北京平原区地裂缝受灾体形态特征及影响因素

在调查和监测中发现北京平原区地裂缝受灾体灾害表现形式不同,具有显著的区域特点。为揭示其形成过程,指导地裂缝防治工作,本文以宋庄地裂缝、高丽营地裂缝两处典型地裂缝作为靶区,从受灾体、剖面、深度、活动四方面揭示两处地裂缝形态特征,分析不同因素对二者差异化形态特征塑造的影响。结果显示:（1）宋庄地裂缝受灾体表现出明显的拉张变形,剖面上地裂缝上宽下窄铅直纵向延伸,深部未与隐伏断裂重接复合;高丽营地裂缝受灾体表现为显著的垂向错动及剪切破坏,剖面上地裂缝曲折纵向延伸,错开上下两盘地层,深部与隐伏断裂重接复合。（2）地震及区域应力场对两处地裂缝的水平形态特征进行塑造;地下水超采引发的土体差异性水平运动形成的拉应力作用于宋庄地裂缝,并对宋庄地裂缝形态进行再次塑造;高丽营地裂缝继承了黄庄—高丽营断裂形态特征;小区域差异沉降对垂向形态特征进行再次塑造。（3）宋庄地裂缝发育主要受地下水开采影响,对此类地裂缝防治应实施地下水减采、压采限采等方式,高丽营地裂缝发育受地下水开采及隐伏断裂双重影响。对此类地裂缝的防治除控制水位下降外,还需实时监测隐伏断裂活动情况,建立有效的预警预报体系。     

耦合型地裂缝活动特征与成因机制模拟研究——以北京宋庄地裂缝为例

以北京通州区宋庄地裂缝为原型,研究以断裂活动和抽水为主要诱因的耦合型地裂缝的发育活动特征和成因机制,揭示了不同位错量和水位下降量引发的地层位移场和应力场的变化特征。通过实地踏勘,阐明了地裂缝造成的地表平面及地层剖面的破坏现象;运用有限差分法模拟研究了断层错动和抽水2种工况下的模型地层的变化响应过程,最后讨论了该类型地裂缝与各诱因之间的关系。结果表明：（1）该类型地裂缝具有三维活动等特点,一般造成浅表地层及墙体的水平张开量为0.3～1.2 cm,深部地层的垂直位错量随埋深而逐渐增大;（2）断裂活动引起的应力变化在裂缝发育区集中,并造成上盘地层出现明显的竖向位移,裂缝区地层出现较大的剪切牵引变形,且其两侧的竖向位移差异量最大;断层位错量的增加造成隐伏裂缝向上逐渐延伸扩展,并在上盘浅表层引发次级裂缝,致使地裂缝整体呈具有一定宽度的带状展布;（3）地下水位下降对地裂缝的竖向延伸和水平扩张均有加剧作用,裂缝两侧地表产生持续的沉降响应,并导致沉降漏斗中心成为地裂缝集中发育区,且该处的模型地层沉降量也最大,为10.2 cm,上盘地层的沉降范围宽度约38 m,下盘约16 m;(4)该类型地裂缝受断裂控...     

表水侵蚀地裂缝物理模型试验研究

地表水入渗侵蚀是地裂缝出露地表的一个重要诱发因素。肯尼亚裂谷区因其特殊的构造环境背景,降雨侵蚀地裂缝极其发育。本文以东非肯尼亚裂谷地裂缝为原型,建立了降雨侵蚀条件下隐伏岩土体破裂扩展出露地表的地质模型,通过物理模型试验揭示了地裂缝发育过程中土体内部水力侵蚀破坏的演化规律。试验结果表明：(1)表水侵蚀地裂缝可将其破裂扩展过程分为3个阶段：均匀入渗阶段,侵蚀掏空阶段、塌陷致灾阶段。(2)隐伏岩土体破裂的影响区域是表水入渗的优势通道,该区域水力侵蚀强烈。(3)当侵蚀塌陷形成时,土体内部含水率和孔隙水压力出现同步的陡变。土体内部含水率的突变反映了裂隙的发育以及局部塌陷的形成,从而可以揭示土体内部侵蚀塌陷的进程。此次基于表水入渗的物理模型试验研究可为地裂缝的监测防控提供科学理论支撑。     

