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断层破碎带中的透镜体及透镜体力学效应初步研究
作者:管理员    发布于:2016-07-14 08:33:55    文字:【】【】【

  目前,对断层破碎带中的透镜体的描述不多见。但是许多断层尤其是扭性断层中透镜体非常发育。这些透镜体大小、长度不一,有的发育长轴状透镜体,有的发育短轴透镜体。在物质成分方面有糜棱岩透镜体、断层泥透镜体、碎裂岩透镜体、角砾岩透镜体以及糜棱岩、断层泥、碎裂岩、角砾岩组成的透镜体。许多透镜体周围具有断层泥泥线分布。透镜体往往由较细颗粒或更破碎的物质组成。

  在透镜体中也常见到与透镜体伴生的节理、裂隙或劈理。因此透镜体的地质特征比较复杂。

  f46断层上下盘寒武系香山群、长石石英砂岩、断层产状NE35°/SEZ44°断层上下盘面较平直,断层带厚度30余米,断层带内存在多个主错动带和多个透镜体靠近上盘时透镜体长轴方向和上盘面斜交,斜交角度为25°~40°左右;与上盘面距离较远时,透镜体长轴方向基本与上盘平行。透镜体类型有:(1)断层泥透镜体(2)糜棱岩透镜体(3)砂岩压碎岩透镜体(4)板岩压碎岩透镜体(5)断层泥、糜棱岩、压碎岩混合组成的透镜体。透镜体周边大都发育有1~5mm的断层泥。这些断层泥在透镜体往往具有流劈理。在有些较大的透镜体内发育有小的透镜体这些小的透镜体和大的透镜体界面斜交,显然是大透镜体形成后在断层运动时发生压扭性剪切的产物(a)0断层上下盘为寒武系香山群长石石英砂岩。

  断层产状NE65°/SE62°断层带厚度10在揭露地段的下盘附近发育有一系列大小不等的透镜体。这些透镜体的类型有:(1)断层泥透镜体,灰黄色糜棱岩透镜体,(3)砂岩压碎岩透镜体,(4)板岩压碎岩透镜体,(5)断层泥、糜棱岩、压碎岩混合组成的透镜体。其中断层泥透镜体颜色可分:(1)灰黄色断层泥透镜体透镜体内具少量1 ~2mm的糜棱岩粒及2 ~5mm的角砾,(2)灰黑色断层泥透镜体。透镜体在断层带中分布特征为:(1)靠近断层下盘分布有与下盘锐角斜交的透镜体,多以断层泥、糜棱岩透镜体为主,其锐角指示的方向为破碎带内物质运行的方向。(2)距离下盘20~50mm的断层碎中,分布较大的砂岩、板岩透镜体这些透镜隙密度7 ~8条/m板岩透镜体内的节理裂隙密度12~15条m透镜体与下盘面锐角相交,锐角指向方向为下盘运动的方向。较大的透镜体内发育有小的透镜体(b)I.断层上下盘匀为寒武系香山群长石石英砂岩,断层产状NE78°/SE43°,断层带厚1~1.8m断层上、下盘面起伏不大,断层破碎带为一系列长轴透镜体组成,这些长轴透镜体周围大都有断层泥泥线或泥膜存在。透镜体的类型有:(1)断层泥透镜体主要分布在断层的下盘面附近,呈小角度斜交下盘面或近乎平行下盘面分布。(2)含泥糜棱岩透镜体呈小角度斜交下盘面,透镜体一般长135~150mm、短轴长15~20om透镜体周围具有浅灰色断层泥及流劈理,(3)具高密度节理的板岩透镜体。(4)砂岩压碎岩透镜体(a)f断层产状NE45°~60°°SE35°~43°断层上下盘为寒武系香山群长石石英砂岩断层带厚10~30om在揭露的f17断层进行了沿走向的追踪开挖,沿断层走向的断面素描见断层在此处由断层泥透镜体组成,透镜体沿断层走向长条状分布,透镜体类型:(1)灰黑色断层泥透镜体;(2)灰黑色断层泥透镜体夹碎块及小石英透镜体;(3)压碎岩砂岩透镜体;(4)压碎岩板岩透镜体。

  北京某地F2断层在试验地段表现为两个主错动带错动带内也是由大小不同的透镜组成,断~10m距该试验地段120m处的F2断层1 ~2m,勘探洞两壁断层走向素描()可知,该断层在此处的断层上下盘为紫色凝灰质砂岩,断层带内主要由透镜体组成,透镜体类型有:(1)灰白色断层泥透镜体;(2)紫色断层泥透镜体;(3)压碎岩砂岩透镜体。它们分布特征是透镜体呈长轴方向叠置,并与断层上下盘面起伏吻合。

