地裂缝及其治理措施

1、地裂缝及其治理措施一、概述地裂缝是地表岩、土体在自然或人为因素作用下产生开裂，并在地面形成裂缝的地质现象。如果这种地质现象发生在有人类活动的地区，则可能会对人类生产与生活构成危害，称之为地裂缝灾害。地裂缝属裂隙的一种特殊形态，常常是一些地质作用(如地震或断裂活动，地面沉降或塌陷等)的附属产物，与断裂不同。地裂缝成因多种多样，出露于地表张开成缝，宽度变化大，存在时间较短，时隐时现；裂隙隐伏于地下，宽度窄，稳定延伸，在岩土体中永存而不消失。而断裂深入地下，延伸长，规模大，是较强构造运动的结果。同时，构造地裂缝与断裂活动也存在一定关系，它们有时是活动断裂在地表的露头。地裂缝灾害是一种地质灾害，在世界

2、许多国家都发生过，其发生频率和灾害程度逐年加剧，已成为一个新的、独立的自然灾害类型，并引起国际地学界的极大兴趣和关注。我国是地裂缝分布最广的国家之一，仅对河北、山西、山东、江苏、陕西、河南、安徽七省的不完全统计，已有200多个县(市)发现地裂缝，共有700多处。出现地裂缝的城市有西安、大同、壮族、邯郸、保定、石家庄、天津、淄博等，其中以西安最为典型和严重。这些地裂缝穿越城镇民居、厂矿、农田，横切道路、铁路、地下管道和隧道等，造成大量建筑物破损、农田毁坏、道路变形、管道破裂等，严重影响了人民生活、厂矿生产和安全。每年因地裂缝灾害造成的经济损失达数亿元之多。二、地裂缝成因类型及特征地裂缝按其成因分

3、为构造地裂缝、非构造地裂缝和混合成因地裂缝三类。构造地裂缝是指由内动力地质作用产生的，包括地震地裂缝(也称构造速滑地裂缝)、区域微破裂开启型地裂缝和构造蠕变地裂缝三种。非构造地裂缝是指由外动力地质作用和人类活动作用而引起的岩土层裂缝，如膨胀土地裂缝、黄土地裂缝、冻土地裂缝、盐丘地裂缝、干旱地裂缝、地面塌陷地裂缝、滑坡地裂缝、地面不均匀沉降引起的地裂缝等。实际上，有许多地裂缝是几种因素综合作用的结果，称之为混合成因地裂缝。三、地裂缝灾害防治地裂缝给我国造成了严重的危害，各级政府、部门对此极为重视，为减轻灾害损失做了大量工作，如加强地裂缝区的工程地质勘察工作，限制地下水的过量开采等，有些省市还制订

4、了相应的条例，这些措施都收到了良好的效果。但不同成因的地裂缝，由于其发育特征不同，产生的灾害也不同。有些地裂缝灾害可以根除，有些不能根除，只能预防或避让。下面介绍几种地裂缝的防治措施。(一)地震地裂缝灾害和构造蠕变地裂缝灾害的防治1.灾害防治原则地裂缝灾害防治除应符合地质灾害缓减与防御的系统性和社会性原则外，由于地裂缝灾害具有衡生性，跨越地裂缝的建筑无一幸免地会遭受破坏，因此防止地裂缝破坏和减轻地裂缝灾害最根本是坚持避让为主的原则，特别是对那些高层建筑和重大工程尤其重要，城市有关部门应加强管理，认真负责。2.确定建筑安全距离减轻地裂缝灾害的途径和效果主要依赖于对地裂缝带的正确划分和建筑安全距离

5、的确定。破坏损失评价与建筑安全距离的确定，目的是确定地裂缝的破坏带、影响带和安全带的具体参数。1 地裂缝带建筑安全距离确定，应建立在多种手段调查、试验、测试和监测结果的基础上，大致对应地裂缝破坏宽度分布的划分，以建筑物重要程度为依据，将地裂缝场地划分为不安全带(又称破坏带或避让带)、次不安全带、次安全带和安全带四个带(表1)，次不安全带和次安全带统称为影响带或设防区，安全带也称安全区。表1 地裂缝场地避让安全距离及建筑物类型分带宽度(m)容许建筑类型建筑物适应性上盘(SE)下盘(NW)避让区不安全带0604简易建筑或露天场地，如公园、停车场等避让场地设防区次不安全带61549三层以下民用建筑或

