地面细微裂缝

地面沉降、地面塌陷和地裂缝

地面沉降、地面塌陷和地裂缝也是比较主要的地质灾害类型。近年来统计，每年发生500～1000起，造成很大的经济损失，尤其是在城市和人口密集的城镇地区。

地面沉降的主要危害表现在以下两个方面。一是破坏城市设施，妨碍城市建设。主要表现:造成房屋和桥梁开裂、倾斜或倒塌;道路凸凹不平或开裂;地下管道错裂失效;码头及其他港口设施下沉或被水淹没;抽水井管上升，设备失效等。例如，上海市外轮停靠的码头，原标高52米，1964年下沉到30米，高潮时被水淹没而无法装卸，耗资900多万元进行加高;西安市排水管道屡遭破坏，每年花费100多万元进行维修改建;上海市苏州河原来每天运输吞吐量为100万～120万吨，20世纪60年代以后减少一半;天津塘沽海门大桥，两端沉降相差135毫米，引桥发生错裂，使这座跨度为64米的开启式提升桥不能按原设计提升，影响了海河航运。地面沉降还导致观测和测量标志失效，使河流水位、海洋潮位、地形高程失真，给城市规划和建设造成困难。二是积水滞洪，水患和潮灾加剧。地面沉降，使城市高程降低，拦河堤坝等防洪设施因沉降而发生下沉、开裂，因此一些城市泄洪能力不断下降，出现严重的水患威胁，造成比较严重的经济损失。例如，天津市1977年7月下旬因暴雨积水造成的直接经济损失达2亿元以上;苏州、无锡、常州3市在1986年和1988年因积水造成的物资损失达100多万元。在滨海地区，地面沉降活动使陆地地面高程下降，海平面相对上升，导致海水侵袭和风暴潮灾害加剧。例如，1985年8月2日和19日发生的风暴潮，海水越过防潮堤闸涌入陆地，塘沽一些地区水深1.3～2.0米，大量企业单位被淹，受灾居民1万多户，直接损失13亿元;1992年发生的风暴潮灾害，直接经济损失达40亿元。目前上海、苏锡常地区、杭嘉湖地区已经形成3个区域性沉降中心，三地累计经济损失分别达2900亿元、469亿元、85亿元。据初步估算，上海城区每下沉1毫米，就会造成高达1000万元的经济损失。

岩溶塌陷的主要危害是破坏房屋、铁路、水坝、电站等工程设施和城市、矿山、企业环境。全国发生岩溶塌陷灾害的城市近70个，其中造成严重破坏的44个，主要有唐山、武汉、昆明、黄石、九江、水城、杭州、柳州等。受岩溶塌陷严重危害的大中型矿山有60多个，主要有湖南恩口煤矿、湖南水口山铅锌矿、湖北铜录山铜矿、广西泗顶山铅锌矿、广东凡口铅锌矿、山东莱芜铁矿等。全国铁路沿线近年发生岩溶塌陷375处，其中危害严重的有55处，受害线路60多段，主要分布在贵昆线、湘桂线以及京广线、京九线、沈大线、胶济线的部分线段。有30多个车站受到危害，主要有黄石、大冶、水城、泰安、瓦房店、柳州、玉林等。近几十年来，因岩溶塌陷颠覆列车3次，中断行车2000多小时。安徽每年因岩溶塌陷造成的直接经济损失约500万元，辽宁、湖南两省年均分别达5000万元、3000万元，云南省年均约1000万元，估计全国每年因岩溶塌陷造成的直接经济损失在1.2亿元以上。

