活動斷層的避讓問題探析

牟再來

（成都理工大學，四川 成都610059）

活動斷層是地震發生的主要原因，當前國家地震預報工作無法完全滿足建筑物設防抗震的要求。應基于活動斷層探測工作科學設置避讓寬度，進而規避活動斷層可能遇到的地震災害。因此，有必要深入分析活動斷層避讓關鍵問題，明確避讓對象和位置，為地面建筑物開展科學避讓斷層工作提供技術支持。

1 活動斷層概述

中國活動斷層分布十分廣泛，屬于多地震國家，在發生地震災害時震級大、頻率高，災害嚴重。同時，活動斷層和地震帶之間關系密切，活動斷層帶是決定地震帶分布和發生地震問題的主要因素。因此，勘測和定位區域地下活動斷層可以測評斷裂區域周邊的強地面活動，為區域防震減災提供支持。確保新建項目避開活動斷層，并為已存在建筑物提供加固抗震的技術支持。

通過研究地震斷裂、斷層等方面發現，通常地震災害主要是地殼已經存在的活動斷層發生滑動、斷裂所產生的結果[1]。地震原因是活動斷層面發生閉鎖問題，導致其積累彈性應變力。當增加值達到某一特定摩擦強度后，會導致地殼內發生地震問題。活動斷層避讓工作則借助地質構造原理明確避讓對象，通常未發生地震斷裂的區域會由于原始活動斷層破裂帶而出現地震問題，因此應圍繞物理、地質等方面明確活動斷層的避讓問題。

2 活動斷層避讓問題分析

2.1 避讓對象及斷層定位

2.1.1 避讓對象

活動斷層包含兩類，分別為第四系覆蓋斷層和可見地表跡線情況，前者屬于隱伏活動斷層，而后者是常規活動斷層。隱伏活動斷層破裂拓展階段涉及到位移量、斷層傾角、材料力學性、松散沉積厚度等要素，因此斷層的類型、拓展方向、地標位置、變形幅度等具有隨機性。若斷層拓展至地表后，出現破裂帶或形變帶，則可以顯示局部特征，其寬度具有穩定性。隱伏活動斷層由于被沉積物所覆蓋，其地表缺少明顯活動斷層，因此無法精準定位避讓活動斷層。不過研究發現可見地表跡線活動斷層會借助位移和發生間隔有規律地反復發生斷裂問題，出現局部化特征，便于工作人員明確避讓對象和實際位置。例如，新時期地面建筑物大多屬于地下工程項目，需要開挖數十米的地基。因此，利用地基開挖或探槽設備（埋深低于5 m）可以明確該區域隱伏活動斷層，進而定位避讓對象。同時，當多種機械設備無法定位隱伏活動斷層時，地表可能出現斷裂問題，但位置不固定。因此可以在活動斷層地表上進行垂直投影，借助“地球物理”勘探的方式，將投影位置設置為標志線（點）。結合《建筑抗震設計規范》中的相關條款劃分影響帶，在區域內控制建設項目，并提升設防抗震的標準[2]。

2.1.2 斷層定位

當地面建筑物跨越或接近活動斷層時均會受地震影響導致結構破壞，甚至因地表錯動而出現損毀問題。活動斷層的危險率受地震災害間隔復發時間、活動斷層復雜性、建筑物結構的影響。活動斷層結構和位置是避讓該位置災害帶的關鍵。當開展避讓活動時，需要借助大比例尺填圖、探槽等技術確定活動斷層的傾向、走向、傾角，在探槽壁上設置分支、主斷層、次級斷層等結果[3]。注意變形帶的寬度應設置為十幾米，從而劃分出活動斷層的變形范圍。此外，有關地質工程師、地質專家結合活動斷層探測技術定位災害帶位置，可以劃分主斷層周邊的變形帶界限，確保探槽間隔低于10 m，分布圖比例尺大于1∶1 000。

2.2 斷層局部特性

當發生地震災害時，活動斷層會在地表出現局部特征，其破裂的寬度受到位移數值、斷裂類型的影響。當處于活動構造劃定時間域內，應力場穩定，活動斷層性質固定。因此明確避讓活動斷層關鍵問題是鑒定斷層活動性，進而針對性制定解決方案。以汶川地震為例，地震前期龍門山區域斷裂帶的映秀斷層與灌縣—安縣斷層形成多處斷坎。經過汶川地震后又出現新的破裂問題，其中包含隆起、地段層陡坎、正斷層陡坎、走滑陡坎等情況。因為汶川地震大多屬于垂直差異性破裂帶，因此周圍建筑物受到影響的主要原因是地表變形的梯度，當該數值小于0.03 時，輕度損傷建筑物；該數值在0.03～0.07 時，中度損壞建筑；該數值在0.07～0.1 時會嚴重損壞建筑；變形梯度大于0.1 會導致建筑物完全倒塌。

