断层研究的论文

断层研究的论文

李华

(中国地质调查局发展研究中心)

一、引言

馆藏地震资料无论是数量还是质量都无法与地震系统所收藏的地震资料所类比，但它是我国地震资料的一部分。馆藏地震资料的技术参考价值，受当时调查的手段、方法，专业等方面的限制，其参考价值越来越低，但它史料价值不会因时间的久远而降低。笔者从史料角度出发，对我国著名地质、地震专家编著的地震资料进行介绍，目的是为今后编史修志，提供佐证。

二、我国著名地质专家、学者编著的地震资料

馆藏有新中国成立前我国地质工作创始人翁文灏等老一辈地质专家编著的地震资料，新中国成立后被评为院士/学部位员，共8名院士编著的地震资料(表1)。

表1 我国著名地质专家、学者编著的地震资料

续表

三、资料介绍

1.翁文灏

馆藏翁文灏先生编著的地震资料共4档。

《调查民国六.一月至三月地震说明》该资料记载：民国六年一月至三月地震，综合各省依时刻、烈度和方向三项内容资料可知，除霍山等处地震时间超过1个月外，一般可分三次：一月二十四日上午为第一次；二月二十二日为第二次；三月一日为第三次。第一次和第二次地震震源大致相同，皆在皖鄂豫三省之交境处，同震线形状相近；第三次报告资料不多，从无制图。三次地震以第一次地震最烈，影响最广。前两次地震震源所在地大抵在霍山、商城、麻城和罗田之间。此区由太古宇片麻岩和结晶片岩构成。正是其间的断裂活动造成了这样的地震。从地震史料上看，霍山一带千余年来一直有地震，而且每次历时很久。

《调查甘肃地震大略报告》对1920年12月甘肃大地震造成的损失，地震成因进行了探讨。甘肃大地震震灾范围在兰山、泾原、渭川和宁夏四道，尤以泾原道之海原固原隆德静宁诸县灾情最严重；震中由海原东南、固原西北、复向南经静宁之西达道渭之西部成一带状；震中地恰好处在东侧中生界与西侧太古宇、元古宇接触薄弱地带，当属构造地震。此次大地震发生于12月16日晚八时左右，随后小震不断，至25日又有大震发生。甘肃全省地震死亡人数达24万人，牲畜损失无数。同时造成道路和河流堵塞。世界地震死亡人数少有超过10万人。甘肃此次惨重地震灾害盖因于建在黄土中和黄土上的土窑土屋，发育垂直节理的黄土。它们一旦受断裂错动，极易坍塌。

《甘肃地震考节要》1920年12月甘肃大地震死亡人数超过20万人、山崩川塞，尤为世界罕见，遂引起学者研究之热心。然于甘肃地震遗漏颇多，其结论颇嫌渺茫。兹以宣统年修之甘肃新通志为本，参考研究可知：13世纪前记载，每十年必有一次地震，14世纪以来记载较详，至少每四年必有一次地震；若把倒房毁城伤人称为破坏性地震，那么从公元前8世纪至今，计有68次。平均每100年3次；若从14世纪以来起算，则每100年有7次。明清两朝，甘肃省破坏性地震共有20次。地震迁移往复周年为30年。大震后余震烈度较弱，其间有烈度突高者，但其震中已经迁移，不在原处。甘肃省大地震的原因并非火山，而与地质构造有关。

《调查甘肃地震意见》提出了防治计划：甘肃地震比他省多，平均每4年有地震一次，每15年有伤人毁屋的大震一次。鉴于甘肃灾情之重，预防地震要改变人民居住方式、避免地震火灾，减少损失，还要造林固土，防止山崩；山崩堵塞的河流须急开通，以免上游涨溢为患。据地震史料，中国各省平均每年有地震一次。地震灾害常见。故政府应拨款派员调查研究。首先设置地震计、次设地震机构和培养专门人材。日本有关地震研究诸多方面可以参考。

2.邓起东(地质学家，2003年当选为中国科学院院士)

