西安地铁二号线沿线地裂缝特征、危害及对策

地裂缝是西安地区典型的地质灾害,对该地区的各类工程建筑、交通设施、城市生命线工程及土地资源造成威胁,尤其是对拟建的西安地铁二号线的施工与安全运营影响更大。本文首先介绍了西安地裂缝的基本特征,然后阐述了西安地铁二号线穿越地裂缝的基本情况。根据实际观测数据及地表累计活动量确定了地铁二号线穿越的各条地裂缝在不同时间段的活动速率及地裂缝活动的影响范围,在此基础上提出了针对地裂缝灾害的防治措施。     

西安地铁二号线沿线地裂缝未来位错量估算及工程分级

地裂缝在地铁设计使用期内的最大垂直位错量是西安地铁二号线穿越地裂缝结构设计的一个十分重要的参数。本文以历史水准监测资料为基础,分析了西安地铁二号线沿线各地裂缝在不同历史阶段的活动特征与活动原因,对各地裂缝的未来活动趋势进行了预测。然后通过基于不同时间段地裂缝活动速率的最大垂直位错量估算结果的对比分析,得出了地铁设计使用期内各条地裂缝与地铁交汇点处地裂缝的最大垂直位错量,并以此为依据,将西安地铁二号线沿线地裂缝分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级等4个工程级别。     

构造重力扩展机制的地质力学模拟研究

本文采用相似材料的地质力学机制模拟试验再现并验证了西安地裂缝的构造重力扩展机制，得出了构造重力扩展机制是西安地裂缝形成的根本成因，同时还得出了工程建筑物只要避开地裂缝一定距离就可以安全布置，以及西安地裂缝最大可能延深为老第三系地层的中上部等重要结论，初步揭示了现今西安市异常地面沉降的成因，具有一定的理论价值和社会效益。     

临汾地面沉降数值模拟及其与地裂缝灾害关系研究

临汾市区是继西安、大同等地区之后又一地裂缝灾害比较严重的地区, 已经严重影响着临汾市经济的可持续性发展。经研究表明, 地下水超采为影响该区地裂缝灾害的第二大因子, 它是通过地面沉降来促使地裂缝的形成和发展。本文通过对临汾市区地面沉降进行数值模拟, 总结出了地面沉降的变化规律。分析认为, 地裂缝灾害的易出现部位为沉降梯度陡变带, 即沉降梯度最大处。     

西安地裂缝活动趋势分析

西安地裂缝的形成及活动主要受构造活动及人类活动因素影响, 而近来地裂缝的超常活动主要与过量抽取地下水引起的地面不均匀沉降有关。根据对抽水及地面荷载引起地层压密固结过程的分析、地下水位变化趋势的分析以及应用 Ver-hulst模型计算、预测结果, 西安地裂缝的强烈活动将有减缓或逐渐稳定的趋势。有关地裂缝活动的最新实际监测数据已显示出一些相应的征兆。     

抽水作用下先期断裂对地裂缝的影响研究

过度抽取地下水和先期存在的断裂构造是西安市地裂缝地质灾害发生的主要原因。作者首先从理论上分析了抽水情况下地裂缝形成的张拉破裂机制、剪切破裂机制和张剪复合破裂机制,并从结构面控制理论分析了先期断裂在地裂缝形成中的控制作用; 然后依据比奥三维固结理论,采用FLAC软件建立了西安地裂缝的计算模型,比较了抽水作用时没有先期断裂和地层差异、有先期断裂而没有地层差异、有地层差异而无先期断裂等情况时的地面变形特征,得出抽水作用下,先期断裂对地裂缝的形成及发展具有诱导、隔离和放大的耦合作用,从而得出先期断裂不仅仅只是地裂缝形成的构造基础的结论。     

GPS在西安市地面沉降与地裂缝监测中的应用研究

本文从GPS监测网的布网原则和设计方案出发,对GPS外业观测和内业数据处理中的关键技术进行了深入研究,提出了一套适用于大城市地面沉降与地裂缝灾害监测的作业方法和数据处理方案。通过西安地区地面沉降和地裂缝的GPS监测实践,证明了本文提出的监测网的布设原则、GPS外业施测和内业数据处理方案是切实可行的,并且通过GPS监测获取了西安地面沉降和地裂缝近期活动的有关数据信息,且其与精密水准结果具有很好的一致性。     

西安地区断裂构造活动性的地质力学模拟研究

在对地质原型研究的基础上，采用相似材料三维地质力学模拟方法，对西安地区的断裂构造活动性进行了两个方案的模拟试验。建立了断裂构造近期活动的动力学模型，并阐明了西安地裂缝的形成与断裂构造活动的关系。本文详细论述了这项研究的模型设计、模拟方法和技术以及全部研究成果。     

渭河盆地地裂缝发育基本特征

渭河盆地由于其特殊的地质环境,是地裂缝发育较多的地区。本文在渭河盆地地裂缝详细调查的基础上,简要论述了地裂缝的分布概况,详细研究了渭河盆地地裂缝的发育基本特征,并初步探讨了地裂缝的成因。渭河盆地196条地裂缝大都密集分布在断层近侧,与断层走向有明显的一致性和相关性。地裂缝基本特征主要是形态特征和空间分布。地裂缝平面形态有直线、S型和锯齿状;剖面形态为上宽下窄,并逐渐消失;倾角较陡。地裂缝空间分布上有方向性、开启性和网络性。渭河盆地地裂缝主要是构造地裂缝,受构造断裂控制;地下水、地表水、采空和黄土湿陷性只是诱导因素。     

