浅议不同规范对活动断裂定义的差异——以昆明市为例.pdf

doi:10.3969/j.issn.1007-1903.2016.04.016 Vo1.11 No.4 December，2016 第 11 卷 第 4 期 2016 年 12 月 浅议不同规范对活动断裂定义的差异 以昆明市为例 余建强 1，刘克文1，刘翠景1, 刘兵川2 （1. 云南建投第一勘察设计有限公司，昆明 650031；2. 云南省铁路设计公司，昆明 650118） 摘 要 ： 现行的勘察设计行业 岩土工程勘察规范（GB50021-2001/2009年版） 、建筑抗震设计规范（GB50011-2010） 、 工程场地地震安全性评价（GB17741-2005），对于活动断裂的定义有一定差异，使得不同的勘察设计单位对同一 条断裂的评价结果不一致，甚至相互矛盾。本文以昆明市为例，通过分析不同规范对于活动断裂的定义，指出其中的 问题与差异，结合典型断层地质剖面与震害实例 , 简要阐述地质上判定活动断裂的主要依据 , 即不应以岩土工程勘察 规范（GB50021-2001/2009 年版）规定的全新地质时期（一万年）内有无地震活动来判定断裂是否为全新活动断裂， 应以工程场地地震安全性评价（GB17741-2005）规定的断裂是否错动地表或近地表相应时代的地层，来判定其活 动时代。 关键词：活动断裂；发震断裂；断裂地表错动 中图分类号：P315.2 文献标识码：A 文章编号：1007-1903（2016）04-0079-05 作者简介：余建强（1984- ），男，硕士，主要从事岩土工程、地震地质研究工作。E-mail：281757814 On the Difference of the Definitions of Active Faults from Different Standards A Case Study of Kunming City YU Jianqiang1, LIU Kewen1, LIU Cuijing1, LIU Bingchuan2 (1. Yunnan Construction Investment First Investigation and Design co., Kunming 650031; 2. The Railway Design Company of Yunnan, Kunming 650118) Abstract: The current geological survey Standards such as Code for Investigation of Geotechnical Engineering” (GB50021-2001/2009), Code for Seismic Design of Buildings(GB50011-2010), Evaluation of Seismic Safety for Engineering Site(GB17741-2005)have included their own definitions about active faults. This makes evaluations of active faults by different geology survey institutions for the same fault to be inconsistent, or even contradictory. This paper takes Kunming as an example, reviewed the definitions of active faults specified by different Standards, explored their differences and the latent problems, analyzed several typical geological fault profiles and related earthquake disasters, brief expounded the main basis to determine active faults on the geology, that should not be in the Code for Investigation of Geotechnical Engineering(GB50021-2001/2009) within the stipulated new geological period (ten thousand years) with and without seismic activity to determine whether the fault is the Holocene active faults, should with the Evaluation of Seismic Safety for Engineering Site(GB17741-2005)whether the fault rupture surface or near surface corresponding strata to determine the activity. Keywords: Active faults; Seismogenic faults; Surface rupture 2016 年 84 0 引言 城市范围内发育的活动断裂所控制的大地震会 使一个城市发生巨大的破坏，发震断裂的地表错动 更可能沿断裂产生地表破裂带和位移带，其危害性 更大，因此活动断裂、发震断裂的勘察与评价是 城市建设和减轻灾害工作中极其重要的基础工作 （邓起东，2007）。