地裂缝地质灾害综合防治

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1、第五篇地裂缝地质灾害综合防治第五篇地裂缝地质灾害综合防治第一章地裂缝的成因第一节地裂缝成因及研究意义一、地裂缝概念地裂缝是在内外力作用下岩石和土层发生变形，当力的作用与积累超过岩土层内部的结合力时，岩土层发生破裂，其连续性遭到破坏，形成裂隙（含节理和断层）。在地下因遭受周围岩土层的限制和上部岩土层的重压作用其闭合比较紧密，而在地表则由于其围压作用力减小，又具一定的自由空间，裂隙一般较宽，表现为裂缝，即地裂缝。不言而喻，地裂缝系裂隙的一种特殊形态。因其本质与裂隙不同，故表现形式有别；地裂缝出露于地表张开成

2、缝，宽度变化大，存在时间短，时隐时现；裂隙多隐伏于地下，宽度窄，稳定延伸，在岩土层中永存而不消失。地裂缝与断层构造有别，地裂缝发生在地表，长度小，成因多样；而断层深入地下，延伸长，系较强的构造运动所致。地裂缝灾害是地质灾害中地面变形灾害之一种，它是直接或间接地恶化环境、降低环境质量、危害人类和生物圈发展的地质事件。现代地裂缝现象在世界许多国家都有发现，其发生频率和灾害程度逐年加剧。其中中国和美国地裂缝灾害最为严重，已成为一个新的、独立的自然灾害灾种，引起了国际地学界的关注。地裂缝不仅造成各类工程建筑，如

3、城市建筑、生命线工程、交通、农田和水利设施等的直接破坏，也引起了一系列的环境问题。二、研究地裂缝的意义（一）理论意义1．通过对地裂缝的研究，可以探讨介质的破裂机制，为减轻灾害作出初步预测地裂缝的发生发展过程实质上是力学作用过程在岩层、土层中的具体体现，通过研—1073—第五篇地裂缝地质灾害综合防治究地裂缝的发生发展规律，可以进一步分析各种不同介质（包括各种岩层与土层）的破裂机制，探讨同一应力场中不同介质的破裂方式、破裂速度及其位错条件。尽管地裂缝只是作为岩层、土层表面的破裂形迹，但我们可以由表及里，由浅

4、入深，逐步地研究地裂缝随深度的变化情况，进而探讨地下深部裂隙的发育与能量释放的情况。李四光教授认为，可以“把它们当作是地下构造活动的地面投影”。许多地质学家和地震学家也认为，应力在活动构造面附近集中时，那里就可能导致产生地裂缝，并随着应变能的积累得以发展和释放能量。因此，对于地表构造蠕变地裂缝的调查与研究，不仅可以初步分析现代构造应力场的状态，探讨地下构造活动的状况，而且可以初步估计应力集中地点，预测可能发生地震的危险地段。对于地震地裂缝的研究，有助于我们分析震源体的破裂方式和发震构造类型。2．通过地裂

5、缝研究，获取地壳一定深度的信息，判别断层活动的规律通过对西安、大同等地裂缝的研究，发现地裂运动常携带地壳一定深度下地层中物理、化学参数变化的信息，可望利用地震活动一能为研究地震预报探索提供新的信息源；二能为地下水、地热资源的开发利用提供更多的资料；三能提供断层的深部活动情况。以地裂缝形式表现出来的这种地表地质现象，实质上一是反映该区基底断层活动，二是反映区域地壳浅表层应力状态的一个窗口，通过它们可以看到控制地裂缝发生和发展的深部地壳运动概况，3．通过对地裂缝研究，可以为公里尺度的地球物理模拟实验研究提供

6、条件地裂缝本身又是公里尺度的岩土介质断裂，而且其活动方式又与构造运动相一致，这就为学术界开展公里尺度的地球物理综合观测与震源物理的模拟研究提供了工作的条件，以解决实验室中的地震模型尺度过小的问题。西安地裂缝多条平均长近10km，辛安深饶地裂缝长36km。这个尺度比一般实验室内试样上的断裂大得多。用它来模拟研究构造地震的发震断层，显然会比实验室更接近实际。特别是对于正断层发震的地球物理模拟实验研究，这些地裂缝将是非常适宜的。4．开拓断裂力学的研究领域地裂缝本身是地表介质显示的一种破坏现象，其核心问题是研究

7、裂缝如何在地表介质中产生、扩展、演化和停息的规律，这属于断裂力学的研究范畴。但经典的断裂力学研究的裂纹扩展往往是在金属、岩石等单相介质中进行的。地裂缝的形成与扩展主要是在未固结的第四纪松软多相沉积物中进行。地震断裂研究又是以地表10km以下岩体中的裂纹—断层扩展为对象的，这些与经典的断裂力学研究的裂纹有较大差别。特别是地裂缝研究的介质非但不均匀，而且是多相的，即地裂缝处往往是气态、固态、液态物质都存在。裂缝虽在固态的岩土层中，其生成却与流体介质的状态变化密切相关。同时，地表土层中本来就有水和气共存，其介

8、质的力学模型已显著地区别于经典的断裂理论中的介质模型。展望未来，地裂缝的深入研究在理论和应用两个方面都有良好的前景。它实际上已经形成一门新的地球科学的分支即地裂缝工程地质学。该学科涉及地震地质—1074—第五篇地裂缝地质灾害综合防治学。地球物理学、活动构造学、构造地质学、岩石圈动力学、断裂力学、工程地质学、第四纪地质学、水文地质学、灾害学和系统工程学等领域，是一门多学科交叉的边缘科学。它综合运用上述各学科的一般原理，并升华为地裂缝工程地质学