工程地质分析原理（完整版）

目录 1目录 5绪论 5一．工程地质学的研究对象 5二．工程地质学的研究任务 5三、工程地质学的研究内容 5第一章 地壳岩体结构特征的工程地质分析 5第一节 基本概念及研究意义 5一．基本概念 6二、岩体结构特征的形成 6三、岩体结构的研究意义 6第二节 岩体结构特征及主要类型 6一、结构面的主要类型及特征 7二、岩体结构分类 7第三节 结构面的特征描述及统计分析 7一、充填型结构面的测量与描述 8二．非充填型结构面的测量与描述 8三、结构面基本指标的量化分析 9第二章 地壳岩体的天然应力状态 9第一节 基本概念及研究意义 9一、岩体应力的一些基本概念 9二．研究岩体天然应力状态的意义 9第二节 岩体天然地应力状态的形成及其类型 9一．天然地应力的形成 9二、天然地应力的类型 10第三节 我国地应力场空间分布的一般规律 10一．地应力场的空间分布及其与板块运动的关系 10二．地应力场的形成与板块运动的关系 10三．活断层活动与局部应力集中 10第四节 地 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 高地应力区及其地质地貌标志 10一．天然条件下高水平应力释放有关的浅表生时效变形现象 11二．与钻进有关的岩体应力释放及伴生现象 11三．与开挖卸荷及应力释放相联系的岩体变形破坏现象 11第五节 地应力的定量测量 11一．研究途径 11二．测量方法 12第三章 岩体的变形与破坏 12第一节 基本概念及研究意义 12一． 基本概念 12二．研究意义 12三． 岩体变形破坏的基本过程和阶段划分 13四．岩体破坏的基本形式 13第二节 空隙水压力在岩体变形破坏中的作用 13一、有效应力原理在岩体中的适用性 13二、空隙水压力变化对岩体变形破坏的影响 14第三节 岩体变形破坏的地质力学模式 14一．基本变形破裂单元 14二．基本地质力学模式 14三．岩体力学模式的意义 14第四章 活断层的工程地质研究 14第一节 基本概念及研究意义 14一．活断层 14二．活断层的活动 14三．活断层研究的意义 15第二节 活断层的特性 15一．活断层的类型和活动方式 15二．活断层的长度和断距 15三．活断层的错动速率和重复错动周期 16第三节 活断层的时空不均匀性 16一．表现 16二．意义 16三．活断层的时间不连续性 16第四节 活断层的鉴别标志 16一、地质标志 16二、地貌标志 16三、水文地质标志 17四、历史地震标志 17五、测试标志 17第五节 活断层区规划设计建筑物的原则 17一、规划选场 17二、建筑物类型选择 17三、 建筑物结构设计 17第六节 活断层的调查监测与研究 17一、活断层的调查 17二.活断层的监测 18三.活断层活动年代的测定 18四.断层活动性及区域构造稳定性的数值模拟研究 18第五章 地震的工程地质研究 18第一节 地震及地震波基础知识 18一.地震的概念及其研究意义 18二．震级与烈度 19三、震源机制和震源参数 19四．地震类型 19第二节 我国地震地质基本特征 19一、世界范围内的主要地震带 19二、 我国地震地质的基本特征 20第三节 地震效应 20一．概述 20二．场地破坏效应 20三．强烈地振动破坏效应 20第四节 场地工程地质条件对震害的影响 20一.岩土类型及性质 21二．地形条件 21三．地下水影响 21四．断裂影响 21第五节 地震监测预报 21一．地震监测 21二．地震预报 22第六节 震区抗震原则及措施 22一、场地选择原则 22二、抗震措施（持力层和基础方案的选择） 22三、建筑物合理布置和结构选型 22第六章 水库诱发地震活动的工程地质分析 22第一节 基本概念及研究意义 22一．基本概念 22二．研究意义 22第二节 水库诱发地震活动性变化的几种典型情况 22一．蓄水后地震活动性增强 22二．蓄水后地震活动性减弱 22第三节 水库诱发地震的共同特点 22一、地震活动与水库的空间联系 23二、诱发地震活动与库水位及水荷载随时间变化的相关性 23三．水库诱发地震序列的共同特点 23第四节 水库诱发地震的诱发机制 23一、水库蓄水对库底岩体的各种效应 23二、 各种天然应力状态下的诱发机制 24三、水库范围有限且水位变动时水库荷载效应及空隙水压力效应的变化 24第五节 产生水库诱发地震的地质条件 24一、大地构造条件 24二、区域地质条件 24第六节 水库诱发地震工程地质研究的基本原则 24一、可行性阶段的研究 25二、初步设计阶段的研究及蓄水的监测 25三、建库发震后的工程地质研究 25第七章 地震导致的区域性砂土液化 25第一节 基本概念及研究意义 25一．砂土液化 25二． 砂土液化引起的破坏 25第二节 地震时砂土液化机制 25一．振动液化 26二．渗流液化 26第三节 区域性砂土液化的形成条件 26一、砂土特性和饱水砂层埋藏条件及成因时代特征 26二、地震强度及持续时间 26第四节 砂土地震液化的判别 26一、地震液化初判的限界指标 27二、现场测试法 27三． 理论计算判别 27第五节 砂土地震液化的防护措施 27一．良好场地的选择 27二． 人工改良地基 27三、基础形式选择 27第八章 地面沉降问题的工程地质分析 27第一节 主要概念及研究意义 27一．概述 28二． 研究意义 28三． 主要危害 28四．地面沉降的地质环境 28第二节 地面沉降的形成机制 28一．地面沉降的成因 29二． 地面沉降的形成机制 29三. 地面沉降的产生条件 29第三节 地面沉降的研究、预测及防治 29一．地面沉降的工程地质研究 29二．地面沉降预测 30三．地面沉降的防治措施 30第九章 斜坡岩(土)体稳定性的工程地质分析 30第一节 基本概念及研究意义 30一．