然而现行的岩土工程勘察规 范（GB50021-2001）、建筑抗震设计规范 （GB50011-2010）、工程场地地震安全性评价 （GB17741-2005），对于活动断裂的定义却有一定 差异，使得不同的勘察设计单位对同一条断裂的评价 结果不一致，甚至相互矛盾。笔者曾先后供职于地震 系统、勘察设计公司，上述规范是工作中常用的必备 规范，对于上述问题以昆明市为例，分析不同规范对 于活动断裂的定义，指出其中的差异，结合近年来我 国及周边国家数次重大地震灾害实例，简要阐述活动 断裂、发震断裂地质上判定的主要依据。 1 不同规范对活动断裂的定义 由中华人民共和国建设部和中华人民共和国国 家质量监督检验检疫总局联合发布的岩土工程勘 察规范（GB50021-2001）（2009 年版）第 5.8.2 条规定：“全新活动断裂为在全新地质时期（一万 年）内有过地震活动或近期正在活动，在今后一百 年可能继续活动的断裂；全新活动断裂中、近期（近 500 年来）发生过地震震级 M 5 级的断裂，或在 今后 100 年内，可能发生 M 5 级的断裂，可定为 发震断裂。” 2010 年中华人民共和国住房和城乡建设部、中 华人民共和国国家质量监督检验检疫总局联合发布 了建筑抗震设计规范（GB50011-2010），该规 范虽然没有对活动断裂做出明确的定义，但关于发 震断裂错动对工程的影响，在第 4.1.7 条规定： “1 对符合下列规定之一的情况，可忽略发震断 裂错动对地面建筑的影响： 1）抗震设防烈度小于 8 度； 2）非全新世活动断裂； 3）抗震设防烈度为 8 度和 9 度时，隐伏断裂的 土层覆盖厚度分别大于 60m 和 90m。 2 对不符合本条 1 款规定的情况，应避开主断裂 带。其避让距离不宜小于表 1 对发震断裂最小避让 距离的规定。在避让距离的范围内确有需要建造分 散的、低于三层的丙、丁类建筑时，应按提高一度 采取抗震措施，并提高基础和上部结构的整体性， 且不得跨越断层线。” 2005 年由中华人民共和国国家质量监督检验检 疫总局和中国国家标准化管理委员会发布的工程 场地地震安全性评价（GB17741-2005）第 3.5 条 规定： “活动断裂：晚第四纪以来有活动的断裂。”， 包括晚更新世活动断裂和全新世活动断裂。 晚更新世活动断裂：晚第四纪（距今约 10-12 万年）以来有活动，全新世（约 1 万年）以来不活 动的断裂。 全新世活动断裂：全新世（约距今 1 万年）以 来有活动的断裂。 2 对不同规范活动断裂定义的分析 岩土工程勘察规范（GB50021-2001/2009 年 版）关于全新活动断裂的定义：为在全新地质时期 （一万年）内有过地震活动或近期正在活动，在今 后一百年可能继续活动的断裂。对于该定义提出以 下几点：时间界限：受经济、文化、政治、人口 等种种条件的限制，云南地区地震记录漏载十分严 重（皇甫岗，2010），1900 年前能记载下来的地震 屈指可数 （黄玮琼， 1994） ， 而全新地质时期 （一万年） 相对于云南地区完整、 有效、 可靠的地震记载历史 （不 表 1 发震断裂的最小避让距离 ( 单位 :m) Tab.1 The minimum distance give way seismogenic faults (Units: m) 烈度 建筑抗震设防类别 甲乙丙丁 8专门研究200m100m 9专门研究400m200m 余建强等：浅议不同规范对活动断裂定义的差异以昆明市为例 城市地质第11卷 第4期85 足 120 年）太过漫长，以当前的科学技术水平，恢 复全新地质时期（一万年）完整的地震记载几乎是 不可能的，另一时间界限今后一百年是否可能继续 活动也是难以预测的，因此该规范时间界限这一条 在判定断裂活动时代时缺乏实际可操作性；震级 界限：规范中“有过地震活动”的表述包括的震级 范围太广， 按规范原意只要在全新地质时期 （一万年） 内有过无论是微震、小震还是中震、大震都可判定 为全新活动断裂，而云南地区完整、有效、可靠的 地震记载历史不足 120 年，微震、小震的记载则始 于 1965 年测震仪器之后，更是仅有约 50 年的历史， 因此该规范震级界限这一条在判定断裂活动时代时 也缺乏实际可操作性。 以昆明市区及周边为例，昆明所在的滇中地区 自 1900 年 5.05.9 级地震基本完整，1713 年 6.06.9 级地震基本完整（黄玮琼，1994），也就是说昆明 市区及周边完整、有效、可靠的 5 级以上地震记载 历史还不足 120 年，而仅在上个世纪 100 年时间内 昆明市区及周边就发生过 4 次 5 级地震，分别为 1913年9月海口5级地震、 1913年9月晋城5级地震、 1937 年 11 月 10 日呈贡 5 级地震、1943 年 12 月 15 日西山 5 级地震；再往前数百年也要几次零星的地 震记载，分别为 1600 年 12 月 2 日昆明 5 1/4 级地震、 1696 年 7 月 7 日官渡 5 3/4 级地震（图 1）。如严格 按照岩土工程勘察规范（GB50021-2001/2009 年版）规定的时间界限和震级界限来判定，昆明市 区及周边的断裂则基本上均为全新活动断裂和发震 断裂。一旦判定为全新活动断裂和发震断裂，昆明 抗震设防烈度为 8 度，依据建筑抗震设计规范 （GB50011-2010）第 4.1.7 条，当不满足覆盖厚度 要求时需考虑发震断裂的避让问题，昆明主城区有 多条断裂穿过（图 1），断裂沿线建筑抗震设防类 别为甲类的须专门研究最小避让距离，乙类、丙的 最小避让距离断裂两侧各分别为 200m、100m，考虑 到断裂带有一定的宽度，则断裂沿线的避让带宽度 分别不小于 400m、200m，如此密且宽的避让带在昆 明城市规划中是不合理且不切实际的。 