6、单层厂房有条件适应性场地次安全带152591524m高度以下民用建筑或跨度小于18m的厂房有条件适应性场地安全区安全带2515高层建筑及特殊建筑，如水塔或桥梁等常规建设场地 注：据刘玉海等(1991)。确定地裂缝场地建筑避让安全距离时，还应注意下列问题：区域地震活动强弱会影响地裂缝带的破坏强度，因此，应根据区域地震活动性，对安全带距离及各带宽度作必要调整。未来地下水开采及水利建设将极大地影响地裂缝的活动，因此，应对未来地下水开采和水利建设作出预测，对安全带距离及为有效地利用宝贵的土地资源，在强调安全的前提下，对各带提出容许建筑物类型，并给出相应的评价。3.建筑物减灾防灾对策建筑物的减灾防灾主要

7、分为两个方面，一是对已有建筑的减灾防灾，二是对规划拟建建筑的减灾防灾。地裂缝带上的建筑物程度不同地都遭受到破坏和变形，如不采取有效措施，局部的损坏会危及整体。因此，应认真研究地裂缝造成建筑物破坏的规律，提出有效的治理对策，除上述避让措施外，一般还可采取下列对策：适当加固法对于地裂缝两侧的建筑，只要位于不安全带以外，局部的变形可采取加固的方法，如高压喷射注浆加固地基法，钢筋混凝土梁加固上部结部分折除法对横跨或斜跨地裂缝的建筑物，虽然采取加固措施暂时可以起到一定作用，但最终还是避免不了遭受破坏。这种情况最有效的方法是尽早地拆除局部，以保留整体，从而减轻地裂缝灾害损失。在拆除前，应该查明地裂缝的准确

8、位置，参考建筑物与地裂缝的产状及建筑物的最大破坏宽度，做到既能保证安全，又合乎最佳使用效益，拆除后保留部分可采加固措施，以确保安全使用。地基的特殊处理方法与许多物理过程一样，断裂的传播遵循费马原理(即能量最小原理)，为挽救座落在地裂缝附近的建筑，可以在其近旁设置一条“人工地裂缝”，只要把原建筑进行一般性加固，就可以使原来的地裂缝段成为不活动的“死地裂缝”，起到断裂置换的作用。这种方法最适用于建筑走向与地裂缝走向近于一致的情况。局部浸水法位于不安全带内，靠近地裂缝的建筑物，除可能会发生破裂外，还会发生整体倾斜。故既要进行加固，还应警惕倾斜。但在黄土地区，利用黄土的湿陷性及其下沉稳定较快的特点，可

9、进行有控制地局部浸水(必要时还可加压)，使下沉量较小的一边得到一个人工补偿下沉量，以便使整个基础达到均匀下沉的目的。次不安全带和次安全带为有条件的适应性建筑区，特别是次不安全带内如果无法避让，需采取一些具体工程措施防止或减缓地裂缝对建筑物的危害。具体措施有以下几种：加强地基的整体性对于高防带内的框架结构，其地基要做成井字型交叉地基梁，构成封闭式的框架基础，即使靠近地裂缝带近侧的场地土体发生沉降，该基础和上部框架也可靠强度形成悬壁式建筑。对于下盘上的建筑物可考虑使用桩基，因为桩的长度越长，则距地裂缝的距离越远。加强建筑物上部结构刚度和强度，抵抗差异沉降产生的拉裂。生命线工程的防灾对策生命线工程是

10、指城市或工业区维持生活及工业生产的煤气、天然气、饮用水等管道工程，以及通迅电缆、道路、桥梁等工程。由于这些工程网管道工程分地面管道和地下管道。对于一般管道工程，如上、下水管道，在地面上主要是防止管道与地表土体一起运动，一般可作跨越地裂缝的简单处理，如做预应力拱梁，将管道置于拱顶上，或在管道底部铺设一定厚度的碎石垫层。其它管道可在地裂缝带挖设槽沟，在槽沟中设置活动式支座或收缩式接头，还可设置弹性支座。管道接口要采用橡胶等柔性接头。对重要的管线工程，如供气、供油等管道，除采取工程措施外，还应安装简易的观测装置，定期观测。对于道路，一般只要在裂缝及影响带内，改整体铺设为预制块体铺设，其下部铺碎石层，