基本概念 30二．研究意义 30三． 斜坡岩（土）体稳定性的工程地质分析 30第二节 斜坡岩体应力分布特征 30一．斜坡应力场的基本特征 30二．影响斜坡岩体应力分布的主要因素 31第三节 斜坡的变形与破坏 31一．基本概念 31二．斜坡变形的主要方式 31三．斜坡破坏基本类型 31第四节 斜坡变形破坏的地质力学模式 31一．蠕滑-拉裂 31二．滑移-压致拉裂 32三．滑移-拉裂 32四．滑移-弯曲 32五．弯曲-拉裂(倾倒) 32六．塑流-拉裂 32七．斜坡变形模式的复合 32第五节 斜坡变形破坏与内外营力的关系 32一．概述 33二．与地表水作用的关系 33三．与地下水作用的关系 33四．与气候条件的关系 33五．与植被的关系 33六．与地震和人工爆破的关系 33七．与人工开挖的关系 33第六节 斜坡稳定性评价与预测 33一．过程机制分析法 33二． 理论计算(量化)分析法 34第七节 防治斜坡变形破坏的原则及主要措施 34一．斜坡变形破坏的防治原则 34二．斜坡变形破坏的防治措施 34第十章 地下洞室围岩稳定性的工程地质分析 34第一节 地下洞室概念及研究意义 34一．基本概念 34二．分类 35三．研究意义 35第二节 开挖围岩的应力重分布特征 35一． 围岩应力重分布的一般特点 35二．不同形状洞室周边应力集中的一般规律 35第三节 地下洞室围岩的变形破坏 35一．围岩变形破坏的一般过程和特点 35二．脆性围岩的变形破坏 36三．塑性围岩的变形与破坏 36第四节 围岩稳定性分析与评价 36一． 影响地下洞室围岩稳定性的因素 36二． 隧洞围岩稳定性的定性评价 37三．隧洞围岩稳定性的定量评价 37第五节 地下洞室围岩的支护措施 37一．支撑 37二．衬砌 37三．锚杆 37四．喷-锚联合支护 37第十一章 地基岩体稳定性的工程地质分析 37第一节 基本概念及研究意义 37一．基本概念 37二．坝体破坏的类型 37第二节 地基岩体内的应力分布特征 37一．垂直荷载作用下地基内的应力分布特征 38二．斜向荷载作用下地基内的应力分布特征 38第三节 坝基岩体的变形与破坏 38一．松软土地基的变形与破坏 38二．岩石坝基的变形及其对大坝稳定性的影响 38三．岩石坝基的滑动破坏及抗滑稳定性问题 39第四节 坝基(肩)稳定性的岩体结构条件分析 39一．平缓层状岩体分布区 39二．倾斜岩层地区 39三．陡倾斜或倒转岩层分布区 39四．块状岩体分布区 39第五节 改善坝基稳定性的措施 40第十二章 岩溶及岩溶渗漏的工程地质分析 40第一节 基本概念及研究意义 40一．基本概念 40二．研究意义 40第二节 碳酸盐溶蚀的物理化学原理 40一．基本原理 40二．影响碳酸盐溶蚀反应的各种因素 40三．关于混合溶蚀效应 40四．碳酸盐岩性变化对溶蚀作用的影响 40第三节 岩溶发育的基本条件 41一．裸露灰岩谷地排水型 41二．间接补给河谷排水型 41三．河谷集中补给邻谷排水型 41四．区域性循环远谷排水型 41第四节 影响岩溶发育的因素 41一．气候 41二．地形地貌 41三．地质构造 41四．新构造运动 41第五节 岩溶渗漏分析 41一．渗漏的形式 41二．岩溶渗漏的水文地质条件 42第六节 岩溶区修建水库的措施和防渗处理 42一． 库坝选择原则 42二．防渗处理措施 42第七节 岩溶地基稳定问题 42一．岩溶地基破坏的主要形式 42二．岩溶塌陷的成因 42三．岩溶塌陷的分布规律 42四．岩溶地基处理措施 绪论 一．工程地质学的研究对象 1.浅表层地质环境与工程建筑物的相互关系。 （1）两者关系、适应性、矛盾转化、解决。 （2）保证建筑物的安全、经济和正常使用。 2.勘察、分析评价 （1）阐明条件、解决问题。 （2）满足建筑物的设计、施工、使用。 二．工程地质学的研究任务 1.基本任务：查明工程地质条件，与工程建筑物有关的地质条件的综合。 工程地质条件：地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、岩土体工程地质条件、不良地质现象、天然建筑材料。 2. 中心任务：工程地质问题的分析、评价 （1）工程地质问题：工程建筑物与工程地质条件之间所存在的矛盾或问题。 （2）场地工程地质条件不同、建筑物内容不同，所出现的工程地质问题也各不相同。 房屋工程：地基承载力、沉降、基坑边坡问题…… 矿山开采：边坡稳定性、基坑突水、矿坑稳定…… 水利水电工程：渗透变形、水库渗漏 、斜坡稳定性、坝体抗滑稳定性…… 3.具体任务： ①阐明建筑地区的工程地质条件； ②论证建筑物所存在的工程地质问题； ③选择地质条件优良的建筑场址； ④研究工程建筑物兴建后对地质环境的影响； ⑤提出有关建筑物类型、规模、结构和施工方法的合理建议： ⑥为拟定改善和防治不良地质作用的措施方案提供地质依据。 三、工程地质学的研究内容 1.岩土工程性质的研究：研究与工程建筑物有关的岩土体的工程地质性质及其变化规律，即分布规律、成因类型、力学性质等。分支学科：工程岩土学 2.工程动力地质作用的研究：研究工程动力地质作用的形成机制、规模、空间分布及发展趋势，对由此引起的工程地质问题进行评价、防治和改造。分支学科：工程动力地质学 3.工程地质勘察理论和技术方法的研究：研究勘察方法的选择、工作的布置原则、工作量的分配，勘察技术、方法理论的改进。规范、手册为指南。分支学科：工程地质勘察 、岩土工程勘察。 4.区域工程地质研究：为工程规划设计提供地质依据，进行工程地质区划。分支学科：区域工程地质学 5.环境工程地质研究：研究人类工程活动和地质环境之间的联结模式，科学预测人类活动对地质环境的影响。