我国自20世纪60年代后期开始出现灾害性地裂缝，70年代中期以来活动加剧。百余个市、县出现较严重的地裂缝灾害。分布在大城市、城镇和企业、矿山的地裂缝，对房屋和其他工程建筑造成严重危害。例如，河北省邯郸市1963年发生地裂缝活动，1966年以后迅速扩展，在国棉一厂、电台、汽车修配厂以及前郝村等地形成3条地裂缝，单条长度700～1850米，组合长度3～8千米。地裂缝损坏楼房7处，平房数10间，错断管道2处，破坏围墙10堵，直接经济损失数百万元。发生在农村的大量地裂缝，除破坏民房、道路外，还对耕地和水利设施造成不同程度的破坏。如1988年在豫东平原上蔡县黄埠乡和太康县朱口乡发生地裂缝活动，黄埠乡尚庄、杜庄等5个自然村，朱口乡的洼陈、二甲张等12个自然村的许多民房的墙体、门窗开裂0.5～6厘米，当地群众惊恐不安。山东省淄博市南定玻璃厂和傅家、大徐家等地，1985年以来，地裂缝活动持续发展，在玻璃厂厂区内形成一条近南北向延伸达300多米的地裂缝，主车间和其他一些工厂建筑、地面和墙体出现无数条2～30厘米宽裂缝，因此被迫搬迁;傅家和大徐家除上百户民房严重开裂外，田野耕地之中亦出现多条延伸数百米的地裂缝。1989年，淄博市旦村水库的偏坝和附近地面亦发生开裂，水库安全受到威胁。

地基不均匀沉降裂缝特征

地基不均匀沉降裂缝特征

地基不均匀沉降裂缝特征，墙体出现裂缝也是我们常见的一种情况了，不仅看起来非常难看，还会引起不必要的麻烦，所以需要及时处理，为大家分享地基不均匀沉降裂缝特征固。

地基不均匀沉降裂缝特征1

地基不均匀沉降裂缝形态常见的有正八字裂缝、倒八字裂缝、斜向裂缝、竖向裂缝、水平裂缝。沉降裂缝多出现在房屋的纵墙上，较少出现在横墙上。

在房间空间刚度被削弱的部位，裂缝容易出现且比较集中。其次，裂缝分布情况与沉降曲线有关，当沉降曲线为微凹形时，裂缝多在房屋下部，裂缝宽度下大上小。

当沉降曲线为微凸形时，裂缝多在房屋上部，裂缝宽度上大下小。而且裂缝一般集中在门、窗洞口附近呈45°方向倾斜。

在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，可能引起地基产生过大的不均匀沉降时，软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时，相邻建筑距离近，可能发生倾斜时，地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时。

对经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等，以及建造在斜坡上或边坡附近的建（构）筑物，尚应验算其稳定性。

水泥砂浆的强度、防裂效果都与水有重要关系，水泥的水化与凝结硬化是一个渐进式、连续性的过程，先水化，后凝结，凝结硬化结果如何，要取决于水化条件，水化得越充分、水养护得越好、养护的时间越长，强度就会越高，收缩性就越小，防裂效果就越好。

水泥的水化与凝结硬化速度受环境温度的影响也很明显，即环境温度高，水化与硬化速度就快；环境温度低，水泥的水化与凝结硬化的速度相应就慢些。早干、早硬、早强的水泥砂浆，因保水不好、自养护能力差，会产生收缩过快、收缩力过强、容易产生大面积龟裂。

地基不均匀沉降裂缝特征2

1、沉降----建筑地基、基础及地面在荷载作用下产生的竖向移动，包括下沉和上升。其下沉或上升值称为沉降量。

2、沉降差-----同一建筑的不同部位在同一时间段的沉降量差值，亦称差异沉降。

3、邻地基沉降-----由于毗邻建筑间的荷载差异引起的相邻地基土应力重新分布而产生的附加沉降。

4、场地地面沉降-----由于长期降雨、管道漏水、地下水位大幅度变化、大面积堆载、地裂缝、大面积潜蚀、砂土液化以及地下采空等原因引起的一定范围内的地面沉降。

5、变形允许值-----建筑能承受而不至于产生损害或影响正常使用所允许的变形值。

房屋沉降正常吗?轻微的房屋整体均匀沉降属正常现象，只要在规定的时间内趋于稳定即可。房屋沉降允许值，应控制在200mm以内。而当房屋相邻部分的高度、荷载和结构形式差别很大，而地基又较弱时，房屋有可能产生不均匀沉降。不均匀沉降会造成房屋出现结构性裂缝，结构性裂缝多时因结构应力达到极限，造成承载力不足，直接危害到房屋安全。

