地裂是怎么发生的视频很多人对这个问题比较感兴趣,下面让我们一起来看地裂是怎么形成的地裂后会恢复吗,希望可以帮助到你。
地裂是怎么形成的?地裂后会恢复吗?
地裂是膨胀土地区特有的不良地质现象。它的形成与发育是由膨胀土特有的矿物成分和外部环境因素所决定。膨胀土富含蒙脱石、伊利石、高岭石和小于2μ粒径的粘粒,所以颗粒细,比表面积大,亲水性强;再加上面—面叠聚体层状的微观结构,在非饱和状态下具有吸水膨胀和失水收缩往复变形的工程特性。在气候、地形地貌和人为因素影响下,造成膨胀土分布地区地面裂缝的形成与发育。这种不良地质现象,给铁路、公路、水渠的路堤、路堑、边坡稳定造成危害;给部队营房和其他低层砖石、砖混结构的工业民用建筑损坏严重,而且难于防治,引起国内外工程界很大兴趣。我国最早从五、六十年代就发现了这种特种性质的土,70年代末国家建委和总后基建营房部正式立项加以研究。相继颁布了国家标准GBJ112-87和军用标准GJB2129-1994两本膨胀土地区建筑技术规范,为勘察设计提供了依据。但这两本规范都尽量避开了地裂发育严重的坡形场地。国家规范把坡地定为复杂场地,选址时要避开;军用标准GJB2129-1994明确规定仅适用于平坦场地。但随着改革开放经济建设高速发展,城市不断扩大,少占耕地、保护农田是我国的基本国策,这必然逼着我们部队营房和有些工业民用建筑上岗上坡,岗坡膨胀土地裂的形成发育及其危害防治必须加以深入研究。才能为建设服务。
1 膨胀土地裂的类型
按成因可分为原生地裂与次生地裂;按形态可分为闭合型地裂与开放型地裂;按深浅严重程度可分为深大严重地裂和浅层一般地裂。我们常见到的地裂都是在原生地裂基础上在外部环境因素影响下形成的开放型深大严重地裂和浅层一般地裂,属次生地裂。膨胀土地裂的形成与发育,都与膨胀土本身的工程特性和外部环境因素相互影响和相互依存的关系所决定。
2 地裂的形成与发育
2.1 原生地裂
膨胀土因富含蒙脱石等粘土矿物和小于
2μ的粘粒,这些粘粒成分在膨胀土沉积过程中呈胶体状溶液高度分散于粗颗粒之间,后由于水分不断蒸发凝固形成凝胶状态,继续蒸发脱水使其表面干缩产生龟裂,继续干缩使龟裂缝隙不断加深扩展。在后续沉积中经水补给使其裂隙闭合,进行再次沉积旋回。这就是膨胀土原生地裂产生的全过程。原生地裂在膨胀土中表现为垂直节理,其裂隙面光滑呈腊质光泽。一般在不失水情况下呈闭合状态。
2.2 次生地裂
膨胀土大多属老粘土,沉积年代(Q2~Q3),后经地壳上升、河流切割侵蚀多出露于山前低丘、岗地、二级阶地上。在复杂环境地质作用下,再加上气候、人为多种环境因素影响,使膨胀土失去了原有自然平衡状态,需要重新调整,在重新调整过程中,部分原生地裂发展扩大形成我们所说的开放型深大严重地裂和一般浅层次生地裂。这种地裂随着环境因素的变化而变化,是膨胀土对建筑物危害中最活跃、最不安定的因素之一。我们常说的膨胀土地裂就是指这种次生地裂。影响次生地裂的形成发育的主要环境因素有以下几个。
(1)气候与地形地貌自然地理环境因素
气候与地形地貌自然地理环境是次生地裂形成发育的重要外部条件。众所周知,膨胀土在平坦地形场地上,随一年四季降水、蒸发、温湿度条件的变化,在大气影响深度范围内水分不断转移,含水量也随之变化,引起膨胀土以垂直为主的胀缩变形;但在坡及临坡场地就不一样了,除垂直升降(胀缩)变形外,还有向坡面方向的水平位移。而这种水平位移可逆性差,常保留残余变形,久而久之使坡面场地及临坡场地,沿等高线产生的地裂不断扩张和加深,形成开放型的深大严重次生地裂的发育。如再加上大气降水或其它水的渗入,对地裂进一步劈裂和软化,在被地裂切割的土体自重作用下,就促使边坡土体向坡脚蠕动,甚至产生浅层滑坡等不良地质现象。
