青藏高原东北缘构造活动及其工程灾害效应

【摘要】：青藏高原大幅度隆升，使得高原周缘区所形成的天然地理环境为水资源的储蓄与开发创造了极为有利的条件，同时也由于高原强烈而持续的隆升，使得这些地区的工程地质环境条件变得极其复杂，区域稳定性条件极差。本文以黄河黑山峡大柳树坝址为例，系统地研究了青藏高原隆升所导致的构造活动效应及其工程危害效应。 本文在研究大量资料的基础上，首次提出并建立了在印度板块的推挤作用下，青藏高原递进式挤压隆升的动力学模式，同时详细研究了由于高原隆升所引起的活动构造效应、高原区活动断裂主要类型、分布规律及其地震活动性。在此基础上，作者深入研究了青藏高原东北缘区的构造活动效应、中卫-同心断裂的现代活动性，以及由于F_(201)断层的现代活动对坝基可能产生的错断效应。 文章同时基于断裂力学、岩石力学以及材料力学理论，将岩石破裂扩展概括为四种主要模式，并首次提出了断层的逆冲破裂扩展模式。对断层错断研究中，断层面两侧的相对错动问题作了系统研究，并概括出估算断层错动量的三种途径，据此通过数值分析，研究了大柳树坝基断层错动效应问题以及松动岩体的稳定性问题。最后对大柳树坝址区存在的工程错断问题进行了初步预测。 【关键词】：青藏高原 大柳树坝址 递进式挤压隆升 构造活动效应 地震活动效应 工程错断效应 有限元模拟 有限差分模拟 预测
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：P542
【目录】：

• 0 绪论7-18
• 0.1 问题的提出及本课题的研究方向7-8
• 0.2 本课题的研究意义8-11
• 0.3 国内外研究现状综述11-15
• 0.4 本论文研究的主要内容及其技术路线15-18
• 1 青藏高原隆升的构造活动效应与地震活动效应18-59
• 1.1 青藏高原隆升机制与隆升过程18-25
• 1.1.1 青藏高原隆升机制问题研究简述18-22
• 1.1.2 青藏高原隆升的有限差分数值模拟22-25
• 1.2 青藏高原隆升的活动构造效应25-34
• 1.2.1 青藏高原活动构造基本发育过程25-29
• 1.2.2 青藏高原活动构造基本活动类型及分布特征29-34
• 1.3 青藏高原隆升的地震活动效应34-42
• 1.3.1 高原区地震活动强度和频度34-35
• 1.3.2 高原区地震活动的时空分布特征35-39
• 1.3.3 低速高导层与多震层的关系39-42
• 1.4 青藏高原活动构造与地震活动的关系42-44
• 1.5 青藏高原东北缘活动构造与地震活动特征44-59
• 1.5.1 古构造与构造格局演化过程44-48
• 1.5.2 岩石圈结构与动力学特征48-50
• 1.5.3 活动构造基本特征50-54
• 1.5.4 地震活动基本特征54-59
• 2 大柳树坝址区区域稳定动力学环境研究59-71
• 2.1 青藏高原东北隅--北祁连山东部弧形逆冲推覆构造带59-62
• 2.2 地壳结构特征62-64
• 2.3 香山逆冲推覆构造带64-67
• 2.3.1 构造演化过程64-66
• 2.3.2 香山逆冲推覆构造格局66-67
• 2.4 中卫-同心断裂带基本活动特征67-71
• 2.4.1 断裂带分布特征68
• 2.4.2 断裂带现代活动特征68-71
• 3 大柳树坝址区断裂构造活动效应71-101
• 3.1 大柳树坝址基本构造格局71-77
• 3.1.1 大柳树逆冲推覆构造格局71-75
• 3.1.2 坝址区断裂构造系统75-77
• 3.2 F_(201)断裂现代活动性研究77-93
• 3.2.1 活动断裂的分段评价问题78
• 3.2.2 中卫地震破裂带与F_(201)断层规模78-84
• 3.2.3 F_(201)断裂活动性研究84-93
• 3.3 坝址区其他主要断层活动性93-101
• 3.3.1 主干断层活动特征93-95
• 3.3.2 次级断层特征与活动性95-101
• 4 工程错断效应的理论研究101-137
• 4.1 概述101-104
• 4.2 坝址区工程错断问题分析104-110
• 4.3 坝址岩石破裂扩展模式研究110-120
• 4.3.1 裂纹的三种基本类型110-112
• 4.3.2 坝址区岩石破裂扩展模式的断裂力学分析112-118
• 4.3.3 Coulomb破裂扩展模式118-119
• 4.3.4 逆冲破裂扩展模式119-120
• 4.4 大柳树坝址逆冲断层破裂扩展模式研究120-125
• 4.4.1 材料力学理论分析结果121
• 4.4.2 断裂力学理论分析结果121-122
• 4.4.3 裂端扩裂迹线的确定122-124
• 4.4.4 逆冲断层的前展式发育特征124-125
• 4.5 断层面相对位错量及破裂带宽度的估计125-137
• 4.5.1 中卫地震断层F_(201)位错量估计125-127
• 4.5.2 震级与断层位错量关系研究127-130
• 4.5.3 断层长度与位错量关系的研究130-133
• 4.5.4 地震断层破裂带宽度的估计133-137
• 5 工程错断效应数值模拟和断错问题预测137-173
• 5.1 静力有限元分析基本过程137-138
• 5.2 平面应变有限元模拟138-143
• 5.2.1 模型及基本参数138-139
• 5.2.2 计算结果分析139-143
• 5.3 坝址地段三维有限元静载荷模拟143-147
• 5.3.1 模型及基本参数144-145
• 5.3.2 计算结果分析145-147
• 5.4 三维动力有限元模拟147-160
• 5.4.1 三维动力有限元分析基本过程147-151
• 5.4.2 模型及基本参数151-153
• 5.4.3 计算结果分析153-160
• 5.5 平面动力有限差分模拟160-164
• 5.5.1 平面问题有限差分法基本原理与过程160-162
• 5.5.2 模型及基本参数162-164
• 5.5.3 计算结果分析164
• 5.6 大柳树坝址工程断错问题预测164-173
• 5.6.1 导致断错效应发生的工程地质因素167-168
• 5.6.2 断错效应灾害预测168-173
• 6 结论173-177
• 参考文献177-191
• 致谢191-192
• 攻读博士期间发表的主要论文192

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