山西清徐地裂缝形变的InSAR监测分析

山西清徐地裂缝是近年汾渭盆地中活动最为剧烈的地裂缝之一,对耕地、道路和建筑物均造成了严重的破坏。为了监测该地裂缝的活动特征并推测其活动原因,采用差分合成孔径雷达干涉测量技术对该区域的地表形变进行了面状监测。由于受农田覆盖导致的严重时间去相干的影响,本文采用2007年时隔仅为70d的两景Envisat ASAR数据进行了解算,获取了该时间段清徐地区的整体地表形变,特别是清徐地裂缝两侧的形变梯度信息。结果显示: 清徐地裂缝南侧有一个长轴约为2km的地面沉降区域。进一步通过两条平行于地裂缝的剖线和多条垂直于地裂缝的剖线对该地裂缝形变的空间特征进行了分析,结果显示: 清徐地裂缝南侧为主要的形变区域,地裂缝最大的影响宽度达100m,而且地裂缝的不同地段的活动强度也不同, 70d的最大差异形变达5cm。从地裂缝与断裂的空间来看,该地裂缝位置受到交城断裂的控制,而推测近年地裂缝的异常活动则源于地裂缝南侧沉降中心的出现。     

山西清徐县地裂缝灾害现状及类型分析

研究了山西省清徐县平泉村—武家坡村地裂缝地质灾害的现状和主要特征。清徐县平泉村至武家坡村等7个村庄自2002年春天出现地裂缝以来,其灾害呈现日趋加重的趋势,给当地村民的生产及生活带来了极大影响。经过对平泉村至武家坡村地裂缝的现场实地调查,认为清徐县平泉村-武家坡村地裂缝的分布情况复杂,影响带的宽度从3m左右到100多米不等,凡位于地裂缝带内的大部分建筑物都遭到了破坏。地裂缝带内的地面变形形式有陡降型和缓降型两类,其中位于陡降型变形带上的建筑物破坏最为严重。地裂缝引起建筑物的破坏主要有墙体开裂、地面倾斜、地基下沉、楼梯断裂、门窗变形等多种形式。清徐地裂缝目前仍处于活动阶段,这种活动趋势还将持续一段时间,建议地裂缝带内的村民应尽快搬迁,并限制其在地裂缝带内的工程活动,以免造成更大的损失。     

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。     

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。     

抽水引起的含水层水平应变──地裂缝活动新机理

基于Darcy -Gersevanov广义渗流关系式 ,本文首先导出了单井定流量抽水引起的泰斯承压含水层水平运动和应变解析表达式 ,并据此提出了抽水诱发地裂缝活动的含水层水平应变新机理 ,其主要观点为 :受井栅的约束阻挡作用 ,抽水活动将在含水层内部形成近井径向挤压区和远井径向拉张区两个应变区域 ,随着抽水时间的增长 ,近井径向挤压区将逐渐向外扩展 ;当地裂缝及其下伏断层或裂隙位于抽水活动引起的径向拉张应变区域时 ,地裂缝将出现加速活动 ;反之 ,当地裂缝处于抽水活动引起的径向挤压应变区域时 ,地裂缝活动反而受到抑制。上述地裂缝活动机理通过大同机车工厂现场抽水实验得到了初步证实。     

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。     

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。     

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。     

青藏高原东北缘黄河黑山峡出口段阶地特征与断层活动

青藏高原东北缘黄河黑山峡出口地段夜明山 -长流水沟一带 ,黄河的河流阶地发育和保存的较好。阶地的形成不仅记录了青藏高原北部第四纪以来地壳的 7次隆升过程的特点 ,而且阶地的空间展布及其特征反映了断层F8(7) 和F2 0 1活动的特点。详细的观测研究表明F8(7) 以南发育并保存有 7级阶地 ,而F8(7) 和F2 0 1之间及F2 0 1以北仅保存有 5级阶地。所有的阶地都为基座阶地。其中Ⅰ和Ⅱ级阶地前缘在区内连续展布 ,横跨断层F8(7) 两侧的Ⅲ级阶地前缘仍保持连续 ,但阶地宽度陡然变宽 ,Ⅳ级阶地前缘即Ⅲ级阶地后缘左旋位移 15 0m左右。横跨断层F2 0 1两侧 ,Ⅱ级阶地宽度由 2 0 0m急剧变宽为 710m ,Ⅱ级以上阶地前缘左旋位移均在 4 0 0m左右。断层F8(7) 和F2 0 1两侧阶地宽度的变化和阶地前缘的左旋位移记录了断层F8(7) 和F2 0 1第四纪晚期活动的时空规律 ,为断层的活动性评价提供了良好的依据     