(2)特殊的水文地质条件是地裂发育成不良地质现象的主要原因
膨胀土是老粘土,为不透水层。大气降水、农田灌溉、水渠、管道渗漏都是通过地裂渗流。膨胀土浅层地下水,都属于地裂中的裂隙滞水,没有稳定的水位。相距30cm两个钻孔,打在地裂上的就有水,没打在地裂上的就没水。同一个坡面上水位高差悬殊很大。坡顶钻孔中有水,坡腰钻孔中就没水。由此可见膨胀土浅层地下水是沿着等高线发育的地裂中流动的,地下水在膨胀土中特殊渗流规律,造成对地裂的劈裂、软化、侵蚀、淘蚀作用。结果除促使膨胀土边坡滑塌、滑坡形成外,溶蚀、淘蚀是产生膨胀土地区溶槽、土洞、冲沟、岩溶不良地质现象的主要原因。
(3)人为因素也是次生地裂形成发育的主要条件
在膨胀土地区修路、挖渠、盖房、绿化、农田灌溉……人类生产活动使膨胀土原有的自然平衡状态受到破坏,为适应新的环境膨胀土内的水分按新的环境进行转移,胀缩变形在新的环境下发生变化,产生新的差异变形,在此过程中就会产生新的地裂。例如:盖房子后室内外温湿条件发生变化;向阳面与背阴面;房前房后地表泾流条件;蒸发条件都不一样;这种环境条件的改变,造成含水量分布不均,膨胀土胀缩变形幅度大小不一。实测结果也是向阳面变形幅度大,背阳面相对变形幅度要小。这种差异变形就会产生新的地裂,造成房屋开裂破坏。如在坡地盖房须半挖半填整平场地,更加破坏了原有的自然平衡,使其胀缩变形幅度增大,加上水平位移,导致产生新的地裂,还会使原有一般地裂发育成严重地裂,对房屋造成更大破坏。从膨胀土地区房屋损坏的形态上,除倒八字裂缝外,还常出现墙体开裂后错位,砼地面、路面开裂;路堑、渠道边坡滑塌。这些现象常是地裂引起的,往往地裂造成的破坏难于修复。
综上所述,膨胀土地区地裂的形成,从现象上看主要是膨胀土中的水分受大气蒸发,失水后产生的土体收缩,造成地面裂缝的发生。但地裂的发育、发展、扩大一刻也离不开水的参与。上面所提的三种主要因素,也是相辅相成,相互作用,共同影响地裂的形成和发育。膨胀土地区的地裂是一个极为复杂的环境地质作用的产物。但最严重的深大地裂的深度也不会超过大气影响深度。我国膨胀土地区在平坦地形条件下大气影响深度最深5.0m左右;一般浅层地裂都在大气影响急剧层深度之内,大气影响急剧层深度见GJB2129-1994表3*4*1,最深2.50m。这就给我们防治地裂对建筑物的破坏提供了依据。
3 地裂的勘察与评价
GJB2129-1994《膨胀土地区营房建筑技术规范》军用标准中明确规定要调查场地内的地裂、滑坡、冲沟、岩溶和土洞等不良地质现象并初步圈定范围。把对地裂的调查放在首位,可见对地裂勘察的重视。地裂按其大小、严重程度分为两类:一是深大严重地裂;二是浅层一般地裂。这两类地裂皆属开放型的次生地裂,其形态都是上宽下窄呈楔状垂直插入膨胀土层中。在野外鉴别深大严重地裂比较容易,因为严重地裂开口大,经风吹、水渗把一些含有机质粉土粒带入地裂中使光滑带擦痕的裂隙面蒙上一层灰色粉粒状物质。而一般浅层地裂因上部开口小这种物质就少。地裂在干旱季节和特干旱年份(大旱之年)在地裂开裂较大时或已开裂错位墙体、砼地面、路面才易被发现;一般情况下新建场地,地裂被松散的地表耕填土及植被所掩盖不易被发现。用常规的钻探也不易查明,因为钻孔不可能布置太密。笔者认为规范中用钻探和探坑不能搞清地裂的分布和发育情况。搞不清地裂分布与发育情况,就无法对场地进行工程地质评价。