基于优势结构面理论区域稳定性分析

摘要：优势结构面理论最初被提出是在1979年，并且在两年后正式的发表，被广大地质学家所推崇，所以发展和传播速度非常快，对于研究地质灾害有很大的帮助。优势面理论的主要观点就是分析区域的稳定性，根据分析优势面来确定区域的稳定，这一觀点受到了很多地质专家的认可。本文首先简单介绍了优势结构面的理论，根据分析优势面的方法，进而对区域的稳定性做了一个定性定量的研究。

关键词：优势结构面理论；方法；区域稳定性

一、优势结构面理论简介

岩体结构控制理论的提出者是谷振德（工作于中国科学院地质研究所），他对于工程地质方面有很深的研究，随后其他人也开始研究岩体结构控制理论。基于这个理论人们提出了优势结构面分析观点，这个观点被大众所认可所以发展速度很快。根据岩体控制理论的观点来看，岩体都不是一个整体，岩体本身就又许多的切割面，裂隙、劈理等这些都是岩石的结构面，而优势结构面就是依照上诉结构面来确定的，在上诉结构面中找到决定岩石稳定性的那个结构面就是岩石的优势结构面。这个机构面能够为岩石工程的稳定性提供帮助，通过系统的分析，必须围绕优势结构面来进行研究，因为优势结构面能够决定岩石的稳定性，进而确定工程的稳定性，特别是一些控制气体和液体介质的岩石结构面，当然，对于岩石结构面的研究不能仅仅考虑三维空间，更要结合时间因素，利用时间的长短和当地的地质情况作为依据，例如岩石的活动性和富水性等特征。判定结构面是否为优势结构面的重要条件就是优势指标，利用岩石的优势结构面，结合地质条件分析，将定值论和非定值论相结合，这些观点都是由罗国煜等人提出。优势结构面理论不仅仅是在理论研究阶段，而且还应用于很多的大型工程项目中，例如黄河黑山峡工程和宁波大桥等，在国内外的工程项目中都排名前列，而且还应用于润扬长江公路大桥的岩石稳定性研究中，为南京市岩石稳定性研究都提供了重要的研究资料。优势面理论之所以被广大地质学家所认可，主要在于他拥有扎实和系统的分析，而且研究的依据是优势指标，它可以将岩石的优势结构面的形成原因和引起的破坏做出结论，通过力学模型进行分析，最后的发展方向是量化。

二、区域稳定性优势面分析理论与方法

区域稳定性就是指岩石内部的相互作用力而引起岩石的特征改变，尤其是地震和岩石断裂等对于工程项目的基础稳定性，以下就是对于区域稳定性优势面的分析：

（一）优势断裂控制区域稳定性

社会上对与活动断裂的说法都不同，所谓优势断裂全称是优势活动性断裂，就是岩石的活动性断裂给工程的构造所造成的断裂，找出优势断裂面的工具就是利用优势指标，优势断裂对与岩石所在的地域内的稳定起着至关重要的作用。对于时间的影响区域稳定性优势面没有特别的研究，主要是根据优势指标来确定，部分的地质专家肯定了区域稳定性优势面的研究对于解决工程地基问题有帮助。优势断裂可以分为区域优势断裂和场区优势断裂：

1.区域优势断裂

区域优势断裂的表现形式是发震，从而对于工程区域的稳定性产生影响，是需要对于工程区域内的危险性最大的裂缝进行研究。断裂的形式对于工程有很大的影响，断裂的缝隙越大越深，对于工程的稳定性影响越大，如果裂缝继续发展会引发地震。张文佑对于区域断裂的研究也促进了优势断裂理论的发展，例如他提出的盖层断裂和岩石断裂等。

2.场区优势断裂

场区优势断裂的主要表现形式是错动和蟠动，对于工程区域的稳定性也有重要的影响，是一种活动性断裂。排除时间对于岩石稳定性的影响，场区优势断裂主要是存在于一些宽度很大和强度不好的断裂。通过研究王思敬等人提出的对于结构面的分类，可以把优势断裂认为级别是n级以下的结构面。