河北平原地裂缝分布特征及成因机制研究

河北平原是地裂缝地质灾害较发育的地区。通过河北平原地裂缝地质灾害时空分布规律研究,对河北平原地裂缝形成的主要因素及成因机制进行了研究。河北平原地裂缝主要分布在山前冲洪积扇裙区,发育在全新世地层中。地裂缝地质灾害平面形态上可分为直线型、雁列型、锯齿型、折线型和弯曲形。地裂缝地质灾害空间分布上有方向性、群集性和系统性。河北平原地裂缝分布范围呈逐渐扩大的趋势;分布区域从时间上呈逐渐由南向北扩展之势。河北平原从时间上地裂缝发育条数和发育长度随时间各有不同特点。导致河北平原地裂缝发生的主要因素有地震构造、地下水超采和地面塌陷。     

山西地堑系一类特殊的剪切-挤压型地裂缝

阐述了山西地堑系的构造背景及现今应力场状态,对该地区发育的地裂缝特点进行了概括性描述。根据实际调查,在该地区发现了一类特殊的剪切-挤压型地裂缝——万荣县城关变电所地裂缝,该地裂缝地貌上位于山西地堑系峨嵋台地,发育特征表现为强烈的剪切、挤压变形,地面、墙体拱曲、翘起,并出现明显的水平位错现象。与该区发育的其他地裂缝有明显的不同。根据地裂缝发育的特征,并结合区域构造应力场分析,讨论了该地裂缝的力学成因机制。     

汾渭盆地地裂缝成因研究中的若干关键问题

汾渭盆地是我国地裂缝发育最强烈的地区,地裂缝类型多样,成因复杂。本文概述了汾渭盆地地裂缝的分布规律,分析了目前汾渭盆地地裂缝成因研究中存在的主要问题,重点围绕构造型地裂缝的成因问题,提出如下研究思路:通过多学科联合手段,重点研究汾渭盆地地裂缝灾害的分布规律及其与活动构造的分布关系与成生联系,建立构造地裂缝的地质结构模型;将现代物理数值模拟技术与高精度观测技术相结合,分析研究构造活动启动地裂缝灾害的力学机理以及构造作用与抽水作用耦合致裂机理;以GPS观测资料为约束,将汾渭盆地地裂缝的成生与青藏、华北大陆变形的动力学过程联系起来,研究该区地裂缝与现今中国大陆动力学的内在联系,揭示大陆驱动力产生地质灾害的动力学机制与模式。     

陕西三原双槐树地裂缝的发育特征

陕西三原双槐树地裂缝由两条近平行的地裂缝组成,延伸长度大于4km,地裂缝活动给沿线居民带来了巨大的灾害和经济损失。通过调查访问和探槽、探井、平硐等勘探工程,从平面展布特征、剖面结构特征、活动特征和力学性质等方面描述了该地裂缝的发育特征。结果显示:南侧的F1地裂缝的破碎带宽度和活动程度均大于北侧的F2地裂缝,其中的F1地裂缝破碎带宽度一般大于10m,最大可达50余米,不同期次和不同级次的裂缝数量可达30余条,如此规模的裂缝破碎带宽度和裂缝数量在黄土地区并不多见。     

跨地裂缝墙体开裂形态分析

应用非线性有限元法对跨地裂缝的墙体开裂形态进行了分析,确定出了具有三维活动性的地裂缝垂直穿越墙基时,墙体出现裂缝的位置、倾向、倾角和后期的发展状况,以及随沉降量与张开量比值变化的规律。结果表明:地裂缝垂直穿越围墙时,墙体上出现的裂缝一般有两种形式:一是位于地裂缝下盘的墙顶竖直裂缝,二是出现在地裂缝正上方墙体底部的斜裂缝;当地裂缝两盘的土体活动以水平拉张为主时,墙体底部出现的斜裂缝以高角度向上扩展,当地裂缝两盘的土体活动以差异沉降为主时,墙体底部出现的斜裂缝则以较缓的角度向上扩展,倾向与地裂缝相反;只要地裂缝的上下盘土体有微小的错动,一般2～3mm时,就会引起墙体的破裂,且墙体裂缝扩展迅速,几个毫米的错动量,就能使墙体裂缝扩展数十厘米,甚至贯通整个墙体;墙体斜裂缝在产生初期较为平直,随着裂缝的迅速扩展,端部稍向下弯曲,倾角减缓,整体呈弧弯状。     

地裂缝错动对地铁区间隧道影响的三维离散元分析

拟建西安地铁2号线穿越10条地裂缝,地裂缝活动将影响地铁2号线的安全运营。应用三维离散元程序3DEC建立三维计算模型,分析了裂缝带错动对地铁区间隧道盾构管线的影响,得出了不同错距工况下隧道衬砌的变形和应力。通过计算得知,当土体上下盘底部竖向错距由10cm增大到93cm时,引起的衬砌竖向变形量由0. 712cm增大到13. 99cm,且最大变形均发生在沿纵向约35～36m处,距裂缝带距离约为9. 5～8. 5m;引起的管道纵向最大拉应力则由0. 65MPa增大到18. 43MPa,最大压应力由0. 611MPa增大到16. 9MPa,且最大应力区与最大变形区一致。这一结论的获得可为地铁设计、施工及其安全运营提供科学的理论指导及设计依据。