馆藏邓起东独著或合著的地质资料共2种。

1)《安阳、邯郸、沙河地区地震地质条件及地震活动趋势的初步分析》：①华北平原地震活动与相对隆起背景上最新活动的断陷构造有直接关系；②华北平原地震发育区为北东向隆起与东西向坳陷、北东向坳陷与东西向隆起复合区。因此，安阳、邯郸、沙河渡口地区地震活动趋势：安阳地区位于汤阴地堑之上，为一隆起背景上断陷，近期活动明显，为地震活动危险区；邯郸地区位于太行山与临清坳陷交界处，有近代活动性地带，但为北东向坳陷与东西向坳陷复合区，危险程度次于安阳；沙河渡口地区位于普遍上升的太行山基岩出露区，无大规模深大断裂活动，地震活动性较小。

2)《中国地震构造的主要特征》：中国不仅是一个多地震的国家，而且地震广泛分布于全国大多数省区，除浙江、贵州两省外，均有6级以上地震记载。它们与我国现代地震构造及其活动性有密切联系。本文介绍了中国地震活动分区和板内断块构造以及活动断裂、断陷盆地与地震的关系。研究表明，6级以上强震活动与各断块区及次断块间的活动深大断裂和新断陷盆地带有密切的关系，而6级以下地震则比较分散，震区无明显的构造标志。我国板内应力场，一方面来源于印度板块和太平洋板块的联合作用，另一方面是由各地区地质构造发展特征及地壳厚度变化、深部物质的重力均衡作用产生地区性的垂直附加作用力，这种作用力在华北断块区表现较突出，新疆断块区也有所表现，华南则相对较弱。由于水平和垂直作用力的叠加和联合作用正是我国构造活动复杂化的根本原因。

3.丁国瑜[1980年当选为中国科学院学部委员(院士)，1983年当选为第三世界科学院院士，地质学家]

馆藏丁国瑜独著或合著的地质资料共2种，以地震地质研究资料为主。

《富蕴地震断裂带》本资料以丰富的实际资料和图片对富蕴地震断裂带的几何学、运动学、动力学等方面的特征作了全面的分析和研究，对发震的二台断裂的新活动以及阿尔泰地区的区域构造环境、区域构造应力场、现代地壳运动和动力来源等问题进行了探讨，并结合富蕴地震断裂带的研究阐述了研究地震断层的方法和途径。

《中国地震断层研究》论文集选编的论文，是我国科技工作者多年来进行地震断层考察、实验及理论研究所取得的成果。论文涉及的内容，包括地震断层的几何形态、运动状况、动力学过程等方面，资料比较丰富，并附有大量插图和照片。对从事地质学、地球物理学、地震工程等领域研究的科技人员，以及有关院校师生有一定参考价值。

4.马瑾(1997年当选为中国科学院院士，构造物理与构造地质学家)

馆藏马瑾编著的地震资料1档

《唐山地震与地震危险区》唐山地震区行政区划属唐山市管辖。经过地质调查，了解到唐山地区有多组断层，构造复杂，存在多个应力集中点。其中以唐山、滦县(卢龙)、宁河(黄庄洼)应力集中程较高。它们之间密切关联，所以地震展布面大。唐山本身的发震模式主要是由于北东向断层与东西向断层交而不会。唐山附近高应力区域大，最大剪应力值高，而且平均应力也很高，造成了酝酿高能量地震的条件，也不易产生前震。唐山地震发生本身是由于北东向沧东断裂与东西向怀来、兴隆断裂活动的结果。而宁河、滦县地震则是由于唐山地震发生，促使其应力进一步提高而发展。在特定的区域应力条件下有些点虽具备了发震的构造条件，但不具备发震的应力条件(应力不高)，这就可以从“危险区”中把它们排除。

5.陈庆宣[1991年当选为中国科学院院士(学部委员)，地质力学家]

馆藏陈庆宣先生编著的地震资料1档

《甘肃山丹地震调查报告》1954年2月11日山丹地震，发生在山丹城北龙首山之破拉马顶一带。龙首山绵亘于山丹县城以北，西起弱水，东止永昌以上，长约170km。龙首山主要由南山系石英岩，石英岩质砂岩，千枚岩，结晶石灰岩所组成，不整合于上石炭纪太原系之下。祁连山龙首山当祁吕系山字型构造之西翼。龙首山及祁连山南山系岩层和片理走向大约在北60°西左右，红色花岗岩也大体沿着这个方向侵入。民乐南祁连山玉带沟中南山系灰色薄层细砂岩中有北50°西冲断层，断层面倾向南西，倾角40°，同时发生许多彼此平行的北55°西的小正断层，断面向北东倾斜25°，自下而上依次向北东错动，断距自10cm至20余cm。

