西安地裂缝成因机理及灾害防治措施分析
西安地裂缝研究

西安地裂缝的研究地裂缝是一种地面开裂现象,它给建筑物、公路、地下设施和耕地带来重大损失。
其中西安是我国地裂缝灾害最典型、最严重的城市。
自上世纪50年代出现地裂缝活动对建筑物的破坏现象以来,现在发现的地裂缝已达14条之多,它们似平行等间分布,将西安分割开来,成为危害西安城市建设的主要地质灾害之一。
对西安地裂缝发育现状、剖面结构及活动性等方面展开全面深入的调查研究,不仅是对西安地裂缝进行进一步研究的前提和基础,而且对于较好的掌握西安地裂缝发展的新动态、新特点,乃至及时指导西安市的发展规划和城市建设等方面都有一定的参考和指导作用。
西安地裂缝基本特征与分布西安地裂缝是一种区域性的地质灾害现象,在平面上具有明显的方向性、成带性、似等间距性、位错同步性和多级性及剖面上的结构组合形式多样性等展布规律,并具有以下基本特征:①大多是由主地裂缝和分支裂缝组成的,上盘发育大规模的次级裂缝;②主地裂缝总体走向北东,近似平行于临潼-长安断裂;倾向南东,与临潼长安断裂倾向相反,倾角约80°。
③地裂缝在走向上具断续延伸特征,每条地裂缝的可达数公里至数十公里。
④地裂缝都发育在特定的构造地貌部位,即梁岗地貌的南侧陡坡上(梁间洼地北侧边缘)。
⑤地裂缝的活动方式是蠕动,主要表现为主地裂缝的南侧(上盘)相对下降,北侧(下盘)相对上升;次级地裂缝则表现为北侧(上盘)相对下降,南侧(下盘)相对上升。
⑥地裂缝的垂直位移具有单向累积的特征,断距随深度的增大而增大。
西安地裂缝是在西安正断层组的基础上发育起来的,由南而北在黄土梁洼之间有规律排列,均位于黄土梁的南侧,呈带状分布。
在平面上呈左行雁阵,主体走向为NE70°~80°。
它们一般都由主裂缝及其下降一侧的次级裂缝组成的次级裂缝带,带宽3~8m,局部可达20~30m。
各条地裂缝带大体呈等间距近似平行排列,间距为0.4~2.1km,平均约1km。
将14条西安地裂缝的平面展布分述如下:1 f1(辛家庙地裂缝)该地裂缝发育于广大门黄土梁南侧,西起孙家湾村东,向东穿越太华路至红22旗机械厂铁路专用线东侧的南康花园、温泉花园,经重型机械厂福利区、辛家庙育新小学,延伸至东二环和北二环转盘。
地裂缝1

地裂缝西安主城区地下一半是“漏斗”过量开采致地裂缝2012年04月24日 04:48来源:华商网字号:T|T日前国土资源部透露,全国70多座城市不同程度存在地面沉降,包括西安在内的一些地区过量开采地下水导致了地裂缝。
记者昨日从西安市水务局了解到,地下水常年严重超采使得西安城区形成了面积200多平方公里的地下水下降漏斗区,覆盖西安主城区建成区面积的一半。
据统计,2007年至今,西安市区内已累计封停、填埋各类自备井两千多眼,今年按计划再封停45眼自备井后,全市剩余的自备井仅有几十个。
同时,西安已建成6处7个回灌点,累计将67万立方米左右的自来水灌进了距地表200到300米的地下。
统计显示,回灌区域地下水位最大抬升约2米。
但对于西安大面积的地下水漏斗区,这点水是杯水车薪。
因此西安还在计划不断增加地下水回灌点。
据悉,我省正编制关中地区地下水限采区和禁采区的地下水源保护方案。
本报记者郝蕾地裂缝:“地裂缝”是地面裂缝的简称。
是地表岩层、土体在自然因素(地壳活动、水的作用等)或人为因素(抽水、灌溉、开挖等)作用下,产生开裂,并在地面形成一定长度和宽度的裂缝的一种宏观地表破坏现象。