分支学科：环境工程地质学 四、工程地质学的研究方法 1.自然历史分析法 — 地质学分析 研究地质体、地质现象、自然地质历史形成演化。地质基础工作。基本的研究方法。 2.数学力学分析法 — 定量分析计算、评价 针对某一具体问题。地质分析为基础— 地质模型— 数学模型（理论经验 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 等）— 代入有关参数进行计算。例如：刚体极限平衡法、弹塑性理论方法、数理统计方法、数值分析方法。还如，灰色理论、逻辑信息、模糊数学、分形理论、神经网络等。 3.模型与模拟实验法 — 仿实体演绎 模型实验：如渗流、斜坡、地基渗透变形、洞室稳定等方面都可以进行。 模拟实验：如光弹实验、电网络模拟（欧姆定律—渗流达西定律）、结构的网络模拟等。 4.工程地质类比法 — 经验借鉴、对比 基础是相似性（地质条件与建筑工作方法），如：专家判断、经验参数使用。 注：上述方法各有特点，相互补充，综合应用。 第一章 地壳岩体结构特征的工程地质分析 第一节 基本概念及研究意义 一．基本概念 1.岩体：通常指地质体中与工程建设有关的那一部分岩石，它处于一定的应力状态、被各种结构面所分割。 岩体具有一定的结构特征，它由岩体中含有的不同类型的结构面及其在空间的分布和组合状况所确定。 2.结构面：是指岩体中具有一定方向、力学强度相对较低、两向延伸（或具有一定厚度）的地质界面（或带）。如岩层层面、软弱夹层、各种成因的断裂、裂隙等。由于这种界面中断了岩体的连续性，故又称不连续面。 3. 结构体：结构面在空间的分布和组合将岩体切割成形状、大小不同的块体，称结构体。 二、岩体结构特征的形成 1.岩体结构特征是在漫长的地质历史发展过程中形成的，是建造与改造两者综合作用的产物。 2.岩体结构特征以特定的建造（如沉积岩建造、火成岩建造和变质岩建造）为其物质基础。 3.建造确定了岩体的原生结构特征；而岩体经历的不同时期、不同程度的构造作用改造以及浅、表生作用（如风化、卸荷、地下水作用等，主要是地壳浅、表部岩体）改造，使岩体结构趋于复杂化。 三、岩体结构的研究意义 1.岩体中的结构面是岩体力学强度相对薄弱的部位，它导致岩体力学性能的不连续性、不均一性和各向异性。只有掌握岩体的结构特征，才有可能阐明岩体在不同荷载下内部的应力分布和应力分异状况。 2.岩体的结构特征对岩体在一定荷载条件下的变形破坏方式和强度特征起着重要的控制作用。岩体中的软弱结构面，常常成为决定岩体稳定性的控制面。例如在岩石坝基的深部滑动抗滑稳定性分析中，有些结构面为切割面而有些成为滑移控制面。 3.靠近地表的岩体，其结构特征在很大程度上确定了外营力对岩体的改造进程。这是由于结构面往往是风化、地下水等各种外营力较活跃的部位，也常常是这些营力的改造作用能深入岩体内部的重要通道，往往发展为重要的控制面。 注：①对岩体结构特征的研究，是分析评价区域稳定性和岩体稳定性的重要依据。 ②研究结构面最关键的是研究各类结构面的分布规律、发育密度、表面特征、连续特征以及它们的空间组合形式等。 第二节 岩体结构特征及主要类型 一、结构面的主要类型及特征 1.结构面的成因分类（最基本的分类方法）：原生结构面、构造结构面及浅、表生结构面。 （1）原生结构面 ①沉积结构面：层理，层面，软弱夹层，不整合面，假整合面，古冲刷面等。 ②火成结构面：侵入体与围岩接触面，岩脉、岩墙接触面，喷出岩的流线、流面，冷凝节理面等。 ③变质结构面：片理，片麻理，板劈理，片岩软弱夹层等。 （2）构造结构面：节理（X型节理，张节理）、断层（正断层，逆断层，走滑断层） 、层间错动带，羽状裂隙，破劈理 （3）表生结构面 ①浅部结构面：卸荷断裂、重力扩展变形破裂 ②表部结构面：卸荷裂隙、风化裂隙、风化夹层、泥化夹层、次生夹泥 2. 结构面规模等级划分：按其对岩体力学行为所起控制作用，可划分为三个等级，即贯通性宏观软弱面（A类）、显现结构面（B类）和隐微结构面（C类）。 3. 按岩体结构面规模及其力学效应：将结构面分为5级(孙广忠)。 级序 分级依据 力学效应 力学属性 地质构造特征 Ⅰ级 结构面延展长、几公里至几十公里以上，破碎带宽度达数十米 形成岩体力学作用边界 岩体变形和破坏的控制条件 构成独立的力学介质单元 属于软弱结构面 构成独立的力学模型—软弱夹层 较大的断层 Ⅱ级 延展规模与研究的岩体相若，破碎带宽度比较窄，几厘米至数米 形成块裂岩体边界 控制岩体变形和破坏方式 构成次级地应力场边界 属于软弱结构面 小断层 层间错动面 Ⅲ级 延展长度短，从十几米至几十米，无破碎带，面内不夹泥，有的具有泥膜 参与块裂岩体切割 构成次级地应力场边界 少数属于软弱结构面 不夹泥 大节理或小断层 开裂的层面 Ⅳ级 延展短，未错动、不夹泥，有的呈弱结合状态 是岩体力学性质，结构效应的基础 有的为次级地应力场边界 节理、劈理 层面 次生裂隙 Ⅴ级 结构面小，且连续性差 岩体内形成应力集中 岩体力学性质、结构效应的基础 不连续的小节理 隐节理 层面 片理面 二、岩体结构分类 岩体结构是建造和改造这两方面的综合产物，岩体结构类型划分也必须从这两方面综合考虑。 按建造特征可将岩体划分为块体状（或整体状）结构、块状结构、层状结构、碎块状结构和散体状结构等类型。 1.块状结构：代表岩性较均一、含有2～3组较发育的软弱结构面的岩体，结构面间距1～0.5m。成岩裂隙较发育的厚层砂岩或泥岩，槽状冲刷面发育的河流相砂岩体等沉积岩，原生节理较发育的火山岩体等。 2.层状结构：代表含有一组连续性好，抗剪性能显著较低的软弱面的岩体，一般岩性不均一。可进一步分为层状（软弱面间距50～30cm）、薄层状（间距小于30cm）。还可以据岩性不均一程度划分出软硬相间的互层状结构。 