对于软土层地基，多层住宅沉降较大，往往呈现凹陷形不均匀沉降。当沉降到一定限度时，在建筑物底层门窗洞口角部会出现裂缝，少数严重的则会发展到二层和三层。

当地基产生过量的.不均匀沉降，造成建筑物倾斜，引起上部结构产生附加应力的增加，当不均匀沉降超过建筑物承受的限度时，即造成墙体或楼面开裂等事故，甚至使整个结构严重倾斜，重者可使房屋倒塌。

加固公司认为当您发现自己居住的房子，小区路面出现裂缝，自家门窗墙体，出现裂缝时，极有可能是发生了沉降。那这种沉降是否属于正常范围呢？这就需要寻找专业的房屋检测机构来进行房屋沉降检测。

地基不均匀沉降裂缝特征3

一、地基下沉的裂缝特点有哪些

1、如果是因为地基下沉而产生的裂缝，就会影响到混凝土的结构主体。这时候，混凝土就会出现裂缝，它的底层相对来说会重一些，上层比较轻。而且大多呈现的是斜向的裂缝，一般很少会出现竖向或者横向的裂缝。

2、这种裂缝基本上会在混凝土梁中出现，尤其在梁和柱子的交界处。如果上部主体结构刚度比较大，在一些独立的基础结构或者柱子的根部，也会出现水平的裂缝。

二、其他裂缝的特点是什么

1、除了有地基下沉产生的裂缝之外，还有的是因为温度所产生的裂缝，一般是因为受到外界温差的影响，混凝土出现了热胀冷缩变形。当混凝土的结构受到应力的时候，就会产生温度裂缝。这种温度裂缝的形状和发生的部位有很大的差异，随着时间的延长，会慢慢扩大。而且，这种类型的裂缝比较复杂。

2、有一种是塑性坍落裂缝，一般在浇筑的过程中或者浇筑成型之后，混凝土初步凝固的时候就会产生。主要是因为混凝土当中的骨料因为重力的作用往下沉，水会向上浮。从而会造成下沉不均匀，产生裂缝，主要特点就是会顺着钢筋而产生。

地基不均匀沉降裂缝特征4

一、地基沉降不均，墙体有裂缝怎么办

1、如果是因为地基沉降不均所带来的墙体裂缝问题，可以采取填补缝隙或者灌浆修补的方法，使用水泥砂浆进行填缝。先要将缝隙清理干净，再准备好勾缝刀、抹刀、刮刀等等，将水泥砂浆按照1:3或者加一些107胶的聚合物水泥砂浆填到砖缝当中。

2、如果缝隙比较小，或者房屋的强度和刚度都没有受到影响，只要不影响到安全，可以采取这种表面处理的方法，通过砂浆填缝就可以了。但是如果不均匀沉降还在发生，并且裂缝比较严重，需要先加强地基，对地基进行加固，再进行裂缝处理。可以通过桩机加固的方法，沿着地基两侧布置灌注桩，再抬高梁，将原来的地基托起，防止地基继续下沉。

3、对于比较严重的裂缝，要在墙面上铺设网片，网片可以选择双向的钢筋网，并且要穿墙拉筋加以固定，后期还需要灌浆，养护大概7天左右。

二、地基为什么会出现不均匀的沉降

1、有可能是地基周边的土质比较柔软或者不均匀，有些可能存在一个洞穴。或者土质比较差，受到压力之后，就会产生不均匀的沉降。还有可能是在进行房屋建筑的时候，地基处理不当，基础设施只有不合理，不能够满足承载力的需求，上部的荷载太大超过了范围，才会出现不均匀的沉降。

2、还有一个原因就是建筑物使用不当，因为有些业主想要改变房屋的用途，增大了荷载，超面积建设，就会导致建筑物不均匀沉降，就会出现开裂的问题。

全国地面沉降和地裂缝易发程度分区

4.6.1 地面沉降和地裂缝易发程度划分的判别特征

地面沉降和地裂缝主要分布在我国中东部的平原、盆地区，主要受到第四纪地质条件、地下水及含水层特征、地质构造及岩土特征、地下水开采状况等因素的控制，过量开采地下水是引起地面沉降的主要因素。