出现上述问题的主要原因是岩土工程勘察规 范（GB50021-2001/2009 年版）关于活动断裂的 定义与建筑抗震设计规范（GB50011-2010）和 工程场地地震安全性评价（GB17741-2005）有 一定差异。 以下简要分析 工程场地地震安全性评价 （GB17741-2005）关于活动断裂的定义。 工程场地地震安全性评价（GB17741-2005） 关于活动断裂的定义则相对简单：晚第四纪（距今 约 1012 万年）以来有活动的断裂即为活动断裂。 注意文字表述是“有活动”而并非“有地震活动”， 地质上判定“有活动”最直接的证据就是断裂错动 地表或近地表相应时代的地层，如晚第四纪以来的 地层没有被错动，即使有地震活动也不属于活动断 裂；错动了晚第四纪的地层，没有错动全新世（约 1 万年）以来的地层，则断裂属晚更新世（距今约 1012 万年）活动断裂，如陇川县城南功果村附近， 瓦德龙断裂正断错动了晚第四纪及其以前沉积的黑 色含炭粘土层、粉质粘土层及砂层，但地表平稳覆 盖的全新世沉积的棕红色残积粘土层未见错动迹 象（图 2），表明断裂全新世以来已无活动迹象， 虽然陇川县城附近该断裂于 1931 年、1933 年发生 过多次 5 1/4 级、5 1/2 级地震，但这些地震只是地 壳深部运动的表现，该断裂还是只能判定为晚更新 昆明市区及周边主要断裂：F7 小江断裂西支、F8 小江断裂东支、F54 普渡河断裂、 F55普吉-韩家村断裂、 F149白邑-横冲断裂、 F150黑龙潭断裂、 F151 盘龙江断裂、F152 蛇山断裂、F155 富民 - 呈贡断裂 图 1 昆明市区及周边主要断裂分布图 （云南省地震局，2010） Fig.1 The main faults distribution of Kunming city and the surrounding (Earthquake Administration of Yunnan Province, 2010) 2016 年 86 世活动断裂，不属于全新世活动断裂。 错动了全新世以来的地层的断裂地质上才判定 为全新世活动断裂，如东川县城西小新村附近，小 江断裂东支直通地表，正断错动了地表褐红色全 新世沉积的含砾耕土层（图 3），表明断裂全新世 以来有活动，沿断裂历史上发生的 1733 年东川紫牛 坡 7 3/4 级地震、1500 年宜良西南 7 级地震也印 证了其全新世强烈活动。据历史地震记载、实地考 察与活断层填图等资料，1733 年东川紫牛坡 7 3/4 级地震自蒙姑北经紫牛坡、东川盆地西缘，南到田 坝以南，地震时沿小江断裂东支产生了长达 82km 的 地震地表错动带（宋方敏，1998）。地震地表错动 的动力来源于断裂两盘的突然错动，其瞬间释放的 能量十分巨大，如建筑物刚好跨越地表错动带，以 目前的抗震措施是难以避免建筑物遭受破坏的，唯 一可行的方法就是避让发震断裂一定的距离，建 筑抗震设计规范（GB50011-2010）第 4.1.7 条对 发震断裂最小避让距离的规定目地正是如此。依据 国内外典型地震灾害经验，能够产生地震地表错动 的断裂一般均为全新世活动断裂，图 1 范围内具备 该能力的只有小江断裂带（包括 F7 小江断裂西支、 F8 小江断裂东支）。 3 结论 （1） 岩土工程勘察规范 （GB50021-2001/2009 年版）第 5.8.2 条关于全新活动断裂的定义在实际判 定中缺乏可操作性。 （2） 如 严 格 按 照 岩 土 工 程 勘 察 规 范 （GB50021-2001/2009 年版）来判定断裂活动时 红色粘土层、棕黄色粉质粘土层、灰白色砂层、黑色含炭粘土层 砾耕土层；冲洪积层；粉砂；灰白色粘土层；褐红色含砾粘土层 图 2 陇川县城南功果村附近瓦德龙断裂剖面图 Fig.2 The profiles of Wadelong Fault,Longchuang county south near the Gongguo village 图 3 东川县城西小新村附近小江断裂东支剖面图 Fig.3 The profiles of Xiaojiang Fault east branch,Dongchuang county west near the Xiaoxin village 余建强等：浅议不同规范对活动断裂定义的差异以昆明市为例 城市地质第11卷 第4期87 代，昆明市区及周边的断裂则基本上均为全新活 动断裂和发震断裂，依据建筑抗震设计规范 （GB50011-2010）第 4.1.7 条需考虑发震断裂的避 让问题，这在昆明城市规划中是不合理且不切实际 的。 （3） 应 以 工 程 场 地 地 震 安 全 性 评 价 （GB17741-2005）来判定断裂的活动时代，地质上 判定是否活动的最直接证据就是断裂有无错动地表 或近地表相应时代的地层，这一判定依据符合建 筑抗震设计规范（GB50011-2010）第 4.1.7 条发 震断裂的避让原则，也与国内外典型地震灾害经验 相一致。 参考文献 1 邓起东，卢造勋，杨主恩，等城市活动断层 探测和断层活动性评价问题 J. 地震地质，2007， 29(2)：189200 2 皇甫岗，陈颙，秦嘉政，等云南地震活动性 M. 云南科技出版社，2010 3 黄玮琼，李文香，曹学锋，等中国大陆地震资 料完整性研究之二分区地震资料基本完整的起 始年分图象 J. 地震学报，1994，16(4)：423432. 4 云南省地震局 . 云南活动断裂分布图 R. 2010 5宋方敏， 汪一鹏， 俞维贤， 等. 小江活动断裂带M. 北京：地震出版社，1998 （上接 78 页） 此