涉县断裂活动特征及对寨上公路特大桥影响评价

冉志杰，彭远黔，温 超，孟立朋，王 燕

(河北省地震局，石家庄 050021)



涉县断裂活动特征及对寨上公路特大桥影响评价

冉志杰，彭远黔*，温 超，孟立朋，王 燕

(河北省地震局，石家庄 050021)

拟建长995 m横跨清漳河的寨上公路特大桥，位于涉县断裂附近，应用浅层地震勘探技术对涉县断裂进行探测，确定断裂与桥梁位置关系及其活动特征，依据相关规范评价断裂对桥梁的影响，为桥梁的抗震设计提供依据。

涉县断裂；浅层地震勘探；断裂活动特征

0 引言

随着河北省公路建设的飞速发展，越来越多的公路在太行山山区修建。太行山受断裂构造的影响，地质环境极为复杂。断裂构造在工程应用中对公路桥梁的选址尤为重要，对断裂构造的研究是公路工程勘察、设计的一项重要工作。拟建995 m长横跨清漳河的寨上公路特大桥，位于涉县断裂附近，该断裂附近发生过1314年6级地震，并且断裂附近现今小震活动频繁。因此，为了确定该断裂的展布位置及其活动特征，采用浅层地震勘探技术对该断裂进行探测，依据相关规范评价断裂对桥梁的影响，为桥梁抗震设计提供依据[1-3]。

1 工程概况、涉县断裂构造特征

拟建的长995 m横跨清漳河的寨上公路特大桥，位于河北省涉县县城东南，为234国道涉县段(含绕城)经营性收费公路项目控制性工程。桥址附近发育有涉县断裂。

涉县断裂位于涉县盆地东侧，涉县盆地的形成受其控制。断裂北起井店以北，向南经茨村至神头以南，长52 km(图1)，走向NE30°～50°，倾向NW，倾角60°；断裂在茨村一带落差较大，达50～60 m，震旦系与奥陶系灰岩接触，破碎带宽达50 m，在卫星影像上断裂有清晰的显示，断裂沿线发育断层三角面、陡坎、断层沟谷等地貌特征(图2)。

台村—神山钻孔资料揭示，靠近涉县断裂一侧，中、晚更新世时期普遍堆积的砾石、棕红色黄土一般厚60 m以上。在位于涉县县城东南化肥厂公路旁的断裂露头显示，断裂发育于震旦系矽质灰岩地层中，其他地段未见出露，被较发育的山前冲坡积群覆盖，沿垂直山体走向的冲沟发育(图3)。在断裂附近曾发生过1314年涉县6级地震，现今小震活动较频繁。

2 涉县断裂浅层地震勘探

2.1 剖面位置、勘探场地第四系地层

涉县断裂主要展布于基岩区，为确定涉县断裂在桥址附近的展布位置，分别在山坡脚覆盖层堆积较厚的涉县寨上村东南和清漳河河岸冲积覆盖层达50 m左右的茨村东布设了浅层地震勘探剖面。SX01剖面位于寨上村东南，走向NW60°，剖面长400 m，沿两山之间山谷坡脚布设；SX02剖面位于茨村东，走向NW30°，剖面长686 m，位于清漳河河南岸(图4)。

图1 涉县断裂展布图

图2 涉县东南方向沿山前发育断层陡坎及三角面呈线状展布(据google地图)

图3 涉县断裂素描图(化肥厂公路旁)

图4 浅层地震勘探剖面位置图

据SX01剖面场地附近出露地层剖面对比追踪，SX01剖面勘探场地上覆黄土层，其下为奥陶系灰岩。

据SX02剖面场地附近茨村 NO2钻孔资料，SX02剖面勘探场地上覆盖层为中更新统砾石层，其下为震旦系石英岩(图5)。

图5 涉县—茨村钻孔地质剖面

2.2 数据采集和处理方法

数据采集采用美国Geometrics公司Strtavisornzxp96高分辨率数字地震仪，采用70 kg冲击夯源单点18次叠加激发地震波，并在夯源底部垫金属垫板，以便提高地震波能量的传播。

合理选择观测系统和数据采集参数是确保获得良好勘探结果的关键。通过现场试验和综合分析，并考虑断裂埋深、勘探场地近地表地层等因素，最终确定4 m道间距、8 m偏移距、9次覆盖，0.7 s记录长度，0.25 ms采样间隔，滤波器带宽15～250 Hz。

为提高地震勘探的精度，采用前方接收排列、后方激发、上倾接收、下倾激发，连续向前追踪的反射波观测系统。

数据处理采用水平多次叠加的方法，主要处理方法有：振幅恢复、地表一致性振幅补偿、数字滤波、初至静校正、反褶积、速度分析、动校正、剩余静校正、叠加、偏移、时深转换等[4-5]。

