地质构造与区域稳定性分析

黄河下游堤防是我国大而特殊的水利工程，其区域稳定性评价，是通过研究堤防所处区域的构造活动性及地震地质条件，对其区域稳定性进行分析评价，再根据不同堤段的区域稳定程度进行分区。这样就可以为堤防的抗震加固设计提供背景资料和动参数。对重点堤段，还可以有针对性地提出进行监测及进一步开展地震地质工作的意见，为堤防工程施工及堤防管理工作服务。

（一）地质构造及其活动性

本区主要构造线的方向为北北东、东西、北西以及向北东撒开向南西收敛的弧形断裂。沿黄河平原附近的断裂皆为隐伏断裂，其中聊城—兰考地区，构造异常发育，不同类型、不同深度、不同级别、不同方向的断裂互相交叉展布。它们延伸长、落差大、形态复杂、活动性强烈。新华夏系主要为北北东方向的断裂，有长垣断裂、黄河断裂、聊考断裂、曹县断裂及巨野断裂等。近东西向的断裂有汶泗断裂、郓城断裂、菏泽断裂及凫山断裂等，各断裂的活动性见表2-4。

（二）历史强震对黄河大堤的震害

黄河下游位于多震的华北平原上。历史上的部分地震对黄河大堤有不同程度的影响。

（1）1937年8月1日（农历六月二十五日）4时35分，在山东省菏泽县发生了7级强烈地震，14h之后又发生一次6.75级地震，震中向北东方向迁移16km。两次地震的宏观震中分别在菏泽县城西南的解元集附近和城北面的小留集、吴油房一带，震中烈度为9度。用古登堡与里克特方法计算，第一次地震的震级为6.9级，第二次地震为6.75级。对大堤的震害情况见表2-5。本次地震波及大堤东明—旧城堤段，地震烈度为7度，地震时在高村、冷寨、祥寨、黄庄、刘庄等地的大堤背河堤脚，均发生喷水冒沙现象，高村堤脚产生宽20～30cm、长200m的裂缝。黄庄处的秸料埽坝产生许多裂缝，有的甚至断成两节。高于7度区的张口大堤，也发现有裂缝现象。

图2-4　　黄河下游地貌类型图

1-冲洪积扇；2-决口扇；3-古河道；4-沙地；5-地貌类型界限；6-地貌类型符号

表2-4　黄河下游主要断裂统计表

表2-5　1937年菏泽地震主要堤段震害情况

（2）1983年11月7日5时9分，菏泽发生5.9级地震，震中位于东经115.1°、北纬35.4°之间，极震区波及菏泽、济宁11个县市，死伤4886人，塌房6万余间。菏泽、刘庄、冷寨、黄庄、高村等处的大堤，均有蛰裂现象。刘庄险工第13号、14号、16号、18号坝，坝身有1～3mm的裂缝。苏泗庄引黄闸上游闸墩土石结合部及刘庄引黄闸公路桥边墩，均发生裂缝。渠村分洪闸机房的水泥抹面，产生了20条裂缝。

（3）1969年7月18日13时24分，在渤海湾地区发生了7.4级地震，同日晚21时33分及19日上午9时52分，又在该区发生了5.1级及5.5级的余震。震中在渤海湾内（119°42′E，38°12′N），震源深达40～50km。本次地震的特点：没有前震，余震少，衰减得比较快。震害发生后，对堤防、涵闸的震害情况进行了调查，堤防的破坏情况见表2-6所示。苇改闸涵管错断，翼墙断裂闸身下沉，无法使用。

表2-6　1969年渤海湾地震主要堤段震害情况

续表

总的看来堤防震害南岸严重，北岸较轻；新建防洪堤重，临黄堤轻。震害堤段纵缝多，横缝少；老滩喷水冒沙轻，新滩及地势低洼处重；大型涵闸震害较轻，小型涵闸较重。(www.xing528.com)

受害的各段堤防，均位于黄河河口泛滥平原上。凡故道主流经过地段，地势较高，以粉细砂为主，粉砂层较厚，颗粒细而均匀，粘性土薄而少。故道之间相对地势较低，形成河间洼地，以粘性土为主，粉砂层薄而少，为粘土、砂壤土或粉砂互层，属双层结构。加之地下水位较高，因此，受震地基易于液化。

临背河附近地势低洼，地震时地面喷水冒沙（泉涌）密集，地震引起堤身裂缝。横缝大多出现在大堤横跨故道或老口门处，这里粉细砂层厚，并夹有淤泥，密度小，结构松软，地震时地基易于液化使地面下沉。这里不仅堤身有横向裂缝，而且堤坡纵缝也比较多。

经调查，大型闸涵无震害，仅个别小型涵闸震害较重，如六合苇改闸涵管震断无法使用。其主要原因是该闸位于故道上，地基为粉细砂，受震液化，堤身下沉，涵管切断；其次是工程标准低，钢筋混凝土管强度不高等。

（三）区域稳定性评价与分区

区域构造和地震稳定性，是指大堤所在的一定范围、一定时段内，区域构造和地震两个因素的活动程度。对其调查的目的在于对大堤未来运用期间可能遭受到的现代活动构造和地震活动的影响作出初步估计，以便对不同堤段提出进一步评价地震稳定性问题的意见。

黄河下游大堤的区域稳定性评价主要根据地质构造与地震的活动性以及现代地壳形变特征，结合水工建筑物特别是大堤工程的抗震要求，用定性—半定量的方法，提出了各堤段的稳定程度分区标准，以满足工程设计与管理的需要。

黄河下游大堤的区域稳定程度可分为：基本稳定区，稳定性较差区和稳定性差区，见表2-7、表2-8。它们分别约占大堤总长（以左岸堤段为例）的36.8%、45.6%和17.6%。黄河下游长1451.68km的大堤，有约75%的大堤都是处在7度地震烈度区内。

表2-7　黄河下游大堤区域稳定性分布区（堤段长度）

表2-8　黄河下游大堤区域稳定性分区

表2-9　黄河下游第四纪

注：1.由河南省黄河河段到山东省黄河河段进行纵向概述。
2.古地磁极性柱是按示意性画法画的。

综合地层简表

从近代邢台、海城、唐山以及黄河下游两岸附近的菏泽、渤海湾地震震害现场调查资料可知，在7度地震的作用下，黄河下游大堤堤基是粉细砂和轻壤土时，都有可能发生液化，导致大堤的破坏；如果是6度的地震力，堤基就不可能破坏。