大同市地裂缝灾害分析及防治

2013-11-09马玲玲

山西建筑 2013年34期

马玲玲

(山西省地质环境监测中心，山西太原 030024)

0 引言

地裂缝灾害是地质灾害的一种，它的发育具有滞后性和持续性，并有继续发展的可能或趋势，因此绝不可忽视。近年来，大同市高楼林立，居民生活在供水、供热及供气等配套设施方面也有了很大改观。随之而来的地裂缝灾害日趋严重，成为大同市内的主要地质灾害。据不完全统计，其灾害造成的直接经济损失约63 849万元，可见地裂缝灾害已严重影响大同市区及周边的社会和经济发展，同时对当地人民群众的生命财产也构成了威胁。

1 地裂缝分析

1)地裂缝发育现状。大同市地裂缝最早发现于1983年，当时长不足5 km，其后日益加剧，至1990年形成长10.5 km的地裂缝带，1994年发展到24 km，截止到2008年已发展到11条，总长度达33.4 km的地裂缝带，其规模有巨型、大型、中型，以大型为主，其中中型地裂缝2条，占18%，大型地裂缝8条，占73%，巨型地裂缝1条，占9%。规模最大的为南郊凿井队地裂缝(f3)，总长度达5.5 km，最短为柴油机厂地裂缝(f11)，长度0.8 km。

除上述11条地裂缝以外，大同机车厂生产车间亦出现了地裂缝，其地裂缝非构造成因，而是由于人防工程进水黄土湿陷形成的，此次暂不列入讨论范围。

2)地裂缝特征。大同市区11条地裂缝分布及其主要特征详见表1。

表1 大同地裂缝主要特征统计表

地裂缝特征概述:

a.从平面展布上看，地裂缝是由主裂缝及其伴生的次级裂缝组成的地裂缝带。上盘次级裂缝(35条)多于下盘(23条);活动强度上盘大于下盘;上盘影响宽度大于下盘。

b.地裂缝线性延伸方向性强，大同市发育的11条地裂缝，走向都在NE30°～80°范围内，且优势方位NE50°左右，与大同市区断裂构造主体方向一致。

c.地裂缝在走向上各段活动程度具有差异性，强发育段地裂缝连续，活动程度大，影响宽度大，建筑物破坏严重。

d.从剖面上看，活动量较大的次级裂缝，倾角一般在60°～70°，向下延伸与主裂缝相交，由地面至深处，其活动有上弱下强、上宽下窄的特点。

e.根据对11条地裂缝的观测，具有明显的三维活动特征，并呈现垂直沉降量＞水平张量＞水平扭量，其比值为垂直沉降量∶水平张量∶水平扭量 =10∶6∶1。

3)地裂缝成因分析。大同地裂缝的产生主要是由于地下水超采引起的，地质构造因素主要控制地裂缝的走向。

a.地质因素。区域地质构造线与大同市地质构造线方向一致，优势方位在NE50°左右，可见大同市地质构造受控于区域地质构造，而地裂缝的发育优势方位亦为NE50°左右，且各条地裂缝均有下伏断层，其对应如下:房子村断层对应机车厂地裂缝、322医院地裂缝、文化里地裂缝、南郊凿井队地裂缝、振华街地裂缝、周家店地裂缝;新添堡断层对应于新添堡地裂缝;白马城断层对应于铁路分局地裂缝。由此可见，大同市地裂缝的发育与大同市下伏断层有着密切的关系，地质构造控制着地裂缝的发展方向。

b.人为因素。随着大同市建设的快速发展，人为地加重了对地下水的开采。地下水超采，导致地下水位下降，形成地下水位降落漏斗区，随着地下水超采的加剧，降落漏斗不断扩展，隐伏断层活动也随之加剧，从而产生地裂缝。大同市多数地裂缝分布在地下水漏斗区边缘地带。1983年和1984年间，由于地下水位下降，大同机车厂漏斗区和城西漏斗区形成，同一时期，机车厂地裂缝(f1)与铁路分局地裂缝(f7)形成;20世纪80年代末，地下水超采加剧，地下水位大幅下降，导致城西漏斗区向北东方向扩张，与此同时，1989年先后出现了322医院地裂缝带(f5)、文化里地裂缝带(f4)、南郊凿井队地裂缝带(f3)以及振华街地裂缝(f8)。据调查结果统计，大同市地裂缝活动的63%是由于地下水开采造成的，这说明了引发地裂缝灾害的主要诱因是地下水超采。

4)地裂缝导致建筑物成灾的机理分析。地裂缝导致建筑物成灾有两种情况:

a.墙裂地也裂:建筑物或构筑物墙面破裂，地面上也能找到相应的地裂缝存在。这种墙体的破坏往往是地裂缝活动引起的。

b.地裂墙不裂:对于结构施工质量高的建筑物或构筑物，其相对应的地面已经开裂，但建筑物或构筑物墙体未见开裂。这种情况出现的原因可能是:构造地裂缝发生初期，发生的地裂缝上下盘没有水平错位和垂直位移，只有张开，仅造成建筑物的地基悬空。

据国家地震局地质研究的调查研究资料，以下是对该区地裂缝成灾机理的分析:

根据浅部物探、化探、槽探、地面变形测量、房屋开裂调查，查明大同铁路分局地裂缝以垂直升降为主，水平引张为辅，兼左旋，属左旋张性正断层。表现为南盘相对下降、北盘上升、张性开裂兼左旋扭动。因此，分布在地裂缝带上的建筑物将呈三维空间破坏:即受到垂直升降、水平拉张、左旋扭动力的共同作用。

5)地裂缝灾害造成的经济损失。根据1992年西安地质学院在《大同城市地质勘察研究》项目调查结果测算，大同地裂缝造成的建筑物破坏损失为832万元/km，目前大同地裂缝总长度为33.4 km，以此计算损失约为27 789万元;大同地裂缝避让带宽度为24 m，故造成的土地破坏面积为1 202亩，以30万元/亩地价考虑，土地破坏造成的经济损失约为36 060万元，由此得出大同市地裂缝地质灾害总经济损失约63 849万元。

2 防治对策

1)为解决大同市地下水超采、城市供水紧张的问题，必须尽快寻找新的供水水源;2)对地裂缝发育区要限制继续增凿新井，以减轻其对地裂缝附加灾害作用;3)在规划有地裂缝通过的地区时，必须严格实施避让原则;4)建筑物、构筑物结构及强度设计，必须考虑地裂缝的危害，特别是管线工程，跨越地裂缝必须使用抗变形结构;5)城市规划与建设必须考虑地裂缝灾害的影响因素。