地裂缝及其灾防治简要介绍

地裂缝及其灾害防治简要介绍

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。表1列举了一些常见地裂缝的特征。

表一：地裂缝成因类型及特征

在我国，除地震裂缝外，以构造蠕变地裂缝的规模和危害最大，一般分布在活动构造带或区中，如汾渭盆地等，这种地裂缝具有明显的方向性，并且在水平、垂直方向上均有位移，以西安、大同地裂缝最为典型。隐伏裂缝和开启裂缝在分布上具有一定的方向性，规模不大，以陕西泾阳、山西万荣和河北邯郸、正定等

地为典型。地面塌陷裂缝多呈环状，各类矿区、岩溶塌陷区和地面沉降区等均有发育。其余各类型地裂缝规模较小，但分布范围广，一般不具有规则的方向性。松散地层潜蚀地裂缝以河南黄泛区和河北、山东等地为主。黄土地区、膨胀土和软土地区、滑坡地带则分别为黄土湿陷地裂缝、胀缩地裂缝和滑坡地裂缝。地震裂缝常与地震活动同时产生，我国各个地震区，如唐山、澜沧—耿马、炉霍等地，在地震中均产生了大量的地裂缝。

三、地裂缝成灾条件及主要特点

(一)地裂缝成灾条件

地裂缝与地裂缝灾害并不完全等同，它们是两个既有联系又有区别的概念，各有其特定的内涵。前者是地表岩土层中发生的一种自然现象，后者则是前者在一定条件下对人类社会所造成的破坏或危害。因此对人类而言，地裂缝有可能产生影响和灾害，也可能不产生灾害，灾害程度也是有区别的。地裂缝是否对人类及其社会造成灾害，主要取决于下列条件：

1.当地裂缝具有足够的规模和活动度时，才可能对人类生产和生活产生影响或破坏。地裂缝灾害调查结果表明，造成灾害的地裂缝长度绝大多数在百米以上；长度小于百米的地裂缝对建筑物破坏或危害小，基本构不成灾害；微小的地裂缝对人类生产和生活的影响很小。

例如，京津翼地区出现地裂缝201处共449条，其中给建筑物造成破坏的只有17处36条，仅占全部地裂缝的8%。造成建筑严重破坏的有四处：一是邯郸地裂缝累计长10km，1963～1986年反复活动8次，损坏楼房25幢、平房162栋、墙18堵、厂厅库8座，估算经济损失共9870万元；二是辛安深饶地裂缝西段长9km，1988～1994年伴随中小地震开裂4次，破坏民房18栋、墙23堵、路3处，波及3个村庄，估算经济损失1000万元；三是天津宝坻万家村地裂缝累计长4020m，损坏民房2000间、水井6口，估算经济损失4600万元；四是北京昌平南新村地裂缝150m，1962～1976年间地面先后开裂5次，原建17幢二层楼房，因地裂缝有13幢改为平房，估算经济损失约1300万元。

2.地裂缝灾害通常发生在有人类生活和生产的区域，否则即使是一条伴随强震的宽大地裂缝，如果发生在远离人们生存的地方，如渺无人烟的山区、沙漠或高寒地区，也不会直接对人、社会造成损伤和破坏。

例如，1951年11月18日伴随藏北高原当雄8级地震而产生的NW50°、总长100多公里的反多字形地裂缝带，宽数米至20m，右旋水平错距12m，尽管其规模很大，但由于沿线荒无人烟，所以没有造成人类伤亡和财产损失。而1971年前后发生在渭河盆地南缘的华山汽修厂的两条地裂缝，合计长度仅800m，但造成12幢楼房开裂，未竣工的住宅楼也出现裂缝和变形。为保证这些楼房的安全使用，每年耗资百余万元加固，而且反复开裂，有的楼房被破拆除，直接影响工厂生产和职工生活；此外，附近有许多民房也遭到了破坏，地面下沉，铁路路基下陷。估算经济损失不少于2400万元。

3.人类活动不仅可以诱发地裂缝，而且还可促使或加剧地裂缝对人类生产及生活造成的灾害。

例如，早在1958年西安就发现了地裂缝，1962～1964年、1972年～1975年又在多处出现，但因其稀疏、零星、分散、位移量微小而未造成灾害，也就没引起人们的注意。此后，随着抽取地下水的量骤增，西安地面沉降加剧，到1983～1993年地面沉降量最大达到2m以上，引发未成灾的地裂缝对建筑物的破坏。

4.地裂缝灾害能否出现，还取决于人们对地裂缝灾害的重视和防备程度。如果人们对地裂缝灾害有足够的重视程度，能够掌握其发生发展规律，并具有充分的避让和防治措施，即使地裂缝规模很大，而且发生在人口密集的城镇，也可以减轻或避免地裂缝灾害。

例如，西安小寨路地裂缝的医学院至省委段，1981年翠华路小学操场见到地裂缝，根据近几年活动趋势，地裂缝一直从西向东发展，未来必然向东延伸至原西安地质学院北家属院待建场地。据此预测，放弃在该场地拟建两栋住宅楼的计划，改建为电影放映场，从而避免了该场地上地裂缝灾害。相反，西安大酒店建筑场地因未考虑地裂缝的最小安全避让距离而灾害严重，经济损失上亿元。

(二)地裂缝灾害的主要特点

1.直接性

横跨地裂缝的建筑物，无论新旧、材料强度大小，以及基础和上部结构类型如何，都无一幸免地遭到破坏。地下管道只要是直埋式经过地裂缝带，在地裂缝活动初期，不管是什么材料，断面尺寸大小，很快均遭到拉断或剪断。

2.三维破坏性