3. 碎块状结构：：代表含有多组密集结构面的岩体，岩体被分割成碎块状，以某些动力变质岩为典型，如溪洛渡泡灰岩。 4.按岩体改造的程度可划分为完整的、块裂化或板裂化、碎裂化和散体化等四个等级。 第三节 结构面的特征描述及统计分析 一、充填型结构面的测量与描述 1.充填型结构面：主要指有一定厚度的结构面，通常是各种规模的断层。 2.描述指标体系 （1）结构面的构造岩划分；（2）结构面物质组成的工程地质描述；（3）蚀变特征 3.现场调查方法 二．非充填型结构面的测量与描述 1.指标体系 （1）方位：不连续面的空间位置，用倾向和倾角来描述。 （2）组数：组成相互交叉裂隙系的裂隙组的数目，岩体可被单个不连续面进一步分割。 （3）间距：相邻不连续面之间的垂直距离，通常指的是一组裂隙的平均间距或典型间距。 （4）延续性：在露头中所观测到的不连续面的可追索长度。 （5）迹长：结构面在露头上的出露长度。 （6）粗糙度：固有的表面粗糙度和相对于不连续面平均平面的起伏程度。 （7）隙壁强度：不连续面相邻岩壁的等效抗压强度。 （8）张开度：不连续面两相邻岩壁的垂直距离，其中充填有空气或水。 （9）充填物：隔离不连续面两相邻岩壁的物质，通常比母岩弱。 （10）地下水：在单一的不连续面中或整个岩体中可见的水流和自由水分。 （11）连通率：结构面的连通状况。 2、现场测量方法 在工作面（或掌子面）上设置相互垂直的18条测线，组成一个测网（掌子面上测网中心十字交叉点与隧洞中轴线重合）。每一条测线用钢卷尺来代替，将钢卷尺拉直固定在工作面上，然后逐条地测量结构面， 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 每一条结构面与测线交点的位置（即卷尺读数）、产状、延续状况、张开情况、充填情况及表面特征等。 2、资料校正 由于某些测量条件（如测线长度、测线方位）或自然条件（如风化程度等）的限制，常会造成结构面“被测机率不均等”现象，因此，为了客观反映统计数据的正确性，需要进行资料校正。 ①长度校正 通常以测线中最长线段的长度Ls作为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 长度，拟校正的测线Ln上某一方位实测的数目校正后为： N‘校正后的数目，N实测数目，Ls最长线段，Ln实测长度。 ②方位校正 方位校正的最终结果是按测线垂直于拟校正的结构面组来确定结构面数。 三、结构面基本指标的量化分析 1、岩体结构面优势方向统计分析 优势方向就是岩体中结构面较发育的方位。可以有一个或多个。 某一优势方向中包括两方面内容，一是结构面集中程度最大的方向；二是平均方向（综合性方向）。 确定优势方向目前通常采用系统测量节理数据，然后用DIPS程序进行处理，求出结构面优势方向等数据。 2、 结构面间距与密度 a）对某优势结构面在某测线上的数量进行校正； b）某一测线上结构面平均间距： c）综合各测线，即得平均间距为： d）其倒数定义为结构面的密度： 3、裂隙迹长及延续性 4、裂面粗糙度 5、张开度 6、结构面连通率的估计 第二章 地壳岩体的天然应力状态 第一节 基本概念及研究意义 一、岩体应力的一些基本概念 1.地壳岩体内的天然应力状态，是指未经人为扰动的，主要是在重力场和构造应力场的综合作用下，有时也在岩体的物理、化学变化及岩浆侵入等的作用下所形成的应力状态，常称为天然应力或初始应力。（天然应力包括自重应力、构造应力、活动应力、剩余应力、变异及残余应力） 2.感生应力：人类从事工程活动，在岩体天然应力场内，因挖除部分岩体或增加结构物而引起的应力，称为感生应力。 3. 自重应力：在重力场作用下生成的应力为自重应力。 （1）地表近水平时，重力场在岩体内的某一任意点形成相当于上覆岩层重量的垂直正应力σv：σv =γh 式中：γ为岩石的容重；h为该点的埋深； σv相当于该点三向应力中的最大主应力。 （2）另外，由于泊松效应（即侧向膨胀）造成水平正应力σh，相当于三向应力中的最小应力： 式中：μ为泊松比，N0称为侧压力系数。 注：对大多数坚硬岩体：μ为0.2～0.3，即N0为0.25～0.43。对于半坚硬岩体:N0大于0.43，且当上覆荷载大，下伏岩体呈塑流时，μ接近0.5，N0近于1，及近似于静水应力状态。 4.构造应力：地壳运动在岩体内形成的应力称为构造应力。可分为活动的构造应力和剩余的构造应力两类。 （1）活动的构造应力，即狭义的地应力：地壳内现在正在积累的能够导致岩石变形和破裂的应力。（与区域稳定与岩体稳定密切相关） （2）剩余的构造应力：是古构造运动残留下来的应力。对于这种应力是否存在有不同的认识。根据应力松弛观点，认为在一次构造运动的数万年后，该次构造应力因松弛效应而不复存在。但在加拿大地盾苏必湖地区的应力实测资料显示，剩余构造应力仍然十分明显。 5.变异及残余应力 （1）变异应力：岩体的物理、化学变化及岩浆的侵入等引起的应力。这类应力均是由岩体的物理状态、化学性质或赋存条件等方面发生变化应起的，通常只具有局部意义。 （2）残余应力：承载岩体遭受卸荷或部分卸荷时，岩体中某些组分的膨胀回弹趋势部分地受到其它组分的约束，于是就在岩体结构内形成残余的拉、压应力自相平衡的应力系统，此即残余应力。 6.感生应力：人类从事工程活动时，在岩体天然应力场内，因挖出部分岩体或增加结构物引起的应力，成为感生应力 二．研究岩体天然应力状态的意义 1．岩体天然应力状态或地应力场是工程岩体存在的基本环境条件之一； 2．岩体地应力场是决定各类地下建筑物稳定性的主要因素； 3．修建大坝、大型水库和深大地下硐室等，常能在更大范围内破坏天然地应力的原有平衡状态，引起一系列诸如断层复活、水库地震以及大规模岩爆等严重危害人民财产及施工人员安全的工程地质作用。 