西安地铁2号线主要工程地质问题的危害及对策

西安地铁2号线主要工程地质问题的危害及对策

根据西安市地形地貌、地层岩性及构造特征分析，西安市轨道交通二号线将遇到断裂构造、地裂缝、地面沉降、黄土湿陷、饱和软黄土、饱和砂土的地震液化、人工填土等主要工程地质问题，现分述如下：

3.6.1断裂构造

西安市轨道交通二号线通过渭河南岸断裂、长安－临潼断裂两大断裂构造。二者均为正断层性质的隐伏断裂，第四纪以来均有活动。

活动断裂对工程的影响主要表现在地震时地表位错和振动对工程的破坏或影响。

结合这两个断裂皆为隐伏断裂，且第四系覆盖层厚情况，目前，根据《建筑抗震设计规范》有关条款分析认为，设计中可不考虑活动断裂地表位错对轨道交通的影响，主要应加强结构适应不均匀沉降变形的能力，加强抗震设防，可以设计监测网进行长期观测，

3.6.2 地裂缝

西安市自50年代以来，发现地裂缝13条，西安市轨道交通二号线通过12条地裂缝。西安地裂缝是在西安正断层组的基础上发育起来的，由南而北，在黄土梁洼之间有规律排列，呈带状分布，西安地裂缝具有相同的三维活动特征。地裂缝的出露段和活动最强烈的地裂缝，多发育在黄土梁洼区，在东西两侧的阶地区出露较少，多为推断隐伏地裂缝。在黄土梁洼区中，南部梁与洼发育最明显，梁与洼相对高差大，地裂缝也最发育，其活动量也最大。

地裂缝自上世纪50年代恢复活动，与地面沉降同时发生，是由过量开采深层地下水引发的。由于下层地层释水压缩，引发上层陷落，破裂面沿下伏正断层面发展，突发点多在主地裂缝附近发生，然后缓慢两侧“双向发展”。由于具“扭动性质”，初期地裂缝断续出现，呈似雁形状排列，贯通后与下伏正断层相对应。

由于深层地下水的开采是地裂缝发展的诱发因素，因此，地裂缝的发展与地下水周期性

开采具有同步性。上世纪70～80年代，西安市城区大量开采深层地下水，同期西安市地裂缝发展最快，活动量最大。每年内，不同的季节深层地下水开采量不同，地裂缝活动速率也相应变化，二季度加快，三季度最大，四季度最小。

从现有的资料分析，地裂缝的活动有明显的差异性、准周期性、间歇性，时强时弱，时缓时急，有时还有往复运动。目前仍在抽取深层地下水的段落，地裂缝活动仍在继续关闭，深井的地段地裂缝活动减弱或消失。近几年随着黑河引水工程的

供水量不断增大，大部分地裂缝的活动在趋缓，部分停止，f

11、f

12

略有加强。

地裂缝是西安市主要的地质灾害之一，造成极大的危害。主要有:

1）各类跨越地裂缝的建筑物，都遭到严重破坏，成为危房。据1991年不完全统计，遭到地裂缝破坏的建筑物面积达20万m2，造成直接经济损失约2700万元;

2）道路挠曲、裂缝、错断、引起地表水渗入，造成黄土湿陷、路面塌陷，造成交通事故;

3）人防地道开裂、断裂;

4）煤气和上、下水管道地下设施损坏和断裂;

5）农田裂缝漏水、跑肥，以及衍生次生其它灾害等等。

针对地裂缝的特点可采取如下对策：

1）建立监测网，对其活动规律进行深入的研究，掌握形成的机理。

2）对地裂缝进行专项勘察，确切查明地裂缝位置、规模。了解、掌握地裂缝对既有工程建筑的破坏情况。

3）针对地裂缝的活动规律，成立专门的科研机构进行攻关，做模型试验，确定轨道交通二号线通过地裂缝时的结构形式和工程处理措施。

4）地裂缝周围一定的范围禁止开采地下水，防止地表水灌入地裂缝。

5）轨道交通二号线通过地裂缝位置时采用明挖施工。

6）结构上采用柔性结构，加强结构适应不均匀沉降变形的能力，同时搞好结构的防水措施。

7）通过地裂缝位置时在结构上多留沉降缝，并预留足够的净空。

3.6.3 地面沉降

西安市自1959年城市测量中发现地面沉降开始，以沉降速率约3mm/a速度发展，到1978年，沉降加速，最大沉降速率达20～90mm/a，到1995年止，地面沉降量大

于100mm的面积已逾200km2，在最为严重的南郊、东南郊、东郊出现了小寨、观音

庙、西北大学、李家村、金花南路、胡家庙和辛家庙等七个较大的沉降槽，最大沉降量905～2322mm不等。上述沉降槽均分布在地裂缝下降盘上，呈椭圆形、长轴呈NE向，与地裂缝走向相近。

由沉降槽与深层承压水位降落漏斗范围一致，地面沉降中心与降落漏斗中心相吻合，可见，地面沉降也是由于过量开采深层地下水所致。

地面沉降的危害主要表现在：

1）地面沉降引发了地裂缝的活动和发展;

2）地面沉降及其差异性沉降，造成了地面倾斜与变形，引起建筑物的沉降和倾斜; 3）城市供排水设施基准发生变化，影响使用，部分受到损坏;

4）地面沉降形成槽形低洼地、加剧了城市暴雨积水灾害;

西安市轨道交通二号线通过1个地面沉降凹槽（小寨沉降槽）。小寨地面沉降凹槽以小寨为中心两侧3km范围内，自1959年以来沉降较大，约500~1800mm。地面沉降是过量开采深层地下水，使松散第四系含水层释水严重所致，同时也促使了地裂缝的发展。

小寨地面沉降对西安市轨道交通二号线工程影响较大。采取的处理对策主要是禁止开采深层地下水、结构留有足够的净空、加强结构适应不均匀沉降变形的能力。

3.6.4 黄土湿陷性

黄土的湿陷性，是指黄土类土在一定压力条件下，土体受水浸湿后，结构迅速遭到破坏而产生显著附加下沉的性质。区内有此性质的土层有:①晚更新世黄土，②全新世以来形成的黄土状土，③全新世的素填土，④中更新世黄土的顶部。其中晚更新世黄土是西安地区湿陷性土层中分布最广、厚度最大、湿陷性强、危害最大。西安市黄土场地的湿陷类型分为两种:自重型湿陷场地和非自重型湿陷场地，共分为五个级别。

西安地区黄土的湿陷性与黄土场地处的地貌位置关系密切。具体如下：

1．西安地区黄土的湿陷性以非自重Ⅰ～Ⅱ级为主，自重湿陷性黄土主要分布在城东和城南的浐灞河二、三级阶地及黄土梁洼的东部、南部至白鹿塬等地势较高、黄土层厚度较大、地下水位埋藏较深的地貌单元上，在城区北面的渭河二、三级阶地上亦有不连续的成片分布。湿陷等级以自重Ⅱ～Ⅲ级为主，自重Ⅳ级仅局部分布，面积甚小。

2．渭河Ⅰ级阶地，潏河一级阶地，城区东北梁洼区的低洼地段等，因水位埋藏浅，填土厚度大和受人为因素影响，湿陷性较弱或消失。

黄土的湿陷性对工程建筑造成的危害主要是由湿陷引起的附加下沉常使建筑物产生