地裂缝的成因:内动力形成的构造地裂缝例如:地震地裂缝、基地断裂活动地裂缝等非构造型及外动力作用形成地裂缝例如:黄土湿陷地裂缝、滑坡地裂缝等地裂缝的特征:发育的方向性与延展性灾害的不均一性灾害的渐进性灾害的周期性地裂缝的活动特征:活动速率不一致,有的活动率高、有得低地裂缝活动具年内季节变化规律地裂缝活动具突变性地裂缝具有统一的三维空间变形特征地裂缝的危害:a、破坏地表建筑物和其他人工设施b、危害居民生命财产安全c、道路变形,交通不畅d、地下输排水管道断裂、供水中断、污水横溢e、造成建筑物地基失稳地裂缝的影响因素:①构造活动②过量开采承压水是地裂缝活动加剧的主要因素地裂缝的防治措施:1、避让措施①加强地裂区的工程地质勘察工作,制定相应的条例②采取各种行政、管理手段限制地下水的过量开采;③对已有裂缝进行回填、夯实,并改善地裂区土体的性质④在矿区开采中,增大、增多预留保安柱,限制开采区域2、控制人为因素的诱发作用①改进地裂区建筑物的基础形式,提高建筑物的抗裂性能;②对地裂区已有建筑物进行加固处理;③设置各种监测点,密切注视地裂缝的发展动向。
西安地裂缝

西安地裂缝问题之探究1.提出问题西安是一个地裂缝多发且已经对其各项工程项目以及大量的文物古迹造成严重影响甚至破坏的城市。
那么我们不禁要问,这些地裂缝在地表是如何展布的、它们的形成机理是什么、我们又该如何对其进行防治?1.1选题背景与研究意义西安作为一座具有悠久历史和充满活力的现代化大都市。
随着经济的发展和社会的进步,各种大型工程的陆续进行,在工程建设中地裂缝的影响日趋明显,大大增加了施工难度和工程成本。
同时,这些地裂缝对西安的好些文物古迹也有特别重大的影响,比如由于一条地裂缝从西安大雁塔西北方向经过,大雁塔已近朝西北向有一定的倾伏,文物保护工作迫在眉睫。
自上世纪50年代出现地裂缝活动对建筑物的破坏现象以来,在西安市发现的地裂缝已达14条之多(如图1所示),成为危害西安城市建设的主要地质灾害之一。
对西安地裂缝发育现状、剖面结构及活动性等方面展开全面深入的调查研究,不仅是对西安地裂缝进行进一步图1:西安地裂缝地表展布图深入研究的前提和基础,而且对于较好地掌握西安地裂缝发展的新动态、新特点,乃至及时指导西安市的发展规划等方面都具有一定的参考和指导作用。
2.分析问题西安地裂缝平面上沿黄土梁以NE走向成带发育,与临潼一长安断裂走向一致(可参照图1),原有裂缝沿走向向两端延伸,次级裂缝一般位于主裂缝南侧,倾向与主裂缝相反;地裂缝错断地层的断距随深度增加而增加,具有同沉积断层特征,主裂缝南倾南降,主次裂缝的典型组合形态,间接反映出地裂缝所处应力场的一些特征;地裂缝活动强度随着超采地下水的减少而减弱,并显示出构造裂缝活动特征,整体活动强度上依然是东部强于西部,南部强于北部。
西安地裂缝在上述各方面表现出如此强的规律性,可见其发育及分布明显地受到区域构造作用的控制,而过度抽取地下承压水是其超常活动的主要诱发因素。
2.1各主要地裂缝的空间展布状况西安地裂缝群分布范围西至唣河,东到纺织城,南起三爻村,北至井上村,面积约155k㎡。
西安地裂缝

西安地裂缝研究报告摘要地裂缝是地表岩、土体在自然或人文因素作用下产生开裂,并在地面形成一定长度和宽度裂缝的地质现象。
自从上世纪五十年代以来,由于抽水和构造控制作用,西安市区出现了大量地裂缝,到目前为止西安城区发现的地裂缝已达14条之多,延伸长度超过100km,覆盖面积约250km2,其活动时间之长和规模之大,在国内外尚属罕见。
