地裂缝及其治理措施

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。

⑴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

⑵确定地裂缝场地建筑避让安全距离时，还应注意下列问题：

①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。

②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

③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：

⑴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

⑵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。

⑶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。

②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：

①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。

②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。