地面沉降均发生在沿海平原和一些内陆盆地。地裂缝主要发生山前倾斜平原和河谷盆地。

形成地面沉降的岩石主要是第四纪冲积、湖积、海积的黏性土和粉细砂，其结构松散，极易压缩变形。

过量开采地下水是引起地面沉降、地裂缝的主要人为因素。

表4.8为地面沉降和地裂缝易发程度划分的判别特征。

表4.8 地面沉降和地裂缝易发程度划分的判别特征

4.6.2 地面沉降和地裂缝易发程度分区及各区的特征简述

根据上述地面沉降和地裂缝灾害易发程度划分的判别特征，对全国地面沉降和地裂缝灾害易发程度进行了分区，其结果如图4.4及表4.9所示。

表4.9 地面沉降和地裂缝易发程度分区一览表

4.6.2.1 地面沉降和地裂缝高易发区

（1）华北平原地面沉降和地裂缝高易发区（H1）

包括唐山、北京、天津、廊坊、沧州、霸州、任丘、衡水、聊城、河间、黄骅、德州、东营、滨州和阜阳等高易发区。

华北平原自新生代以来一直是断续沉降地带，第四纪沉积极为发育，其沉积厚度受基底起伏的控制，一般为200～600m，坳陷区最厚处在1000m以上。天津、塘沽有海陆过渡相的淤泥、淤泥质黏性土分布；断裂主要为北北东、北东及北西向，新华夏构造体系的构造活动强烈。

图4.4 全国地面沉降和地面易发程度图

图4.4 全国地面沉降和地面易发程度图

华北平原地面沉降量大于200mm的地区达42120km2，大于1000mm的地区为755km2，大于300mm的面积达18718km2，大于500mm的面积达6430km2。天津市地面沉降面积已达8800余km2。沧州、衡水、廊坊等平原区发现地裂缝482条，规模由长数米至500m不等，最长的达千米，宽1～50cm，最宽的超过200cm。安徽阜阳截至1999年的地面沉降范围已超过410km2，最大累计沉降量为1400mm。

（2）长江三角洲地面沉降和地裂缝高易发区（H2）

包括上海、苏州、无锡、常州、张家港、江阴、南通、盐城、启东、东方、大丰、杭州、嘉兴、湖州、宁波、温州等高易发区。

长江三角洲第四系厚达200～300m，岩性主要为细、粉砂及淤泥质粘土、砂质粘土等，承压含水层分布广泛，含水层厚度各地不一，从十几米到百余米。

长江三角洲地区是最早发现地面沉降、危害和损失最严重的地区，长江以南累计沉降量超过1000mm的地区约300km2，超过200mm的地区近10000km2，在区域上连成一片。总损失近3500亿元，其中直接经济损失超过200亿元。

（3）汾渭盆地地面沉降和地裂缝高易发区（H3）

该带自六盘南麓宝鸡沿渭河向东经西安到风陵渡转向北东，沿汾河经临汾、太原到大同，宽近100km，长近1000km。地面沉降主要在关中盆地的西安和山西太原。

该地区受构造控制作用形成断陷盆地，活动断裂以近东西向，北东东、北东向为主，盆（谷）地中松散沉积物分布广泛，以第四纪冲-湖积层和黄土堆积为主，黄土具有弱至强湿陷性，含水层具有上下两层结构，即上部为潜水，下部普遍分布承压水，承压水头一般为数米，个别达数十米。

榆次市地裂缝已造成81幢建筑物受损，18处公路遭受严重破坏，造成的直接经济损失达13115万元。大同市较大规模的地裂缝有10条，总长度已超过34.5km，造成建筑物毁坏、道路、桥涵、地下管道开裂，铁路扭曲变形，其直接经济损失为15650多万元。

西安市截至1995年累计沉降量超过200mm的面积为145.5km2。太原市地面沉降，其沉降中心在晋阳湖、吴家堡一带、最大沉降量已大于3700mm，经济损失数千万元以上。

