胶新铁路沂沭断裂带跨断层地壳形变监测系统方案研究.docx

胶新铁路沂沭断裂带跨断层地壳形变监测系统方案研究李迎春1,李国和1,李翔1,李杰2,张鸿旭3(11铁道第三勘察设计院地路处天津300142;21山东省地震局山东济南250001;31国家地震局地壳应力研究所北京100036)摘要:胶新铁路穿越我国东部最大的活动构造带———郯庐断裂带,在勘察设计过程中对沂沭断裂带的结构性、活动性、地震危险性作了详细而具体的研究,对铁路走向从多种角度进行了优选,保证了胶新线的安全。但由于复杂的地震地质条件,加之地震活动和其他地质灾害的发生存在很大的不确定性,做好监测和预防工作是减灾和防灾的有效途径。关键词:胶新铁路;断裂;监测;研究中图分类号:U21119;U212122文献标识码:A文章编号2004测,铁三院会同济南铁路局、山东省地震局、国家地震局地壳所等单位进行跨沂沭断裂带形变监测系统的研究工作。在充分考虑已有地震形变监测场地的基础上,于2002年8月和2003年4月对“系统”中新建台、点的场址进行实地勘选、测试。在兼顾地质构造、铁路线、大型水库等因素的条件下,选定莒县峤山镇(牛家庄)为形变监测台台址,莒县招贤镇小土岭、莒县棋山镇茅埠作为建设流动短水准观测场地。拟新建3处形变观测场地与原有的形变观测场地构成“沂沭断裂带跨断层形变监测系统”。该系统产出的观测结果可对沂沭断裂带现今活动水平作出客观的评价,直接为铁路安全运营服务,为地震监测预报提供基础观测资料。胶新线属中国境内活动构造区铁路工程地质选线的典型范例,在该铁路勘察及设计过程中已经做了大量的工作,对沂沭断裂带的结构性、活动性、地震危险性等作了详细而具体的调查研究,并获得了较为丰富的第一手资料,对铁路走向从多种角度进行了优选,保证了胶新线的安全。但由于复杂的地震地质条件,加之地震活动和其他地质灾害的发生存在很大的不确定性,做好监测和预防工作是减灾和防灾的有效途径。112建设形变监测系统的可行性目前,地震系统在沂沭断裂带的形变观测手段有以下3种类型:(1)流动短水准观测,观测路线1km以内,每月观测1次;(2)台站短水准,观测路线700m以内,每日观测1次;(3)MD断层位移测量仪,连续观测,采样率为1h,仪器长度34m。前2种是观测地壳垂直方向的变化,第3种同时观测地壳水平和垂直方向的变化。由多年的观测资料来看,跨断层形变测点可以监测到断裂的活动变化。211概述新建的胶州至新沂铁路(胶新线)北起胶济铁路胶州站,经诸城、莒县、临沂至江苏省新沂市,与陇海线新沂西站相接。铁路建成后南连新长铁路,北接烟大轮渡、哈大线,形成纵贯我国东部东北至长江三角洲地区的陆海交通大动脉。111研究目的与意义胶新铁路线途经郯庐断裂带的中段———沂沭断裂带。郯庐断裂带是我国东部最大的活动构造带,断裂带地震活动具有分布广、强度大、震源浅和破坏严重的特点。历史上沿该断裂带曾发生多次破坏性大地震。沂沭断裂带是郯庐断裂带中活动最剧烈的区段,1668年郯城815级地震就发生在该断裂带内。胶新铁路自莒县小土岭附近穿越沂沭断裂带的昌邑—大店断裂、安丘—莒县断裂,进入沂沭断裂带内南行直至江苏新沂。该段铁路沿线地质构造复杂,岩性、岩相变化大,地质环境条件相对较差,历史地质灾害发育。因此,为铁路运营安全起见,铁道第三勘察设计院按照中华人民共和国国土资源部令第四号《地质灾害防治管理办法》、国土资源部(1999)392号文《关于实行建设用地地质灾害危险性评估的通知》的要求,将胶新线所经过的沂沭断裂带地区的地质灾害列为一级评估项目,并对其进行了科学论证。根据评估结果显示,铁路沿线存在因断裂活动引起地面不均匀差异升降,地质灾害危险性较大的区段。为加强对该铁路沿线地质灾害的收稿日期一作者简介:李迎春(1964—),男,高级工程师,1986年毕业于兰州大学地质学专业,理学学士。铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2004(2)·工程地质·113对已有形变台点与系统的完善为了监测沂沭断裂带现今的活动,地震系统先后在沂沭断裂带上布设了多处跨断层形变观测台点,其中仅在安丘台(跨安丘—莒县断裂)有一MD断层水平形变观测场地,其他均为跨断层短水准观测台点(图1)。台点主要分布在昌邑—大店断裂、安丘—莒县断裂、沂水—汤头断裂和唐吾—葛沟断裂及附近的北西向断裂带上。这些台点主要分布在沂沭断裂带的北段和南段的部分段落,在中段,胶新线跨越昌邑—大店断裂的附近没有形变观测场地。目前,已有的形变观测场地中仅有一处水平形变场地,且布设在沂沭断裂带北段,而中段、南段没有观测地壳水平形变的场地,直接影响了这一区域断层形变的综合监测能力。数字水准仪每天按时观测(安丘、相公庄台);16处跨断层流动短水准观测点,采用Ni002(或Ni007)精密水准仪每月