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  • 地裂缝

    地裂缝是累进性发展的渐进性灾害。按其成因可分为两大类:一种是内动力形成的构造地裂缝,如地震裂缝、基底断裂活动地裂缝、隐伏裂隙开启裂缝等;另一种是非构造型,即外动力作用形成的地裂缝,如松散土体潜蚀地裂缝黄土湿陷地裂缝、膨胀土胀缩地裂缝、滑坡地裂缝等。构造地裂缝的延伸稳定,不受地表地形、岩土性质和其他地质条件影响,可切错山脊、陡坎、河流阶地等线状地貌。构造地裂缝的活动,具有明显的继承性和周期性。构造地裂缝在平面上常呈断续的折线状、锯齿状或雁行状排列;在剖面上近于直立,呈阶梯状、地堑状、地垒状排列。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 地裂缝 英文名: ground fissures
    简称: 地面裂缝 目的: 产生开裂

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    定义/地裂缝 编辑

    地裂缝是地表岩、土体在自然或人为因素作用下,产生开裂,并在地面形成一定长度和宽度的裂缝的一种地质现象,当这种现象发生在有人类活动的地区时,便可成为一种地质灾害。地裂缝的形成是指强烈地震时因地下断层错动使岩层发生位移或错动,并在地面上形成断裂,其走向和地下断裂带一致,规模大,常呈带状分布。

    ; ground fissures; ground fracture;

    简介/地裂缝 编辑

    地裂缝 地裂缝

    地裂缝是一种独特的城市地质灾害,自50年代后期发现,1976年唐山大地震以后活动明显加强,特别是进入80年代以来,由于过量抽汲承压水导致的地裂缝两侧不均匀地面沉降进一步加剧了地裂缝的活动,地裂缝所经之处,地面及地下各类建筑物开裂,破坏路面,错断地下供水、输气管道,危及一些著名文物古迹的安全,不但造成了较大经济损失,也给居民生活带来不便。在中国发育的各类地裂缝中,除地裂缝和基底断裂活动裂缝外,其他各类均能人为地加以控制和防御,甚至避免和根除。而对地震裂缝和基底断裂活动裂缝,目前的技术手段还难以抗御。改善人类活动和一些治理措施只能起到一定的减轻作用。在目前的技术水平和认识状况下,各类工程建筑绕、避这类裂缝区段,是一种最为有效的减灾措施。如地裂缝灾害严重的西安市,制订了“地裂区建筑场地勘察设计暂行条例”,规定各类建筑物按其类型和重要程度在地裂缝两侧各避让一定的距离,这对减轻西安的地裂缝灾害起了重要的作用

    形成原因/地裂缝 编辑

    地裂缝的形成原因复杂多样。地壳活动、水的作用和部分人类活动是导致地面开裂的主要原因。按地裂缝的成因,常将其分为如下几类:

    1、地震裂缝 各种地震引起地面的强烈震动,均可产生这类裂缝。

    地裂缝 地裂缝

    2、基底断裂活动裂缝 由于基底断裂的长期蠕动,使岩体或土层逐渐开裂,并显 露于地表而成。

    3、隐伏裂隙开启裂缝 发育隐伏裂隙的土体,在地表水或地下水的冲刷、潜蚀作用下,裂隙中的物质被水带走,裂隙向上开启、贯通而成。

    4、松散土体潜蚀裂缝 由于地表水或地下水的冲刷、潜蚀、软化和液化作用等,使松散土体中部分颗粒随水流失,土体开裂而成。

    5、黄土湿陷裂缝 因黄土地层受地表水或地下水的浸湿,产生沉陷而成。

    6、胀缩裂缝 由于气候的干、湿变化,使膨胀土或淤泥质软土产生胀缩变形发展而成。

    7、地面沉陷裂缝 因各类地面塌陷或过量开采地下水、矿山地下采空引起地面沉降过程中的岩土体开裂而成。

    8、滑坡裂缝由于斜坡滑动造成地表开裂而成。

    西安地裂缝综述/地裂缝 编辑

    西安市区地裂缝分布图 西安市区地裂缝分布图

    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155km2。它发育在特殊的黄土梁洼地貌的基础上,成带状发育,准平行等间距,NNE向展布,主地裂缝均显示南倾南降特点。

    西安市区根据地表出露形迹和多种勘察手段确定的地裂缝带有11条,由南往北依次为:南三爻-射击场地裂缝带

    位于吴家坟到南窑头黄土梁南侧,西起南三爻,途径瓦胡同、省射击场,东至黄渠头村。呈断续出露,出露总长度3.12km,总体走向NE70°,倾向南,倾角80°。发育带宽度可达5m。

