西安地裂缝勘察研究的新进展.docx

西安地裂缝勘察研究的新进展3王立峰 ,姜可梦 ,吴群昌 ,聂智亚(西安市勘察测绘院 ,陕西 西安710054)new d evelopmen t of the investiga tion researches on the ground f issure in xia nw ang l ifeng, j iang kem eng, w u q unchang, n ie zh iya摘 要 :在三类地裂缝场地进行地裂缝勘察时 ,难度较大 。中更新统河湖相沉积地层分布深度比较稳定 ,一般在 40105010m ,且顶板埋深差异明显 ,一般 8101010 m ,作为判定地裂缝及其位置的钻探标志地层是可靠的 。并对同类场 地进行地裂缝勘察时的勘察工作步骤 、钻探技术要求 、钻孔深度及地裂缝坐标的修正提出了建议 。关键词 :地裂缝 ;钻探 ;岩芯 ;断距1 西安地裂缝概况西安地裂缝是西安市主要的地质灾害之一 。自西 安发现地裂缝以来 ,迄今为止在南起长安 - 临潼断裂 ,北到孙家湾 新房村 ,西起西户高速东侧 ,东到灞桥 ,200余平方公里范围内 , 出现有 13 条地裂缝带 ; 总延 伸长度超过 120 km ,出露长度 50 km以上 。西安规划区 已基本查清的 11条活动地裂缝 。西安地裂缝分出露地裂缝和隐伏地裂缝两种 ,多 呈带状分布 ,地裂缝的分布与西安原始古地貌有密切 的关系 ,地裂缝都出现在古梁的南坡 ,分布在古梁到古 洼的地貌转折部位 。根据多年来对西安地裂缝的研究 ,西安地裂缝具 有以下主要特征 : 相邻地裂缝间距为 0162 km ,平面 形态呈不等间距平行排列 。基本方位 n en ee,近似 平行于临潼 长安断裂 ,统计优势方位北 70 东 ,倾向 se - see,倾角 80 85 。地裂缝具有很好的延伸性 , 每条地裂缝的延伸长度长达数公里至数十公里 ,其活 动方式是缓慢的蠕动方式 ,地裂缝上盘下降 ,下盘相对 上升 。 (局部地段次生地裂缝倾向西北 ,与其北边的地 裂缝倾向相反 ,变形为上盘下降 ,下盘相对上升 ) 。总结经验和不断研究的基础上 , 2006 年 8 月颁布了修订后 的西 安 地 裂 缝 场 地 勘 察 与 工 程 设 计 规 程 (dbj61 - 6 - 2006 ) ,新规程中 , 根据勘探标志层的不 同 ,将西安地裂缝场地分为一 、二 、三类 。一类场地的主要特点是 : 场地内的地裂缝是活动 的 ,在地表已形成破裂 ,有些场地地表破裂有较长的延 伸距离 。在这类场地进行地裂缝勘察时 ,可以通过现 场地裂缝调查的方法 ,追踪地表破裂的延伸方向 、延伸 距离 ,选择典型破裂点 ,测量其平面坐标 。对地面破裂 受到掩埋的场地 ,可以采用槽探的方法揭露出地裂缝 , 根据地裂缝的倾向 、倾角 ,确定地裂缝延伸到地面的位 置并测量其坐标数值 。二类场地的主要特点是 :场地内的地裂缝现今没有活动 ,或活动产生的 地表破裂已被人类工程活动掩埋 。场地内埋藏有上更新统或中更新统红褐色古土 壤 。在这类场地进行地裂缝勘察时 ,采用以钻探为主 的勘探方法 ,查明上更新统或中更新统红褐色古土壤 的产状和错断位置 ,测定其延伸到地面后的地裂缝位 置和坐标数值 。不符合一类场 、二类场地条件的地裂缝场地都可 属于三类场地 。三类场地主要特点是 :埋藏深度 4080 m的中更新统河湖相地层 。60500 m深度内有可连续追索的 6 个人工地 震反射层组 。三类场地地裂缝勘察难度最大 ,需要对有关资料2 西安地裂缝勘察研究的主要工作方法经过对西安地裂缝发育和分布规律的深入研究 , 为了减小和防治地裂缝对西安城市建设的破坏 , 1988 年 ,陕西省人民政府建设行政主管部门颁布了西安地裂缝场地勘察与工程设计规程 (dbj24 - 6 - 88 ) ,在3 收稿日期 : 2006 08 12作者简介 :王立峰 ( 1966 ) ,男 ,工程师 ,注册土木工程师 (岩土 ) ,主要从事岩土工程勘察 、城市地质灾害治理工作 。