这些地裂缝所到之处,致使不少地面建(构)筑物和地下设施遭到变形破坏,它们穿越工厂、学校和民房,横切地下洞室、路基,错断高架立交桥,造成建(构)筑物破坏、机器停转、桥梁和道路变形和管道破裂,给西安古城的市政建设带来了严重破坏,迄今为止已造成数百亿元的经济损失。
1.西安地裂缝分布1.1概述地裂缝是西安地区主要的地质灾害,目前已经探明14条地裂缝。
关于西安地裂缝的成因,目前有以下三种学说:①地下水过度开采,地面沉降引起地裂缝;②汾渭盆地构造活动;③综合以上两种学说。
而西安地裂缝,严重制约着西安工程建设的发展,如地铁、高层建筑、水利水电等工程。
因此,研究西安地裂缝是我们地质工作者的基本要求,是一件福利人群的伟大事业。
图1西安地裂缝名称图1.2地裂缝简介及分布图辛家庙地裂缝(f1):该条地裂缝在辛家庙重型机器厂附近活动强烈,破坏严重,而且从地裂缝分布与黄土湿陷类型和湿陷等级分区图中可以看出,辛家庙重型机械厂处的黄土湿陷等级为自重湿陷II一III级,湿陷性强。
这表明该处黄土的强湿陷性可能加剧了这一地段地裂缝的破坏活动。
红庙坡-八村庄-米家岩地裂缝(f2):由西往东,该条地裂缝活动强度有逐渐加强的趋势。
东段活动速率大,对建筑物破坏严重;西段活动速率低,破坏程度相应较低。
从图中可以看出,该条地裂缝所经过地区的黄土湿陷性总体上有从西到东逐渐增强的趋势,该条地裂缝东段所处地区的湿陷等级为自重湿陷m级,中段地区的湿陷等级为非自重湿陷I一II级,而西段地区的湿陷等级仅为非自重湿陷I,这与地裂缝的活动趋势是基本相同的。
陕西西安地区地裂缝概况

陕西西安地区地裂缝概况西安地裂缝概况西安地裂缝是西安市主要的地质灾害之一。
自西安发现地裂缝以来,迄今为止在南起长安- 临潼断裂,北到孙家湾新房村西起西户高速东侧东到灞桥范围内出现有多条地裂缝带;西安规划区已基本查清的11条活动地裂缝。
西安地裂缝分出露地裂缝和隐伏地裂缝两种, 多呈带状分布, 地裂缝的分布与西安原始古地貌有密切的关系, 地裂缝都出现在古梁的南坡, 分布在古梁到古洼的地貌转折部位。
根据多年来对西安地裂缝的研究, 西安地裂缝具有以下主要特征: 相邻地裂缝间距为6~ 2 0km, 平面形态呈不等间距平行排列。
近似平行于临潼长安断裂,。
地裂缝具有很好的延伸性,每条地裂缝的延伸长度长达数公里至数十公里, 其活动方式是缓慢的蠕动方式, 地裂缝上盘下降, 下盘相对上升。
修订后的《西安地裂缝场地勘察与工程设计规程》, 新规程中, 根据勘探标志层的不同, 将西安地裂缝场地分为一、二、三类。
一类场地的主要特点是: 场地内的地裂缝是活动的, 在地表已形成破裂, 有些场地地表破裂有较长的延伸距离。
在这类场地进行地裂缝勘察时, 可以通过现场地裂缝调查的方法, 追踪地表破裂的延伸方向、延伸距离, 选择典型破裂点, 测量其平面坐标。
对地面破裂受到掩埋的场地, 可以采用槽探的方法揭露出地裂缝,根据地裂缝的倾向、倾角, 确定地裂缝延伸到地面的位置并测量其坐标数值。
二类场地的主要特点是:②地内的地裂缝现今没有活动, 或活动产生的地表破裂已被人类工程活动掩埋。
②场地内埋藏有上更新统或中更新统红褐色古土壤。
在这类场地进行地裂缝勘察时, 采用以钻探为主的勘探方法, 查明上更新统或中更新统红褐色古土壤的产状和错断位置, 测定其延伸到地面后的地裂缝位置和坐标数值。
不符合一类场、二类场地条件的地裂缝场地都可属于三类场地。
三类场地主要特点是: ①埋藏深度40~ 80 m的中更新统河湖相地层。
② 60~ 500 m深度内有可连续追索的6个人工地震反射层组。
专题:地裂缝--一种特殊的城市地质灾害_OK