逆断层地裂缝在黄土中破裂扩展的数值模拟

隐伏地裂缝在黄土中的扩展机理,其影响的范围、程度等问题,都是城市工作者所广泛关注和亟待解决的重要问题。为了研究黄土中逆断层地裂缝的扩展机理和扩展特征,参照正断层大型物理模型试验,利用数值模拟的方法,建立了三维数值分析模型,进行了黄土中逆断层的扩展机理研究。研究表明,隐伏逆断层地裂缝活动时,在地裂缝的上端,土体单元受到拉、压、剪的共同作用,裂缝很快被贯通,因而在其上端形成了破裂区,但向两侧的扩展有限;地裂缝的下盘在地裂缝活动时,受到的影响较小,即逆断层主要影响地裂缝的上盘,而对下盘影响甚微;同时,逆断层的影响范围和深度都明显小于正断层。由此可见,逆断层地裂缝活动特征明显区别于正断层,在黄土中的扩展有其独特之处。      

北京宋庄地裂缝灾害特征及影响因素分析

近年来由于北京市平原区地裂缝灾害凸显,不仅加速地表水土流失,而且对灾害区基础设施建设造成严重影响。为分析地裂缝形成原因,缓解及减轻地裂缝灾害造成的经济、财产损失,本文以新发现的宋庄地裂缝作为靶区,通过地质调查、InSAR监测、槽探、钻探等方法,揭示了宋庄地裂缝空间发育特征,从地质构造、地层岩性、地面沉降等方面,深入分析成因。结果显示:（1）宋庄地裂缝影响长度达8.7 km,NEE向延伸,受灾体主要展现出拉张形变;（2）区域拉张应力场为宋庄地裂缝形成提供内动力条件,构造影响下的第四系沉积厚度差异及地层岩性不均一,为宋庄地裂缝形成提供重要地质背景;（3）南苑-通县断裂为宋庄地裂缝形成提供了应力积累和传递媒介;（4）地下水超采引发的土体水平、垂向变形是地裂缝形成的诱发条件。受基底伸展变形、隐伏断裂及地下水开采影响,土体发生水平及垂向变形,使得在非饱和带断层区附近形成拉应力集中区,当达到土体抗拉强度时,形成盲裂缝,在雨水侵蚀或潜水位回升作用下,扩展至地表形成裂缝及串珠状土洞。     

华北太行山前平原潜蚀型地裂缝发育特征——以保定新乡村地裂缝为例

为揭示华北太行山前倾斜平原地裂缝成因,本文通过对典型山前平原典型潜蚀型地裂缝分布区进行地球物理勘查和工程地质调查,对资料进行地质解释,联系华北盆地构造特点和新构造运动以来华北断陷的活动背景,结合地裂缝的工程地质性质和地表及以下深部延伸发育情况,分析了徐水县地裂缝的成因及主要控制因素,研究水文地质条件如地表水渗漏、冲刷、地下水径流、溶蚀及潜蚀作用对地裂缝形成的影响。分析认为太行山前倾斜平原地裂缝以非构造类型为主。主要因素是地下水的潜蚀作用,其次天气干旱、超采地下水造成地下水位大幅下降,土体干缩,形成裂缝。通过探讨华北平原地裂缝的形成机理,梳理总结华北太行山前平原潜蚀型地裂缝发育特征。     

豫北平原地裂缝形成及灾害特征分析

地裂缝是地表岩、土体在自然或人为因素作用下,产生开裂,并在地面形成一定长度和宽度的裂缝的一种地质现象,当这种现象发生在有人类活动的地区时,便可成为一种地质灾害。本文在野外调查结果的基础上,通过收集资料以及野外现场调查对豫北平原地裂缝整体发育状况、展布特征进行分析,总结地裂缝形成特征,研究认为:豫北平原地裂缝按其成因分为内动力形成的构造地裂缝和外动力作用形成的地裂缝两大类,地裂缝展布特征具有明显的方向性、成带性、区域性等特征,而地裂缝灾害特征具有成带性、多样性、多元性和渐进性等特征。在地裂缝的防治中应遵循避让为主的原则,严禁在地裂缝破坏带及附近影响区域大量抽取地下水,同时应加强点型地裂缝的监测工作。研究结果为地质灾害的预测防治和环境质量评价提供了依据。     

