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摘要:地裂缝是地表岩、土体在自然或人为因素作用下,产生开裂,并在地面形成一定长度和宽度的裂缝的一种地质现象,本文通过对临清市尚官营村地裂缝的调查,从水文气象、地层岩性和人文因素等方面分析了地裂缝的影响因素,并建议了今后的监测方法。
关键词:地裂缝;气象水文;岩性
中图分类号:P66文献标识码:A
一、地裂缝定义
地裂缝是地表岩、土体在自然或人为因素作用下,产生开裂,并在地面形成一定长度和宽度的裂缝的一种地质现象,当这种现象发生在有人类活动的地区时,便可成为一种地质灾害。地裂缝的形成原因复杂多样。地壳活动、水的作用和部分人类活动是导致地面开裂的主要原因。
二、本次调查概述
临清市尚官营村地裂缝最早发现于1997年,该地裂缝出露部分,位于临清市松林镇西尚官营村西,居民居住区。该处有两条地裂缝,大致相互平行,呈北东走向,两地裂缝相距约40m,出露长度约100m,裂缝宽度20~80mm不等,但由于本地区属于第四系覆盖区,裂缝已被第四系充填覆盖。
本次调查工作首先对地裂缝区域进行了调查,然后对该村呈井字型布线进行了调查,逐个走访,查看房屋裂缝情况,对出现裂缝的位置进行拍照以及测量坐标,房屋开裂情况见照片1,调查范围为尚官营以及周围村庄,只在西尚官营村发现受地裂縫影响出现裂缝的房屋,受地裂缝影响导致受损房屋共40余套,其中影响较为严重的约21套;进行地下水位测量工作1处;利用洛阳铲采取地裂缝附近岩土样4个,并进行了土工试验,调查完成后收集了当地的水文气象资料、地质资料及黄河变迁资料。
通过本次调查发现,地裂缝的影响范围和宽度呈逐渐增大的趋势,民房建筑物上的裂缝不仅仅表现在老民宅的墙体,2008年以后新建的民用房屋的部分墙体也出现了不同程度的裂缝。
照片1 新建房屋出现地裂缝
三、影响地裂缝因素分析
决定地裂缝的形成和发育有多种因素,按其发生、发展过程中所起的作用,可分为主导、诱发和影响三个因素。主导因素是决定和控制地裂缝孕育、发展、活动性质和展布格局的因素,包括新生代的构造环境、构造基础和触发地裂缝的动力源;诱发因素是决定和影响地裂缝发生时间、地段、强度的因素,主要有降水、干旱、重力、地震等自然因素,以及抽取地下水造成地面沉降、农田灌诱发先存的隐伏地裂延及地表成缝等人为因素;影响因素则是只影响地裂缝发育程度的因素,如土质、地形、气候、水体等。地层土质对地裂缝发生、发展的影响主要表现在两方面:一是作为构造应力、应变传递的介质,在一定的应力条件下,地裂缝发生的可能性及发生的强度和规模,很大程度受控于场地的土层条件;另一方面,不同类型的土层对某些诱发因素的反应程度不同,如湿陷性土层受水的作用发生湿陷变形,压缩性土层因地下水超采发生沉降变形等。
经过调查和对区域水文地质等资料的研究,临清市尚官营村地裂缝的发生主要有以下几方面的因素。
气象水文
根据当地水文资料记载,尚官营村地区的地下水位埋深变化情况见下表1:
由于深层地下水水位埋深的急剧变化,导致地下岩土的力学性质的变化。
地层岩性
该地区地层为黄河冲洪积而成,存在岩土体力学性质及厚度不均匀的情况[2],当建筑物下岩土力学性质与其相邻的土体相差较大时,在同样的力的作用下,变形相差较大,容易产生地裂缝。经过研究古河道资料尚官营村附近存在古河道通过的可能性[1]。当地面下存在特殊性岩土(湿陷性黄土、膨胀土等)时,土体的环境发生变化时,地面也容易出现地裂缝,在调查过程中进行取样试验结果见表2。
由于土样是用洛阳铲采取,所以样的深度、样的质量等级难以保证,再由于采样不一定具有代表性,所以此次判定仅是根据经验粗略的判定,浅层存在特殊性土(黄土、膨胀土)的可能性较小。
人为因素