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除分布图和避让距离表外,修订稿较之原“规 程”还有下列主要修改:
5.1.1 根据建筑物的规模、重要性以及由于地裂缝 活动可能造成的建筑物损坏或影响正常使用的程 度,将建设在地裂缝场地的建筑分为一、二、三、 四类四个重要性类别。
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5.1.2 根据地裂缝场地勘探标志层的不同,将地裂缝 场地分为一、二、三类:
5.2.2坚持对深层地下水水位动态与西安市地面高程变 化动态的长期监测,以便及时采取对策。
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附录A:西安地裂缝的基本特征
A.0.1西安地裂缝应具有以下基本特征: 1. 西安地裂缝大多是由主地裂缝和分枝裂缝组
成的。少数地裂缝则由主地裂缝、次生地裂缝 和分枝裂缝组成。 2. 主地裂缝总体走向北东,近似平行于临潼~长 安断裂;倾向南东,与临潼~长安断裂倾向相 反;倾角约为80。平面形态呈不等间距近似平 行排列。
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6. 地裂缝的垂直位移具有单向累积的特性,断 距随深度的增大而增大。
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附录B:各类地裂缝场地的勘探精度修正值
各类地裂缝场地的勘探技术误差应符合下列要求。
1. 根据一类场地勘探标志层错断确定的地面地裂缝坐标, =0
2. 根据二类场地勘探标志层的上更新统古土壤错断确定的 地面地裂缝坐标,不小于2m。
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图1 西安地裂缝分布图
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2. 西安地裂缝的破坏性
• 西安地裂缝破坏性是严重的,已造成了巨大的损害,表现为:
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2.1 破坏建筑物
• 迄今凡与西安地裂缝相交的建筑物几乎都遭受了破坏,有的被迫废弃。 这类例子不胜枚举。见图2、图3。
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图2 西北大 学一建筑物 遭到严重破 坏
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图3陕西日报社一平房遭破坏
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地裂与地面沉降灾害机理与预防措施——以陕西为例

降的 人为 诱 因 。 另 外 ,地下 工 程建 设 ,如 地 铁 施 工 也 会 引 发 地 面 沉降 。这 些都 会危 及施 工人 员和 居 民人 身安全 以及造 成
三 、灾 害预 防措施
1 . 加 强 针 对 地 裂 缝 和 地 面 沉 降 的 工 程建 设 设 计
地理纵横
除 了 自然 构 造 环 境 以及 地 球 内力 作 用 外 ,人 类活
2 0 1 3年 第 1 2期≮
地 裂缝 的活 动 会 引起 周 围 地 质 的变 形 和 移 动 ,这 同 时
簟