河北平原隆尧地裂缝成因机理与模式研究

隆尧地裂缝是华北平原地区规模最大、活动性最强、灾害程度最为严重的构造地裂缝,但其与断裂之间的成因研究一直缺少系统的证明材料和完整的理论分析,即隆尧地裂缝与断裂之间是怎样的成生关系仍较为模糊。文章根据现场调查、探槽、地球物理探测和钻孔联合剖面等方法,分析了隆尧地裂缝几何运动特点和深部构造特征,探讨了隆尧地裂缝的成因机理和模式。研究结果表明:隆尧地裂缝（主要指西段）的发育位置与隆尧活动断裂基本重合,地裂缝走向近EW,倾向南,倾角60°~80°,南盘相对北盘下降,具正断性;同时,地裂缝面处黏土层中发育擦痕,上盘发育的分支裂缝与主裂缝相交成“y”型,地裂缝上下盘位移差随深度增加;地球物理探测解译隆尧活动断裂上断点埋深40~50 m,钻孔联合剖面揭示隆尧地裂缝向下延伸与隆尧活动断裂上断点吻合。地裂缝发育位置、产状、几何特点、运动特征与物探解译、钻孔联合剖面揭示的隆尧活动断裂一致,因此,隆尧地裂缝与隆尧活动断裂直接相连。根据上述成因理论,提出了构造地裂缝的一种成因模式——断层直剪式,即:在区域应力加强或转变的基础上,基地隐伏断裂开始蠕滑运动,断层面或断层带向地表延伸,切穿第四系岩土层,在地表形成陡坎。并据此分析了隆尧地裂缝的形成、显现和发展过程,为断层直剪式地裂缝成因研究提供理论指导。     

衡水地区地裂缝空间发育特征与地下水位降深关系

通过浅层地震法及高密度电阻率法物探对河北衡水地区最近发现的3条地裂缝调查,探明了地裂缝地下发育深度、宽度、倾向等,发现地裂缝在地表与地下发育特征有明显不同：地表以一条地裂缝存在,在地下深处则以裂缝带发育,裂缝带两侧裂缝埋深不同,地下裂缝形态表现为上窄下宽。对该地区深层钻探、水文地质和多年地下水开采等资料分析表明,该地区的地裂缝是地质历史时期地质构造活动产物,开采深层地下水等资源则是促使地裂缝发展的主要原因。通过对不同地点地裂缝发育深度与近36年以来地下水水位降深的关系分析,结果显示：不同地区地裂缝发育深度与相应深层地下水水位降深呈线性关系。研究成果对地裂缝机理研究及预防开采深层地下水对地质环境的影响具有指导作用。     

西安地铁二号线沿线地裂缝成因分析

西安地铁二号线沿线地裂缝主要包括西安地裂缝、长安地裂缝和次级裂缝f0。西安地裂缝总体为北东走向,活动方式为南倾南降,分布在临潼—长安断裂带(FN)上盘。长安地裂缝目前活动性较弱,处于隐伏状态。本文简要介绍了沿线地裂缝的基本情况,并在地裂缝勘察成果的基础上分析归纳得出,西安地裂缝的形成与深部构造活动有关,现今的超常活动与过量抽汲深层承压水导致地面不均匀沉降有关。长安地裂缝成因有两种:一种是构造成因,一种是重力成因。     

单井抽水加剧地裂缝上下盘差异沉降机理

西安地裂缝两盘的差异沉降是地裂缝活动主要方式之一,抽取承压水是加剧地裂缝两盘差异沉降活动的重要因素,但其具体作用机理尚不十分明晰。本文通过分析水平微元的受力条件和土体-地裂缝协调变形特征,并利用数值法,解释了地裂缝上、下盘的变形差异机理;然后采用数值法,得到了不同抽水条件、地裂缝透水条件下的地面沉降特征。研究表明：地裂缝较小的剪切模量导致近地裂缝处上盘单元所受上覆荷载及下侧反力较大,下盘单元恰好相反,从而使得相较于下盘,上盘沉降较大;抽水条件和地裂缝透水性通过影响抽水引起的力学扰动,放大了两盘的变形差异;当抽水井位于上盘时,地表出现明显的沉降差异,且地裂缝透水性越差,这种差异越显著。     

