地裂缝 西安区域工程地质问题

1、,西安区域工程地质问题 地裂缝,201326010123,地裂缝治理,地铁修建与地裂缝,01,1968年7月25日，山东郯城一带发生8.5级强烈地震时，郯城某乡学生李献玉的房内出现了地裂缝，随即他被陷入缝中，几次试图爬上来都没有成功。正当他无可奈何时，裂缝内突然喷涌出水，一下子把他托出了水面，他趁势爬了出来，安然无恙。同样的喷泉把一个小孩冲上去，摔伤了。,地裂缝的简介,01,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。,地裂缝

2、的简介,01,1 、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

3、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 、滑坡裂隙 由于斜坡滑动造成地表开裂而成。,地裂缝的简介,地裂缝的分类,01,按形成的动力条件分类： 内动力形成的构造地裂缝（构造型） 外动力作用形成的地裂缝（非构造型）,地裂缝的分类,地裂缝的简介,按应力作用方式分类： 压性地裂缝 扭性地裂缝 张性地裂缝,01,构造地裂缝： 由于地壳构造运动直接或间接在基岩或土层中所产生的开裂变形。多数由断裂的缓慢蠕滑或快速粘滑而形成，断层的快速粘滑活动常伴有地震发生，因而又称为地震地裂缝；褶皱构造作用和火山活动也可产生构造地裂缝。,地裂缝的简介,非构造地裂缝： 成因的地裂缝常伴随崩

4、塌、滑坡及地面沉降等灾害而发生；矿山塌陷、岩溶塌陷以及特殊土的理化性质改变也会引发地裂缝。,01,平面上：地裂缝多呈带状分布；且裂缝一般呈直线状、雁行状或锯齿状。 剖面上：多呈弧形，v形或放射状。 规模上：多数地裂缝长度为几十米至几百米，长者可达几公里；宽度在几厘米到几十厘米之间，最宽可达1m以上；裂缝两侧垂直落差在几厘米到几十厘米，大者可达1m以上，但也有没有垂直落差者。,剖面上，危害程度自下而上逐渐加强，累计破坏效应集中于地基基础与上部结构交接部位的地表浅部十几米深的范围内。,地裂缝的特点,地裂缝的简介,01,地裂缝灾害的非对称性,地裂缝灾害的非均一性,地裂缝的灾害效应在横向上由主裂缝向两

5、侧致灾强度逐渐减弱，且地裂缝两侧的影响宽度以及对建筑物的破坏程度具有明显的非对称性。,同一条地裂缝的不同部位，地裂缝活动强度和破坏程度也有差别。在转折和错列部位相对较重，显示出不均一性。,地裂缝灾害的渐进性,地裂缝灾害是因地裂缝的缓慢蠕动扩展而逐渐加剧的。因此，随着时间的推移，其影响和破坏程度日益加重，最后可能导致房屋及建筑物的破坏和倒塌。,地裂缝灾害的周期性,在时间序列上，地裂缝灾害往往表现出一定的周期性。当区域构造运动强烈或人类过量抽取地下水时，地裂缝活动加剧，致灾作用增强，反之则减弱。,地裂缝的简介,01,地面沉降成因论： 认为西安地裂缝是因为过量抽取地下水而引起地面沉降所致，在差异沉降

6、陡变带上，由于两侧变形差大于岩土体的极限应变能力而发生地表破裂，而局部地质构造只对其起控制作用。吴在宝，钟龙辉，1986年,地裂缝的简介,构造成因论： 认为西安地裂缝是因为基底伸展断裂系在横向拉张应力场作用下，并同时叠加了地下水开采的影响。王景明，王兰生，彭建兵，1986,1994,2006,地裂缝的成因机制和形成条件,01,实践表明，许多地裂缝并不是单一成因的，而是以一种原因为主，同时又受其他因素影响的综合作用的结果。 总体而言，控制地裂缝活动的首要条件是现今构造活动程度，其次是崩塌、滑坡、塌陷等灾害动力活动程度以及动力活动条件等。,地裂缝的简介,02,西安是我国地裂缝灾害最典型、最严重的城

7、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

8、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。,西安地裂缝综述,西安地区地裂缝,02,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ne7080。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38m，局部可达2030m。各条地裂缝带大体呈等间距近似平行排列，间距为0.