（二）优势断裂与优势指标

影响区域稳定的优势断裂尺度即为优势指标，是这个指标能够给工程地质研究提供数据基础，优势指标的数值即为优势断裂的程度，让抽象的优势断裂程度进一步数据化。判定优势断裂的优势指标主要有时间、规模、距离、活动周期和活动史。

1.时间优势指标

活动性断裂的评判是根据研究不同时间内的岩石活动性来确定的，可是这个结果不能对判定优势断裂产生作用，这是因为新的活动断裂成为优势断裂的可能性是最大的，所以说优势断裂被人们认为最有时间的先进性。为了确定那个是活动性断裂可以研究断裂的产生时间和以往的地质资料。

2.规模优势指标

断层规模优势指标可以确定场区的地质稳定性，具体来讲，它是根据断层的深度、宽度等因素来确定，规模优势可以对当地的地质活动性作出一个预估。而具体的规模优势指标是由“断层长度法”来决定的。

3.距离优势指标

距离优势指标可以确定地质特征所影响的场区范围，指标的数值能够为场区的抗震设计提供数据依据。距震中越近那么断裂对于工程的影响越大，所以优势指标的具体数值是有工程场地和震中之间的距离确定的，等震线图可以为优势指标的数值提供基础。

4.活动周期与活动史优势指标

岩石活动周期也可以影响断层的位移，通过研究以前的地震资料和当时的地质特征，可以将活断层的活动周期和地震产生联系，将计算公式应用于活断层的活动周期研究中，同时研究当地的地震周期即可确定该地区的断层活动周期。

（三）研究思路

为了确定工程场地的稳定性，可以研究地区岩石的区域优势面，一般情况下，优势面稳定的地区其地质条件也较稳定，适合作为工程场地。在对于一个地区做稳定性评价的时候不能只依据区域稳定或者地基稳定中的一项，而是要将两个因素进行有效的总结，具体来讲就是，当一个地区的区域稳定性较好的情况下，要研究其地基稳定性；反之，区域稳定性不好的情况下要利用地基稳定性的研究来找出改善地基条件，从而减少区域稳定性对于工程的影响。

三、研究活动性断裂的特征优势

活动性断裂的特征优势对一个区域稳定与否关系重大，研究的目的是找出优势断裂。

（一）判断断裂的类型

根据研究经验，断裂的构造类型分为三类，分别为老断裂构造，新断裂构造，活断裂构造，后者对于Q4的断裂有一定影响，活动性断裂为新断裂和活断裂之和。结合该区域的演化规律以及断裂走向、断裂动向、断裂破碎带等特点对老、活、新三种构造层进行分析可以判断该断裂为哪一种断裂。

分析方法

1.地震地质分析：区分活动地貌和侵蚀地貌可以根据线形地貌和监测微震位移，以及根据以往地震资料加以分析，其关键在于判定断裂类型，掌握其性质、形变速率等。唐山地震后，由于古地震可以判断地震空白区，并可以判断断裂的活动周期以及强度大小，因此引起了高度重视。

2.遥感方法：该方法的发展主要归功于主卫星影像以及计算机处理数据的技术的改进，其中的航片、卫片具有了解活动性断裂的功能。

3.物理方法：其方法有地震人工探测、测量大地形变以及地应力、大地人工探测等。

4.微观方法：根据分析断层中的无机c、热释光、石英的特征性形变等可以推测其首次活动的年代、活动的周期以及强度大小。而其断层地区的地衣的生长和侵蚀速率以及包裹断层的物质结构为断层最终的活动年代提供了依据。

5.考古方法：根据以往遗迹以及记载资料来分析构造活动在历史时期的特征。

6.断裂区域分布的规律：学者丁国瑜肖楠森和通过研究发现活动性断裂的分布与经纬度有关，东经105东部和西部断层类型不同，但还未得出统一的结论，但是对这些区域进行研究对我们进一步了解断裂具有很大帮助。