本文推荐一种简单易行的“实测剖面法”就可查清地裂的分布与发育情况。该法就是在勘察钻孔中,在坡形场地沿顺坡方向;在临坡的平坦场地垂直坡面方向,根据场地大小布置2排以上钻孔,如果是多面坡,每个坡面沿顺坡最少布2排钻孔,每排钻孔,钻孔与钻孔用浅探槽相连。沟槽深宽30~50cm左右,以挖去地表耕填土和姜石富集层到原始新鲜的膨胀土为原则,采用边挖边记录地裂发育分布情况,准确地标在图上。为了不至于把地裂遗漏掉,进行清槽后分段浇灌白石灰浆水,使浆水沿地裂缝下渗后,清除槽中残留白灰浆渣,这样在槽底与槽壁就很容易发现地裂缝被白色灰浆渗入的痕迹。把其标在沟槽展开图上,按宽窄大小进行分类统计,再根据地形地貌特征划分地裂分布范围,对其进行工程地质评价。
4 地裂的防治
对地裂的防治,可依据GBJ112-87和GJB2129-1994两本技术规范所规定的防治措施执行。特别是GJB2129-1994规范提的防治措施更详细具体,它总结了我军多年来与膨胀土危害作斗争的经验,严格执行这两本规范就可减少膨胀土地区营建中的经济损失。但我们也必须认识到我国对膨胀土研究起步较晚,我们在执行规范中应不断探索试验积累新的经验。在平坦场地可按规范中介绍的方法,采用综合整治措施。在坡地可先治坡,用挡墙、护坡地锚杆、土钉各种有效措施,阻止坡体蠕动滑移,防治地裂的形成与发育。在基础设计上可选用墩基、桩基,加大基础埋深,再加上宽散水及综合环境整治办法防治膨胀土地裂的危害。对膨胀土地区一类重要建筑可采用桩基,桩长在平坦场地取1.5倍大气影响深度;在坡形场地根据坡度大小可采用2~2.5倍大气影响深度。大气影响深度可参照GBJ112-87表C确定。对室内地面可采用架空基础,防止膨胀土地裂对地面的影响。
5 结束语
膨胀土是一种非饱和土,所具有的吸水膨胀和失水收缩的工程地质特性都是在非饱和状态下才能呈现出来。如果膨胀土在完全干燥(充分收缩)或完全饱和(充分膨胀)的环境下就失去了特有的胀缩特性。1995年9月巴黎“国际膨胀土会议”决定更名为“国际非饱和土会议”,1998年将在北京召开第二届会议。我们应以丰硕的研究成果迎接第二届“国际非饱和土会议”的召开。
地裂缝发生的原因
引起地裂缝强烈活动的因素除构造活动外,主要与过量开采承压水引发的地裂缝两侧地面不均匀沉降有关(主要以地裂缝最严重的西安市为例)。
构造活动。西安断陷一直处于下沉状态,长安-临潼断裂也进行着南升北降的活动,西安11条地裂缝带均处于下降的北盘,其分布及活动均受长安-临潼断裂控制。多年跨断层水准测量资料表明,长安-临潼断裂平均垂向活动速率为3.98毫米/年,约占地裂缝平均垂向活动量的7.3%。
过量开采承压水是地裂缝活动加剧的主要原因。钻探、地震物探及槽探资料证实,西安地区第四系是由黏性土层与砂、砂砾石层组成的不等厚互层结构。在西安东南郊一带黏性土层较厚,由东南往西北砂层逐渐增多,厚度增大。在黄土梁洼区,黏性土层厚度存在明显的差异,洼地区黏性土层厚度大于黄土梁区。又由于长安-临潼断裂的活动,造成沿地裂缝及其附近产生一定宽度的土体破裂松动带,西安地裂缝上盘松动破裂大于下盘。
多年来,由于西安市近郊区过量抽汲地下水,致使承压水位大幅度下降,导致地层释水压密,引发了大面积地面沉降。由于地裂缝两侧黏性土层厚度差异与土体松动破裂程度不同,使地裂缝两侧释水压密变形沉降程度不同,进而加剧了地裂缝的垂向活动。据监测资料,不同地段、不同活动速率的地裂缝垂向活动量的70%~90%是差异沉降造成的。
地裂缝是怎样形成的?
