破碎帶

岩體中具有一定寬度和相當延伸長度的非單一裂縫組成的破碎條帶地段。使岩體喪失其連續性和完整性。由斷層所生成的破碎帶含有斷層角礫岩、碎裂岩、糜棱岩或斷層泥等。由斜坡破壞生成的破碎帶也可含有角礫、碎裂塊石和糜棱狀粘土等。由破碎帶組成的滑帶為滑坡體的滑動位置。

基本介紹

• 中文名：破碎帶
• 外文名：Crushed zone，fracturezone

定義

由斷層或裂隙密集帶所造成的岩石強烈破碎的地段。前者又稱為斷層破碎帶。破碎帶的寬度有達數百米甚至上公里者，長度可為數十米乃至數十公里。按其形成時的受力狀況，可分為壓性、扭性和張性三種。其主要特徵為破碎性和波動性，前者是最普通的，後者則是部分的或個別的。

裂隙可能由礦物充填，呈網狀脈絡，也可能大致相當於斷裂帶。同斷層相伴生的破裂帶內充填有由斷層壁撕裂下來的岩石碎塊、碎石和斷層作用而成的粘土物質。破碎帶也稱碎裂帶，有的被重新膠結起來形成破碎岩、斷層角礫岩等。規模較大的斷裂帶常為多期活動，隧道及地下工程在這種地段通過時，常發生嚴重坍方、冒頂、湧水，甚至引起山體滑動以至在建成後長期整治不好而應儘量避免。

斷層破碎帶

生成原因

構造活動造成地層發生拉張性或擠壓性破碎，主應力帶就是主斷層面分布區，兩盤破碎產生的各種岩塊等物質充填在發生斷裂的2斷層面之間的空隙中，後期發生膠結，形成斷面充填物。另外，由於應力帶的不均勻分布，在斷層面附近也可能產生派生裂縫。露頭研究表明，斷層破碎帶主要由斷面充填物和派生裂縫組成。然而，在不同性質的地層中，斷層破碎帶的發育結構不同、發育規模不同，斷層破碎帶的寬度也不同。斷層面附近的斷面充填物和派生裂縫呈對稱或不對稱狀態分布。斷面充填物的邊界是主要的斷裂面，而破碎帶邊界則是視研究區的具體情況而定。斷層性質不同，斷面充填物和派生裂縫的發育程度也不同。

斷層破碎帶的類型

1. 結構對稱的斷層破碎帶：斷層破碎帶結構發育完整，派生裂縫-斷面充填物-派生裂縫以斷面為中心對稱分布；
2. 結構不對稱的斷層破碎帶：由派生裂縫和斷面充填物組成的結構不對稱的斷層破碎帶；
3. 結構不完整的斷層破碎帶：斷層破碎帶結構不完整，可進一步細分為只發育派生裂縫的斷層破碎帶和僅發育斷面充填物的斷層破碎帶；
4. 結構複雜的斷層破碎帶：①斷層破碎帶太複雜，測井上難以區分兩者；②派生裂縫或斷面充填物均不發育，斷層破碎帶厚度為零，但這種情況在張性斷裂發育區非常少見。

破碎帶處理

為增加破碎帶岩體的強度和抗滲性所採取的工程措施。其方法視斷層破碎帶傾角大小而定，傾角較陡或與地面接近垂直時，可採用開挖回填，將破碎帶中的破碎物挖掉一部分再回填混凝土以改善壩體在跨越破碎帶處所引起的不利應力狀態；傾角平緩時處理較複雜，除在頂部設定混凝土塞外，還需沿不同深度開挖若干個平洞與斜井回填混凝土形成支撐，承擔壩體和岩體的壓力。對與上游水庫連通的斷層破碎帶，常採用水泥或化學灌漿形成連續防滲牆，或開挖垂直井或斜井，內填混凝土防滲塞。

研究意義

油氣開採

斷層控制了斷塊油田的形成及其油氣開發，特別是斷層破碎帶的組成、厚度、物性和封閉性直接影響剩餘油開發的方式，因此油田內部斷層破碎帶的識別和描述成為亟待解決的科學和實際問題，也是前人嘗試解決的難點問題。

目前，在斷塊油田的開發中，研究人員越來越重視斷層破碎帶，這不僅是因為其結構複雜難以識別，還因為它對控制儲層中流體的流動路徑具有重要作用。在地質建模中，斷層是建立構造模型的核心，也是建立地質模型骨架必不可少的部分。

工程施工安全

我國地處環太平洋構造帶與地中海構造帶交接處，地質構造複雜，尤其是西部地區，斷裂帶多且規模大，次級斷層較發育。在山嶺地區，隧道建設是公路建設中的重要組成部分，在公路選線設計中，便不可避免地會遇到隧道穿越斷層破碎帶的情況。對於穿越斷層破碎帶的隧道，在施工中經常出現施工斷面及鋼拱架變形過大，初支及二襯開裂剝落等現象。因此，如何減小斷層破碎帶及其誘發災害對隧道施工及運營過程中的安全穩定性的影響具有重大意義。