江油市白林村地裂缝成因浅析及灾害防治对策

黄文勇 孔文健

摘要:文章在对地裂缝的调查和勘查的基础上,对地裂缝的成因进行了剖析,并根据分析结果,提出了防治和避让对策,主要有:严格遵守避让为主的原则,严禁在地裂缝破坏带及附近影响区域大量采集地下水;避免在避让区建各种建筑工程;尽早拆除横跨地裂缝建筑物的局部等。

关键词:地裂缝;地质环境;成灾机理;灾害防治;

中图分类号:P642文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)20-0195-02

2008年5月12日,四川省汶川县发生了8.0级特大地震,地震直接诱发江油市三合镇白林村地裂缝灾害:白林村3、4社形成数条伸展长度约500.00m,影响宽度5.0～10.0m,造成大面积农田破坏、房屋受损。破坏旱地约2.5亩,受损房屋52间,其中36间需重建。威胁住户25户,威胁人数90人,威胁房屋110间,造成重大的经济损失。为此急需对该村地裂缝进行调查和勘查,分析成因,提出防治和避让对策,供灾后重建工程参照使用。

一、地裂缝概况

工作区地质环境:(1)属于亚热带湿润季风气候区,具有气候温和、四季分明、雨量充沛、夏热冬暖等特点。每年降雨集中在6～9月,其降雨量达到788.2mm,占全年降雨量的72.8%,月平均降雨量最多为259.4mm(7月),最少为5.0mm(12月),相差近52倍;空间上表现为年均降雨量从前龙门山区向四川盆地区递减,东北部敬元至六合和西侧北城等地年均降雨量最大。(2)地貌特征为河谷冲积平原,高程为541.0～545.0m,地貌单元为涪江水系一级阶地。(3)地层主要为侏罗系上统莲花口组砾岩-砂岩-泥岩互层(J3l),上覆第四系全新统近代河流冲积粉土、卵石层(Q4al)、第四系全新统耕土(Q4pd)及杂填土(Q4ml),耕土和杂填土厚约1.5m,粉土厚约1.5m,卵石层厚约12,基岩顶面埋藏深度15.0m左右。(4)场区地下水主要有砂卵石层中的孔隙潜水及基岩中的裂隙水,孔隙潜水是区内主要含水层,含水层厚度12～16m,水位埋深1.5～3.0m,由河流、渠道及大气降水补给,水力坡度2%左右,水位年变化幅度1.0～1.5m,砂卵石层渗透系数约18m/d。(5)工作区位于绵阳扫帚状构造带,燕山运动时形成,卷入地层为侏罗系及白垩系,第四系则未受其控制。组成这个构造体系的压性结构成分是平阔舒缓的背斜与向斜,鼻状构造和穹隆。它们的轴线向西边收敛,向东边撒开,略向北凸,成雁行排列,显示旋层(带)反时针旋转。

地裂缝的几何特征:(1)地裂缝呈条带状分布,其展布方向与区域绵阳扫帚状构造带背斜与向斜走向近于垂直,具有明显的线性、方向性、成带性及带与带之间的等间距性,分布一条主裂缝和多条次级裂缝(裂缝伸展方向以340°～350°方向为主,315°～325°次之,局部地段出现与主裂缝呈50°～80°夹角的次一级裂缝,主裂缝倾角82°～90°),主裂缝相对于次级裂缝位移量大,延伸长;(2)单条地裂缝由许多段组成,段之间不边续,但分布于同一条线上,反映了一定的应力场作用效应(单条裂缝长度1.0～41.2m,宽度10～40cm,裂面呈锯齿状,无滑动痕迹,局部可见右旋水平错动现象,错距约2.0cm);(3)地裂缝呈雁行排列组合方式,裂缝向深部收敛(呈上宽下窄的“V”字型,发育于填土、耕土、粉土及卵石层中,上部无充填,下部为中细砂充填物);(4)在“5.12”地震时,裂缝出现一张一合状态,最大张开宽度60.0cm左右,裂缝最大深度大于5.0m;在大部分裂缝发生位置出现大量喷水冒砂现象,水头高度3.0～5.0m,喷出物质以细砂为主,夹大量泥质,地下水位上升,距地面仅20.0cm左右,存留时间较长。