隐伏地裂缝破裂扩展研究综述

日益增多的地裂缝灾害受到人们的普遍关注,而隐伏地裂缝数量更加巨大,其破裂扩展的随机性及潜在的灾害效应是我们必须面临和解决的问题。隐伏地裂缝的破裂扩展方式受多种因素影响,包括地裂缝的位错量、倾角和活动速率,上覆土层的性质、厚度和地层结构,以及表水下渗、开采地下水、地震动和时间效应等,这些因素的组合和叠加,导致隐伏地裂缝的破裂力学机制复杂,破裂扩展过程难以再现。目前隐伏地裂缝的破裂扩展研究方法主要采用现场调查与勘探、模型试验、力学综合分析与解析和数值模拟等综合手段,研究内容包括地裂缝破裂扩展各种形成条件和诱发因素的影响效应。通过分析隐伏地裂缝破裂扩展在其形成的复杂环境地质条件、多期活动性、长期蠕动性和多种诱发因素共同作用下的综合效应与力学机制,研究其破裂扩展过程,追踪不同深度的破裂位置及影响带宽度,确定一定条件下隐伏地裂缝扩展引起的地表最大位错量和最小安全覆盖层厚度,制定统一的地裂缝影响带宽度确定方法和标准,可为解释实际地裂缝破裂现象和地裂缝灾害综合防治提供依据,也是今后的研究重点。     

西气东输管道工程陕西岭湾村滑坡变形特征及成因机制分析CSCD

以西气东输管道余家坪镇岭湾村一处正在变形的黄土滑坡为研究对象,基于现场勘察、InSAR、GNSS监测和深部位移监测等,分析滑坡2017—2022年的变形特征及滑坡成因机制。研究表明:滑坡地下水位已达坡脚,滑坡前缘形成多处“土溜”,滑坡地表垂直潜蚀裂缝发育,后缘可见贯通的裂缝,滑坡内管道周边裂缝发育;InSAR数据显示滑坡一直缓慢变形,年变形量2.0~4.0 cm;GNSS变形及裂缝变形显示,2020年8月至今地表变形速率增大,变形明显,变形量在4~10 cm;深部变形监测数据变化量在0.05~1.36 mm,变化很小;降雨及土体含水率数据分析表明滑坡在暴雨后发生位移变形。综合分析监测数据表明,岭湾村滑坡属于降雨诱发的浅层滑坡;区域内的自然强降雨、人类工程经济活动作为滑坡的诱发因素,对滑坡的发生及发展作用明显。结合管道应变监测数据,目前西气东输管道遭受滑坡灾害的风险可控。     

北京顺义断裂第四纪活动性地球物理及钻孔综合探测证据

顺义断裂是北京平原区重要的隐伏断裂之一,其第四纪活动性及其对地表地裂缝地质灾害影响的研究是优化首都地区国土空间开发格局和防灾减灾体系建设的必要工作。针对隐伏断裂的复杂性特征,利用可控源音频大地电磁测深(CSAMT)、浅层人工地震、高密度电阻率法地球物理探测,以及钻孔地层剖面记录等方法,综合分析顺义断裂第四纪活动特征,结果表明：①顺义断裂走向NE,倾向SE,正断活动特征,为全新世活动断裂,北小营附近断裂上下盘早更新世、中更新世、晚更新世和全新世以来的垂直滑动速率分别为0. 23mm/a、0. 03 mm/a、0. 29 mm/a和0. 51 mm/a;②断裂第四纪以来时空存在明显差异,时间上,早更新世断裂活动性较强,中更新世活动弱,晚更新世活动性增强,全新世以来活动性最强,空间上,第四纪以来顺义断裂南段的活动性较北段强;③顺义断裂现今仍具有一定蠕滑活动特征,并对浅地表部地裂缝发育具有明显的控制作用,这可能是顺义地裂缝发育的主要原因。     