2.3 斷層破裂帶寬度

2.3.1 走滑斷層

走滑斷層是斷層面直立且塊體做水平運動的斷層，其中包含斜滑斷層、左旋滑斷層、右旋滑斷層。例如，中國青藏高原鮮水河、東昆侖、阿爾金斷裂等均屬于左旋滑斷層問題。常規情況下走滑斷層產生的破裂問題會按照地表跡線呈對稱式分布，平均寬度是30 m。若破裂寬度受到走滑斷層重疊數值或自身寬度的影響，當寬度在數十米時，可將該區域設置為變形帶進而完成避讓。若寬度較大，應借助探槽的方式設置地質變形帶、級斷層的邊界，進而科學分析避讓距離。

2.3.2 傾滑斷層

傾滑斷層可以劃分為正斷層、逆斷層兩種，因為二者的上盤變形數值相較于下盤略大，會出現上盤效應，因此區域災害帶的實際寬度是下盤的2～3 倍。在思考避讓問題時，應將上盤效率歸入研究范圍內，若下盤的最低避讓距離是變形帶外15 m，則上盤的變形邊界是30～45 m。由于正斷層地表位置傾角是50°～30°，因此建議其上盤最小距離應設置在邊界外部的30 m 位置。

2.3.3 逆斷層

中強度、大型、特大型地震均會出現地表破裂問題，其破裂長度、復雜度、地表破裂等過程會影響地表建筑物，導致其破損或倒塌。同時，嚴重的地震災害會出現山體崩塌等災害問題，導致建筑物損壞。通過分析汶川地震地表破裂寬度數值、其他逆斷層破裂寬度，借助寬度統計方式得到可活動的逆斷層寬度是30 m。因此，有必要加強對活動斷層的研究，針對避讓帶加大執法、立法力度，提升區域震害預防水平。

2.4 避讓距離確定

2.4.1 基本值確定

若斷層傾角約等于90°且無斷層陡坎問題，斷層和周邊建筑物的最小安全距離是基本避讓距離，可用Do表示（單位是m）。由于特殊建筑和一般建筑的安全要求具有差異性，在設置避讓距離時應結合其危險性確定如下數值：一般建筑物和全新世破裂區域的基本避讓距離是15 m；一般建筑物和晚更新破裂區域的基本避讓距離是8 m；特殊建筑物和活動斷層跡線的基本避讓距離是400 m。

2.4.2 一般建筑物避讓距離

建議結合逆斷層、正斷層、走滑斷層等類型，依據地基深度、斷層傾角等數值確定晚更新和全新世的斷層距離。當建筑物在走滑斷層的下盤位置時，應按照Dd=Do計算避讓距離Do，其中Do為基本避讓距離，斷層傾角接近90°，單位是m。Dd為斷層下盤的避讓距離，單位為m。若建筑物處于走滑斷層的上盤區域，則計算公式為：

式（1）中，Dn為上盤避讓距離；Hb為地基深度；α為斷層傾角。

2.4.3 特殊建筑物避讓

特殊建筑物實際上是具有特殊要求的項目，若發生地震會產生嚴重的災害后果，因此建議依托特殊建筑物標準進行建設。在分析避讓問題時，應結合建筑物的特殊性和抗斷情況規避活動斷層，并研究強地面活動出現的地基錯位、振動破壞導致的倒塌問題。

2.5 抗斷問題

當前中國現代化城市的建設使得農村人口向城市轉移，城市建設規模逐漸增加。因此有必要精準設置避讓距離，以下圍繞兩方面，結合活動斷層破裂帶的寬度提供化解避讓問題的建議。

2.5.1 一般工程

當一般建設項目接近走滑層區域，建議設置最小的避讓距離，范圍是變形帶邊界至內外部的15 m。若工程處于正斷層位置，則應分析斷層的上盤問題，確保下盤的最低避讓距離是變形帶外部的15 m，上盤的最低避讓距離是變形帶外部30 m。如果項目位于逆斷層周邊，下盤的最低避讓距離是變形帶外部15 m，上盤的最低避讓距離是變形帶外部45 m。

2.5.2 關鍵工程

關鍵工程的建設規模大、要求高，建設過程十分重要，需避免地震引起的次生災害。由于逆斷層的破裂度和建筑毀壞度相較于走滑層嚴重，因此處于傾滑層的關鍵工程（生命線工程、應急指揮建設項目等）需設置大于3 km 的避讓距離。若建設測試項目、生產項目、易燃易爆項目時，應將距離控制在大于5 km 的范圍。因此，有必要結合傾滑斷層、走滑斷層的破裂特點與差異性，優化地基抗斷及結構設計，發揮吸收、分散功能，化解地震錯動和破裂產生的消極影響。

3 結論

綜上所述，活動斷層避讓過程是指有效、積極地規避地震災害損失的方式，核心是判斷斷層實際空間位置。因此，有必要明確斷層避讓問題，定位活動斷層的精確位置，圍繞設計、規劃、建設等過程定位活動斷層并完成科學避讓，明確避讓距離、定位基礎抗斷層，設置避讓參照對象，提升項目防震減災的功能。