王立峰等 1西安地裂缝勘察研究的新进展第 6期75进行综合分析研究 ,以确定地裂缝是否存在 ,主要应进行以下工作 :收集拟建场地附近地裂缝研究 、勘察资料 ,进行 系统的综合分析 。现场地裂缝调查 。了解拟建场地的构造地貌形 态 ,调查地裂缝的活动情况 。采用人工浅地震反射波法勘探和钻探 ,查明隐 伏地裂缝的位置 。使用人工浅地震反射波法勘探的场地 ,应对其中二分之一的异常点进行钻探验证 。钻 探 孔 的 深 度 宜 为 6080 m , 一 般 孔 间 距4080 m ,确定三类标志层错断的勘探孔间距不宜大 于 10 m ,勘探线间距宜为 5080 m。经验 ,只在个别工程的勘探中取得了一定的成果 ,其主要方法是通过钻探揭露中更新统及晚更新统河湖相沉积地层 ,通过分析 q1 、q2 时代形成的一套河湖相沉积地3 2层的沉积旋迴和层位对比 ,以及沉积厚度差异及多层位错断情况 ,特别是 q2 湖积灰色 深灰色标志地层错断2情况的分析研究 , 综合判定隐伏地裂缝的存在及位置 。目前有关 q1 、q2 地层厚度 、分布深度 、地裂缝两侧地层3 2错断距离资料很少 ,且人工浅层地震反射法受场地条件限制及对其解析的多义性仍需要通过钻探验证 ,因此 , 在这类场地进行地裂缝勘察时 ,主要是通过钻探方法 。 本工程勘察场地地形平坦 ,地势呈东高西低 ,地面高程 介 于 405102 407149 m之 间 , 最 大 高 差 2147 m。 根据已有资料 ,场地地貌单元位于皂河古河道区 ,无上更新统和中更新统红褐色古土壤地层 ,地面及建筑物上无地裂缝活动痕迹 ,因此 ,本次勘察采用收集资料 、 地面调查 ,确定地裂缝的大体位置 ,然后通过钻探揭露 晚更新统及中更新统河湖相标志层的方法进行确定地 裂缝的位置及相应的活动特征 。勘 探 工 作 量 的 布 置 及 工 作 步 骤 : 钻 探 深 度6080 m ,勘探线间距 5060 m ,在对已有资料分析的 基础上 ,有针对性地布置了勘探线 9 条 。勘探时 ,先在场地东头 、中间和西头布置 3 条勘探线 ,然后根据确定 的地裂缝位置及走向 ,采用追踪法加密布置勘探线 。在确定勘探点位置时 ,根据场地附近 f4 地裂缝出露位置及 延伸规律 ,在 f4 地裂缝可能出现位置的两侧分别布置 2个勘探点 ,间距 5060 m ,勘探深度 80 m ,根据现场钻探 结果 ,确定地裂缝两侧地层标准剖面及地裂缝勘探标志层 。如果地裂缝位于 2 个钻孔之间 ,再加密钻探孔 ,直 至找出地裂缝位置 。钻探时要求保证钻探质量 ,严格控 制钻探迥次进尺 ,钻机采用 d pp - 100型汽车钻 ,泥浆护壁成孔 ,采用双管单动岩芯管连续取芯 ,每迴次进尺不 超过岩芯管长度 ,一般控制在 315415 m ,钻探时要求 岩芯采取率不低于 90% ,钻探岩芯要按钻探顺序摆放 ,以备查对和鉴定 ,并拍照保存 。313 勘察结果根据勘察结果 ,场区地层在 8310 m深度范围内主要3 工程实例近年来 ,随着西安市的建设规模和建设区域不断 扩大 ,一些复杂场地地裂缝勘察工作也随之出现 ,地裂缝勘察研究水平和勘察技术也随着不断提高 ,西安地 裂缝的勘察研究有了不少新进展 。2006年 46月 ,我院在西安市西郊劳动路进行了 “西安大唐西市置业有限公司场地地裂缝勘察研究 ”。该工程场地位于劳动南路以西 ,桃园路以东 ,二环路以 北区域 ,占地面积约 490 亩 ,勘察研究着重在劳动南路 至东桃园村约 300亩范围 。根据新的西安地裂缝场地勘察与工程设计规程 (dbj61 - 6 - 2006 ) ,该场地属于 三类地裂缝场地 。