临汾盆地果场地裂缝成因机理分析

地裂缝是临汾盆地主要的地质灾害之一, 自20世纪70年代盆地开始出现地裂缝以来, 至2012年8月共发现86条地裂缝。本文以临汾盆地内部典型地裂缝临汾果场地裂缝为研究对象, 详细地论述了地裂缝发育的地质环境背景。利用野外调查、测量、槽探、钻探和物理勘探等地质手段, 主要研究了地裂缝的发育特征, 包括平面特征、灾害特征、浅部剖面结构特征和深部特征4个方面, 总结了地裂缝的活动规律。发现果场地裂缝平面延伸长, 宽度大, 走向稳定, 灾害严重; 浅表层上宽下窄, 呈喇叭状, 深部结构显示地裂缝下伏隐伏断层, 地裂缝活动受降雨控制。通过分析影响地裂缝形成的各个因素:盆地构造、超采地下水和强降雨, 将果场地裂缝的形成分为3个阶段:孕育阶段、出露阶段和扩展阶段; 最后概化了果场地裂缝的成因机理:构造孕缝、抽水诱缝和降雨扩缝。     

西安地裂缝近期超常活动因素及其量化分析

西安地裂缝近期超常活动，主要是长期过量抽汲深层承压水，引发地裂缝两侧地面不均匀沉降叠加到地裂缝正常活动过程中造成的。不均匀沉降量由地裂缝两侧土体松动程度不同造成的裂隙释水压密差异与两侧粘性土层厚度不同造成的孔隙释水压密差异共同构成。研究计算表明，地裂缝现今垂直活动量中，土体松动程度不同造成的裂隙释水压密量占有较大比例，而粘性土层厚度不同造成的孔隙释水压密差异所占有比例相对较小。     

邯郸北部地区地裂缝与土层构造节理

本文通过对邯郸北部２６４地地裂缝、７１０条土层构造节理的特征研究发现，地裂缝与土层构造节理在发育程度、力学性质、延伸方向等方面有共同特征．认为绝大部分地裂缝是在土层构造节理的基础上，由地表水活动等因素诱发而成．     

隐伏地裂缝扩展的大型原位浸水试验研究

隐伏构造地裂缝具有潜在的灾害效应和扩展的随机性,地表水是诱发隐伏地裂缝扩展的因素之一。文章基于野外调查资料,定性分析了地表水对隐伏地裂缝扩展效应的水压作用及黄土湿陷作用机理,在此基础上选取西安曲江新区隐伏地裂缝黄土场地开展了大型原位现场浸水模拟试验。通过沉降观测、数据分析和数值模拟,得出水压作用是诱发隐伏裂缝扩展的辅助因素,因黄土湿陷作用在裂缝两侧形成的差异沉降是主要诱因,靠近隐伏地裂缝的区域沉降量最大,距离裂缝越远沉降量越小,整体呈现抛物线形的沉降模式,验证了地表水诱发浅表层黄土隐伏裂缝扩展的作用机理。相关认识对于研究隐伏构造地裂缝的扩展机理以及防治工作具有重要的指导意义。      

跨越走滑断层黏土地层动力响应离心机试验研究

地震中基岩走滑断层活动引起跨断层地下结构物破坏,上覆土层的非一致响应机制尚不明确,隐伏裂缝影响规律认识不足。基于可模拟走滑断层活动的层状剪切箱,针对黏土地层展开两个离心机振动台试验,对比上覆土体中隐伏裂缝的影响。试验结果表明,当地层中不存在隐伏裂缝时,基岩走滑断层错动对两盘地层的非一致振动的影响不显著。当地层中存在隐伏裂缝,错动盘一侧土体的振动加速度幅值随振动循环次数的增加逐渐减小,固定盘和错动盘两侧土体出现非一致振动响应,固定盘一侧土体产生的超静孔压大于错动盘一侧。隐伏裂缝对土体非一致振动响应的影响范围受限于其在地层中的分布范围,探明隐伏裂缝上断点的埋深具有重要工程意义。     

注水引发土体不均匀沉降影响下地裂缝试验研究

土体的不均匀沉降会产生地裂缝。通过有基底潜山的小型模型对不均匀沉降过程中的土体开裂进行动态研究,同时应用网络分布并行电法勘探系统反演土体开裂过程,并对试验和反演结果进行分析和比较。试验中观察到的地裂缝由不均匀沉降引起,不均匀沉降程度越大,裂缝发育程度也越大;裂缝的演化过程受模型边界、基底潜山以及土体性质影响。对电法仪采集到的数据进行反演,发现反演图像与观察到的土体表面裂缝、非裂缝区域相对应。