4.6.2.2 地面沉降和地裂缝中易发区

（1）松嫩平原地面沉降和地裂缝中易发区（M1）

包括大庆、哈尔滨、齐齐哈尔、佳木斯、辽河河口等。

松嫩平原面积大、地形平坦，巨厚的松散沉积物的岩性主要为砂土及砂砾石，并含湖沼相的淤泥质土、泥炭，厚度为6～10m，结构松散，多呈层状分布。承压水含水层广泛分布。

地面变形和地裂缝大部分集中于采油井口附近，在大庆市区已形成两个面积为2000～3000km2的东西向大漏斗，其中心区地下水位埋深近50m。普遍发生房裂，墙体倾斜和地裂。

（2）华北平原地裂缝中易发区（M2）

包括太行山东麓地裂缝带和大别山北麓地裂缝带。太行山东麓地裂缝带分布于山前倾斜平原与中部平原交接带，北从顺义，向南经保定、石家庄、邯郸、郑州转而向西达三门峡一带。全长800km，涉及50多个县（市）。

大别山北麓地裂缝带主要分布在豫东南的固始、商城、淮滨、潢川、息县和皖西南的霍邱、颍上、寿县、六安、金寨、阜南等11个县（市）。

地貌为堆积平原，主构造方向呈北北东向，新构造运动与地震活动较强烈，岩性主要为砂土、粘土、亚粘土和黄土。豫东南由黄河冲积平原和淮河冲湖积平原组成，岩性以亚砂土、粘土、亚粘土为主，晚更新世湖积粘土具有胀缩性。皖西南地貌类型为岗坳相间的浅丘状平原，地层岩性主要为晚更新世（Q3）粘土，膨胀率为40%～90%，膨胀土影响深度在3.0m左右。

（3）江汉平原地面沉降中易发区（M3）

包括荆州市、公安县、石首市、监利县、华容县、安乡县、南县、洪湖市、岳阳市等。

地貌类型为平原，第四纪松散沉积物厚约170m，主要为砂、砂砾石与粘土、砂粘土交互沉积，潜水含水层不发育，主要为承压水，承压水含水层富水程度在平原中部较强，至边缘逐渐减弱，承压水埋深在0.4～3.0m之间。

地面沉降引起建筑物变形破坏。

（4）东南沿海城市地面沉降中易发区（M4）

包括盐城、启东、东台、大丰、温州、福州、湛江、海口等。

这些地区的岩性大多为黏性土、淤泥、粉细砂，相互叠置，厚度不等，一般十余米至百米左右。雷琼地区是新生代东西向断陷带，松散沉积物厚大于3000m，赋存丰富的承压地下水。

这些城市已发生地面沉降。

4.6.2.3 地面沉降和地裂缝低易发区

（1）东部平原、沿海河口及海滨地带地面沉降和地裂缝低易发区（L1）

包括三江平原中部、浙江山前平原，太湖、鄱阳湖，苏北，福州至连云港沿海地带的闽江河口，晋江河口、九龙江下游等河口地区及连云港、浙江舟山、宁波、珠江三角洲海滨地带等。

大平原或山前河流向沿海推进的冲积物与海积物交互沉积，以此构成滨海平原或三角洲松散沉积物层，岩性主要为细、粉砂及淤泥质粘土、砂质粘土等。承压水含水层广泛分布。珠江三角洲地区，淡水亦多零星分布，而在深部普遍分布承压含水层。