11、即能保证道路的安全使用。对于立交桥工程，可用伸缩缝、活动支座等方法减轻地裂缝活动的影响。对于铁路则应填平地表，调整道渣，防止积水。(二)区域微破裂开启型地裂缝防治对策区域微破裂开启型地裂缝虽然分布范围广、数量多，但因其展布分散稀疏，延伸较短，又都是浅表层破裂，基本无位移，所以其破裂致灾作用是有限的，单条地裂缝灾害损失较轻。对这种地裂缝的防治对策有如下几种：1.进行城镇、居民点和流域规划，以及工业点的布局、水利设施的布置时，一定要避开区域微破裂开启型地裂缝曾反复再现、又由第四系土层覆盖的地壳应力活跃区带。如陕西泾阳和河北平原的区域微破裂开启型地裂缝灾害多发区，就分别处于裂谷区的汾渭地震带和河北平

12、原地震带上。2.城乡居民点、建设区不宜布置在黄土台地、河流黄土高阶段地、山区与平原过渡区和山间洼地的易于积水的低洼地带。若必须在这些地方建设，应改善地表性质，如将松散的土层表面进行夯实，铺填粘土等不透水层或坡面种植草皮，平整坡面与地面，消除坑洼，减少地表水的积聚渗透。3.在区域微破裂开启型地裂缝的多发区，尤其是在区内城乡居民点和农灌区经常开展巡查工作。对可能产生地裂缝及其伴生陷穴的地带，例如平原或者黄土塬洼地、地形略有起伏变形的坡折处、谷坡、谷底、谷岸地等，要进行定期的巡查，如发现地裂缝和陷落形迹，应及时处理，防止地裂缝和陷穴的发生和发展。4.对现有地裂缝应填土掩埋、回填、夯实，要搞好排水防止

13、复活。如陕西泾阳镇龙泉地区地裂缝多次在原地重复出现，农田开裂甚至出现串珠状坑穴，经农民及时填土掩埋，在原地仍能耕种农作物，可维持几年，地裂缝再次出现时可再次挖土填实。在保定电校新教学楼(四层)和蓄电池厂小学教学楼(二层明廊明柱)都是横跨地裂缝建筑的，建成后输通了地面排水，铺设了排水管道，使用610年没有发生开裂等问题，也说明区域微破裂开启型地裂缝灾害是可以预防的。此外，还应采用平整土地、消除洼地、搞好排水等措施，防止区域微破裂5.对于宽度大、沿线多串珠状陷穴的地裂缝应进行处理。具体方法：对地裂缝及小而直的陷穴，可用干砂灌实方法处理；当洞身和裂缝不宽，但洞壁和缝壁曲折起伏较大的地裂缝和陷穴，或离

14、建筑物和工程较远的裂缝和小陷穴，用泥浆重复多次灌注，有时为了封闭地下水流，也可用水泥砂浆；对于直接影响各类工程建筑和较大的沿地裂缝串珠洞穴，应根据其洞情况，设计开挖回填，一般用粘性土分层夯实，为提高回填质量和工效，可采用坯砖回填方法。6.区域微破裂开启型地裂缝因一般无水平位移和垂直位错，在其带上的永久性建筑物，若不能避让，应用抗拉整体性较强的基7.对于工农业生产影响大，而且反复出现的地裂缝，如长十余公里的山西万荣地裂缝、位于城市居民区的榆次地裂缝和临汾地裂缝，应建立观测站，进行地裂缝发展和建筑物的变形监测。8.对可能有隐伏地裂缝通过的重要工程建筑地段，应采用物探、槽探相结合的办法进行勘探，根据

15、隐伏地裂缝特征，采取治理对策，确保工程建筑安全和正常使用。(三)膨胀土地裂缝防治措施防治膨胀土地裂缝对生产建设的危害，长期以来还没有得到根本的解决，但有一些经验可供参考。1.防水保湿措施由于膨胀土地裂缝的发育及其灾害与水的作用有关，因此，其防治应抓住治水这个关键性问题。一方面应防止水的渗透，以免土体吸水后发生膨胀；另一方面应尽可能保持膨胀土的原来湿度，以免它在减水后产生干裂。2.地基处理方法我国膨胀土分布范围很广，在一些地区几乎不可能避开，尤其在尚未认识它是膨胀土以前，也许已在其上建造了建筑物，为此需要对其进行处理。目前处理膨胀土地基的常用方法有换填垫层法、深挖基础法等。3.工程结构措施膨胀土地区建筑物，应注意使建筑结构应适应膨胀土的胀缩变形特点，一般要求建筑物的体形要简单，设置滑动接头或者采用伸缩缝等。除上述外，还应注意下列事项，场地要平整，减少微地形影响；建筑物不能跨越不同的地貌单元、不同土层，也不要修建在山坡、谷坡之上；要避免地基半填半挖；建筑物边缘不要种植吸水量大的阔叶树木，等等。(四)矿山开采地裂缝防治措