（二）判断是否为优势活动性断裂

我们判断其断裂是否为优势活动性断裂可以参考上述指标并加以研究归纳，得出判断依据，为确定断裂阀值提供科学依据。

（三）分析其活动类型与组合模式

不同场地区域的受力以及优势面的组合类型对断裂活动的影响不同，比如单个优势就可分为剪切型、正断型和逆冲型，其中剪切型破坏力最大，其次正断型，逆冲型最小。多个优势断可以按平面和断岩周边岩体的运动特征进行分类。按前者分可分为交接型、按后者分为旋转型、二盘平移错动型、等。

四、定量评价区域稳定工程地质

对区域稳定性进行评价不是一项简单的工程，但其有一定的方法和原则：

（一）分析和评价的前提

由于火山的活动、地震、地壳构造等都对该区域稳定与否有一定的影响，因此应该参考这些影响因素对该区域稳定进行分析评价，方法如下：

1.研究者刘国昌1983在进行区域性稳定的研究中，主要依据该区域的岩石特征、地址格局、两侧岩浆运动轨迹等来分析该区域各个深度的组成物质、不同类型的断层断裂深度和该区域组成地质的演化进程等。

2.区域性地质稳定在地质研究中占有重要的地位，相关学者依靠发现的遥感技术、物理探测和化学探测等方法对区域地质活动性和地震活动特性进行了系统性的分析研究。前者主要有两个表现形式：新构造活动性、地震活动性。后者主要运用上述提到的从古至今的相关资料来进行分析整理从而确定如何控制地震、控制地震的能量释放等方面，并进行发震预测和震级预计。

3.对区域构造的应力场的分析对于评价和分析区域稳定影响重大。其变化特征和规律可以根据现有的提供的关于该区域的地貌特征、岩体形变、推测地震来源的机制以及室外测量实验等数据来对该区域进行力学分析和运动规律分析，从而推测一段时间以内该区域不同位置的应力堆积大小以及放心的不同，以及该区域应力变化特征和规律等。

4.由于岩土体内在地质特性和外在地质偏差对该区域稳定的发展起着一定的牵绊作用，一般在对该区域进行岩土体测定时，要注重该区域的岩土体的动力学指标、力学指标和强度参数测定等。

（二）区域稳定地质评价指标

区域稳定评价一般由以下几个要素：

1.地质构造要素。该要素主要由断裂带深度、长度以及交叉复合程度、地壳上升速度、断层活动周期、该区域松散程度等组成。

2.地震要素。该要素主要用于对将来的地震强度、以前和将来的地震等级、将来的地震周期以、将来的地震来源以及对将来的地震进行震前控制等进行分析研究。

3.地球物理场要素。该要素主要包括航空拍摄的照片影像、样度带的向上延伸程度、延伸长度、重力等构成。评价一个区域的工程地质是有多种要素共同作用相互影响的。工程地质的组成要素也是多种多样，其中包括该区域岩石体的化学指标、物理参数、动力指标、外在动力现象的发展程度、内在块体的结构类型等，多种要素之间共同联系共同影响着调查分析结果，使得测量受到各方面的误差影响，这对于分析区域稳定和评价结果带来了不可忽略的作用效果。为了对该地质区域进行最准确最科学的分析研究，需要对影响其的多种要素进行选择性使用和化二为一，使测量要素最优化，不仅如此，还应该合理选用定性指标和定量测量，并使两者可以进行科学的转化。除此之外，为了减少不必要的误差，应使用计算机技术对测量不同区域的偏差进行合理平稳化和规律化，使测量结果趋向于误差最小化，确保研究的规律化。

結束语：现如今社会快速发展，地质工程开发规模日渐增加，这在不知不觉中对区域稳定性和地震发生频率造成了不可估量的重大影响。三峡电站、黄河核电站等大规模工程虽然造福了千千万万人民，但其对环境和岩土问题带来的后果也急需我们加以解决。根据目前对于断裂区域稳定性的研究成果、稳定性区域之间的划分和互补、如何寻找最稳定的区域以及对该区域地震与否的研究，我们已经初步提出了一系列研究方案，并初步形成了一套科学的系统，我们的努力大家都能看到，但我们不能满足现状，应进一步分析研究区域稳定问题和地势环境预测，让这一套系统更为完善，让我们为预防未来的地质灾害进一步而努力，而奋斗，一起保护我们美丽的地球。

推荐访问:稳定性 区域 优势 理论 结构