西安地裂带古建筑结构保护方案初探

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  [摘 要]结合西安地裂缝的展布及活动规律,针对位于地裂缝周围的古建筑及保存现状,依据古建筑保护的基本原则,从文物建筑保护、结构安全及地裂缝运动的基本特征等目标出发,针对不同结构形式的古建筑,给出了满足多目标要求的保护方案,为不良地质活动区域古建筑的保护提供参考。
  [关键词]地裂缝 古建筑 结构保护
  中图分类号:TU856 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)47-0062-01
  1 引言
  我国是世界文明古国,古建筑是悠久历史文明的重要载体,也是我国古代劳动人民智慧的结晶。然而,因建造年代久远,现存古建筑结构因建造年代久远,结构损伤较为严重。同时,因地质构造运动的影响,对处于活动带附近的古旧建筑影响则更加显著,迫切需要针对该区域的古旧建筑专门制定相应的保护方案。
  2 西安地裂的分布与活动特征
  2.1 地裂的分布
  西安地裂1959年被首次发现,进入20世纪70年代以后, 西安城郊区部分工业园区先后出现了地面沉降现象,并在市区相继发现了地裂,造成了沿线相关结构的严重破坏。结合目前地裂缝的勘察及研究资料,西安城区共有11条地裂带,其分布位置如图1所示。
  西安11条地裂的总体走向为NEE,彼此距离为0.6~1.5km近似平行展布,展布范围为东起浐河,西到唣河,北起辛家庙,南到电视塔,在NEE方向长19km,在NNW方向宽10.5km,总面积达150km2。地裂的长度从不足2KM到12.8km不等,最短的为最近发现的地裂带F11长度不足2km,地裂总长目前已达55km之多。各条地裂及分布如表1所示。
  2.2 西安地裂的活动及力学特征
  研究表明,西安地裂的力学特征基本相同,主要表现为以下几个方面:
  2.2.1 差异沉降特征
  具有正断层式的差异沉降特征,以地裂面为界,裂面上(南)盘的土体相对下沉,裂面下(北)盘的土体相对上升。西安地裂的差异沉降和错断标志层的规律,表明了地裂的构造特征的属性。
  2.2.2 水平运动特征
  除垂直方向上的差异沉降运动外,还具有水平方向的运动。以张裂变形为主,也有微量的水平扭动。地裂存在的微量水平扭动变形,与区域地壳应力场作用于地裂有关。
  2.2.3 地裂的活动特征
  因地裂为倾滑型张扭性破裂,属长期缓慢的滑移;是现代构造活动在本区的一种表现形式;是隐伏断层活动在地表产生的破裂形迹;是目前正在活动的地表活断层。
  西安地裂的活动,最早在1501年,地裂的出现已经有几十年甚至几百年的历史。各历史时期曾有过多次活动期和相对平静期。西安地裂的这种活动→平静→再活动,有一定的周期性,呈时隐时显、时强时弱、时断时续的活动特征。
  近代西安地裂经历了50余年的活动,在许多工程建筑物上留下活动形迹,反映出地裂的宏观活动特征。而水準测量、仪器监测则从微观角度揭示了地裂活动的规律。据西安地裂近百个露头点的观测统计资料,11条地裂带均具有的活动方式,地裂南侧下降,水平引张,在许多点还可以见到微量的左旋活动。
  3 地裂带古建筑保护探讨
  3.1 地裂带主要古建筑
  结合西安地裂缝的分布范围可见,位于地裂带的古建筑主要包括:西安钟楼、明城墙、大雁塔、小雁塔、大兴善寺等。因西安地裂主要发育在西安市城区与近郊,在这些古建筑群中,出露有总长度较大,具有显著垂直位移的地裂。
  3.2 保护方案
  调查结果表明,西安市已有部分建筑物跨在地裂上,已出现了不同程度的破坏。因此,当地裂在古建筑缝附近通过时,可采取整体加固方案;当地裂穿越古建筑端部时,可采取部分加固方案,并采取一些类似隔震及减震措施。
  同时,当建筑物位于主变形区内,离地裂很近,除可能会发生破裂外,还会发生整体倾斜。故既要进行加固,还应防止倾斜。由于西安地区是湿陷性黄土地区,利用黄土的湿陷性及其下沉稳定较快的特点,可以进行有控制地局部浸水,使下沉量较小的一边得到一个人工的补偿下沉量,以便使整个基础达到均匀下沉的目的。
  此外,若地裂缝继续活动,使古建筑座落于地裂上时,可以在其近旁设置一条人工地裂,只要把原建筑进行一般性的加固,就可能使原来的地裂段变成不活动的,而人工地裂成为活地裂,起到断裂置换的作用。
  4 结语
  古建筑是重要的历史文化遗产,结构安全是其长久保存的基本条件,但因地质构造活动的影响,产生了地裂缝且不断活动,对西安城区的古建筑结构安全构成了较大的威胁。为了进一步有效的保护位于地裂带区域的古建筑结构,可采用地基处理、结构局部加固及断裂置换的方法,以减缓地裂活动对古建筑结构的破坏。
  参考文献
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