动对地面变形也起到了明显的作用 ,比如抽取地下水和 开采地下矿产等也会造成地裂缝 、地面沉降和地面塌陷 等地质灾害 。尤其是 由于人类活动引发的地面沉降问
地裂缝和地面沉降对城市的建设和发展带来 了极 大的危害。一方面地裂和地面沉降直接对上层建筑物造 成破坏 ,这影响了工程建筑的安全性 ,另一方面 ,地裂
和地面沉降引发的地质灾害也会干扰城市的布局发展。
防止主要 由地基沉降引起的裂缝 ,可采用下列工 程措施 :( 1 ) 建筑物的体型力求 简单 ;( 2 ) 合理设置沉降
下资源的开采量 ,做到有效预防措施。对于已经造成地 面沉降的区域,可 以采取地下水回填等措施加以弥补和
治理 。
形成大漏斗 ,地层结构内部应力改变,进一步导致地面 沉降 ,当沉降幅度不一致时 ,又会进一步引发地裂缝灾
害的 产生 。 除 了地 下 水过 度开 采导 致 地 面 沉 降 外 ,一 些 资 源
平原 、下辽河平原 、西北内陆盆地的部分流域 、长江三 角洲 、东南沿海平原等地区 ,其中近六十个城市属于严
重超 采 。 由于地 下水 和底 层之 间存 在一 种承 压 力 ,可 以 支撑 上面 的 土地 ,但 当地 下水 层抽 取过 量 的时候 ,地 下
西安地裂缝

西安地铁对地裂缝隧道的防渗技术一.地裂缝简介西安地裂缝是西安地区过量开采承压水,产生不均匀地面沉降条件下,临潼——长安断裂带上盘(西北侧)一组北东走向的隐状地裂缝出现活动,在地表形成的破裂。
临潼——长安断裂带是西安断陷与骊山隆起的分界断裂,它从临潼、经长安至沣峪口,全长60km,总体走向北东。
断裂带由二条正断层和二条分支正断层组成,临潼地区断裂带的分布宽度约2km,长安以西的分布宽度可达5~7km,断层面均倾向西北,是一条上陡(新生界)下缓(基底)的铲形正断层。
1.地裂缝对城市建设危害的原因西安地区北东向的一组隐伏地裂缝(隐伏正断层)从地质年代至今一直不停的活动着,据断距推算,地质年代的平均活动速率为1.44㎜/100a,最大为4.7㎜/100a,现代还保存完好的盆岭地貌就是它们活动的证据。
隐伏地裂缝这样的活动速率不可能对城市建设造成破坏。
西安地裂缝的活动速率一般可达到10~20mm/a,最大为55mm/a。
这样大的活动速率显然不是断层构造蠕动能达到的数量级。
据研究,西安地区60年代以来对承压水的超量开采引起地面不均匀沉降是促使隐状地裂缝快速活动的主要原因2.西安地裂缝的形态西安地裂缝总体走向北东,近似平行于临潼—长安断裂,倾向南东,与临潼—长安断裂倾向相反,倾角约为800,平面形态呈不等间距近似平行排列。
西安地裂缝由主地裂缝和两侧树枝状的分支地裂缝组成。
3.西安地裂缝发育的地貌特征西安地裂缝都发育在特定的构造地貌部位,黄土梁的南侧陡坡上,梁间洼地的北侧边缘。
因为黄土梁和洼地相间排列的构造地貌形态是隐伏地裂缝长期活动形成的,书斜式活动的特征决定了黄土梁南侧是陡坡,其北侧是缓坡。
到目前为止,在黄土梁的北侧缓坡没有找到一条类似西安地裂缝的隐伏地裂缝。
二条地裂缝之间的地块,在书斜式活动过程中,地块内部也会产生次一级的变形,形成一些低序次的小断层,这些断层的长度不大,方向不一,并且都不活动(已找到24条)4.西安地裂缝使建筑物损坏机理西安地裂缝的蠕动速率很低,不会产生动力破坏作用。