竖向裂缝对功能梯度板的热响应影响

采用条单元法分析了竖向裂缝对功能梯度板的热响应影响。功能梯度板的材料属性沿板厚方向连续线性变化,温度变化热源作用于带竖向裂缝的功能梯度板上。通过研究得出了裂缝距离热源不同位置、不同长度裂缝及不同频率温度变化热源等状态时,功能梯度板上表面的热响应情况。采用条单元法研究带竖向裂缝的功能梯度板的热响应问题,为带裂缝的功能梯度板的热研究提供了一定的指导。     

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。     

与地震相关的西安地裂事件的全过程研究

运用历史分析方法,通过物探、热释光测年、古建筑地震地裂反应分析等,探讨了新生代以来与地震相关的西安地裂事件全过程,初步建立了与地震相关的西安地裂事件历程,并按地质历史、地震记载历史、现代三个阶段讨论了地裂灾害特征。并结合地裂场地地震动力效应研究,对未来 5 0年内与地震相关的地裂危险进行了预测。本文成果不仅可指导西安城市建设规划,而且为地裂灾害工程抗防提供了依据。     

多层采动条件下采空区覆岩残余裂隙发育规律的实验研究

采空区残余裂隙的发育情况是采空区充填注浆设计需要考虑的重要因素。本文采用相似材料模拟实验的方法,探讨多层采动条件下采空区覆岩残余裂隙的分布规律和发育程度。研究结果表明：开采结束后采空区残余裂隙在剖面上具有明显的分区性,从采空区两侧到中间可划分为残余裂隙发育区、裂隙压密区和地表张拉裂隙区; 残余裂隙发育区的残余裂隙率一般介于19.54％～45.27％之间,裂隙压密区的残余裂隙率介于9.28％～19.33％之间; 离层裂隙发育高度是受采宽和累计采厚综合影响的结果。研究成果对于老采空区建筑地基的稳定性评价、采空区处治工程范围与深度的确定、注浆孔的合理布置、单孔注浆量的合理计算等都具有重要的理论研究价值和实际指导意义。     

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。     

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。     

Discrete element modeling on the crack evolution behavior of brittle sandstone containing three fissures under uniaxial compression

Based on experimental results of brittle, intact sandstone under uniaxial compression, the micro-parameters were firstly confirmed by adopting particle flow code(PFC2D). Then, the validation of the simulated models were cross checked with the experimental results of brittle sandstone containing three parallel fissures under uniaxial compression. The simulated results agreed very well with the experimental results, including the peak strength, peak axial strain, and ultimate failure mode. Using the same microparameters, the numerical models containing a new geometry of three fissures are constructed to investigate the fissure angle on the fracture mechanical behavior of brittle sandstone under uniaxial compression. The strength and deformation parameters of brittle sandstone containing new three fissures are dependent to the fissure angle. With the increase of the fissure angle, the elastic modulus, the crack damage threshold,and the peak strength of brittle sandstone containing three fissures firstly increase and secondly decrease. But the peak axial strain is nonlinearly related to the fissure angle. In the entire process of deformation, the crack initiation and propagation behavior of brittle sandstone containing three fissures under uniaxial compression are investigated with respect tothe fissure angle. Six different crack coalescence modes are identified for brittle sandstone containing three fissures under uniaxial compression. The influence of the fissure angle on the length of crack propagation and crack coalescence stress is evaluated. These investigated conclusions are very important for ensuring the stability and safety of rock engineering with intermittent structures.