江油市白林村地裂縫成因淺析及災(zāi)害防治對(duì)策

黃文勇 孔文健

摘要:文章在對(duì)地裂縫的調(diào)查和勘查的基礎(chǔ)上,對(duì)地裂縫的成因進(jìn)行了剖析,并根據(jù)分析結(jié)果,提出了防治和避讓對(duì)策,主要有:嚴(yán)格遵守避讓為主的原則,嚴(yán)禁在地裂縫破壞帶及附近影響區(qū)域大量采集地下水;避免在避讓區(qū)建各種建筑工程;盡早拆除橫跨地裂縫建筑物的局部等。

關(guān)鍵詞:地裂縫;地質(zhì)環(huán)境;成災(zāi)機(jī)理;災(zāi)害防治;

中圖分類(lèi)號(hào):P642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)20-0195-02

2008年5月12日,四川省汶川縣發(fā)生了8.0級(jí)特大地震,地震直接誘發(fā)江油市三合鎮(zhèn)白林村地裂縫災(zāi)害:白林村3、4社形成數(shù)條伸展長(zhǎng)度約500.00m,影響寬度5.0～10.0m,造成大面積農(nóng)田破壞、房屋受損。破壞旱地約2.5畝,受損房屋52間,其中36間需重建。威脅住戶(hù)25戶(hù),威脅人數(shù)90人,威脅房屋110間,造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。為此急需對(duì)該村地裂縫進(jìn)行調(diào)查和勘查,分析成因,提出防治和避讓對(duì)策,供災(zāi)后重建工程參照使用。

一、地裂縫概況

工作區(qū)地質(zhì)環(huán)境:(1)屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū),具有氣候溫和、四季分明、雨量充沛、夏熱冬暖等特點(diǎn)。每年降雨集中在6～9月,其降雨量達(dá)到788.2mm,占全年降雨量的72.8%,月平均降雨量最多為259.4mm(7月),最少為5.0mm(12月),相差近52倍;空間上表現(xiàn)為年均降雨量從前龍門(mén)山區(qū)向四川盆地區(qū)遞減,東北部敬元至六合和西側(cè)北城等地年均降雨量最大。(2)地貌特征為河谷沖積平原,高程為541.0～545.0m,地貌單元為涪江水系一級(jí)階地。(3)地層主要為侏羅系上統(tǒng)蓮花口組礫巖-砂巖-泥巖互層(J3l),上覆第四系全新統(tǒng)近代河流沖積粉土、卵石層(Q4al)、第四系全新統(tǒng)耕土(Q4pd)及雜填土(Q4ml),耕土和雜填土厚約1.5m,粉土厚約1.5m,卵石層厚約12,基巖頂面埋藏深度15.0m左右。(4)場(chǎng)區(qū)地下水主要有砂卵石層中的孔隙潛水及基巖中的裂隙水,孔隙潛水是區(qū)內(nèi)主要含水層,含水層厚度12～16m,水位埋深1.5～3.0m,由河流、渠道及大氣降水補(bǔ)給,水力坡度2%左右,水位年變化幅度1.0～1.5m,砂卵石層滲透系數(shù)約18m/d。(5)工作區(qū)位于綿陽(yáng)掃帚狀構(gòu)造帶,燕山運(yùn)動(dòng)時(shí)形成,卷入地層為侏羅系及白堊系,第四系則未受其控制。組成這個(gè)構(gòu)造體系的壓性結(jié)構(gòu)成分是平闊舒緩的背斜與向斜,鼻狀構(gòu)造和穹隆。它們的軸線(xiàn)向西邊收斂,向東邊撒開(kāi),略向北凸,成雁行排列,顯示旋層(帶)反時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

地裂縫的幾何特征:(1)地裂縫呈條帶狀分布,其展布方向與區(qū)域綿陽(yáng)掃帚狀構(gòu)造帶背斜與向斜走向近于垂直,具有明顯的線(xiàn)性、方向性、成帶性及帶與帶之間的等間距性,分布一條主裂縫和多條次級(jí)裂縫(裂縫伸展方向以340°～350°方向?yàn)橹?315°～325°次之,局部地段出現(xiàn)與主裂縫呈50°～80°夾角的次一級(jí)裂縫,主裂縫傾角82°～90°),主裂縫相對(duì)于次級(jí)裂縫位移量大,延伸長(zhǎng);(2)單條地裂縫由許多段組成,段之間不邊續(xù),但分布于同一條線(xiàn)上,反映了一定的應(yīng)力場(chǎng)作用效應(yīng)(單條裂縫長(zhǎng)度1.0～41.2m,寬度10～40cm,裂面呈鋸齒狀,無(wú)滑動(dòng)痕跡,局部可見(jiàn)右旋水平錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象,錯(cuò)距約2.0cm);(3)地裂縫呈雁行排列組合方式,裂縫向深部收斂(呈上寬下窄的“V”字型,發(fā)育于填土、耕土、粉土及卵石層中,上部無(wú)充填,下部為中細(xì)砂充填物);(4)在“5.12”地震時(shí),裂縫出現(xiàn)一張一合狀態(tài),最大張開(kāi)寬度60.0cm左右,裂縫最大深度大于5.0m;在大部分裂縫發(fā)生位置出現(xiàn)大量噴水冒砂現(xiàn)象,水頭高度3.0～5.0m,噴出物質(zhì)以細(xì)砂為主,夾大量泥質(zhì),地下水位上升,距地面僅20.0cm左右,存留時(shí)間較長(zhǎng)。