    分布/地裂缝 编辑

    陕西师范大学-陆家寨地裂缝带 

    西起潘家庄,途经长延堡、陕师大、西安植物园、岳家寨、东至陆家寨。出露总长度3.32 km,总体走向NE70°,总体倾向南,倾角70°-80°,其西段潘家庄至长延堡地段地裂缝倾向北,发育带宽度可达140m。

    大雁塔-北池头地裂缝带 

    西起唐家村,途经含光路、长安路、大雁塔,东至北池头村。整条地裂缝贯通较好,出露总长度5.12 km,总体走向NE85°,倾向南,倾角80°。发育带宽度可达30 m。

    陕西宾馆-小寨地裂缝带 

    地裂缝 地裂缝

    沿乐游塬黄土梁南侧发育,西起陕西宾馆,途径木塔寨、丁白村、小寨、后村、铁炉庙,东至纺 织城国棉六厂。陕西宾馆至万寿路南段地裂缝连续出露,总长度为12.80 km,总体走向NE75°。倾向南,倾角84 °,发育带宽度可达55 m,活动强烈,致灾严重。陕西钢厂至国棉六厂段为隐伏和推测地裂缝。

    沙井村-秦川厂地裂缝带 

    沿交通大学黄土梁南侧发育,呈NE80°展布。西起沙井村,经西斜七路过街天桥、南二环立交桥、冶金学院北院、铁路分局、微波厂、秦川厂,东到纺织城国棉四厂北。沙井村至秦川厂段,出露总长度11.38 km,地裂缝连贯性好,走向变化较大,局部走向NE45°-SE65°,主地裂缝南倾,倾角75°-80°,其西段次级地裂缝在含光路至西斜七路过街天桥段为北倾。发育带宽度35-70m,活动强烈,致灾严重。秦川厂至国棉四厂段为隐伏和推测地裂缝。

    黄雁村-和平门地裂缝带 

    沿南稍门、古迹岭、动物园一线的黄土梁南侧发育,走向大致为NE70°。西起甘家寨、途径黄雁门、南稍门、西安煤矿设计院、兴庆公园、西光厂家属区、黄河纸箱厂,东至灞河热电厂。出露总长度10.40km,地裂缝倾向南,倾角72-80°。发育带宽度55-110m。东段活动强烈,致灾严重。

    西北大学-西光厂地裂缝带 

    沿槐芽岭黄土梁南侧发育。西起东桃园,经劳动南路、西北大学、甜水井、中山门、西京医院,东到西北光学仪器厂, 出露总长度5.38km,总体走向NE30°,倾向南,倾角85°。发育带宽度24-55m。活动中等,西北大学附近破坏较严重。

    劳动公园-铁路材料总厂地裂缝带 

    沿劳动公园黄土梁南侧发育。西起兰空干休所,经劳动公园、无线电十一厂玉祥门南、莲湖公园、城墙东北角,东至铁路材料总厂。断续出露,总长度4.35km,总体走向NE75°,发育带宽度15-45m。在城区东、西两段活动较强,致灾严重。

    红庙坡-八府庄地裂缝带 

    沿龙首塬黄土梁南侧发育。西起星火路,经红庙坡、西安味精厂、八府庄水泥制管厂,东到秦孟村。出露总长度9.90km。总体走向NE80°,倾向南,倾角86°。发育带宽度44-60m。由西往东活动逐渐加强,破坏程度严重。

    大明宫-辛家庙地裂缝带 

    沿光大门黄土梁南侧发育。西起大明宫遗址,经西安耐火材料厂、陕西重型机械厂福利区、辛家庙北村、东至新房村。出露总长度4.00km。总体走向NE75°,倾向南,倾角75°。发育带宽度达15m。辛家店附近地裂缝活动强烈,致灾严重。

    方新村-井上村地裂缝带 

    位于光大门黄土梁上,西起方新村,东至井上村,全长0.8km,总体走向NE80°,发育带宽度达3m。地裂缝活动强度及致灾程度微弱。

    上述11条地裂缝带出露总长度70.57km,延伸总长度114.87km。

    活动特征/地裂缝 编辑

    地裂缝 地裂缝

    1. 监测资料表明,西安地裂缝在东郊、南郊活动量大,活动速率高;在西郊和北郊活动量相 对较小,活动速率低。11条地裂缝中以D4、D5、D6三条活动断裂相对强烈,其它八条活动相对较弱。

    2. 地裂缝活动具年内季节变化规律。每年的第二季度地裂缝活动明显加快,第三季度活动量最大,与西安市地面沉降速率年内变化规律基本一致。

    3. 地裂缝活动具突变性。仪器监测资料表明,活动过程中常出现突变,这种突变与地震活动密切相关。如1998年1月5日陕西泾阳县永乐镇发生4.8级地震之日,西安电子城地裂缝仪器自动监测曲线出现明显的突跃点。