9、42.1km，平均约1km。,西安地区地裂缝,02,西安地区地裂缝,1 f1 (辛家庙地裂缝) 2 f2（红庙坡-米家岩地裂缝） 3 f3（北石桥-劳动公园-关亭西地裂缝） 4 f4（丈八路-幸福北路地裂缝） 5 f5（丈八路-和平门-灞桥热电厂地裂缝） 6 f6（丈八路-草场坡-纺渭路地裂缝） 7 f7（北岭-小寨-国棉四厂地裂缝） 8 f8（石羊村-大雁塔-新兴南路地裂缝） 9 f9（齐王村-陕师大-大唐芙蓉园地裂缝） 10 f10（西姜村-射击场-长鸣路地裂缝） 11 f11 （南寨子-交警总队-南窑村西地裂缝） 12 f12（三森家居-东三爻-雁南四路地裂缝） 13 f13（雁鸣小区-

10、新开门地裂缝） 14 f14（下塔坡村-长安路地裂缝）,02,西安地区地裂缝,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。,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

11、坡, 分布在古梁到古洼的地貌转折部位。,02,78%,68%,西安市区超采地下承压水导致地面大幅度不均匀下沉是西安地裂缝产生和发展的主要原因。同时，西安市区的梁、洼地貌构造为地裂缝的产生提供了有利的地质构造条件，即地裂缝容易在深井承压水位下降漏斗和地面沉降槽的陡变带形成，它们位于隐伏断裂构造带的局部地段。,西安地裂缝形成原因,1.构造活动 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14条地裂缝带均地裂缝 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%

12、。 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。,西安地区地裂缝,02,西安地区地裂缝,北京地裂缝,地裂缝治理,03,地裂缝所到之处，损害房屋、工厂，切断生命线工程。目前已经给西安市造成了40亿以上的直接经济损失，现在地裂缝仍在不断的活动和发展之中，对西

13、安城市建设和规划造成严重影响。特别是随着西安地铁工程的兴起，地裂缝对地铁工程的施工和后期运营造成巨大影响。地裂缝的活动是通过地裂缝两盘土体垂直差异沉降量的增加来表现的。当地裂缝两侧土体发生相对位移时，将产生局部形变场和位移场，使建筑物开裂和坍塌，桥梁损毁，地面变形，地下硐室，路基，管道变形或剪断。,对于地裂缝，建筑物应尽量避让，必须跨越的，要采取措施；同时要限制地下水的开采并加强监测工作。,西安地裂缝对工程的影响,地裂缝治理,03,据统计资料，14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

14、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地裂缝影响更大。,地裂缝治理,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

15、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。,03,1 、加强了地裂区的工程地质勘查工作，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

16、轻了我国地裂缝灾害。,防治措施,地裂缝治理,03,（1）人为成因的地裂缝：预防为主、合理规划、严格禁止地裂缝附近的开采行为。 （2）自然成因的地裂缝：避让为主；加强调查和研究，开展地裂缝易发区的区域评价。,防治原则,地裂缝治理,地裂缝灾害多数发生在由主要地裂缝所组成的地裂缝带内，所有横跨主裂缝的工程和建筑都可能受到破坏。,03,西安地裂缝场地勘察与工程设计规程 将地裂缝分为三类,地裂缝治理,03,地裂缝治理,西安地裂缝场地勘察与工程设计规程,03,对于这种非构造地裂缝，针对发生的原因，采取各种措施来防治和减少地裂缝的发生。 （1）崩塌、滑坡产生的地裂缝采取工程措施 （2）地下水开采引发的地裂缝

17、控制措施 （3）黄土湿陷裂缝防治降水和工业生活用水的下渗和冲刷。 （4）矿井开采引发的地裂缝控制开采范围，增多或增大预留保护柱，防止矿井坍塌。,地裂缝治理,开发建设时 工程地质勘察调查研究区域构造和断层活动历史查明拟建区地裂缝发育带及隐伏地裂缝潜在发育区城镇规划合理布局 严格限制永久性建筑设施横跨地裂缝；一般避让宽度不少于410m. 已建设施加固 跨越地裂缝的管道工程： 外廊隔离、内悬支座式管道+活动软接头。 以遭受地裂缝严重破坏的设施：局部拆除或全部拆除，以防止对整体建筑物或相邻建筑物造成更大破坏,控制人为因素的诱发作用,建筑设施避让,03,地裂缝治理,预测预报地裂缝的发展方向、速率及可能的

18、危害范围。 地面勘察 地形变测量 断层位移测量 音频大地电场测量 高分辨率纵波反射测量,监测预测措施,最小安全避让距离（王兰生等，1994）,地铁修建与地裂缝,04,西安地裂缝是一种独特的城市地质灾害，其活动对地铁建设造成严重威胁，西安地铁建设的关键是如何解决地铁隧道穿越地裂缝带的问题。,地铁修建与地裂缝,西安地铁工程防治地裂缝的基本指导原则是“防”与“放”相结合，分段处理，柔性接头，预留净空，局部加强，先结构后放水，以结构适应地裂缝变形为主。,04,具体防治措施： 结构上应采用扩大断面、预留净空、分段设缝加柔性接头和局部衬砌加强等措施；防水方面宜采用可卸式管片拼装双层结构法和波纹板强化橡胶复合材料制成的防裂止水带处理；地基基础处理方面采用地基注浆加固法和弹性囊变形恢