河北隆尧地裂缝活动下建筑物墙体破坏特征分析

发布时间：2020-08-02 04:27

【摘要】：河北隆尧地裂缝的发育,造成跨地裂缝建筑物的严重破坏,并已危及到当地居民日常生产与生活。因此,探究地裂缝活动下其上覆建筑物的变形破坏特征,对建筑物灾害治理及工程建设中的灾害设防具有重要意义。本文在前人研究成果的基础上,结合野外进一步调查,分析了隆尧地裂缝对建筑物的破坏形式、破坏特征与破坏机理,概化了区内跨地裂缝建筑物破坏模式,总结了地裂缝活动对建筑物的主要影响因素,并结合数值模拟计算,探究地裂缝斜角度穿越建筑物时的墙体变形破坏响应,以及不同基础形式下上部结构的抗裂能力。研究取得以下主要认识与结论:1、隆尧地裂缝带的地表延伸长度已扩展到35km,根据出露及走向情况可分为三个段落。其中,西段长约11.5km,整体近东西向连续展布,且具有左旋走滑的特征。地裂缝在地表最大开裂宽度约20cm,最大垂直错距约30cm,最大左旋走滑位移达10cm;中段整体上分为南北两条地裂缝,北部裂缝长约1.2km,走向北东80°,南部地裂缝长约11.8km,走向由近东西向折为北东60°。地裂缝在地表最大开裂宽度约15cm,最大垂直错距约20cm,最大左旋走滑位移达8cm;东段长约11.5km,呈北东60°走向断续展布,并具有正断右旋走滑的运动特征。地裂缝在地表最大开裂宽度约30cm,垂直错动不明显,最大走滑位移达6cm。剖面上,探槽揭露出地裂缝具有“多分支、多期次”的特点,且具有同沉积破裂活动属性,反映出断层活动、沉积作用与裂缝活动具有统一的构造背景,受统一构造应力场控制。2、隆尧地裂缝具有典型的“三向”运动特征。其中,以垂直错动位移为最大,水平拉张次之、水平扭动最弱,三者的比值大约为:1:0.26:0.15。此外,地裂缝的活动特征具有明显的分段性。总体来看,西段活动最强,中段次之、东段最弱。其中,西段地裂缝的垂直位错速率约4.5cm/a,水平张拉速率约1.2cm/a,左旋走滑速率约0.6cm/a;中段地裂缝的垂直位错速率约3.5cm/a,水平张拉速率约0.9cm/a,左旋走滑速率约0.5cm/a;东段地裂缝活动较弱且断续分布,仅偶尔可见串珠状展布的塌陷坑,不易推算其活动速率。3、在地裂缝的“三向”运动影响下,横跨裂缝的上部建筑物墙体以“弯、剪、扭”的组合受力形式为主,这种受力模式使得房屋建筑发生不同形式的开裂及“翘曲”变形。4、地裂缝活动带对建筑物破坏特征的主要影响因素包括:地裂缝活动方式与强度、裂缝带影响范围、带内岩土体物理力学性质以及建筑物与地裂缝的位置交切关系等因素。其中,地裂缝活动方式与强度是造成建筑物破坏的主动力因素;裂缝带影响范围是影响建筑物破坏程度的重要因素;裂缝带内土体物理力学性质是加剧建筑物破坏的影响因素;与地裂缝的位置交切关系是影响建筑物破坏形式的直接因素。5、数值模拟结果表明:隆尧地裂缝穿越房屋基础时,墙体的变形破坏起始于墙体与下部裂缝相交位置处,并以斜裂缝的方式向上递进扩展,其倾向与地裂缝倾向相反。总体来看,当地裂缝穿越房屋时,房屋“前、后”墙体的破坏方式与破坏范围有着明显的差异。相比于前墙的变形破坏,后墙表现出一定的滞后性,且随着裂缝走向与房屋交切角的增大,这种滞后效应逐渐减弱。此外,除了主墙(前、后墙)明显的变形破坏以外,其侧墙墙趾处也出现相应的塑性应变区,且随着裂缝走向与房屋交切角的增大,侧墙的塑性区逐渐减小。相比于筏板基础,条形基础的建筑物破坏更加严重,因此对横跨地裂缝的建筑物来说,采用筏板基础要更加合理。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P642.2;TU746
【图文】：

技术路线图

平面形态,地裂缝,展布,平面

第二章地裂缝活动作用下建筑物的破坏特征地裂缝以走向 88°向东一直延伸至周张庄村。根据测量可知周村内南北部地裂缝 f1、f2之间大概有 450m 的重叠部分，在平面上共同构成了左阶式雁列结构形态（图 2.2），这表明该处地裂缝具有左旋走滑的运动特征。从周村内房屋受损程度来看，f1做造成的建筑物最大开裂宽度为 10cm，基础最大垂直位错为 6cm；而 f2所造成建筑物的最大开裂宽度为 9cm，最大垂直位错为 8cm。据上述分析可以看出 f1、f2在平面形态、出现时间、活动强度上都具有一致性，且 f1与 f2重叠部分裂缝的走向与村内省道 S328 的走向具有很好的一致性。因此推测二者在深部实为一条地裂缝，并受内丘-巨鹿断裂控制，深部裂缝在向上扩展的过程中可能受到了地表工程建筑的影响，最终在地表显现出两条裂缝。

地裂缝,展布,平面

除此之外，该段地裂缝与虎中村 f4东小段地裂缝不仅在走向具有一致性，而且在活动程度上也具有相似性，尤其是相互间基本处于同一条延长线上，因此该段地裂缝应该是 f4裂缝的进一步延伸（图 2.3）。南部裂缝长约 11.8km，整体折现状线性延伸，从走向上可将其分为东西两段。其中，f7裂缝自尧家庄东南部约 1.5km 处出现，其以走向SE100°向东延伸至东店马村，依次途径西店子村、澧河、东店马村。该段裂缝最早出现于 2009 年，至今地表延伸长度约 4.3km，连续性较好，目前最大开裂宽度约 8cm。另外，裂缝 f7与虎中村新发现的地裂缝 f5在走向上具有一致性，二者均是由西向东延伸的，但 f5出现的时间要晚于 f7，因此，从地裂缝的发育扩张角度来看，二者并无直接联系。过东店马后，裂缝 f8以走向 NE60°向东延伸至任村西农田中，依次途径开河村与马栏村（图 2.3）。目前，裂缝地表显露长约 7.5km，最大宽度约 10cm，且呈南盘下降北盘上升的运动状态。此外，在东店马村东（E114°51′36″，N37°18′28″），由于地裂缝的穿越，致使公路两侧垂直错动约 10cm，水平约 3cm，从路面的破坏特征来看，此处地裂缝具有右旋走滑特征，这与区域北东走向的束鹿西缘断裂的右旋特征一致。

【参考文献】