6.王竹泉[1957年当选为中国科学院地学部学部委员(院士)，区域地质学家、煤田地质学家]

馆藏王竹泉先生编著的地震资料2档

《京东地震》京东地震自1934年9月23日大震之后，仍不时发生小震，偶亦有较巨之震。发生地震的原因为：渤海地带原为地壳下沉之区域，愈向渤海中心下沉之速度愈大，反之愈近山地其下沉速度愈小，至进入山地则变为上升。在渤海与山地之衔接处，地下易发生不平衡之潜势。当此种潜势逾过一定限度则爆发为断层，而巨震起矣。滦县附近为渤海与山地之衔接地带，故为震中所在地，而生剧震。

《平东地震调查报告》资料以1945年9月23日滦县地震为引言，记述了北京东部滦县唐山等地历史地震频率、震级、地震灾害程度等。并对不同震级造成不同灾害进行了描述。此资料对今后地震预报、防灾减灾等有一定参考价值。

7.谢家荣[1955年被选聘为中国科学院学部委员(院士)，地质学家、矿床学家、地质教育家]

谢家荣院士编著的地震资料1档

《1920年12月甘肃地震报告》1920年12月16日甘肃特大地震发生时刻最早为晚6时35分至47分，大多在7～8时。17日刮大风，黄沙飞天。大震呜声最高，余震呜声较低。大震前没有小震，大震后小震多至几十、几百次。此次甘肃大地震共死亡234177人，这是世界上也未曾有过的重大损失。究其原因与黄土高原土质疏松、穴居黄土、以黄土做围墙以及震发季节和时刻都有关系。此次大地震发生山崩、河道堵塞的地面裂缝甚多。而建筑物倒塌主要与东北西南的地震动力方向有密切关系。甘肃海原、固原、静宁、通渭、隆德、会宁和靖远七县地震烈度达到十级。重灾面积达2万多km2。从上述NE—SW向带状震中分布来看，此次大地震为断裂活动所致。

四、结语

馆藏地震资料，仅是全国地质资料馆珍藏地质资料的“一小部分”。它记载了新中国成立前后我国地质学家，在条件极其困难的情况下，依靠自己的力量，调查了甘肃等大地震的起因、造成的损失，提出了防治规划。这些资料虽然在现今地震地质调查，制定防灾、减灾规划中技术参考价值越来越小，但今后的编史修志中的史料价值将会得到体现。