  上述几个断层破碎带的透镜体素描剖面表明,断层带中的透镜体的地质特征比较复杂,它们是:透镜体在断裂中的分布呈有序状的大小排列,它们与断层上下两盘面的关系呈锐角相交、低角度相交或近似平行展布,这种展布反映断层破碎带断裂化程度和叠加断裂运动的程度。

  透镜体类型多种,主要的透镜体类型有:①断层泥透镜体;②糜棱岩透镜体;③角砾岩透镜体;透镜体周围一般具有断层泥线或断层泥膜分布,有的具有密集劈理分布,因此透镜体周边可以当作结构面和软弱结构面看待。

  透镜体内有小透镜体存在,这种小透镜体展布往往能表示该透镜体在断裂过程中的运动特征。透镜体内具有节理、裂隙系统,在压碎岩透镜体中,这种节理裂隙系统往往继承和改造早期母岩或早期断层岩的节理裂隙系统。

  的剪切破坏强度见表1a-t关系见表1纟7透镜体抗剪试验结果试件号°n丨剪切破坏剪切强度参数应力KPa内聚力内摩擦角/ No1~N4试件剪破坏面素描(1)由于浸水,透镜体界面断层泥抗剪强度差,因此剪切缝的剪切变形主要沿灰黑色断层泥透断层带中的透镜体由透镜体周边界面分割,可作为一复合结构体看待。

  2断层泥透镜体抗剪试验由于透镜体的地质特征比较复杂,目前尚缺乏断层带透镜体力学行为的研究。在大柳树坝址五7进行了断层泥透镜体抗剪力学试验。试件4个,由人工凿成,试件尺寸60X60X60m垂向和法向加载用千斤顶,试件剪切前浸水36h4个试件的正应力a分别为0 a-t关系各试件剪切破坏后进行了剪破坏面素描()。根据破坏素描分析该断层带断层泥透镜体的力学效应在剪破坏表现如下:镜体边界滑移变形产生。当透镜体边界剪切变形前方受阻时,剪切变形在灰黄色断层泥透镜体内追踪已有的流动面发生。

  (2)剪切滑动面上,即黑色断层泥透镜体界面上有泥堆和泥凹分布。泥堆内有清晰剪切擦痕及若干滑动面,擦痕方向和剪力方向一致。在试件剪切过程中,断层泥试件剪切面上出现与剪切方向垂直、断续的拉裂缝。这表明断层泥透镜体在剪切过程中具有断层泥重分布的现象,它可能因该部分断层泥滑面的前方未进入剪切破坏状态,迫使该部分断层泥塑性流动、堆积而形成类似断层带中断层泥透镜体。而在试件界面剪切缝没有受阻现象,则产生塑性剪切挤压挤出。因此断层泥透镜体剪切时的力学现象表现出了断层泥集中和挤出两个方面。

  单2试件泥包砂岩碎块为透镜体的一部分,该透镜体底部边界贯穿试件,是试件的贯穿性结构面,边界面上具有断层泥线,透镜体内断层泥中具有流劈理。因此透镜体底部界面是该试件主滑动面的组成部分,透镜体内的流劈理沿剪切方向参与了剪切滑移变形。

  上述表明,断层带的透镜体在单轴压缩状态下表现的力学效应是:以透镜体整体力学行为参与断层破碎带的变形,这种变形由透镜体的整体压缩变形和转动变形两部分构成。

  透镜体界面可以是断层破碎带中的结构面,透镜体边界具有产状力学效应。它在合适的条件下,成为断层破碎带内追踪变形、破坏的结构面。

  3单轴压缩下透镜体的力学行为4结语在大柳树水利枢纽断层破碎带jil4进行了354-单1、单2试件单轴压缩流变试验。试件尺寸100X100X100cm3.单1试件内具有少量断层泥透镜体,单2试件内具有泥包砂岩碎块透镜体,在单轴压缩流变状态,这种透镜体有的参与试件的变形,有的决定着试件的变形破坏规律。为了方便描述,将单2试件透镜体出露一侧的试件素描图展示如。

  从看出,单试件1的断层泥透镜体分布于结构面之间,在单轴压缩流变试验过程中,结构面发生了不同程度的剪切滑移,结构面之间的透镜体沿透镜体界面发生了整体转动。由于转动,透镜体的边界一边产生压剪,一边产生拉剪。拉剪边界出现小的张裂隙,试件压缩变形使水份向张裂隙集中,并且张裂隙中可见明显的液态水。

  a单2试件;b单1试件断层破碎带的岩体力学和地质力学特性国内外都研究的比较多。断层破碎带在岩体工程中引起的问题也比较多,因此断层破碎带中的岩体力学和工程地质力学问题引起人们的关注。

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