第二节 岩体天然地应力状态的形成及其类型 一．天然地应力的形成 1.重力作用 2.地质构造作用：大陆漂移、造山运动、大洋中脊形成 3、岩浆侵入：岩浆侵入挤压、冷凝收缩或成岩等过程，均会在周围岩体中产生相应的应力场。 二、天然地应力的类型 1．“静水应力式”分布的观点：由瑞士地质学家海姆于1905-1912年提出，他以岩体具有蠕变的性能为依据，认为地壳岩体内任一点的应力都是各向相等的，均等于上覆岩层的自重，即：σx=σy=σv= γh 这一假说适用于某些局部条件，如中欧地区强烈构造变形的沉积岩、阿尔卑斯山深埋隧道岩体中的应力状态。 2.垂直应力为主的观点：基于弹性理论提出的，认为岩体内的应力主要是重力场作用下形成的自重应力。垂直应力和水平应力可按下式确定：σv =γh 这一假说由于缺乏对地质条件的复杂性和多样性的了解，仅适用于某些局部条件。 3.水平应力为主的观点 （1）中间主应力σ2近于垂直，最大主应力σ1和最小主应力σ3近于水平。 在这种应力状态下，地壳岩体的破坏形式必然是沿走向与最大主压应力成约30°～40°左右交角的陡立面产生走向滑动性的断裂活动，此类三向应力状态称为潜在走向滑动型。 （2）最小主应力轴σ3近于垂直，最大主应力σ1与中间主应力σ2轴近于水平。 在此种应力状态下，地壳岩体的破坏形式必然是逆断型的，即沿走向与最大主应力垂直的剖面X裂面产生逆断活动，故可称为潜在逆断型。喜马拉雅山的前缘地区属于这种类型。 （3）应力场中的最大主应力轴σ1垂直，其余两主应力水平分布。 此应力状态下，地壳岩体的破坏形式必然是沿走向与最小主应力轴相垂直的面，发生正断性质的活动，故可称为潜在正断型。我国青藏高原中部存在这种类型。地处大洋中脊轴部地带的冰岛地区测得的应力状态就是这种类型。 注：①上述为三种典型情况，大多数地区接近其中某一种，有些地区应力状态属主应力轴倾斜的过渡类型。 ②大量实测资料表明，世界上大多数地区岩体内的天然应力状态是以水平应力为主。这就足以证明，构造因素在地壳岩体的天然应力状态的形成中起着主导作用。 第三节 我国地应力场空间分布的一般规律 一．地应力场的空间分布及其与板块运动的关系 1．我国地应力场的空间分布特点 （1）最大主应力轴空间展布的规律性 ①位于欧亚板块东端的我国广大领域，最大主应力轴近于水平，并由西部内陆中心向沿海呈放射状分布；最小主应力也近于水平，并沿向东凸出的弧形呈环状分布。 ②大致以东经105度的南北地震带为界，东西两部分的轴线方向明显不同。西部为近南北向，东部为近东西向。西部：SN——NE\NEE 东部：NE——EW ——SE （2）三向应力状态空间分布的规律性 ①潜在逆断型应力状态区主要分布于喜马拉雅山前缘一带，其主要特点是两个水平主应力均大于垂直主应力，属强烈水平挤压区。地壳物质运移方向主要是垂直向上。 ②潜在走滑型应力状态区主要分布于我国中西部广大地区，其主要特点是只有一个水平主应力大于垂直主应力，具中等挤压区特征。地震多是由断层走向滑动所引起的，局部也有逆断及正断机制的地震。 ③潜在正断型和张剪性走滑应力状态区主要分布于我国的东部和东北部，其主要特点是：区内新生代以来NE－NEE向正断层与地堑或断陷盆地十分发育；新生代沉积具有双层结构，E充填断陷盆地，N-Q覆盖E时期的地堑和地垒，形成了现代的低平的平原地形，横向差异小；地震由NNE向断裂的右旋兼张性活动和NNW向断裂的左旋兼张性活动。 二．地应力场的形成与板块运动的关系 我国大部分地区最大主应力方向和量值的上述变化规律，完全是由印度板块与欧亚板块的碰撞、挤压所导致的。一般认为，白垩纪末印度板块从西南向北北东方向推移，并在始新世中期末，即大约距今3800万年前与欧亚板块相碰撞（对接）。此后印度板块仍以每年约5cm的速度向北北东方向推进，这样一种巨大而持续的板块间的相互作用是控制我国西部地区地应力场的决定性因素。 在同一时期，东部太平洋板块和菲律宾海板块则分别从北东东和南东方向向欧亚大陆之下俯冲，从而分别对我国华北和华南地区地应力场的形成产生重大影响，并认为华北地区目前处于太平洋板块俯冲带的内侧。 大洋板块俯冲引起地幔内高温、低波速的熔融或半熔融物质上涌并挤入地壳，使地壳受拉而变簿，表面发生裂谷型断裂作用，这样形成的北西——南东向拉张和太平洋板块和太平洋板块于上地幔深处对欧亚板块所造成的南西西向的挤压相结合，就决定了华北地区现代地应力场和最新构造活动的特征。 三．活断层活动与局部应力集中 1、一般规律 含有各类断裂的受力变形时，沿断裂带发生应力集中，不同方位断裂的应力集中程度有所不同，使得岩体内部的应力状态变得十分复杂。 对于一个三向受力的岩体，那些与最大主应力成30°～40°左右交角的断裂，特别是这类方向的雁行式或断续直线式排列的断裂组，应力集中程度最高。尤其是在断裂端点、首尾错列段、局部拐点、分枝点或与其它断裂的交汇点。总之一切能对继续活动起阻碍作用的地方，都是应力高度集中的部位。 2、局部构造应力集中区的发育与活断层的关系 活断层是现今地应力集中程度较高的断裂带，同时它的持续活动又将导致其附近地区的应力进一步重新分布。所以，在活断层或活动断块的特定部位，往往形成很高的局部应力集中区。 局部压应力集中区通常是近代的隆起和推挤型构造的形成地带，往往伴有逆断机制的地震； 局部拉应力集中区常是近代的拗陷和拉分型构造的形成地带，有时则伴有正断机制的地震。 第四节 地表高地应力区及其地质地貌标志 一．天然条件下高水平应力释放有关的浅表生时效变形现象 1.隆爆 （1）表现为近地表出现细长的隆褶或类似低角度逆断层的断隆，一般高度较小，而延伸长度较大。 （2）隆爆的总体发育特征如下： a.