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西安地裂缝成因机理及灾害防治措施分析沈红艳;付善春;李世成;王福龙;刘佳易【摘要】西安是我国地裂缝分布最密集、遭受地裂缝灾害影响最严重的城市之一,地裂缝活动引起的地面不均匀沉降已经造成邻近建筑物、文物古迹和市政交通设施不同程度的破坏;为了研究西安地裂缝地质灾害特征,进一步采取防治措施,减轻地裂缝对人民生产生活影响,总结了西安地裂缝分布特征、成因机理及发展趋势,分析了西安地裂缝灾害特征,提出了相应防治措施,并模拟致灾严重的沙井村-秦川厂地裂缝带(f6)沉降曲线,为地裂缝影响区建设工程提供设计依据.【期刊名称】《安阳工学院学报》【年(卷),期】2018(017)004【总页数】5页(P83-87)【关键词】西安地裂缝;分布特征;成因机理;发展趋势;防治措施【作者】沈红艳;付善春;李世成;王福龙;刘佳易【作者单位】信阳学院图书馆,河南信阳464000;信阳学院土木工程学院,河南信阳464000;信阳学院土木工程学院,河南信阳464000;信阳学院土木工程学院,河南信阳464000;信阳学院土木工程学院,河南信阳464000【正文语种】中文【中图分类】TU42我国是受地裂缝灾害影响最为严重的国家之一,但在地裂缝问题的系统研究方面起步比较晚。
谢广林[1]分析了地裂缝分布区域性特点和地壳活动趋势的联系,认为地裂缝是区域性地壳剧烈变动在地表产生的一种缓慢变形,并提出构造成因观;易学发[2]考虑了地面不均匀沉降和深水井水位动态变化与地裂缝活动之间的时间关系,认为西安地裂缝发展的主要原因是超采地下承压水导致的地面下沉;夏其发和张咸恭[3]通过对汾渭地堑地裂缝成因的研究,提出了地裂缝是由构造和地震作用,其后又受人类活动和外力作用共同作用的结果。
武强等[4]研究分析了我国地裂缝灾害的分布特征,认为地裂缝具有不可抗拒性、成带性、方向性和周期性的灾害特点,并根据地裂缝的不同成因提出了建筑物加固及减轻地裂缝灾害的措施;李新生[5]等认为西安地裂缝的形成和发展主要受地质构造和人类活动等因素的影响,而近期地裂缝的剧烈活动主要由过度汲取地下承压水引起的地面不均匀沉降引起,并预测西安地裂缝的剧烈活动有减缓或逐渐稳定的趋势。
1 西安地裂缝的基本特征1.1 西安地裂缝的分布特征西安城郊区自北向南共发现地裂缝带13条,包括已出露地表的地裂缝和未出露的隐伏地裂缝,其中几条地裂缝周围还伴有次生地裂缝。
其分布范围西至唣河,东到纺织城,南起三爻村,北至井上村,面积约155 km2,地裂缝带出露总长度72 km,延伸总长度约114 km。
西安地裂缝主要发育在特殊的黄土梁洼地貌范围内,具有成带状发育、准平行等间距、西北向展布和主地裂缝均显示南倾南降的特点。
西安地裂缝具体分布如图1,采用自北向南的编号顺序分别为:大明宫-辛家庙地裂缝带(f1)、红庙坡-八府庄地裂缝带(f2)、劳动公园-铁路材料总厂地裂缝带(f3)、西北大学-西光厂地裂缝带(f4)、黄雁村-和平门地裂缝带(f5)、沙井村-秦川厂地裂缝带(f6)、小寨-铁炉庙地裂缝带(f7)、大雁塔-北池头地裂缝带(f8)、陕西师范大学-陆家寨地裂缝带(f9)、新开门-电视塔南地裂缝带(f10)、新小寨地裂缝带(f11)、东三爻地裂缝带(f12)、曲江池地裂缝带(f13)。
图1 西安市地裂缝分布图目前,西安城郊区十余条地裂缝在发生时间上虽然有着先后递进次序,在细部构造上呈现出几种不同的破坏形态,但仍存在着许多共同特点[2](图2):①地裂缝均发育在特定的构造地貌处,主要位于黄土梁南侧的坡脚下,沿黄土梁和洼地过渡带延伸。
②宏观上有统一的延伸方向,总体走向为西北70°~80°,近似平行于临潼-长安断裂,且多由主裂缝和其伴生次裂缝组合而成,带宽从数米到数十米。
