強烈地震極震區(qū)巖體的動力破壞與重大工程安全問題PPT課件

1、第1頁/共13頁第2頁/共13頁第3頁/共13頁1. 引言2. 強震區(qū)地面巖體破壞實例3. 強震區(qū)地下工程破壞實例4. 強烈地震極震區(qū)的地震動特征5. 強震區(qū)巖體破壞特點6. 強震區(qū)的重大工程安全問題目 錄強震區(qū)巖體破壞特點第4頁/共13頁5 強震區(qū)巖體破壞特點強震區(qū)巖體破壞特點 通過對文獻資料的分析和實地考察，將強震區(qū)巖體破壞特點簡要概括如下： 1 造成強震區(qū)巖體破壞的地震力是作用時間很短、且強度極大的動力。地震力表現(xiàn)出很強的隨機性，即地震力作用于巖體的過程中，不但力的方向發(fā)生交替變化，而且力的大小亦非固定不變。地震力的特征決定了地震造成的巖體變形破壞形式極為復雜，對之目前還知之甚少。 按力

2、源特征，強震區(qū)巖體破壞可分成三大類： (1) 地震力造成的巖體破壞(亦稱構(gòu)造破壞)； (2) 地震力觸發(fā)的已處于靜力(重力)臨界狀態(tài)的巖體破壞； (3) 地震力和靜力聯(lián)合作用造成的巖體破壞。 地震造成的巖體構(gòu)造破壞特征與構(gòu)造地質(zhì)學所描述的巖體斷裂破壞存在著重大差異，力的作用過程不同是造成這種差異的主要原因。巖體的動力破壞模式尚待建立。 第5頁/共13頁2 強震區(qū)巖體破壞的主要形式有剝落(山剝皮)、地裂縫與地震斷層、崩塌(山崩、巖崩)、崩裂(酥裂)、滑塌和滑坡等。大量的實際資料表明，每一強震區(qū)巖體都表現(xiàn)為上述單指標破壞形式的組合或復合。 3 由于造成巖體崩塌的地震力和外動力地質(zhì)作用力(重力)有很

3、大差異(力的大小、作用方向、持續(xù)時間等)，因而地震形成的崩塌體和重力崩塌體特征有所不同。如因地震力的拋擲作用使地震崩塌體與崩塌母巖相距一定距離；又如，地震作用時間很短，地震崩塌體特征更類似于爆破堆積體。第6頁/共13頁 4 強震區(qū)巖體破壞范圍與地震震級正相關(guān)，震級越大，巖體破壞范圍越廣，破壞程度越高。資料表明，6級以上地震極震區(qū)都有巖體破壞發(fā)生，但是也有例外。如1982年3月陜西秦嶺區(qū)曾發(fā)生過一次4.5級地震，使得近1000m長的范圍出現(xiàn)了大量基巖崩塌、裂縫。又如，1974年5月11日云南昭通發(fā)生7.1級地震，7月8日在震區(qū)西南的老寨堡附近大槽村，發(fā)生了一次2.6級余震，震后5分鐘左右，即發(fā)現(xiàn)

4、附近山體上石塊的崩落，隨即開始大規(guī)模崩塌，崩塌極為迅速，轉(zhuǎn)瞬間巨大的石塊從山坡向下傾瀉，形成一條寬150200m，長約1.5km平均厚3m左右的崩塌、滑坡泥石流體，淹沒了山下居民和抗震救災人員70余人。 對此，馬宗晉院士認為：“經(jīng)過地震后山體已經(jīng)松動，原有的節(jié)理、裂隙進一步擴張，有時由于雨水的滲入，風化巖體本身的重力作用，平時就容易發(fā)生崩落、塌方和滑坡，象老寨堡那樣，主震后，既有雨水，又有余震的觸發(fā)，就容易形成再一次的災害?！钡?頁/共13頁1. 引言2. 強震區(qū)地面巖體破壞實例3. 強震區(qū)地下工程破壞實例4. 強烈地震極震區(qū)的地震動特征5. 強震區(qū)巖體破壞特點6. 強震區(qū)的重大工程安全問題目

5、 錄強震區(qū)的重大工程安全問題第8頁/共13頁6 強震區(qū)的重大工程安全問題強震區(qū)的重大工程安全問題 重大工程在地震發(fā)生后一旦遭到破壞，會造成重大社會影響和國民經(jīng)濟重大損失。因之，重大工程的地震安全問題常具有一票否決的作用。但是重大工程的決策是復雜的系統(tǒng)工程，在10年前談到黃河黑山峽開發(fā)問題時就指出：當然，最終的決策還不完全取決與對資料的分析與評價，而與人們研究問題的思想方式有很達關(guān)系，例如，許多同志常常喜歡簡單地問：“大柳樹壩址能不能建高壩？”或“高壩設計是否滿足規(guī)范要求？”其實，如果不計所花代價（特別是從動態(tài)角度考察），不研究所冒風險（不僅是紙面上的風險，而是實際所包含的風險度），不研究壩體破

6、壞的機率和后果，不將所付出的代價、所冒風險和究竟得到多大實際效益掛起鉤來考慮，不把庫容、壩址條件、壩型和下游情況作為一個整體來考慮，提出和回答這樣的問題是沒有多少意義的。尤其要認識到，盡管近幾十年科學技術(shù)飛速發(fā)展，我國也積累了大量壩工建設經(jīng)驗，但在壩工領(lǐng)域中，特別是在土石壩分析設計和地震及動力研究中，許多問題還有賴于工程師和地質(zhì)師的判斷及依靠過去的經(jīng)驗來解決，并沒有達到“自由王國”的境界。第9頁/共13頁 大量的資料表明，大柳樹壩址位于規(guī)模巨大的活動的逆沖推覆構(gòu)造帶內(nèi)，壩址所在的寒武系塊體是無根楔形塊體，發(fā)震的全新世活斷層F201距擬定的壩軸線1.5km，且傾向壩址，在壩基下34km處通過。壩

7、址位于1709年71/2級地震極震區(qū)內(nèi)，已鑒定出全新世和晚更新世以來的多次古地震，初步確定71/2級強震重復周期為2000年上下。地震危險性分析中，壩址位于震級上限達M=8級的潛在震源區(qū)內(nèi)，50年超越概率為0.1時，地震基本烈度為度，基巖峰值加速度為0.24g。大柳樹壩址巖體質(zhì)量之差，如與同巖性的小觀音壩址對比，則更為明顯。顯然，大柳樹高壩的地震安全風險并非僅僅按設防加速度設計就能解決，也絕非是大壩不建在F201斷層上就不存在工程抗斷問題這樣簡單。壩址工程地質(zhì)條件極差，高壩大庫的地震誘發(fā)地質(zhì)災害對下游數(shù)百萬人民生命財產(chǎn)的威脅，從這些基本事實出發(fā)來認識大柳樹高壩的工程安全風險是必須的。第10頁/共13頁 強震區(qū)巖體破壞與地質(zhì)災害不僅是客觀存在的，而且類型多樣，強度大。巖體的地震動力破壞是涉及巖體動力學、地震科學、抗震工程學、工程地質(zhì)學等學科領(lǐng)域的復雜問題