地裂缝断层控制成因机理研究

发布时间：2020-08-20 14:47

【摘要】：作为一种浅表土体破裂的地质灾害,地裂缝活动对自然环境和人类工程活动产生了严重的危害。作为全国的政治、经济、文化中心的北京,自从19世纪60~70年代起,地裂缝开始初现,并对北京地区产生严重的灾害影响。而在北京众多地裂缝中,多数又与断层活动有着密切的联系。对于断层控制型这一特定类型的地裂缝,它有别于其他非构造型的地裂缝,具有规模大、灾害重、成因复杂等特点,同时它亦可关联着其他因素而间接促成了地裂缝的发育。基于此,本文以北京地区顺义-良乡地裂缝带为研究区域,利用已有资料概化地质模型。通过物理模型试验以及FLAC3D数值模拟软件重现“断控型”地裂缝发育及扩展过程,最终总结出断控型地裂缝成因机理。本文取得的主要成果如下:(1)通过物理模型试验模拟了正断75°条件下地裂缝的发育过程。试验结果表明,断裂活动造成土体内部应力状态发生改变,使得下盘处于受拉状态,上盘处于受压状态,并且在正断活动作用下地裂缝在土体中扩展方向为沿着上盘向上反倾扩展,即扩展方向与断裂面呈镜像对称。(2)受正断作用影响,地表沉降会出现3个区域,分别为:稳定区域、差异沉降区域以及稳定沉降区域。其中地裂缝主要发育在断裂带两侧附近的差异沉降区域,上盘地裂缝发育范围较大;下盘地裂缝发育范围较小。(3)通过数值模拟研究了3种不同断裂倾角下地裂缝的发育特征。结果表明,受断层活动影响地表沉降呈现近“S”型分布,且随错断量增大而增大。随着断裂倾角增大,地表的差异沉降区域会降低,而稳定区域以及稳定沉降区域会增大,即对应的断裂倾角越大出现地裂缝的范围越小。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P642.2
【图文】：

地裂缝,北京

其中北京地区地裂缝灾害以顺义城区的八仙庄别墅区最为典型，持着地裂缝破坏[17-18]。上所述，地裂缝作为一种地质灾害，它既严重影响了国家基础工程了巨大的经济损失，因此对地裂缝的研究就显得尤为重要。而在北缝中，绝大多数又与断层活动有着密切的联系，对于断层控制型这地裂缝，它有别于地震型、基底控制型和其他非构造型（如抽水型地裂缝，它具有规模大、灾害重、成因复杂等特点，亦关联着其他因构、岩土体性质、地震活动、地下水抽采、地面沉降等），而间接的发育，所以将断层作用从诸多致裂因素中解离出来，进行针对性助于更好地认识断层这一致裂因素，以及在它控制下的地裂缝发育程并由此来提出防控措施。论文以北京地裂区展开，针对断层控制型这一特定类型的地裂缝，－良乡断裂为地质背景，利用室内相似材料试验以及数值模拟计算作用下地裂缝的发育特征，并进一步探索出裂缝的扩展机制。最终为该地区及相似条件下其他地区的地裂缝灾害提供指导意义。

地裂缝,华北

西安地裂缝地下水和构造综合成因说主要以刘国昌和王景明的隐伏断层成因论以及彭建兵的内外动力祸合成因论等理论最具代表。其中刘国昌和王指明，在西安地区由于在深部基底断裂受到深部构造应力场的影响作用而长现蠕动作用，最终会致使上部土体逐步形成细微的裂缝，与此同时，由于受下水的活动作用会加剧裂缝的扩张，最终会逐步的向上扩展直至到地表产生地裂缝，并出现差异性的沉降[56-57]。近些年以来彭建兵课题组在前人对西安缝研究发展的基础上，又通过大量的野外地质调查以及大型的相似物理模型综合研究后表明，西安地裂缝的形成不单单是一种因素所引起的，其中活动作用起主导因素而人为作用作为次要条件，两者共同影响最终西安地裂区的[58-62]；而李新生认为，西安地裂缝的发育是主受临潼－长安断裂活动所影响的，由于该条活动断裂在近些年以来活动较为强烈并且加上人们对用水量的所造成大量的地下水抽采两种共同作用条件下导致地裂缝出现了较大的活[63]。近些年，随着对地裂缝研究技术的提升以及研究内容的深入，地下水和综合成因说逐渐被专家和学者们所接受和认可。正是由于这些学者们所提出裂缝的成因假设和理论，使得对中国地裂缝的科学研究取得了突破的进展

技术路线图

【参考文献】