朱诚的主要学术论文

中国科学(B辑),1992,南极乔治王岛菲尔德斯半岛的冻土结构特征研究, 9期。朱诚等科学通报,1996,上海马桥遗址文化断层成因研究,第2期：148-152，朱诚等。科学通报，2003，对长江三角洲和宁绍平原一万年来高海面问题的新认识，48（23）：2428-2438，朱诚等。科学通报，2005，长江三峡库区中坝遗址地层古洪水沉积判别研究，50（20）：2240~2250.朱诚、郑朝贵、马春梅等。自然科学进展，2005，对长江流域新石器时代以来环境考古研究问题的思考，15（2）：149-153，朱诚。第四纪研究，2002，长江三峡地区汉代以来人类文明的兴衰与生态环境变迁，第5期,518-524，朱诚等。第四纪研究，2006，神农架大九湖15.753kaBP以来的孢粉记录和环境演变，第4期, 26（5）：814 -826，朱诚等。地理学报，2008，重庆中坝遗址地层Na-Ca元素含量揭示的制盐业兴衰史，63（5）：524-534朱诚、姜逢清、马春梅等。地理学报，2009，地层学界近年来对新生代地层学名称使用的变化，64（9）：1143~1147.朱诚、黄铿。地理学报，2008，浙江缙云县大洋山石鼓尖花岗岩坑穴成因，63（7）：735~743.朱诚、崔之久、李中轩等。地理学报，2009，浙江江郎山丹霞地貌发育的年代与成因，64（1）：21~32.朱诚、彭华、李中轩等。地理学报，2007，湖北旧石器至战国时期人类遗址分布与环境的关系，62（3）：227-242，朱诚、钟宜顺、郑朝贵等。地理学报,1995,对庐山东麓第四纪沉积物物源及新构造运动的新认识,第1期，朱诚等。地理学报,1992,天山乌鲁木齐河源区冰缘地貌的分布和演变过程,第6 期，朱诚、崔之久。地理学报,1992,中天山石冰川特征研究,第3期，朱诚、崔之久等。地理学报,1991,南极乔治王岛的地理环境分析,第3期。朱诚等。地理学报,1996,长江三峡及江汉平原全新世环境考古与异常洪涝灾害,第 6期，朱诚等。地理学报，2000，福建冠豸山丹峡地貌成因及旅游景观特色，55（6）:679-688，朱诚等。地理学报，2003，皖南花山石窟群开凿年代地衣测年及成因，58（3）：433-441，朱诚等。地理学报，2005，安徽齐云山丹霞地貌成因，60（3）：445-455。朱诚、彭华、李世成等。地理学报，2005，对江苏胥溪河成因及其开发利用的新探讨，60（4）：673-679。朱诚、林承坤、张芸等。地理学报（台湾），2006，苏北地区新石器时代至商周时期人类遗址时空分布问题探讨，（44）：67-78，朱诚、郑朝贵、顾维玮等。地质论评,1994,对用Fe3+/Fe2+探讨庐山第四纪古温度的讨论,第3期，朱诚。地质论评，2005，南京江北地区9490-4840aBP环境演变的地层记录研究，51（3）：347-352，朱诚等。沉积学报,1995,天目山姚砂岭地区第四纪沉积环境研究,第3期，朱诚等。地理研究,1996,分形方法在庐山第四纪沉积环境研究中的应用,15卷第4期，朱诚等。地理研究,1997,南京江北地区全新世沉积与古洪水研究,16卷4期，朱诚等。地理科学，2009，浙江方岩丹霞地貌发育的年代、成因与特色研究，29（2）：229-237.朱诚、彭华、欧阳杰等。地理科学,1992,中天山泥流舌和泥流阶地运动特征及其蠕动机制,第4期，朱诚等。地理科学,1994,中安第斯山地冰缘地貌特征研究,第1期，朱诚等。地理科学,1991,菲尔德斯半岛冰缘地貌分布及其与冰川历史的联系,第2期，朱诚等。地理科学,1996,庐山、黄山和天目山地区第四纪沉积环境比较研究,第1期，朱诚等。地理科学,1996,长江三角洲及苏北沿海7000aBP来海岸线演变规律分析,3期，朱诚等。地理科学,1997,南京宝华山地区全新世沉积环境研究,第3期，朱诚等。地理科学,1998,南京汤山猿人生存古环境重建探讨,第4期，433-441，朱诚等。地理科学，2003，长江三角洲长江以北地区全新世以来人地互动关系的环境考古研究，23（6）：690-697，朱诚、张强等。南京大学学报(自然科学版),1994,黄山逍遥溪地区第四纪沉积环境,第3 期，朱诚等。南京大学学报(自然科学版),1996,南极乔治王岛地温振荡特征,第4期，朱诚等。南京大学学报(自然科学版),2000，江苏龙虬庄新石器遗址环境考古研究，第3期，286-292，朱诚等。南京大学学报(自然科学版),2000, Neolithic Cultural Interruptions and Holocene Buried Palaeo-Trees in the Yangtze Delta,第6期，朱诚等。南极研究,1990,南极乔治王岛菲尔德斯半岛冷圈结构特征研究,第4期，朱诚等。南极研究,1991,南极乔治王岛菲尔德斯半岛冰缘地貌过程分析,第3期，朱诚等。冰川冻土,1993,论坡地冰缘地貌的发育模式,第2期，朱诚等。冰川冻土,1989,从砾向组构看天山叶状石冰川的表面运动特征，朱诚等。冰川冻土,1990,论天山季节性冻胀丘的发育特征和过程,第1期，朱诚等。冰川冻土,1992,全球冰缘地貌综合区划初探,第2期，朱诚等。