地裂缝在该场地活动特征及地裂缝勘察的标志地层怎么确定 ? 通过钻探方法确定地裂缝 是否合适 ? 这些正是本次勘察需要研究的课题 。勘察研究结果证明 :上述方法和手段是可行的 ,勘 察研究工作取得了理想的成果 ,现简要介绍如下 :311 勘察场地地裂缝的分布特征根据已掌握的资料和在现场附近进行的地裂缝调 查 ,勘察场地可能分布的地裂缝为西北大学 ( f4 ) 地裂 缝 。该地裂缝在场地东边的劳动南路上 1990 年前后已造成路面破坏变形 ,并造成劳动南路以东的糜家桥村居民楼房开裂 、西北工业大学及西北大学等地裂缝 沿线楼房破裂 。场地西南方向的桃园路立交桥 、西安 市天然气总公司以及西北大学桃园新区也查明存在西 北大学 ( f4 )地裂缝 。本场地原有建筑物已拆除 ,地面 及其场地附近建筑物上未发 现 地裂 缝活 动 遗留 的痕 迹 ,说明 f4 地裂缝在该场地处于隐伏状态 。312 勘察工作思路根据西安地裂缝勘察研究经验 ,在三类地裂缝场地 进行地裂缝勘察难度较大 ,目前还没有系统成熟的工作m l1a l + p l由 杂 填 土 ( q4 ) 、黄 土 状 土 ( q4) 、中 粗 砂1a l + p l1a l + p l2a l + l(q4) 、粉质粘土 (q3) 、粉质粘土 (q2)及粉质粘土 (q2a l + l )地层构成 。由于地裂缝造成裂缝南2盘和北盘地层结构出现差异 ,根据钻孔剖面 、场地地层分布及其规律性如下 (见图 1:代表性工程地质剖面 ) :杂 填 土 (qm l ) : 褐 色 、杂 色 , 土 质 不 均 匀 , 层 厚4212612 m。76城 市勘 测2006年黄土状土 (q1 a l + p l ) : 褐黄色 ,土质不均匀 , 层厚高差较小 ,约 212 m。用来判定地裂缝存在依据可靠性较小 ,仅具有指导性 。( 2 ) 粉质粘土中分布的砂层 , 也呈现随深度的 增大 ,其错断距离逐渐增大的趋势 ,且地裂缝南盘和北 盘相比 ,南盘砂层的厚度增大 ,层数明显比北盘增多 。 地裂缝断裂面两侧同一层位砂层明显被错断 。( 3 )地裂缝勘探标志层的确定及对钻探资料的综 合分析非常重要 。在这类场地晚更新统地层中分布的砂层或其他可 对比地层的错断距离一般为 210 410 m ,多个层位的 错断及地层厚度的差异可以作为判定地裂缝的重要证4110811 m。裂缝两边无明显差异 。中粗砂 ( q1 a l + p l) : 浅黄 色 、褐色 , 密 实 。局 部夹4有粉 质 粘 土 及 粉 土 夹 层 。该 层 厚 度 较 大 , 层 厚 约9101410 m。裂缝两边地层无明显差异 ,但其层底标 高具有明显的北盘高于南盘的规律性 。粉质粘土 (q1a l + p l ) :黄褐色 、褐黄色 、局部褐红色 ,3局部夹有中粗砂 、细砂及粉土夹层 ,其在裂缝两边不同深度被错断的特征比较明显 。该层厚度较大 ,北盘层厚约22103010 m ,南盘层厚约 27103410 m。该层在裂缝南 盘和北盘厚度明显出现差异 ,裂缝南盘厚度比裂缝北盘 厚 710810 m左右 。该层厚度的变化是由于地裂缝的活 动导致南盘下降从而沉积了较厚的粉质粘土及砂层 。据之一 。灰色的 粉质粘土 (q2 a l + l ) 地层作为本工程2中地裂缝勘探标志层 ,在本场地被地裂缝错断明显 ,其顶 板 在 水 平 方 向 10 m 范 围 内 的 垂 直 错 断 距 离 达8101010 m ,作为判定地裂缝及其位置的主要依据是 可靠的 。在钻探工作过程中 ,不容易发生混乱 ,现场鉴粉质 粘 土 (q2 a l + l ) : 浅 灰 色 深 灰 色 。土 质 均2匀 ,致密 ,该层为本次地裂缝勘察的勘探标志层 ,该层在裂缝南盘和北盘分布深度出现明显变化 ,裂缝北盘 在 4710 4910 m左右揭露该层 ,而裂缝南盘其揭露深 度为 5510 5910 m。