③地裂缝总体具有连续性,每条地裂缝可达数公里至数十公里的延伸长度;主地裂缝基本上为平行等距排列,每条地裂缝带间距1.2~1.8km。
④主、次地裂缝在地表出露形式多样,呈锯齿状、斜列状、雁列状等破裂形态,剖面上多呈锯齿状或阶梯状,裂面粗糙且裂口呈现上宽下窄。
图2 西安地裂缝与地貌构造关系图1.2 西安地裂缝的成因机理1)地下水成因说地下水成因说是西安地裂缝成因最早提出的观点。
此观点认为西安地裂缝是由于过量抽取地下水导致大面积地面沉降引起的,在差异沉降剧变带上,由于两侧岩土体变形差大于其极限应变能力而导致了地裂缝的产生。
多年来由于西安市近郊区过量抽汲地下水,致使承压水位大幅度下降,导致地层释水压密,引发了大面积地面沉降。
由于地裂缝两侧黏性土层厚度差异与土体松动破裂程度不同,使地裂缝两侧释水压密变形沉降程度不同,进而加剧了地裂缝的垂向活动[6]。
2)构造成因说西安断陷一直处于下沉状态,长安-临潼断裂也进行着南升北降的活动,西安13条地裂缝带均处于下降的北盘,其分布及活动均受长安-临潼断裂控制。
对于西安地裂缝的构造成因机制,许多学者先后从不同角度提出了概化模式,基本上一致认为地裂缝是由基底伸展断裂系在横向张拉应力场作用下形成。
其中代表性的有张家明[7]的断块掀斜成因,他认为在西北向区域引张应力作用下,以断块掀斜为主要活动形式的西安伸展断裂系活动构成了西安地裂缝形成和发展的本质;王兰生[8]的构造重力扩展成因认为临潼—长安断层的张拉造成侧向卸载临空致使西安地裂缝的形成;水平力偶作用成因的研究者认为,西安地裂缝是由于近西北向反力偶的作用而产生雁行排列的张性破裂。
3)综合成因说综合成因说认为西安地裂缝的形成是在隐伏断裂构造发育的基础上,加之过量开采地下水为诱因共同作用的结果。
但二者的作用又不同,地裂缝是土层中的剪切破碎带在近地表处的延伸扩展,而过量抽取地下水使弱透水层压缩而改变土层中的应力状态,却会造成地裂缝超常活动。
1.3 西安地裂缝的发展趋势西安地裂缝经过长期的发展,其活动表现出一定的规律性,根据地裂缝的监测资料和学者们对地裂缝的研究[2,9],有如下发展规律:1)西安地裂缝的活动速率具有不均匀性西安市东南郊一带活动速率较高,而西北郊则相对较弱,总体规律为南部大于北部,东部大于西部,同一条地裂缝的活动速率在不同地段也有不同程度的差异,而这种地区差异性是市区地下水超采引起地面不均匀沉降的反映。
2)西安地裂缝的活动具有三维运动的一致性地裂缝的活动是一缓慢的蠕动过程。
总体表现为主地裂缝南侧下降,北侧相对上升,且上升和下降的速度也不同。
监测资料表明,西安地裂缝有垂直位移、水平拉张和水平扭动三个方向的活动,其中垂直位移最为剧烈,水平拉张次之,水平扭动最小,三者之比为1:0.31:0.03。
3)地裂缝活动具有周期性完整的大周期为400~780a,且与地震活动有着较吻合的对应关系;短周期即年周期则与地下承压水位动态基本保持一致,即每年的第三季度活动最强烈,而第一、二季度活动相对较弱。
西安地裂缝是断层位移的一种特殊形式,是断层的蠕动和超采地下承压水引起的地面不均匀沉降运动共同造成的,前者决定了地裂缝的存在位置,而后者反映出它的活动强度及破坏能力。
地裂缝和地面沉降二者相互影响、相互制约,但又受到地下水位动态变化的影响,只是在时间上有一定滞后效应。
开采地下水造成地面沉降实质是空隙水压力减小造成的土层压实固结变形,而随着固结变形达到稳定阶段,其变形速率和变形量将减小并趋于停止,据此可以推测当前地裂缝的剧烈活动将会逐步减缓。