缓倾角张性正断层成因机理的探索

在水电建设中，对岸坡岩体的倾倒性弯折与松弛断裂现象，往往产生构造说与重力说不同形成机理的认识，黄腊石滑坡体下伏基岩中，存有顺坡向、盲性、缓倾角张性正断层，对其形成机理，亦产生不同说法，黄腊石滑坡的勘测与科研，深入仔细而全面，为问题作出正确的科学判断，夯实了完美的基础。兹介绍如下。

4.4.2.1 重力形成说的不足

重力说认为，黄腊石区为逆向坡，又为软硬相间岩层，其中挠曲与层间错动发育，边坡具易变形的物质基础;区内除小的EW向断层外，SN向断层，使其又具易变形的边界条件;长江下切形成侧向卸荷高坡，在侧向回弹松弛与重力的长期作用，产生岩体拉张与倾倒弯曲，原有断裂与层间错动，进一步扩展与拉张。在1号平洞中，岩体松弛变形的水平深达215m，垂直深达100m。经铁道部第二设计院、长江水利委员会设计院的数值分析，得在边坡垂直深100m范围，最大主压应力方向与边坡倾向斜面近于平行，坡脚处的压应力为1MPa，缓倾角断层岩桥处，应力增高为2.5MPa。此应力值不会破坏岩体，也不能使缓倾断层上盘岩体抬升扩张。应有叠加力量使产生后期改造。

4.4.2.2 后期构造作用改造的探索未获有力论证

对盲性的缓倾角张性正断层的形成机理，必然考虑后期构造作用的改造影响，为此长江水利委员会三峡勘察总队委托中国地质大学，进行本区缓倾角断裂的显微构造研究，以求证实。

(1)缓倾角断裂的显微构造研究:吴树仁、晏同珍、吴光等采用宏微结合方法，在宏观变形研究基础上，对缓倾角断层作系统取样，采用多种手段研究其微观构造特性，其成果刊于湖北省暨武汉岩石力学与工程学会1992年5月第四次学术会议论文集。摘编如下:

断层角砾岩。角砾主要是原岩和方解石碎块，棱角分明，大小不均。仅角砾之间略具胶结，呈半成岩状态，胶结疏松，胶结物为钙质和粘土质，角砾和胶结物均为断裂改造时原岩被就地碾碎的物质，反映断层位移量小，活动时代较新。

断层泥。断层在运动中搓碾摩擦，产生断层泥。新活动的断层易形成和保留断层泥，老断层常脱水转化为碎粉岩。微观分析，碎粒含量20%左右为含碎粒的碎粉岩，碎粒与碎粉成分为母岩与方解石微晶体。断层泥经差热分析，其粘土矿物没有明显的矿物变异和元素迁移。说明断层改造发生在温压低的地壳表层环境。

微裂缝。缓倾断裂带中微裂隙极其发育，计EW向、SN向、NE50°三组，以EW向最为发育，镜下其最大密度1mm有5条，显张性，充填方解石。构造张性脉中方解石纤维生长方向为EW，定其最大主应力方向为EW。EW向裂隙中早期方解石脉破裂发育e双晶，晚期方解石脉基本未变形，显多次活动特性。EW向微裂隙，明显切割了SN向微裂隙，其水平错距为1mm。说明EW向微裂隙活动形成期最晚。

变形矿物的显微构造。微裂隙中脉方解石，在变形过程发生破裂和晶内滑移，形成方解石e双晶，众多岩石样品光性薄片镜下的方解石e双晶统计，一组的发生率小于30%，二组的发生率小于20%，根据Jamison等(1976)建立的经验公式，用不同组的e双晶进行差异应力估算，得本滑坡正断裂活动的差异应力为30～50MPa。

变形矿物的位错构造。用透射电镜进行微裂隙方解石脉的超微观位错分析，并与北侧宝塔河煤矿区，EW向区域断裂F6断层中石英超微观位错分析对比，以助判别形成机理。

变形矿物晶体内的游离位错分布不均。无稳态蠕变特征。其密度方解石脉为106～108条/cm2。变形石英为107～109条/cm2。用以计算断层活动最强一次的差异应力，得缓倾断层为50MPa，与用e双晶估算基本一致。区域陡倾断层F6为133.7MPa。在变形中，位错滑移到相同移滑面，形成高密度排列的位错壁。由不同方向位错壁围成的域叫亚颗粒。位错壁与亚颗粒，是中高温型塑变的位错构造类型。本研究中只有F6断层中变形的变形石英内，具有少量位错壁。表明F6与滑坡区缓倾角断层的变形机理不同。