2.3 地震反射剖面特征

SX01测线位于寨上村东南，剖面长400 m，由浅层地震勘探反射剖面可见(图6)，在剖面250 ms以上呈现出反射波能量较强、震相丰富的反射波组。

根据勘探场地地层资料和剖面上反射波组特征对比分析，在剖面上解释一组反射波组，以To表示，为奥陶系灰岩顶界反射。由剖面上波组反射特征可以看出，To反射界面的形态变化较大，在剖面西北段起伏变化，在剖面东南段呈现水平状，在反射时间150～250 ms之间存在一向东南倾斜的反射波组。

在剖面桩号0～280 m之间，To反射同相轴能量较强，连续性好；但在桩号280 m附近，To及其以下反射同相轴出现错动。由此可见，在桩号280 m附近应存在断裂，地表投影坐标113°40′46.29″，36°32′44.68″，为一视倾向西北、上陡下缓的正断层，上断点深度35 m，错断To界面，错断到上覆盖黄土层中。从断裂在剖面上出现的位置来看，它们应该是涉县断裂在地震反射剖面上的反映。

SX02测线位于茨村东，剖面长686 m，由浅层地震勘探反射剖面可见(图7)，在剖面150 ms以上呈现出反射波能量强、震相丰富的反射波组。

根据勘探场地地层资料和剖面上反射波组特征对比分析，在剖面上解释一组反射波组，以Tz表示，为震旦系石英岩顶界反射。由剖面上波组反射特征可以看出，Tz反射界面的形态变化不大，略有起伏变化。

在剖面桩号370 m附近Tz及其以下反射波同相轴出现错动，由此可推断，在桩号370 m附近应存在断裂，地表投影坐标113°40′25.54″，36°32′20.02″，为一视倾向WN、上陡下缓的正断层，上断点深度25 m，错断Tz界面，错断到上中更新统砾石层中，最新活动时代为中更新世。从断裂在剖面上出现的位置来看，它们应该是涉县断裂在地震反射剖面上的反映。

图6 SX01测线浅层地震勘探反射剖面图

图7 SX02测线浅层地震勘探反射剖面图

3 结论

根据浅层地震勘探结果(剖面SX01、SX02)以及前人的研究成果，基本探明涉县断裂的位置，断裂呈NE走向，展布于桥址东南(图4)，距桥址最近距离420 m；断裂展布与桥梁近似平行，断裂上断点最浅埋深为25 m，最新活动时代为中更新世，属非全新世活动断裂。依据《公路工程抗震规范》(JTG B02-2013)、《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008)有关条款的规定，施工时可不考虑该断裂错动对桥梁的影响。

[1] 王振东.浅层地震勘探应用技术[M].北京: 地质出版社,1988.

[2] 俞寿朋.高分辨率地震勘探[M].北京: 石油工业出版社,1993.

[3] 刘保金,张先康,方盛明,等.城市活断层探测的高分辨率浅层地震数据采集技术[J].地震地质,2002,24(4): 524-532.

[4] 杨歧焱,彭远黔,尼玛,等.日喀则城市活断层地球物理勘探方法和成果[J].地球物理学报,2015,58(6): 2137-2147.

[5] 蔡玲玲,杨歧焱,郭秋娜,等.综合地球物理方法在地震安全性评价中的应用和成果[J].华北地震科学,2016,34(1): 21-29.

The Active Characteristics of the Shexian Fault and the Evaluation of Its Impact on Zhaishang Super-large Bridge

RAN Zhi-jie,PENG Yuan-qian*,WEN Chao,MENG Li-peng,WANG Yan

(Earthquake Administration of Hebei Province,Shijiazhuang 050021,China)

The Zhaishang super-large bridge is a 995 m long bridge proposed to build across the Qingzhang River,near the Shexian fracture.The relationship between the fracture and bridge location,the characteristics and activities of the fault is determined with the application of shallow seismic exploration technique,and it will provide the basis for seismic design of the bridge.

Shexian fault; shallow seismic detection; activity characteristic of fault

冉志杰，彭远黔，温超，等．涉县断裂活动特征及对寨上公路特大桥影响评价[J]．华北地震科学，2016，34(4):49-53.

2016-01-06

河北省地震科技星火计划项目“河北省1∶25万构造图编制”(DZ20150504104)

冉志杰(1979—)，男，河北辛集人，高级工程师，主要从事地震活动性研究．E-mail：ranzhijie0927@126.com

*通讯作者：彭远黔(1965—)男，高级工程师，主要从事工程地震研究．E-mail：pengyq84531@126.com

P315.925

A

1003-1375(2016)04-0049-05

10.3969/j.issn.1003-1375.2016.04.008