发育在强度和厚度都不太大的近水平层状岩层中； b.隆爆轴与实测最大主应力基本垂直； c.绝大多数隆爆都是该区大陆冰川消退不久的产物。 （3）分析认为这种现象乃是该区地表岩体中的一种与高水平应力释放有关的表生时效变形现象。导致这种高水平应力则是由构造应力及大陆冰川加载后的卸荷作用共同导致的。 2. 蓆状裂隙 （1）在出露于地表的侵入岩体中，广泛见于一种近地表平行分布的区域性裂隙发育，通常上部较密，向下逐渐变稀疏，即蓆状裂隙。 （2）这种裂隙是区域性卸荷剥蚀的结果。一般认为，埋深于地下且处于静水应力状态侵入岩体，在遭受侵蚀而出露地表的过程中，水平应力与垂直应力的差值逐渐增大，当超过岩体所能承受的极限时，即形成水平破裂。 3. 谷下水平卸荷裂隙及谷坡内水平剪切蠕动变形带 （1）大量的勘察资料表明：在高地应力区内的较开阔的河谷经常有一系列开口良好，透水性很强的卸荷裂隙，特别是当最大主应力与河段走向垂直时，这种卸荷裂隙尤为发育。它们多沿已有的层面或断裂结构面发育而成。因此，这种裂隙最易产生在近水平产出的沉积岩分布区或缓倾角裂隙发育的岩浆岩分布区。 （2）发育在谷坡内的水平剪切蠕动变形带是高地应力区常见的；另一种应力释放类型产生时效变形现象是河谷形成的不同阶段，由差异回弹导致的沿坡脚附近已有平缓结构面发生的减速型剪切蠕动变形的产物。 4. 应力释放型的深大拉张变形带 （1）一些地段的谷坡后缘发育有深大的拉裂缝及拉张断陷带。这类拉张变形带以其规模大，延伸方向稳定和发育面深区别于通常的卸荷裂隙。 （2）据研究，这种拉张变形可能有不同成因。其中有一类属于在特殊地质、地貌环境（高地应力、强卸荷）条件下，河谷岩体水平卸荷所导致的应力释放性时效变形现象。 二．与钻进有关的岩体应力释放及伴生现象 1.岩芯饼化现象 钻进过程中岩芯裂成饼状的现象是高地应力区所特有的岩体力学现象。这种现象有几个方面的共性： （1）所有的饼状岩芯在形态上均有其共同特征：岩饼的厚度与岩芯的直径有一定的关系，一般约为直径的1/4到1/5，所以不同的钻孔，只要孔径相同，岩饼的厚度就大致相近；所有岩饼的表面均为新鲜破裂面，而且边缘部分粗糙，多数内部隐约见有顺槽，或沿一个方向的擦痕与之正常的拉裂坎。 （2）饼状岩芯是钻进过程中差异卸荷回弹的产物，破裂主要发生在一定高度的岩芯根部，是由拉张和剪切复合机制导致的。 （3）饼状岩芯的产生需具备特定的岩体力学条件：弹性高，储能条件好的岩性条件，如火成岩；整体块状的岩体结构条件；高地应力条件，最大主应力在30MPa以上。 2.钻孔崩落现象 （1）研究发现，一些钻孔的孔径不是圆的，而呈椭圆型，长短轴之差可达3-18cm。观察表明：这种孔径的增大是由于孔壁局部破损崩落所致，即钻孔崩落。 （2）破裂首先出现于孔壁应力集中程度最高的部位；破坏域侧向角的大小主要受岩石的强度参数及水平应力的控制。 三．与开挖卸荷及应力释放相联系的岩体变形破坏现象 1. 在高地应力区，开挖往往引起岩体内一系列卸荷回弹和应力释放相关联的变形破坏现象，包括：采场及基坑底部的隆爆；边坡及边墙向临空方向的水平位移和沿已有的近水平的结构面发生剪切错动； 边坡、边墙岩体的倾倒； 地下硐室、巷道的变形与破坏等。 2. 这些变形和破坏不仅会恶化建筑物场地的工程地质条件，有时还会对建筑物造成直接危险。在各个方向的开挖中，垂直于最大主应力的地表、地下开挖，引起的变形和破坏最为强烈。 第五节 地应力的定量测量 一．研究途径 1.以地质、地貌方法研究该区构造应力场的演化历史和现今应力场基本特征； 2.在此基础上，选择一些有代表性的地点进行应力测定； 3.以这些实测应力资料和已掌握的应力集中区的发育分布规律，对区域构造应力场进行数值模拟研究，并根据反演分析结果建立区域应力场的定量化模型。 4.实际上其过程可归结为：自然历史分析 定量测定 反演分析 二．测量方法 目前岩体应力测量方法很多，分类也不尽一致，但归纳起来可分为直接测试法和间接测试法两类 1.应力恢复法 （1）当岩体应力被解除后，通过施加压力，使其恢复到原来的状态，以求得岩体应力解除前的应力值。 （2）优点是在确定岩体的应力时，不需测定岩体的应力应变关系。 2.应力解除法 （1）在拟测点附近的一个小岩石单元周围切割出一个环状“槽子”，使得这一部分岩体处于卸荷状态。从刻槽前装置好的仪器测出由于这种应力解除而引起的应变反应。并根据有关岩石已知的应力－应变关系，精确换算出应力解除前岩体内三维主应力的大小和方向。 （2）该方法以其精度高、测值稳定可靠等优点，被广泛应用于岩土工程设计、矿产开采、地震研究等方面。 3.水压致裂法 （1）通过钻孔向地下某深度处的测点段压液，用高压将孔壁压裂，然后根据破坏压力、关闭压力和破裂面的方位，计算和确定岩体内各主应力的大小和方向。 （2）该法能有效地利用已有钻孔进行深部地应力测试，且具有操作简便、无须知道岩体力学参数等优点，已被广泛应用于水电工程设计、铁路、公路的隧道选线、场地稳定性评价、核废料处理以及地学研究等领域。 （3）应用该测试方法，可以得到垂直于钻孔平面的最大和最小应力的大小和方向。对于垂直钻孔，由不同深度的测试数据，可得到最大和最小水平主应力随深度变化规律。对三个或三个以上的交汇钻孔进行测试，经过数据处理计算得到测点附近的三维应力状态。 4.钻孔测量崩落测量法 研究表明钻孔崩落现象是由孔壁应力集中部位的局部破坏引起的，且崩落的长轴垂直区内水平最大主应力方向，而崩落域侧向角（θb）及破坏应力比（σH/σh）的大小则主要与岩石的性质及水平最小主应力有关。由此可以求出该区水平最大、最小主应力的方向及大小。 5.定向岩芯非弹性应变恢复测量法 （1）基本原理 实测结果表明，岩石应变恢复的性状有如下主要特征： a.