二、地裂縫成因分析

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,場(chǎng)區(qū)附近除了一條人工灌渠外,沒(méi)有大的工程建筑,同時(shí)也無(wú)石油天然氣開(kāi)采、大量地下水開(kāi)采等影響活動(dòng),主要為地震活動(dòng)誘發(fā)。(1)場(chǎng)區(qū)處于龍門(mén)山構(gòu)造帶,汶川“5.12”特大地震屬逆沖、右旋、擠壓型斷層地震;在擠壓應(yīng)力作用下,龍門(mén)山構(gòu)造帶中央斷裂帶由南西向北東逆沖運(yùn)動(dòng),余震向北東方向擴(kuò)張,致使綿陽(yáng)掃帚狀構(gòu)造帶背斜與向斜構(gòu)造加劇,背斜脊部產(chǎn)生垂直走向方向的張裂運(yùn)動(dòng)。(2)場(chǎng)區(qū)地貌為第四紀(jì)沉積物地貌,是地裂縫發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ),同時(shí)沉積物的松散和緊密程度決定各段地裂縫寬度不一。(3)地震時(shí),場(chǎng)區(qū)第四紀(jì)松散沉積物中的孔隙潛水狀態(tài)的改變是導(dǎo)致地裂縫發(fā)育的重要因素;同時(shí)因人工渠水位高,地震時(shí)致人工渠水向附近滲透,對(duì)地裂縫帶附近沉積物進(jìn)行濕潤(rùn)軟化作用,加速了地裂縫的活動(dòng)和發(fā)展。

三、地裂縫成災(zāi)機(jī)理分析

地震時(shí),受構(gòu)造應(yīng)力作用,場(chǎng)區(qū)所在綿陽(yáng)掃帚狀構(gòu)造帶構(gòu)造運(yùn)動(dòng)加劇,背斜垂直走向方向出現(xiàn)斷裂,導(dǎo)致地表土層破裂,并通過(guò)應(yīng)力傳遞、集中、釋放等活動(dòng)方式,對(duì)土體和地表建筑物施加拉張應(yīng)力和剪切應(yīng)力,同時(shí)建筑物自重應(yīng)力將與構(gòu)造應(yīng)力聯(lián)合作用,導(dǎo)致地基破壞,基礎(chǔ)無(wú)法抗拒破壞,形成建筑物變形、破壞,地表開(kāi)裂,釀成地質(zhì)災(zāi)害。其破壞機(jī)理分析如圖1所示。

四、地裂縫潛在危害分析

如前所述,該地裂縫已造成大面積農(nóng)田破壞、房屋受損,造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)也存在較大的潛在危險(xiǎn),主要在如下幾方面:(1)場(chǎng)區(qū)局部地基已經(jīng)被破壞,可能會(huì)局部造成水渠水滲漏,地表下陷,局部地表裂縫加大的危害;(2)局部地基破壞,可能會(huì)加重對(duì)地裂縫附近工程建筑的破壞,造成工程建筑變形加劇甚至倒塌、管道漏水等危害;(3)局部地基破壞,可能造成農(nóng)田耕地開(kāi)裂、漏水,造成農(nóng)作物受旱,減少產(chǎn)量。

五、地裂縫的防治與避讓

1.嚴(yán)格遵守避讓為主的原則。

2.嚴(yán)禁在地裂縫破壞帶及附近影響區(qū)域大量采集地下水。

3.按地裂縫破壞帶分區(qū)確定的建筑物安全距離、容許建筑物類(lèi)型等布設(shè)相應(yīng)的建筑物類(lèi)型,避免在避讓區(qū)建各種工程建筑。

4.對(duì)位于地裂縫兩側(cè)的不安全帶以外的建筑,局部變形可采用旋噴加固地基、鋼筋混凝土梁加固上部結(jié)構(gòu)的方式,對(duì)橫跨地裂縫的建筑物,盡早拆除局部,保留整體,同時(shí)應(yīng)對(duì)保留部分采取加固措施,以確保安全使用。

5.地裂縫帶規(guī)劃建筑的防治措施:(1)建議加強(qiáng)地基整體性,如地基做成井字型或交叉地基梁,構(gòu)造封閉式的框架基礎(chǔ),或使用樁基;(2)建議加強(qiáng)建筑物上部結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度,抵抗差異沉降產(chǎn)生的變形及拉裂等;(3)對(duì)于穿越地裂縫的管道工程,建議在地裂縫處設(shè)預(yù)應(yīng)力拱梁,管道置于拱頂,或在管道底部鋪設(shè)一定厚度的碎石墊層,或挖設(shè)槽溝,在槽溝中設(shè)置活動(dòng)式支座或收宿式接頭等,管道接口采用柔性接頭等,對(duì)重要的供氣、供油管道建議安裝簡(jiǎn)易觀測(cè)裝置,以便及時(shí)采取相應(yīng)措施;(4)對(duì)于穿越地裂縫的道路工程,在經(jīng)過(guò)地裂縫及影響帶時(shí),建議改整體鋪設(shè)為預(yù)制塊體鋪設(shè),其下鋪碎石層即可。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介:黃文勇,男,四川成都人,建材成都地質(zhì)工程勘察院注冊(cè)巖土工程師,水工環(huán)專(zhuān)業(yè)高級(jí)工程師,研究方向:巖土工程勘察、地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估、勘查、設(shè)計(jì)、治理。