近年来,有关部门采取了一些措施,缓解了西安承压水位的迅速下降,黑河引水工程的投产和引水力度的加大使南郊地区承压水位停止下降,并可能有小幅回升[10];随着政府部门治理力度的加大,西安地下水位下降将会得到全面控制,而西安地面沉降及地裂缝活动也会趋于减缓。
2 西安地裂缝的灾害防治措施2.1 西安地裂缝的灾害特征地裂缝是西安的主要城市地质灾害,自20世纪60年代以来,西安地裂缝的长期活动造成了建筑物和城市设施不同程度的破坏,给城市建设带来了严重危害[11]。
早期建于地裂缝上的建筑物大多变形严重,不得不拆除,据1996年不完全统计,地裂缝活动毁坏楼房168幢,车间57座,民房1 741间,道路90处,错断供水、煤气管道45次,危及名胜古迹8处,直接经济损失1亿多元,造成的间接经济损失及社会影响更大。
通过调查,各类建(构)筑物受地裂缝影响和破坏可以归纳为以下几个基本类型[12]:1)地裂缝带上的建筑物出现开裂及变形,裂缝一般有三种形式,一是垂直张拉裂缝,表现为上宽下窄;二是斜裂缝,多是沉降裂缝,一般是建筑物上部裂口较大,并沿建筑物连接薄弱处通过;三是窗角和外墙水平缝。
2)地裂缝通过地面和路面时,大多呈锯齿张裂破坏,裂缝东南盘下沉,形成北高南低的陡坎。
由于地裂缝两边的差异沉降,少数地面和路面明显的呈坡状向南倾斜,在坡度较大的区段局部开裂。
而且在有地表水影响的地方,地裂缝活动更加明显;在地面和路面,由于地表水的渗漏使裂缝局部增宽,裂缝两边的差异沉降增大,对地面的影响宽度也相应增加。
3)地裂缝对地下设施破坏也比较严重,混凝土和金属管道往往被拉断,并上下错开;地裂缝两侧错动导致地铁隧道结构开裂,跨地裂缝段的轨道、接触网等设施产生变形;防空洞上拱,洞底部常常裂开,裂缝的东南盘下沉,在上拱处有时可以发现南盘东移现象。
2.2 西安地裂缝的灾害防治1)减少人类活动的影响研究表明,西安地裂缝活动量70%-90%是由抽取承压水引起的,所以只要控制承压水开采,就能控制地面沉降和地裂缝强烈活动。
西安市1990年8月起引入黑河水作为城市供水水源后,部分地段承压水开采量减少,该地段内地裂缝活动有所减弱,待黑河引水工程全部完工,西安城市供水供需平衡后,应进一步减少直至停止开采承压水,使承压水位停止下降或回复,使地裂缝灾害大为减缓。
2)采取合理的避让措施由于地裂缝活动对建筑物破坏的难以抵御性,地裂缝灾害防治主要以避让为主,其关键是合理避让距离的确定。
根据地裂缝两侧短水准剖面监测资料分析以及其他地裂缝勘测研究成果确定的避让原则,经陕西省城乡建设环保厅批准已列入陕西省标准《西安地裂缝场地勘察与工程设计规程》(DBJ61-6-2006)中。
该规程适用于临潼—长安断裂带西北侧(上盘)西安地裂缝场地的城市规划、铁路、公路、市政建设和工业与民用建筑的建设。
规程规定地裂缝最小避让距离(见图3)应符合表1,在地裂缝影响区内的建筑,应增加其结构的整体刚度和强度,体型应简单,体型复杂时,应设置沉降缝将建筑物分为几个体型简单的独立单元,单元长高比不应大于2.5。
规程还规定,在地裂缝经过的场地进行建设时,要进行详细的地裂缝场地勘察,确定主、次裂缝准确位置,确定合适的避让距离和选择必要的建筑结构。
图3 建筑物避让距离表1 地裂缝场地建筑物最小避让距离(m)结构类型建筑物重要性类别砌体结构钢筋混凝土结构、钢结构上盘下盘上盘下盘一∕∕4020 2412二∕∕三64643)加强地裂区的工程地质勘查工作通过对地裂缝的长期监测,设置各种监测点,密切注视地裂缝的发展动向。