（2）黄土高原地裂缝低易发区（L2）

位于陕西和甘肃祖厉河、宛川河流以及庄浪河以东，兰州黄河谷地。陕西的葫芦河流域，陇东的清水河流域，西峰黄土塬区，白于山以南地区及洛川塬区。

地貌类型为黄土高原，陕北高原以第四纪冲-湖积层和黄土堆积为主，沉积厚度大且连续。

（3）河谷平原和山间盆地地面沉降和地裂缝低易发区（L3）

包括四川成都、德阳，云南元谋、曲靖，广西百色、南宁、柳州，河南南阳，湖北襄樊等地。

地貌为盆（谷）地，松散沉积物分布广泛，普遍分布承压水。

地面沉降产生的地裂缝危害

地面沉降产生的地裂缝有两类：一类是由于含水系统结构不均匀引起差异性沉降造成的地裂缝，多出现在沉积物相变剧烈地带和含水系统基底起伏大的部位，这类地裂缝分布方向无规律，且延伸较短，如无锡、江阴等地的地裂缝；另一类是，地面沉降加剧了基底新构造运动形成的地裂缝活动，这一类地裂缝多出现在山间盆地，如同属汾渭地堑的关中盆地、大同盆地中的西安市和大同市地裂缝，地裂缝的分布与走向基本与活动断裂一致，多为 NE和NEE 走向，具延伸长、影响范围大、破坏力强的特点。

地裂缝对建筑物、桥梁、道路的破坏十分强烈，凡是位于地裂缝上的建筑物、桥梁、道路均会出现断裂、下陷等破坏，使大量房屋毁坏无法居住。如锡山市钱桥镇毛村园，仅在1991～1992年期间，全村所有房屋均被地裂缝破坏，成为危房，村民只得全部搬迁，另寻新址，重建家园。西安市发育有13条大体平行、等间距的地裂缝带，地裂缝带走向NEE70°～80°，向南倾斜，长度为4～20km，北升南降，呈阶梯状排列，属于受基底张扭性断裂控制的新构造运动产物。新构造张扭性活动，破坏了地层结构，使其变得松散。原先，在未大量开采地下水前，地裂缝的危害并不十分明显，大量开采地下水后，地层释水压密，产生地面沉降，使地裂缝的危害突显出来。在西安凡是有地裂缝通过的地方，几乎所有建筑物、桥梁、道路均会出现断裂、下陷等破坏，已造成巨大的经济损失，也使西安成为我国地裂缝破坏最严重的地区之一。

什么是崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面裂缝、地面沉降

我就大致区分下吧，说错了无怪：

崩塌：是高陡的斜坡（一般>50°）上的岩土体脱离母体，产生以竖向运动为主的崩落、滑动、 并堆积在坡脚的地质现象。

滑坡：是斜坡岩土体在自身重力作用下以水平剪切云佛那个为主的地质现象。

泥石流：是山区中，由暴雨等水源激发，形成的一种携带大量泥沙等固体物质的一种特殊洪流。（是含水的哦）

地面塌陷：一般是由于地面不均与沉降引起的。

地面裂缝：这个因素就比较多了，总的机理是产生了水平拉力，一般是那种相对硬脆性的，其抗拉强度不高，比如岩石，它的抗拉大概是抗压的十分之一。

地面沉降：这个在建筑施工设计设计得相对很多，我们知道不同土的承载力那是不一样的（粘性土肯定没有岩石承载荷载的能力高噻），这种能力的不同就有了不均与沉降的说法。所谓沉降，其实可以这样来理解，一栋高楼建在地基上，虽然我们看不见，但由于人为的在地基土上施加了荷载，那么就会有一定的压缩变形，宏观的表现就是建筑下沉（这是很严重的哈）！

上面纯属个人观点，纯手打，如有不同意见，欢迎共同讨论，本人地质工程专业！

为什么开采地下水易造成裂缝，地面沉降，地面塌陷地质灾害

受浅层地下水水位下降的影响，表层的土体失水严重，就会形成干缩裂隙以及地面不均匀的沉降，在这种情况下，一旦遇到较大的降水过程，降水渗入地下，沿着裂隙流动，对地层形成冲刷、潜蚀，就会使裂隙加宽、上延，发展到一定的程度露出地表，就形成了地裂缝。

大量的开发使用地下水资源，在集中开采的地区就形成了地下水降落漏斗，导致地层岩土力学平衡被破坏，粘性土层开始压密释水，造成地面沉降，地裂甚至发生地面塌陷等地质灾害。