岩石的总应变恢复量(ε)是由弹性应变恢复(ε′)和非弹性应变恢复(ε″)两部分所组成，且整个应变恢复的时间足够长，约达30余小时。 b. 在未发生非线性蠕变的条件下主应变恢复(无论是弹性的或是非弹性的)的轴向与主应力方向一致，即：ε1、 ε′2、 ε″3 、与σl的方向一致，而ε3、 ε′3、 ε″3与σ3的方向一致，且ε1= ε′1+ ε″1 ε3= ε′3+ ε″3 c. 如果发生非线性蠕变，则最大弹性应变恢复轴与最大非弹性应变恢复轴的方向将是不同的。此时，弹性应变恢复的轴向所反映的是较新的应力环境，而非弹性应变恢复的轴向所代表的则是较老的应力环境。但实测资料表明，出现非线性蠕变的情况是很少的。 d. 在整个应变恢复过程中，主应变比(无论是弹性或是非弹性的)与主应力比始终保持相等。 （2）测量的方法及步骤 ①从钻孔中取定向岩芯。 ②在岩芯内选三个不同方向的面，在每个面上的三个不同方向上进行应变恢复测量，然后根据测量资料计算三个主应变的方向及比值。如果有一个主应力是垂直的，且其大小等于上覆层的重量。则只在水平面内的三个不同方向上进行应变恢复测量，求得两个水平主应变的方向及比值即可。 凯塞尔效应测量法 岩体的变形与破坏 基本概念及研究意义 基本概念 1.变形：岩体承受应力，就会在体积、形状或宏观连续性上发生某种变化。宏观连续性无显著变化者称为变形（deformation )。 2.破坏：如果宏观连续性发生了显著变化，称为破坏（failure)。 3.岩体变形破坏的方式与过程既取决于岩体的岩性、结构，也与所承受的应力状态及其变化有关。 二．研究意义 岩体在变形发展与破坏过程中，除岩体内部结构与外形不断发生变化外，岩体的应力状态也随之调整，并引起弹性能的积存和释放等效应。区域稳定和岩体稳定问题工程地质分析中的一个核心问题就是要对上述变化和效应作出预测和评价，并论证它们对人类工程活动的影响。 岩体变形破坏的基本过程和阶段划分 根据裂隙岩石的三轴压缩试验过程曲线，可大致将块状岩体受力变形破坏过程划分为五个阶段： （1）裂隙压密阶段 （2）弹性变形阶段 （3）稳定破裂发展阶段 （4）稳定破裂发展阶段 （5）强度丧失和完全破坏阶段 B点是屈服强度 岩体变形破坏的共性： （1）岩体的最终破坏是以形成贯通性破坏面，并被分裂成相互脱离的块体为其标志。 （2）变形过程中所具有的阶段性特征是判断岩体或地质体演变阶段、预测其发展趋势的重要依据。 （3）变形过程中还包含恒定应力长期作用下的蠕变（或流变）。即变形到破坏有时要经历一个相当长的时期，过程中蠕变效应意义重大。 四．岩体破坏的基本形式 1.分类：根据岩体破坏机制可将岩体破坏划分为剪切破坏和张性破坏（或拉断破坏）两类。剪切破坏又分为剪断破坏、剪切滑动破坏、塑性破坏。 2.破坏方式影响因素：受荷载条件、岩性、结构以及所处的环境特征及两者相互配合的情况等因素影响。 3.岩体变形破坏形式与受力状态的关系 （1）当在负围压及低围压条件下岩石表现为拉断破坏； （2）随着围压增高将转化为剪断破坏； （3）当围压升高到一定值以后，表现为塑性破坏。 4.破坏机制转化的界限围压称为破坏机制转化围压，由拉断破坏转化为剪断破坏的转化围压为1/5～1/4 [σ]（岩石单轴抗压强度），由剪切转化为塑性破坏的转化围压为1/3～2/3 [σ]。 5.岩体破坏形式与岩体结构特征的关系 （1）在相同的应力状态下，完整块体状坚硬岩石表现为张性破坏，通常释放出较高的弹性应变能； （2）含有软弱结构面的块状岩体，当结构面与最大主应力之间角度合适时，则表现为沿结构面的剪切滑动破坏； （3）碎裂状岩体的破坏方式介于二者之间； （4）碎块状或散体状岩体，表现为塑性破坏。 第二节 空隙水压力在岩体变形破坏中的作用 地下水普遍赋存于岩体之中，它与岩体间的相互作用主要归结为两个方面： （1）地下水与岩体间发生机械的、物理的或化学的相互作用，使岩体和地下水的性质或状态发生不断变化； （2）地下水与岩体间发生的力学方面的相互作用，它不断地改变着作用双方的力学状态和特性。 一、有效应力原理在岩体中的适用性 1.研究表明：土力学中关于土体的有效应力原理完全适用于岩体。 2.空隙水压力的作用使整个莫尔圆向左侧移动，AB面上有效正应力(σs)降低，等于总正应力(σ)减去空隙水压力(pw)，即：σs＝σ－pw 3.由于空隙水压力垂直作用于结构面，因此它对剪应力不产生影响，即：τs＝τ这样，干燥岩体AB平面上的抗剪强度：S＝σtanΦ＋c 当含空隙水压时，AB平面上的抗剪强度：S＝(σ－pw)tanΦ＋c 4.由于空隙水压力的作用，岩体的强度降低了pwtanΦ，结构面也将因此而张开，引起岩体变形。一旦因空隙水压力增高使结构面的抗剪强度降至与剪应力相等时(即S＝ τ)，则将引起岩体破坏。 二、空隙水压力变化对岩体变形破坏的影响 引起岩体内空隙水压力变化的原因，主要有以下几个方面： 1.由地下水补给排泄条件的变化引起 例如特大降雨、洪水、持续干旱、人工抽水、注水或水库蓄水等，均能造成地下水位大幅度的变化，从而引起岩体内空隙水压力的增减。 这类变化往往具有区域性特征，影响范围和深度都可以比较大；另外，上述因素造成的水位变动与岩体内空隙水压力变化之间总有一定时差。 2.由岩体受荷状态的变化引起 坚硬的裂隙岩体，由于透水性和排水条件均较土体为好，变形模量也远较土体为高，因而缓慢的加荷过程很难在岩体内形成具有实际意义的超空隙水压力。但突发的规模较大的动荷载（如地震、人工爆破等），则可因裂隙中的水来不及消散而造成瞬时的较高的超空隙水压力[图3－48(a)]。当裂隙中充有粘土等降低裂隙透水性能的物质时，影响更为明显。 3.由岩体变形破裂引起 岩体变形进入破裂阶段（尤其是进入不稳定破裂阶段）以后，破裂造成的扩容现象可引起空隙水压力发生显著变化。