用及脫鈣作用黑雲(yún)母：水化脫鉀、氧化→水雲(yún)母化輝石、角閃石：水解→綠泥石→蒙脫石白雲(yún)母：→伊利石→蒙脫石→高嶺土石英：→矽酸→石髓→次生石英一般：石英、高嶺土、氧化鐵、鋁土礦通常是最終產(chǎn)物的組合。鹼性環(huán)境酸性環(huán)境絹雲(yún)母—綠泥石、蛭石—蒙脫石高嶺石化蛭石綠泥石蒙脫石化學(xué)成分活動(dòng)性強(qiáng)的元素：K、Na等，隨水流失。活動(dòng)性弱的元素：Fe、Al、Si等，殘留在原地。含活動(dòng)元素多者易於風(fēng)化。同一種元素，所組成的化合物不同，巖石的抗風(fēng)化能力也不同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)單一礦物組成的巖石抗風(fēng)化能力較強(qiáng)：單礦巖>複礦巖礦物成分相同：等粒結(jié)構(gòu)>不等粒結(jié)構(gòu)，單粒結(jié)構(gòu)巖石抗風(fēng)化能力較強(qiáng)，細(xì)粒>粗粒Si質(zhì)膠結(jié)>Ca質(zhì)膠結(jié)>泥質(zhì)膠結(jié)原因：導(dǎo)熱性不同、脹縮性不同、比表面積不同。三地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)結(jié)構(gòu)面：斷層、層面、節(jié)理、沉積間斷面、侵入巖與圍巖接觸面等斷層帶（裂隙密集帶）：囊狀風(fēng)化層理面：差異風(fēng)化—崩塌等節(jié)理、裂縫面：球形風(fēng)化

風(fēng)化分帶巖石顏色礦物顏色巖體破碎特點(diǎn)物理力學(xué)性質(zhì)聲速特性其他特點(diǎn)劇風(fēng)化帶原巖完全變色，常呈黃褐、棕紅、紅色除石英外，其餘礦物多已變異，形成綠泥石、絹雲(yún)母、蛭石、滑石、石膏、鹽類及粘土礦物等次生礦物呈土狀，或粘性土夾碎屑，結(jié)構(gòu)已徹底改變，有時(shí)外觀保持原巖狀態(tài)強(qiáng)度很低，浸水能崩解，壓縮性能增大，手指可捏碎縱波聲速值低，聲速曲線擺動(dòng)小錘擊聲啞，鍬鎬可挖動(dòng)強(qiáng)風(fēng)化帶大部分變色，巖快中心部分尚較新鮮除石英外大部分礦物均已變異，僅巖快中心變異較輕,次生礦物廣泛出現(xiàn)巖體強(qiáng)烈破碎，呈巖塊、巖屑、時(shí)夾粘性土物理力學(xué)性質(zhì)不大均一，強(qiáng)度較低，巖塊單軸抗壓強(qiáng)度小於原巖的1/3，風(fēng)化較深的巖塊手可壓碎縱波聲速值較低，聲速曲線擺動(dòng)大錘擊聲啞，用鍬鎬開挖，偶須爆破弱風(fēng)化帶巖體表面及裂隙表面大部分變色，斷口顏色仍較新鮮沿裂隙面礦物變異明顯，有次生礦物出現(xiàn)巖體一般較好，原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造清晰，風(fēng)化裂隙尚發(fā)育，時(shí)夾少量巖屑力學(xué)性質(zhì)較原巖低，單軸抗壓強(qiáng)度為原巖的1/3－2/3縱波聲速值較高，聲速曲線擺動(dòng)較大錘擊發(fā)聲不夠清脆，須爆破開挖微風(fēng)化帶僅沿裂隙表面略有改變僅沿裂隙面有礦物輕微變異，並有鐵質(zhì)，鈣質(zhì)薄膜巖體完整性較好，風(fēng)化裂隙少見與原巖相差無幾縱波聲速值高，聲速曲線擺動(dòng)較小錘擊發(fā)聲清脆，須爆破開挖四地形

地形不同影響氣候及水文地質(zhì)條件、光照、溫差條件，溝穀側(cè)向入侵作用，殘積物滯留條件。高度海拔高地區(qū)：以物理風(fēng)化為主海拔低地區(qū)：化學(xué)風(fēng)化速度較快坡度陡坡地段：風(fēng)化速度較大，風(fēng)化殼較薄緩坡地段：風(fēng)化速度較慢，風(fēng)化殼較厚其他因素地殼運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈上升期：風(fēng)化速度快，風(fēng)化殼厚度不大穩(wěn)定期：風(fēng)化徹底，風(fēng)化殼厚度大人類活動(dòng)人工開挖基坑、邊坡、隧洞、砍伐森林等不同深度巖石與風(fēng)化營力接觸時(shí)間和程度不同礦物風(fēng)化具有階段性鉀長石→絹雲(yún)母→水雲(yún)母→高嶺石黑雲(yún)母→蛭石→蒙脫石→高嶺石

總之：在整個(gè)風(fēng)化剖面上，風(fēng)化程度不同的巖石表現(xiàn)出不同的物理、礦物組合特徵。從地表至深部新鮮基巖，風(fēng)化是逐漸過渡的。第三節(jié)風(fēng)化巖的垂直分帶一分帶的意義及可能性地基：選擇基礎(chǔ)埋深位置邊坡：選擇穩(wěn)定的邊坡高度和坡度二分帶的原則

充分反映各風(fēng)化帶巖石變化的客觀規(guī)律，反映各風(fēng)化帶巖石所具有的不同特徵；分帶的標(biāo)誌應(yīng)有代表性、明確，便於掌握；將定性與定量結(jié)合起來；分帶數(shù)目既不