国内外地裂缝.doc

一、研究工作领域国内外发展趋势及认识　　从20世纪中期以来，地裂缝在我国发生的频率、规模逐年加剧，已成为一种区域性的主要地质灾害。国内外地裂缝发生特征规律大致相同，主要由超采地下水、地面沉降等问题引起。目前，全国共有上海、天津、江苏、浙江、陕西等16省(区、市)的46个城市、县城出现了地面沉降问题，总面积达4.87万km2，地裂缝出现在陕西、河北、山东、广东、河南等17省(区、市)共434处，1073条以上，总长超过346.78km。在发达国家也因抽取地下水引发地裂缝，如美国的亚利桑那州、内华达州、德克萨斯州、加利福尼亚州地区从20世纪初就开始出现地面沉降地裂缝灾害并逐年加剧发展。美国学者较早涉及地裂缝，在成因研究上有显著进展，但缺乏系统研究；其它国家，如土耳其、泰国、利比亚等国的安纳托利亚、曼谷 、萨里尔等处发现地裂缝，但对其研究程度不高。近年来国内科研院所对当地地裂缝属性、分布、活动特征、成因和成灾机制，灾害效应与对策进行了系统研究，经过大量物理勘查、理论分析、数值模拟，逐步发展充实了关于地面沉降地裂缝的理论认知。　　1、地裂缝成因认识　　国内外学者在地裂缝成因认识上具有相似性，他们根据所掌握的资料和侧重的专业理论分别从地质构造、人类活动、地层地质条件和表层土壤岩性进行研究。　　①、构造成因　　认为地裂缝由活动性构造引起，持此种观点学者主要依据是地裂缝所在位置往往与区域地形、下伏断裂构造方向一致。构造成因观点最早由Leonard（1929年）提出。他从地震角度分析了1927年9月12日出现于亚利桑纳州Picacho城附近的地裂缝及相距13km的EiTiro Mine地面异常破裂的成因。认为是1927年9月11日发生于亚利桑纳州东南部Tucso 城附近的地震活动导致了岩层破裂，并使已具破裂面的岩层重新复活。此后一些学者对亚利桑纳、加利福尼亚、德克萨斯等州地裂缝的研究也坚持构造成因观点。然而他们对成因机制的解释仅能从宏观定性角度进行解释，多认为构造对地裂缝的影响表现为控制性的，但不排除其它因素的间接影响。　　对西安地裂缝的研究中，人们普遍认为汾渭地堑是我国比较典型的新构造活动区域，该区域地裂缝集中发生与区域性构造活动的强化在时间上明显同步，并且地裂缝展布、活动方式等诸多方面均明显表现有统一的构造特征。许多学者先后从不同角度提出了西安地裂缝的构造成因机制概化模式,其中最具有代表性的是张家明1990年提出的断块掀斜成因说，认为在NNW向区域引张应力作用下，以断块掀斜为主要活动形式的西安伸展断裂系的活动构成了西安地裂缝形成和发展的本质。　　②、地下水开采成因　　地下水开采成因观点是在研究地面沉降机理的基础上发展起来的，虽然很早就被提出来，但对地下水开采引发地面沉降的机理认识上曾在较长时间内存在争议，直到近年来对这一问题认识才基本统一。Feth（1951年）研究了亚利桑纳州中南部1949年出现的地裂缝，认为由于含水层局部厚度变化引起不均匀沉降，从而产生拉应力，导致了地裂缝的产生；Schumann等于1970年对这一理论进行了更深入的研究，认为基岩表面形态的突变或具压缩性土层厚度分布的明显差异，导致松散土层的差异压密沉降，地表压密沉降差异最大部位形成拉张应力集中进而产生开裂变形。这一研究过程较全面总结了地裂缝成因机制，代表了当前的认识水平，也是研究平原区地裂缝的主要指导思想。我国国内的苏锡常地裂缝、华北平原地裂缝、山西临汾地裂缝都属于超采地下水引发的，西安地裂缝虽然在成因中提出了构造原因，但也有学者提出地下水诱因说。　　③、构造与地下水开采复合成因　　20世纪70年代末以来，Holzer等人通过对亚利桑纳州中南部构造盆地地裂缝的活动性、地质环境资料及地面沉降观测资料综合分析认为，该区域构造活动与地下水开采是影响地裂缝发育及活动的2个主要因素。为了量化评价构造活动与地面沉降对地裂缝活动性的影响，Holzer 等将地裂缝的形变分为错断和开裂2种形式：错断主要产生平行裂面的位移；而开裂主要表现为垂直裂面的位移。构造活动对地表形变的影响主要表现为错断位移；而土层差异压密变形的影响则表现为开裂位移。Bell(1990年)根据Las Vegas 盆地的地质条件，分析了地裂缝的发育特点，认为地面沉降盆地内部呈放射状分布的地裂缝，是隐伏破裂面经渗透变形诱发而成，并对地裂缝的形成过程提出了不同的分析模式。Haneberg(1993年)在Holzer对地裂缝形变分类的基础上将地裂缝成因模式分成开裂模式、剪裂模式及撕裂模式3种类型。　　2、地裂缝分布特征认识　　综合各项研究，地裂缝灾害分布具有如下基本特征：　　①、成带性　　沿地裂缝走向,在建筑物上具有明显的带状分布，在一定宽度范围内灾害具有在不同类型建筑物上连续显示的特点，地裂缝