泥巴山隧道隧址区新构造活动现象及稳定性研究

论文摘要

泥巴山隧道位于四川三大断裂带交汇部位,为川西高原与四川盆地的过渡带,以往对该地区的专门研究较少,基础地质研究工作深度也较浅。在泥巴山隧道野外地质勘查工作中,在隧道出口的曹大坪断层附近发现碎裂状的白云岩覆盖于第四纪冲积漂卵石层上,经过断层测年实验证实该断层在晚更新世以来活动过,其与鲜水河断裂关系不明。而在平面上,该断层与鲜水河断裂走向基本一致,且大致位于一条直线上。因此有必要进一步深入研究曹大坪断裂与鲜水河断裂带的关系,并评价隧址区近场区稳定性。本文的主要研究内容及得出的结论如下：(1)石英电镜扫描结果显示,断层泥样品中浅侵蚀石英发育,说明曹大坪断层主要活动年代在早更新世到中更新世,晚更新世以来也有一定的活动性。(2)综合分析了区域地质背景(区域地形、地层、构造演化、地球物理特征、新构造特征及地震活动特征)、区域断裂(鲜水河断裂带、龙门山断裂带、安宁河断裂带、荥经—马边断裂带)和近隧址区主要断裂的几何特征和活动特征。根据断层测年结果、区域构造环境、以及断层的平面位置关系,有理由怀疑隧址区可能是鲜水河断裂带与马边—盐津断裂带间的“锁固段”。(3)用震源机制解、地壳形变测量、原地应力测量三种方法分析区域地应力场,结果显示区域现代构造应力场受断裂等构造的影响明显,最大主压应力近水平,方向为近东西—北西。以此为已知条件,用三维数值模拟方法反演区域地应力场,分析地应力的空间变化规律。根据模拟结果,区域最大剪应力具有较明显的分区性。在北西向的应力作用下,深部的最大剪应力图像呈现较明显的“X”形。根据区域和隧址区的构造特征以及区域应力场特征,认为隧址区的曹大坪断层可能为鲜水河断裂带东南端,未来可能活动。(4)采用全真三维建模方法建立模型对近隧址区地应力场进行模拟。结果显示,隧址区的最大主压应力及最大剪应力分布主要受地形和断层的控制。总体来讲,隧址区的地应力未出现应力集中。以构造应力场为主线,综合分析区域地质特征以及隧址区发现的新构造活动现象,对隧址区进行地质评价。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 区域稳定性研究国内外现状
• 1.2.1 区域稳定研究发展历史
• 1.2.2 区域稳定研究理论
• 1.3 研究内容和研究方法
• 1.4 技术路线
• 第二章 泥巴山隧道隧址区新构造现象特征
• 2.1 概述
• 2.2 进口电站引水隧洞新构造现象
• 2.3 出口铅锌矿探硐新构造现象
• 2.4 隧址区断层测年
• 2.5 新构造现象反映的问题
• 第三章 区域地质概况
• 3.1 地形特征
• 3.2 区域地层
• 3.3 区域大地构造环境及其演化
• 3.4 区域新构造运动特征
• 3.5 地球物理特征
• 3.5.1 重力场特征
• 3.5.2 磁场特征
• 3.5.3 壳-幔结构
• 3.6 地震活动特征
• 3.7 小结
• 第四章 隧址区外围主要断裂及其活动性
• 4.1 鲜水河断裂
• 4.2 安宁河断裂
• 4.3 龙门山断裂
• 4.4 荥经—马边及马边断裂
• 4.5 近隧址区主要断层特征
• 4.5.1 九襄断裂
• 4.5.2 保新厂—凰仪断裂
• 4.5.3 金坪断裂
• 4.5.4 红花断裂
• 4.5.5 施查沟断裂
• 4.6 小结
• 第五章 区域现代构造活动性数值模拟
• 5.1 现代构造应力场
• 5.1.1 震源机制解
• 5.1.2 地壳形变测量
• 5.1.3 现代地应力测量
• 5.1.4 区域现代地应力场分析
• 5.2 数值分析方法概述
• 5.3 计算模型的建立及边界条件
• 5.3.1 三维模型简介
• 5.3.2 边界条件
• 5.3.3 介质力学参数的选择
• 5.4 区域位移场特征
• 5.5 区域应力场特征
• 5.5.1 应力方向分析
• 5.5.2 应力场分析
• 5.6 隧址区断层跟与鲜水河断裂带的关系
• 5.7 小结
• 第六章 隧址区稳定性地质评价
• 6.1 近隧址区地应力场特征数值模拟
• 6.1.1 模型的建立
• 6.1.2 近隧址区地应力场特征
• 6.2 区域稳定性地质评价
• 6.2.1 区域稳定性评价概况
• 6.2.2 隧址区地壳稳定性分析与评价
• 6.3 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献