同时导致地下水位下降，水面与地表之间形成了一个空间，在没有支撑的条件下，地面向下陷落，造成了地面塌陷。

开展地面沉降地裂缝调查与评价主动服务国家重大工程建设

长安大学地质工程与测绘学院

20世纪50年代以来,由于自然和人为因素的影响,西安市区出现了大量地裂缝,对城市规划与建设构成了严重制约;由于地质构造因素和人类开采地下资源,山西省从南向北的临汾、运城、太原、大同等几个盆地存在着较为严重的地面沉降和地裂缝。国土资源大调查项目从2005年开始,实施了汾渭盆地地面沉降地裂缝的调查、监测、评价及成因与减灾综合研究工作。通过从点到面的调查研究,基本查明了汾渭盆地地面沉降与地裂缝的发育现状;建立了地裂缝和地面沉降的监测网络,对汾渭盆地典型地区地裂缝地面沉降的成因机理进行了深入系统的研究,取得了一系列重要成果,为西安市地铁工程建设及大同—西安高速铁路工程的规划、设计及地裂缝和地面沉降灾害的防治工作提供了强有力的科技支撑,保证了项目的顺利实施和后期的安全高效运营。

一、开展地裂缝灾害致灾机理与防治措施研究,主动服务西安地铁建设与运营

目前,西安城区发现的地裂缝已达15条之多,延伸长度超过100千米,覆盖面积约250平方千米,其活动时间之长和规模之大,在国内外尚属罕见。这些地裂缝成为西安地铁建设中的重大关键技术难题。汾渭盆地地面沉降地裂缝调查与评价工作,通过一系列的大型物理模型试验、数值模拟计算和理论分析,合理确定了地铁设计使用期100年内地裂缝最大位错量,科学地确定了地裂缝地段地铁隧道结构纵向设防长度,为地铁隧道穿越地裂缝带的结构设计和预留空间提供了重要设计参数(图1);揭示了地裂缝作用下地铁隧道主要变形破坏模式,为西安地铁穿越地裂缝带结构设计提供了重要的科学依据;提出了地铁隧道结构“分段设变形缝、柔性接头连接及局部扩大断面”的适应地裂缝变形的结构防治措施,并已应用于西安地铁工程设计中,成功地解决了西安地铁防治地裂缝灾害的重大技术难题,为西安地铁建设提供了重要技术支撑。

图1 地铁隧道地裂缝致灾机理大型物理模型试验

二、深入研究地面沉降地裂缝发育特征,为大同—西安高速铁路工程建设提供科技支撑

大西高速铁路是连接山西大同和陕西西安的一条铁路快速通道,工程场址刚好贯穿项目的主要工作区——汾渭盆地。大西高铁线路沿线地裂缝和地面沉降均非常发育,为线路选线、结构设计和建成后的安全运营带来了极其严峻的挑战。面对这一问题,项目组通过地面调查、InSAR监测、综合勘探,查明了大西客运专线(大同—运城北段)沿线地裂缝和地面沉降的分布、发育特征,高铁沿线与线路相交或隐伏相交的地裂缝共有21条36处,其中在太原盆地内有8条14处,临汾盆地7条12处,运城盆地6条10处;分析了高铁沿线地裂缝地面沉降的成因,根据地裂缝的发育特征、影响因素,结合地裂缝的潜在活动性和易发性评价,划分了高铁沿线地裂缝的危险性等级,其中Ⅰ级2处,Ⅱ级7处,Ⅲ级13处,Ⅳ级14处;获取了大西高铁沿线大同、太原、祁县、平遥、临汾、运城以及介休七个区域2004~2008年间不同时间段的地面沉降形变信息,确定了沉降中心位置及平均沉降速率,给出了沿线地裂缝地面沉降未来活动速率范围值和可能最大活动量;在数值分析和大型物理模型试验基础上(图2),结合地面调查和勘探成果,分别给出了各条地裂缝的避让距离和设防宽度,并提出了采用桥梁、有渣轨道、限制地下水开采和地表防水等综合防治措施建议。上述成果为大西高速铁路的顺利实施提供了强有力的科技支撑。

图2 路堤模式通过地裂缝带致灾机理大型物理模型试验