在低温变形环境中，常见不同方向的位移线，相互交叉成位错网。随变形增强，不同方向的位错线缠绕在一起，成为位错缠结，形成局部很高的位错密度。易发生脆性破裂而释放作用能。

初步认识、滑坡区的缓倾角张性正断层是近代在地表浅层低温低压环境下，产生脆性破裂的再造变形，其活动的最强差异应力为50MPa，与区域性构造断裂的形成机理有明显差异。但以镜下构造张性脉中的方解石纤维生长方向为EW，判定主应力场为EW，与近代新构造应力场方向一致，似为新构造作用的派生断裂。

(2)构造再造的时空分析:滑坡区原低序次压剪性小断层。经后期近地表低温低压脆断破坏，改造为张性正断层，其变化应遵循基本原理与规律，先从时空研究进行判断。

区内构造运动情况及其特性。经国家地震局审查1990年6月湖北省地震局提出本工程区域的专项地震研究报告，其中构造部分指出，燕山运动是本区地史上极为重要的构造运动，在SN向水平挤压力场的强烈作用下，使盖层与古老地块产生强烈的褶皱与断裂。自晚白垩世，区内主应力场发生改变，运动由挤压转为拉伸，产生大面积的抬升与沉降的断块运动。形成一些长条状的地堑洼地。新构造运动基本继承前期运动的特点，在升降同时伴有老断裂继承性活动，以SN向的活动较明显，NE、NW向次之，近EW向则相对逊色，新生的断裂活动极其微弱。三峡地区的新构造运动是大面积上升，发育三期五级夷平面，多层喀斯特地貌与多级河流阶地。

峡区阶地与地形相关变化。三峡地区、自重庆至宜昌，沿江有发育情况不等的6级阶地。宜昌发育较全，其Ⅰ—Ⅵ级阶地，经14C测定，其年龄为1、2.5、9、42、73、110万年，重庆有5级阶地，其Ⅰ级阶地年龄与宜昌Ⅱ级阶地相当，应为Ⅱ—Ⅵ级阶地，黄腊石滑坡区附近，仅巴东西渡口有Ⅰ级阶地外，无其他阶地，但本区距下游42km的新滩处，有Ⅰ—Ⅳ级阶地，距上游56km的巫山有Ⅱ—Ⅳ级阶地，按自然坡降进行上下游相应各级阶地的连线，求出滑坡区与各级阶地相应的地面高程为95、114、147、187、207、238m，其对应年龄为1、2.5、9、42、73、110万年。据许学汉先生著的《新构造研究与应用》，李兴唐等先生所著《区域地壳稳定研究理论与方法》二书中，有如下的论述，110万年的元谋运动，滇中抬升，攀西裂谷下陷，使金-雅水系南流受阻，形成攀西河湖环境，沉积了下昔格达层沉积。50～70.3万年与20～50万年，再次产生升降，沉积了上昔格达层和类昔格达层。据韩文峰等(1993)论述，14×104a前的构造抬升，使青藏高原隆升达千米。(3～5)×104a的活动，使柴达木盆地发生了巨大的构造改变。1×104a前的运动，黄河袭夺了若尔盖盆地。西部上述间歇抬升地质事件，在本区反映为对应的6级阶地。

缓倾断层的再造演绎。2号洞内缓倾角的F48断层，初次再造发生于(64.5～71.1)×104a，再后为15×104a，4.65×104a，拉张缝中的破碎方解石年龄为1.2×104a，洞口地形，形成于110×104a以前，表明在边坡形成后，断层不断产生再造演变。

(3)问题:压剪性缓倾断层再造为张性正断层，是浅表层低温低压环境下产生。河溪蚀切后的突出部分，是EW向平板面上不连续的载体，不具有EW向传力特性。构造作用所产生的形变，以深部为显，低序次形变应与深部有关联。仅在表层载体性部位形成增强反映，与自然规律欠相应的协调论据。用地震说亦不能解释其态势特征与发展。详细勘探与科研成果，不能获构造作用所产生的证实效果。