临清市发生的地裂缝与人为抽汲深层地下水可能有关。2001年~2011年地下水埋深下降共计25米(2.5米/年)。由于区内地形平坦,坡降小,侧向径流微弱,自然条件下主要作垂向运动,即入渗蒸发,其采水量及水位变化主要受降雨量影响,丰水年农灌用水量少,枯水年农灌用水量大,水位下降幅度大。地下水位的连续下降加上一定的土层岩性特征,易发生地裂缝。大量抽汲地下水,水位大幅度下降,使原来的含水层被疏干,含水层中土颗粒之间失去孔隙水压力的作用,从而有效应力增加;另一方面过量开采地下水,携带走地层中一定数量的泥砂,并加速溶解其中的盐类,使地层中孔隙增大。随着地下水位下降,在土层自重应力的作用下,产生缓慢的压缩沉降,由于土层结构的不均一性而产生不均匀沉降,结果导致出现隐蔽地下裂缝。在降雨渗入地下的过程中,裂缝处的渗透速度比在土层中大的多,致使裂缝处发生土壤潜蚀作用,裂缝则逐渐加宽延长,直到形成张性裂缝。当裂缝上部地形低凹,大雨之后形成积水,积水与下部裂缝沟通以后,水便沿裂缝缝隙迅速流入地下,冲刷裂缝两壁的土层颗粒并带入深部,在地表以下形成大的裂缝或空洞,从而使上部土体失去稳定,发生坍塌陷落,形成地裂缝。
四、结论建议
通过调查,尚官营村地裂缝的形成可能主要受地层岩性分布不均、水地下水开采利用、水位大幅度升降及枯丰交替等因素的影响。
通过本次调查结果与2001年勘查的结果相比较,地裂缝在时间和空间上呈缓慢变化的趋势,在时间上受地裂缝影响的房屋的数量逐渐增多,地裂缝影响房屋裂缝的宽度呈现逐渐增大的趋势;在空间上,在2001年地裂缝影响的范围只是局限于尚官营村村西部,通过本次调查现在有向东发展的趋势,并且有一些新房也不同程度的出现裂缝的情况。建议当地政府组织村民对裂缝的发展情况进行观察,观察的方法可以采取在房屋裂缝位置处贴纸条的方法,对于裂缝较大的房屋建议进行支护或采取其他措施进行加固。
参考文献:
[1] 宋明春,王沛成.山东省区域地质[M].济南:山东省地图出版社,2003:764.
[2] 张增奇,刘明渭.全国地层多重划分对比研究:山东省岩石地层[M].武汉:中国地质大学出版社,1996:121-128.
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:地裂缝;气象水文;岩性
中图分类号:P66文献标识码:A
一、地裂缝定义
地裂缝是地表岩、土体在自然或人为因素作用下,产生开裂,并在地面形成一定长度和宽度的裂缝的一种地质现象,当这种现象发生在有人类活动的地区时,便可成为一种地质灾害。地裂缝的形成原因复杂多样。地壳活动、水的作用和部分人类活动是导致地面开裂的主要原因。
二、本次调查概述
临清市尚官营村地裂缝最早发现于1997年,该地裂缝出露部分,位于临清市松林镇西尚官营村西,居民居住区。该处有两条地裂缝,大致相互平行,呈北东走向,两地裂缝相距约40m,出露长度约100m,裂缝宽度20~80mm不等,但由于本地区属于第四系覆盖区,裂缝已被第四系充填覆盖。
本次调查工作首先对地裂缝区域进行了调查,然后对该村呈井字型布线进行了调查,逐个走访,查看房屋裂缝情况,对出现裂缝的位置进行拍照以及测量坐标,房屋开裂情况见照片1,调查范围为尚官营以及周围村庄,只在西尚官营村发现受地裂縫影响出现裂缝的房屋,受地裂缝影响导致受损房屋共40余套,其中影响较为严重的约21套;进行地下水位测量工作1处;利用洛阳铲采取地裂缝附近岩土样4个,并进行了土工试验,调查完成后收集了当地的水文气象资料、地质资料及黄河变迁资料。
通过本次调查发现,地裂缝的影响范围和宽度呈逐渐增大的趋势,民房建筑物上的裂缝不仅仅表现在老民宅的墙体,2008年以后新建的民用房屋的部分墙体也出现了不同程度的裂缝。
照片1 新建房屋出现地裂缝
三、影响地裂缝因素分析