岩体所处环境不同，变化机制不同： 膨胀强化机制：两种表现方式： ①饱水封闭岩体在受力破坏过程中，扩容部位造成真空，使空隙水压力迅速降低，甚至变为负值，产生所谓岩体强度的“膨胀强化”现象。扩容停止以后，空隙水压力随着四周地下水的缓慢流入而部分回升； ②非封闭的、水进出较为畅通的岩体，也可由于迅速加荷造成的破裂扩容速度超过四周地下水流入扩容区的速度，而引起与前者相似的“膨胀强化”现象。区别在于一旦扩容速度减缓或停止，空隙水压力可迅速回升。 需要强调的是：“膨胀强化”只是一种暂时性现象。 超空隙水压力激发机制 当剪切带中出现拉张裂隙，并被地下水充填饱和，如果进一步剪动造成塑性破坏使拉张裂缝压密，这一过程十分迅速以至于空隙水被“封闭”在剪切带中不能及时排出，则有可能在剪切带中造成异常超空隙水压力，它甚至可使有效压应力降为零，成为导致岩体破坏的重要激发机制。某些外动力地质作用，也可促成这种激发机制的形成。 水击（锤）机制 当破裂扩容区与具有高水头的地表水体（如水库、湖泊等）直接连通，由于地表水迅速贯入，然后又因出口排水不良而被堵塞，此时可产生“水击”，在突然出现的破裂面中造成惊人的高水头超空隙水压力。水击机制对于水下岩体的突发性崩坏具有很重要的意义。 第三节 岩体变形破坏的地质力学模式 一．基本变形破裂单元 1.拉裂：为拉断破裂，包括以拉应力为主造成的拉裂和以压应力为主造成的压致拉裂。其力学特征表现为弹性介质模型。 2.蠕滑：为剪切变形破坏，包括沿某潜在剪切面的剪切蠕变、沿原有结构面的滑移和介于二者之间的蠕变-滑移，即蠕滑。其流变特征一般属粘弹-粘塑性介质模型。 3.弯曲：系指弯曲变形，按受力方式可分为横弯曲和纵弯曲；按支撑约束方式可分为简支梁、外伸梁和悬臂梁弯曲等。其流变特征一般属粘弹-粘塑性介质模型。 4.塑流：系指岩体中的软弱层（带）的压缩和向临空或减压方向的塑性流动，包括岩体中原有软弱层的塑性流动，也包括岩体变形破坏发展中的压碎带或塑性破坏带的塑性流动，其流变特征属粘弹-塑性介质模型。 以上四个变形破裂单元中，后三者具有明显的时间效应，它们决定了岩体变形破坏演化过程中的时间效应特征。拉裂的产生往往具有突发性，是岩体演变进程中可能引起孔隙水压力跃变的重要因素。 二．基本地质力学模式 1.蠕滑（滑移）-拉裂：可发生在各类岩体中，但以块状、层状和散体状岩体中最多。表现为一定形状的岩体沿岩体中原有的软弱面或潜在剪切面的蠕滑，并伴有向滑移面方向逐渐收敛的拉裂。 2.滑移-压致拉裂：大多发生在块状或层状岩体中，表现为一定形状的岩体沿软弱面的滑移，并伴以起源于滑移面的分枝拉裂面。这类变形的发展可使岩体碎裂化、散体化，也可因拉裂面与滑移面的交接部位压碎扩容，使二者连成贯通性滑动面而发展为剪切破坏。 3.弯曲-拉裂：主要发生在层状，尤其是薄层状岩体中。表现为层状或板状岩体的悬臂梁弯曲、横弯曲和纵弯曲，并伴以层间拉裂 4.塑流-拉裂：主要见于硬软相间互层状岩体中。通过下伏软弱层（或破碎带、压碎带）的塑性流动导致上覆岩体弯折拉裂。变形发展可使上覆岩体解体或造成剪切破坏。 5.滑移-弯曲：主要见于层状岩体，表现为层状岩体顺层滑移并伴以纵弯曲。弯曲部位内部容易出现层间拉裂。变形的发展往往因弯曲部位被剪断或压碎而导致剪切破坏。 三．岩体力学模式的意义 （1）根据各模式的产生条件，预测岩体可能的主要变形破坏方式； （2）在详细研究各模式演进的阶段划分判据和各阶段的典型结构图式的基础上，根据实际观察到的变形破裂迹象和外貌特征来判定岩体所处演变阶段，预测其发展趋势； （3）判定促进岩体变形破坏的关键部位以及岩体中的应力集中和营力活跃部位，为定量评价其稳定性和制定整治方案提供依据。 第四章 活断层的工程地质研究 第一节 基本概念及研究意义 一．活断层 1.定义：一般理解为目前还在持续活动的断层，或在历史时期或近期地质时期活动过、极可能在不远的将来重新活动的断层。后一种情况也可称为潜在活断层。（近期地质时期，从工程上的时间尺度一般理解为重要建筑物如大坝、原子能电站等的使用年限之内，约为100a~200a。） 2. 活动断层有不同的活动特性: （1）蠕滑:持续不断缓慢蠕动的称为蠕滑(creep slip)或稳滑 (stable slip); （2）粘滑:间断地、周期性突然错断的为粘滑(stick slip)，粘滑常伴有地震，是活断层的主要活动方式。 一条长大活断层的不同区段可以有不同的活动方式。 二．活断层的活动 1.活断层的活动强度主要以其错动速率来判定。但活断层错动速率是相当缓慢的，为毫米级。 2. 现今还在蠕动的断层，需采用重复精密水准测量(水准环测或三角、三边测量)。近年还采用全球定位系统或超长基线测量法测得两盘相对位移。 3. 断层位移往往伴有小地震，密集地震台网可以精确测定小震震中沿断层线分布，是判定断层活动的可靠标志。 4. 有些间断活动的断层，在其非活动期，断层线两侧既无相对位移，沿断层也无小地震产生。但经过一定时期之后，在断层线上的某一点会发生较强地震，有时还伴以位移达几米的地表错断。这类断层可从历史上地震和断层错动记录或从过去的强震震中沿断层分布取得其活动标志。 5. 判定断层活动性主要还是要依靠地质标志，即断层近期活动在最新沉积层中、在断层物质中或在地形地貌上留下来的证据。 6.通过多种绝对年龄测定，还可判定断层的活动时间、速率及重复活动的时间间隔或重复活动周期。 三．活断层研究的意义 1.断层的地面错动及其附近伴生的地面变形，往往会直接损害跨断层修建或建于其邻近的建筑物。 2. 活断层多伴有地震，而强烈地震又会使使建于活断层附近的较大范围内的建筑物受到损害。 3. 沿活断层产生粘滑或其锁固点、端点破裂而发生错动，则积蓄的弹性应变能的释放就造成地震。预测地震危险