4.4.2.3 匿能---温差应力现成为探索缓倾角断层再造的又一思路

由于过去未注意其影响，所以勘探与科研监测中，未注意搜集其有关信息与参数。现只能运用书本上的经验数据进行探索。

(1)计算公式与参数:本书所述温差应力是指温度下降，岩体不同深度间温差形成的差应力。因冷锋自表向内传播，冷缩所形成的拉应力是向表层向上部，这是反应力应变问题。应变中岩体力学参数不断劣化，须依据实际情况确定，并应掌握其特异的各向异性特点。据此采用1.17式进行求解。其式为:

反应力应变岩石力学在工程中应用

式中:σ'x、σ'y、σ'z为物理方程的应变方程，以与热应力方程σx、σy、σz区别。бtr代表仅有z向时间维影响的拉应力。ν为泊松系数，本滑坍堆体积的ν=0.38～0.5，松弛变形岩体ν=0.3～0.47。бtrl代表z向有时间维与垂直边坡面的尺度维影响的拉应力。本处无应力方程所需参数，故采用1.12式，即σtTl=βEΔT求其拉应力。

表4.2 本区岩体变形参数及热应力系数

因无相关热力学参数的试验研究成果，只有采用表1.3的经验值，依据表1.3、结合本区情况建立表4.2。依据表4.2，估算出本区计算时等效的岩体变形参数与热力学应力系数值。如表4.3。

表4.3 等效岩体变形参数与热应力系数

(2)重力与可能最大的温差应力:计算背景:在缓倾角张性正断层上盘，为坍滑堆积体和松弛变形扰动岩体，其容重为2.0t/m3与2.5t/m3。本区年度平均温度为18℃，其埋深应在松弛扰动岩体之下。故研究区域全在变温带中，岩体中每变化1℃的深度差，坍滑堆积体约为3.0～3.1m，松弛扰动岩体约为5.5～6.5m。各类岩体厚度，依据1、2、3号洞查明，堆积体水平长为49～50m，边坡坡度按平均30°，则垂直边坡厚度为24.5～25m，其最大温差为8℃。松弛岩体水平长50～52m，垂直边坡厚为25～26m，其最大温差为4℃。但1号洞中水平长97m，垂直边坡厚41m，其温度差为6.3℃。本区边坡坡度为25°～37°，对各处岩体垂直厚度影响较大，须依据实际确定变化范围。断层上盘岩体自重按H1γ1+H2γ2式求算，温差应力按β1E1ΔT1+β2E2ΔT2求算，其成果如下表4.4。

表4.4 重力与可能最大的温差应力

(3)断层面上辏力演绎与其端部集中应力:因地形坡度变化，断层面上由冷缩拉张力与重力形成指向差异的向外拉伸合力，而不同指向的拉伸合力又形成统一合力，成为拉剪性拉平势场力。因断层面不具抗拉特性，故拉张力向断层端部集中，此集中应力值，按:

反应力应变岩石力学在工程中应用

式中σLtw为深度尺度维值与w重力合力所形成张性拉剪力。L为断层长度，经洞孔勘测控制其长约100m左右。其式求解成果如表4.5。

表4.5 缓倾角断层应变研究成果

所得断层端部集中应力与自重力值，所形成的差异应力与微构造研究的30～50MPa差异应力值一致，获证实结果，由表向内随季节变化产生的温变，深部明显滞后，故一般达最大可能的温差应力，历时短而少，只有特殊气候条件如冰期，才会有明显影响，亦阐明其活动具有间歇活跃特性。SN向拉剪力，产生EW向张缝，其中充填方解石纤维亦EW增长，可解释为EW向主应力作用的误解。

堆积体中当温变很快，上下间温差达20℃时，其冷缩拉张力为0.54MPa，仰角65°，其重力为0.48MPa，则合力为0.23MPa，仰角0.5°，是较标准的拉平势场力。此力大于松散岩体抗拉强度，会产生平行边坡走向的张缝，雨水下渗、形成叠加的动、静水压力与加大的温差应力，增长对稳定不利影响，边坡稳定分析中应注意这一重要因子。

(4)匿动力分析小结:温差应力这一为人所忽视的匿动力，是形成缓倾张性正断层的主导作用，依据书本资料，参照工程实际，定出计算参数，结合断层背景条件，逐条断层核算，获与隐微构造分析一致的成果，得理想的证实效果。