决定地裂缝的形成和发育有多种因素,按其发生、发展过程中所起的作用,可分为主导、诱发和影响三个因素。主导因素是决定和控制地裂缝孕育、发展、活动性质和展布格局的因素,包括新生代的构造环境、构造基础和触发地裂缝的动力源;诱发因素是决定和影响地裂缝发生时间、地段、强度的因素,主要有降水、干旱、重力、地震等自然因素,以及抽取地下水造成地面沉降、农田灌诱发先存的隐伏地裂延及地表成缝等人为因素;影响因素则是只影响地裂缝发育程度的因素,如土质、地形、气候、水体等。地层土质对地裂缝发生、发展的影响主要表现在两方面:一是作为构造应力、应变传递的介质,在一定的应力条件下,地裂缝发生的可能性及发生的强度和规模,很大程度受控于场地的土层条件;另一方面,不同类型的土层对某些诱发因素的反应程度不同,如湿陷性土层受水的作用发生湿陷变形,压缩性土层因地下水超采发生沉降变形等。
经过调查和对区域水文地质等资料的研究,临清市尚官营村地裂缝的发生主要有以下几方面的因素。
气象水文
根据当地水文资料记载,尚官营村地区的地下水位埋深变化情况见下表1:
由于深层地下水水位埋深的急剧变化,导致地下岩土的力学性质的变化。
地层岩性
该地区地层为黄河冲洪积而成,存在岩土体力学性质及厚度不均匀的情况[2],当建筑物下岩土力学性质与其相邻的土体相差较大时,在同样的力的作用下,变形相差较大,容易产生地裂缝。经过研究古河道资料尚官营村附近存在古河道通过的可能性[1]。当地面下存在特殊性岩土(湿陷性黄土、膨胀土等)时,土体的环境发生变化时,地面也容易出现地裂缝,在调查过程中进行取样试验结果见表2。
由于土样是用洛阳铲采取,所以样的深度、样的质量等级难以保证,再由于采样不一定具有代表性,所以此次判定仅是根据经验粗略的判定,浅层存在特殊性土(黄土、膨胀土)的可能性较小。
人为因素
临清市发生的地裂缝与人为抽汲深层地下水可能有关。2001年~2011年地下水埋深下降共计25米(2.5米/年)。由于区内地形平坦,坡降小,侧向径流微弱,自然条件下主要作垂向运动,即入渗蒸发,其采水量及水位变化主要受降雨量影响,丰水年农灌用水量少,枯水年农灌用水量大,水位下降幅度大。地下水位的连续下降加上一定的土层岩性特征,易发生地裂缝。大量抽汲地下水,水位大幅度下降,使原来的含水层被疏干,含水层中土颗粒之间失去孔隙水压力的作用,从而有效应力增加;另一方面过量开采地下水,携带走地层中一定数量的泥砂,并加速溶解其中的盐类,使地层中孔隙增大。随着地下水位下降,在土层自重应力的作用下,产生缓慢的压缩沉降,由于土层结构的不均一性而产生不均匀沉降,结果导致出现隐蔽地下裂缝。在降雨渗入地下的过程中,裂缝处的渗透速度比在土层中大的多,致使裂缝处发生土壤潜蚀作用,裂缝则逐渐加宽延长,直到形成张性裂缝。当裂缝上部地形低凹,大雨之后形成积水,积水与下部裂缝沟通以后,水便沿裂缝缝隙迅速流入地下,冲刷裂缝两壁的土层颗粒并带入深部,在地表以下形成大的裂缝或空洞,从而使上部土体失去稳定,发生坍塌陷落,形成地裂缝。
四、结论建议
通过调查,尚官营村地裂缝的形成可能主要受地层岩性分布不均、水地下水开采利用、水位大幅度升降及枯丰交替等因素的影响。
通过本次调查结果与2001年勘查的结果相比较,地裂缝在时间和空间上呈缓慢变化的趋势,在时间上受地裂缝影响的房屋的数量逐渐增多,地裂缝影响房屋裂缝的宽度呈现逐渐增大的趋势;在空间上,在2001年地裂缝影响的范围只是局限于尚官营村村西部,通过本次调查现在有向东发展的趋势,并且有一些新房也不同程度的出现裂缝的情况。建议当地政府组织村民对裂缝的发展情况进行观察,观察的方法可以采取在房屋裂缝位置处贴纸条的方法,对于裂缝较大的房屋建议进行支护或采取其他措施进行加固。
参考文献:
[1] 宋明春,王沛成.山东省区域地质[M].济南:山东省地图出版社,2003:764.
[2] 张增奇,刘明渭.全国地层多重划分对比研究:山东省岩石地层[M].武汉:中国地质大学出版社,1996:121-128.
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。