    4. 地裂缝具有统一的三维空间变形特征。即南倾南降的垂直位移、水平引张和水平扭动。据1989年5月到1996年12月资料,垂向活动速率以5-35mm/a居多,最大为55.06 mm/a;水平引张速率大体为垂直活动速率的三分之一,活动速率为2-10 mm/a,最大达14 mm/a;而水平扭动速率比垂直活动速率小1-2个数量级,最大速率为3.16 mm/a。

    活动速率/地裂缝 编辑

    根据1989-1996年平均垂直活动速率将地裂缝的活动划分为四级:

    活动强烈,速率>30 mm/a;

    活动较强烈,速率20-30 mm/a;

    活动中等,速率5-20 mm/a;

    活动微弱,速率<5 mm/a。

    影响因素/地裂缝 编辑

    引起西安地裂缝近期强烈活动因素除构造活动外,主要与过量开采承压水引发的地裂缝两侧地面不均匀沉降有关。

    1.构造活动

    地裂缝 地裂缝

    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11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,多年跨断层水准测量资料表明,长安-临潼断裂平均垂向活动速率为3.98 mm/a,约占地裂缝平均垂向活动量的7.3%。

    2. 过量开采承压水是地裂缝活动加剧的主要因素

    钻探、地震物探及槽探资料证实,西安地区第四系是由粘性土层与砂、砂砾石层组成的不等厚互层结构。在西安东南郊一带粘性土层较厚,由东南往西北砂层逐渐增多,厚度增大。在黄土梁洼区,粘性土层厚度存在明显的差异,洼地区粘性土层厚度大于黄土梁区。又由于长安-临潼断裂的活动,造成沿地裂缝及其附近产生一定宽度的土体破裂松动带,西安地裂缝上盘松动破裂大于下盘。

    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。由于地裂缝两侧粘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。据监测资料,不同地段、不同活动速率的地裂缝垂向活动量的70%-90%是差异沉降造成的。

    防治办法/地裂缝 编辑

    地裂缝 地裂缝

    据统计资料,11条地裂缝致灾情况为:D4、D5、D6、D9地裂缝出露长、连续性好、活动强烈、致灾严重地段占其出露长度的70%以上; D3、D8、D10地裂缝出露连续性较好、活动较强、致灾严重地段占其出露总长度的30-50%;D1、D2、D7、D11地裂缝出露段连续性较差,活动较弱,致灾严重地段占出露总长度的30%以下。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1741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。

    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它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范》中。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。

    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。

    分类/地裂缝 编辑

    1 、[地震裂缝] 各种地震引起地面的强烈震动,均可产生这类裂缝。

    2 、[基底断裂活动裂缝] 由于基底断裂的长期蠕动,使岩体或土层逐渐开裂,并显露于地表而成。

    3 、[隐伏裂隙开启裂缝] 发育隐伏裂隙的土体,在地表水或地下水的冲刷、潜蚀作用下,裂隙中的物质被水带走,裂隙向上开启、贯通而成。

    4 、[松散土体潜蚀裂缝] 由于地表水或地下水的冲刷、潜蚀、软化和液化作用等,使松散土体中部分颗粒随水流失,土体开裂而成。

    5 、[黄土湿陷裂缝] 因黄土地层受地表水或地下水的浸湿,产生沉陷而成。

    6 、[胀缩裂缝] 由于气候的干、湿变化,使膨胀土或淤泥质软土产生胀缩变形发展而成。

    7 、[地面沉陷裂缝] 因各类地面塌陷或过量开采地下水、矿山地下采空引起地面沉降过程中的岩土体开裂而成。

    8 、[滑坡裂缝] 由于斜坡滑动造成地表开裂而成。

    防治措施/地裂缝 编辑

    西安地裂缝分布及活动度分级 西安地裂缝分布及活动度分级

    1 、加强了地裂区的工程地质勘察工作,一些城市还制定了相应的条例,法规;

    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、夯实等,并改善地裂区土体的性质;

    4 、改进地裂区建筑物的基础形式,提高建筑物的抗裂性能;

    5 、对地裂区已有建筑物进行加固处理;

    6 、设置各种监测点,密切注视地裂缝的发展动向。

    除了上述几项外,还有许多,如在矿区开采中,增大、增多预留保安柱,限制开采区域等。采取这些措施,大大减轻了我国地裂缝灾害。

    技术规范/地裂缝 编辑

    陕西省地质环境监测总站起草的《地裂缝地质灾害监测规范》,目前正面向全国征求意见[1]

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    参考资料
    [1]^引用日期:2015-07-22
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