地裂缝两侧该层顶板垂直错断距 离约 8101010 m。定比较好把握 。确定了用灰色 粉质粘土 (q2 a l + l ) 作2为地裂缝勘探标志层后 ,地裂缝勘察就比较有针对性 。本次勘察共有 5 个钻孔直接穿过地裂缝断裂面 ,在其 岩芯照片可以清楚看到地裂缝 (见图 2、图 3:代表性钻 探岩芯照片 ) 。左图中裂缝两侧岩芯半黄半灰 。右图 中裂缝中间被砂充填 。代表性钻探岩芯照片如下 :粉质粘土 (q2a l + l ) :上部为黄褐色 ,中部为浅灰色 ,2下部为厚层黄褐色 ,土质均匀 ,揭露厚度 3102310 m。代表性工程地质剖面图如下 :图 2代表性钻探岩芯照片 (在照片上可以清楚地看到地裂缝裂面及裂缝中充填的砂 )图 3代表性钻探岩芯照片 (在照片可以清楚地看到地裂缝两侧岩芯半黄半灰 )图 1 代 表 性 工 程 地 质 剖 面 (剖 面 图 上 深 灰 色 的 粉 质 粘 土(q 2a l + l)顶板垂直错断距离约 1010 m。)24 结论通过对钻探资料的综合分析 ,可以得出以下主要结论 :( 1 )在整个场地 粉质粘土顶板即晚更新统地层 顶板在地裂缝北盘和南盘显示出北高南低的规律性 ,( 1 )在三类地裂缝场地进行地裂缝勘察时 , 通过埋藏深度 4080 m的中更新统河湖相地层沉积旋迴和 每一沉积旋迴地层的厚度差异判定地裂缝是可行的 。王立峰等 1西安地裂缝勘察研究的新进展第 6期77( 2 )在类似场地通过钻探方法查找地裂缝时 , 宜先在场地选择 1 2条勘探剖面 ,找出地裂缝的有关特 征 ,然后再加密地裂缝勘探剖面 。在确定勘探孔位置 时 ,应将钻探孔布置在地裂缝可能分布位置的上下两 盘 ,然后再加密钻探孔 ,直至勘探孔间距 1010 m左右找 出地裂缝位置 。( 3 )钻探时要求保证钻探质量 , 严格控制钻探迥 次进尺 ,钻探岩 芯要 按 钻探 顺序 摆放 , 以 备 查对 和鉴 定 ,并拍照保存 。( 4 )地裂缝勘探标志层的确定及对钻探资料的综 合分析非常重要 。中更新统河湖相沉积地层分布深度 比较稳定 , 一 般 在 4010 5010 m , 且 顶 板 厚 度 差 异 明 显 ,一般 8101010 m ,作为判定地裂缝及其位置的依据是可靠的 。( 5 )用以作为控制性的钻探孔深度在地裂缝北盘 以 穿 透 标 志 地 层 510810 m 为 宜 , 地 裂 缝 北 盘5510 6010 m ,地裂缝南盘 65107010 m即 可 。这 样 会降低地裂缝勘察费用并缩短勘察工期 。( 6 )当钻孔深度 7010 m ,按dbj61 - 6 - 2006 规 程的建议 ,地裂缝倾角一般取 80 ,这样的话在垂直地 裂缝方向 1210 m内进行钻探时 ,钻孔直接穿透地裂缝 的可能性很大 ,因此应注意对钻探岩芯的观察和分析 , 如钻探直接穿过地裂缝断裂面 ,确定的地裂缝平面位 置坐标数值精度较高 ,修正值 k的取值可以更小 ,取35 m即可 。中南地区城市勘测改革发展暨学术研讨会在广东汕头召开(本刊讯 ) 由中国城市规划协会城市勘测专业委员会中南管理组和中南专家组联合举办 、汕头市测 绘研究院协助承办的“中南地区城市勘测改革发展暨学术研讨会 ”于 2006年 12月 6日至 8 日在广东省 汕头市召开 。中南地区 6个省 26家城市勘测单位的领导和有关专家共 70 人参加了会议 ,城市勘测专 业委员会秘书长田捷 、科技工作部主任北京市测绘勘察设计院副院长陈品祥 、华东专家组组长段清泉等 应邀参加了会议 ,汕头市规划局局长朱家栋 、副局长黄锦林出席了会议的开幕式 。本次会议紧紧围绕城市勘测如何为城市建设和经济发展服务 ,在改革发展和新技术应用等方面进行了广泛的交流和研讨 。与