二、地裂缝成因分析

据现场调查,场区附近除了一条人工灌渠外,没有大的工程建筑,同时也无石油天然气开采、大量地下水开采等影响活动,主要为地震活动诱发。(1)场区处于龙门山构造带,汶川“5.12”特大地震属逆冲、右旋、挤压型断层地震;在挤压应力作用下,龙门山构造带中央断裂带由南西向北东逆冲运动,余震向北东方向扩张,致使绵阳扫帚状构造带背斜与向斜构造加剧,背斜脊部产生垂直走向方向的张裂运动。(2)场区地貌为第四纪沉积物地貌,是地裂缝发育的物质基础,同时沉积物的松散和紧密程度决定各段地裂缝宽度不一。(3)地震时,场区第四纪松散沉积物中的孔隙潜水状态的改变是导致地裂缝发育的重要因素;同时因人工渠水位高,地震时致人工渠水向附近渗透,对地裂缝带附近沉积物进行湿润软化作用,加速了地裂缝的活动和发展。

三、地裂缝成灾机理分析

地震时,受构造应力作用,场区所在绵阳扫帚状构造带构造运动加剧,背斜垂直走向方向出现断裂,导致地表土层破裂,并通过应力传递、集中、释放等活动方式,对土体和地表建筑物施加拉张应力和剪切应力,同时建筑物自重应力将与构造应力联合作用,导致地基破坏,基础无法抗拒破坏,形成建筑物变形、破坏,地表开裂,酿成地质灾害。其破坏机理分析如图1所示。

四、地裂缝潜在危害分析

如前所述,该地裂缝已造成大面积农田破坏、房屋受损,造成重大的经济损失。同时也存在较大的潜在危险,主要在如下几方面:(1)场区局部地基已经被破坏,可能会局部造成水渠水渗漏,地表下陷,局部地表裂缝加大的危害;(2)局部地基破坏,可能会加重对地裂缝附近工程建筑的破坏,造成工程建筑变形加剧甚至倒塌、管道漏水等危害;(3)局部地基破坏,可能造成农田耕地开裂、漏水,造成农作物受旱,减少产量。

五、地裂缝的防治与避让

1.严格遵守避让为主的原则。

2.严禁在地裂缝破坏带及附近影响区域大量采集地下水。

3.按地裂缝破坏带分区确定的建筑物安全距离、容许建筑物类型等布设相应的建筑物类型,避免在避让区建各种工程建筑。

4.对位于地裂缝两侧的不安全带以外的建筑,局部变形可采用旋喷加固地基、钢筋混凝土梁加固上部结构的方式,对横跨地裂缝的建筑物,尽早拆除局部,保留整体,同时应对保留部分采取加固措施,以确保安全使用。

5.地裂缝带规划建筑的防治措施:(1)建议加强地基整体性,如地基做成井字型或交叉地基梁,构造封闭式的框架基础,或使用桩基;(2)建议加强建筑物上部结构刚度和强度,抵抗差异沉降产生的变形及拉裂等;(3)对于穿越地裂缝的管道工程,建议在地裂缝处设预应力拱梁,管道置于拱顶,或在管道底部铺设一定厚度的碎石垫层,或挖设槽沟,在槽沟中设置活动式支座或收宿式接头等,管道接口采用柔性接头等,对重要的供气、供油管道建议安装简易观测装置,以便及时采取相应措施;(4)对于穿越地裂缝的道路工程,在经过地裂缝及影响带时,建议改整体铺设为预制块体铺设,其下铺碎石层即可。

参考文献

[1]中华人民共和国地质矿产行业标准.滑坡防治工程勘查规范(DZ/T0218-2006)[S].中国标准出版社,2006.

[2]中华人民共和国地质矿产行业标准.《滑坡防治工程设计与施工技术规范(DZ/T0219-2006)[S].中国标准出版社,2006.

[3]刘传正.地质灾害勘查指南[M].地质出版社,2008.

[4]林宗元.简明岩土工程勘察设计手册[M].中国建筑工业出版社,2003.

[5]建材成都地质工程勘察院.江油市三合镇白林3社地震裂缝调查评价报告[R].2009.

作者简介:黄文勇,男,四川成都人,建材成都地质工程勘察院注册岩土工程师,水工环专业高级工程师,研究方向:岩土工程勘察、地质灾害评估、勘查、设计、治理。