地裂缝 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。按地裂缝的成因,常将其分为如下几类:
1、地震裂缝 各种地震引起地面的强烈震动,均可产生这类裂缝。
2、基底断裂活动裂缝 由于基底断裂的长期蠕动,使岩体或土层逐渐开裂,并显露于地表而成。
3、隐伏裂隙开启裂缝 发育隐伏裂隙的土体,在地表水或地下水的冲刷、潜蚀作用下,裂隙中的物质被水带走,裂隙向上开启、贯通而成。
4、松散土体潜蚀裂缝 由于地表水或地下水的冲刷、潜蚀、软化和液化作用等,使松散土体中部分颗粒随水流失,土体开裂而成。
5、黄土湿陷裂缝 因黄土地层受地表水或地下水的浸湿,产生沉陷而成。
6、胀缩裂缝 由于气候的干、湿变化,使膨胀土或淤泥质软土产生胀缩变形发展而成。
7、地面沉陷裂缝 因各类地面塌陷或过量开采地下水、矿山地下采空引起地面沉降过程中的岩土体开裂而成。
8、滑坡裂缝 由于斜坡滑动造成地表开裂而成。
上述仅是几种主要类型,还有其他类型,不再赘述。
此外,通常还按形成地裂缝的动力原因。即地壳内动力和外动力,将地裂缝分为构造地裂缝、非构造地裂缝和混合成因地裂缝3大类。前述的1、2类即属构造地裂缝,4、5、6、7、8类为非构造地裂缝,第3类应为混合成因地裂缝。
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地裂缝发生的原因
引起地裂缝强烈活动的因素除构造活动外,主要与过量开采承压水引发的地裂缝两侧地面不均匀沉降有关(主要以地裂缝最严重的西安市为例)。
构造活动。西安断陷一直处于下沉状态,长安-临潼断裂也进行着南升北降的活动,西安11条地裂缝带均处于下降的北盘,其分布及活动均受长安-临潼断裂控制。多年跨断层水准测量资料表明,长安-临潼断裂平均垂向活动速率为3.98毫米/年,约占地裂缝平均垂向活动量的7.3%。
过量开采承压水是地裂缝活动加剧的主要原因。钻探、地震物探及槽探资料证实,西安地区第四系是由黏性土层与砂、砂砾石层组成的不等厚互层结构。在西安东南郊一带黏性土层较厚,由东南往西北砂层逐渐增多,厚度增大。在黄土梁洼区,黏性土层厚度存在明显的差异,洼地区黏性土层厚度大于黄土梁区。又由于长安-临潼断裂的活动,造成沿地裂缝及其附近产生一定宽度的土体破裂松动带,西安地裂缝上盘松动破裂大于下盘。
多年来,由于西安市近郊区过量抽汲地下水,致使承压水位大幅度下降,导致地层释水压密,引发了大面积地面沉降。由于地裂缝两侧黏性土层厚度差异与土体松动破裂程度不同,使地裂缝两侧释水压密变形沉降程度不同,进而加剧了地裂缝的垂向活动。据监测资料,不同地段、不同活动速率的地裂缝垂向活动量的70%~90%是差异沉降造成的。