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內容簡介

論述瞭汾渭盆地地裂縫形成的地質背景；通過大量野外調查，係統總結瞭汾渭盆地地裂縫在拉張盆地區群發、沿活動斷裂帶集中、順地貌變異帶展布、在地麵沉降區齣露、在黃土濕陷區散布的發育分布規律；通過各種勘探和監測手段，發現瞭汾渭盆地地裂縫走嚮分段、平麵分支、垂嚮分異、剖麵分帶的立體結構特徵，揭示瞭其垂直位錯為主、水平拉裂較小、水平扭動甚微的運動規律以及周期性開裂、分段活動性差異和人類營力增強的活動規律；通過模型試驗、數值模擬和理論分析，揭示瞭地裂縫的區域群發機製、盆地同生機製、斷裂共生機製和水動力再生機製，提齣瞭構造控縫、應力導縫、抽水擴縫和浸水開縫的地裂縫成因理論；揭示瞭工程建(構)築物在地裂縫活動下的緻災規律，提齣瞭控製采水、閤理避讓、適應變形、局部加固的減災技術；研究瞭高鐵與地裂縫相交以及地鐵與地裂縫小角度相交時的變形破壞特徵及緻災機理，提齣瞭高鐵及地鐵工程的地裂縫減災技術體係。

內頁插圖

目錄

目錄
前言
第1章 汾渭盆地地裂縫形成的大陸動力學背景 1
1.1 大同盆地地裂縫地麵沉降形成的地質背景 2
1.1.1 區域構造演化背景 2
1.1.2 深部構造模型 2
1.1.3 基底構造模型 3
1.1.4 第四紀結構模型 4
1.1.5 水文地質結構模型 5
1.1.6 活動構造模型-斷層活動 6
1.1.7 地震活動 7
1.1.8 構造應力場 7
1.2 太原盆地地裂縫地麵沉降形成的地質背景 8
1.2.1 區域構造演化背景 9
1.2.2 深部構造模型 9
1.2.3 基底構造模型 10
1.2.4 第四係結構模型 11
1.2.5 水文地質結構模型 12
1.2.6 活動構造模型斷層活動 13
1.2.7 地震活動 15
1.2.8 構造應力場 15
1.3 臨汾盆地地裂縫地麵沉降形成的地質背景 15
1.3.1 區域構造演化背景 15
1.3.2 深部構造模型 17
1.3.3 基底構造模型 18
1.3.4 第四係結構模型 19
1.3.5 永文地質結構模型 20
1.3.6 活動構造模型-斷層活動 21
1.3.7 地震活動 22
1.3.8 構造應力場 23
1.4 運城盆地地裂縫地麵沉降形成的地質背景 23
1.4.1 區域構造演化背景 24
1.4.2 深部構造模型 24
1.4.3 基底構造模型 25
1.4.4 第四係結構模型 26
1.4.5 水文地質結構模型 28
1.4.6 活動構造模型-斷層活動 29
1.4.7 地震活動 31
1.4.8 構造應力場 31
1.5 渭河盆地地裂縫地麵沉降形成的地質背景 31
1.5.1 區域構造演化背景 32
1.5.2 深部構造模型 33
1.5.3 基底構造模型 35
1.5.4 第四係結構模型 36
1.5.5 水文地質結構模型 37
1.5.6 活動構造模型斷層活動 38
1.5.7 地震活動 39
1.5.8 構造應力場 39
第2章 大同盆地地裂縫 41
2.1 地裂縫區域分布規律 41
2.1.1 曆史與現狀概況 41
2.1.2 地裂縫分布規律 42
2.1.3 地裂縫發育特徵及活動性 43
2.2 大同市地裂縫 44
2.2.1 大同市地裂縫分布及特徵 44
2.2.2 大同市地裂縫成因分析 47
2.3 大同應縣地裂縫 51
2.3.1 應縣石莊村地裂縫基本特徵 51
2.3.2 應縣石莊村地裂縫成睏分析 65
第3章 太原盆地地裂縫 74
3.1 地裂縫區域分布規律 74
3.1.1 曆史與現狀概況 74
3.1.2 地裂縫分布規律 80
3.2 晉中交城文水地裂縫 82
3.2.1 地裂縫概況 83
3.2.2 地裂縫的平麵分布特徵 85
3.2.3 地裂縫的剖麵特徵 87
3.2.4 地裂縫的活動特徵 94
3.2.5 地裂縫的成因模式 96
3.3 祁縣太榖地裂縫 97
3.3.1 地裂縫概況 97
3.3.2 地裂縫的發育特徵 101
3.3.3 孕災條件 109
3.3.4 成因模式 114
3.4 其他地裂縫 115
3.4.1 新勝地裂縫 115
3.4.2 襄垣地裂縫 119
第4章 臨汾盆地地裂縫 122
4.1 地裂縫區域分布規律 122
4.1.1 曆史與現狀概況 122
4.1.2 地裂縫分布規律 125
4.1.3 地裂縫發育特徵及活動性 129
4.2 羅雲山山前地裂縫 130
4.2.1 地裂縫平麵特徵及發育情況 131
4.2.2 地裂縫的剖麵特徵 133
4.2.3 地裂縫的活動特徵 137
4.2.4 地裂縫的成因模式 139
4.3 臨汾高堆地裂縫 141
4.3.1 地裂縫概況 141
4.3.2 地裂縫的平麵特徵 141
4.3.3 地裂縫的剖麵特徵 143
4.3.4 地裂縫的活動特徵 145
4.3.5 地裂縫成因模式 146
4.4 臨汾北張地裂縫 148
4.4.1 地裂縫概況及分布特徵 148
4.4.2 地裂縫的剖麵特徵 149
4.5 臨汾澤掌地裂縫 151
4.5.1 地裂縫概況及分布特徵 151
4.5.2 地裂縫的剖麵特徵 153
第5章 運城盆地及峨眉颱地地裂縫 159
5.1 地裂縫區域分布規律 160
5.1.1 曆史與現狀概況 160
5.1.2 地裂縫的分布規律 160
5.1.3 地裂縫發育特徵及活動性 161
5.2 青龍河榖地塹地裂縫 166
5.2.1 平麵展布特徵 166
5.2.2 地裂縫的破壞特徵 167
5.2.3 地裂縫的運動特徵 170
5.2.4 剖麵結構特徵 172
5.3 青龍河榖地塹地裂縫成因分析 176
5.3.1 地裂縫與隱伏斷裂的關係 176
5.3.2 地裂縫與深部構造的關係 178
5.3.3 地裂縫與超采地下水的關係 178
5.3.4 地裂縫與錶水作用的關係 180
5.4 萬榮城關變電站地裂縫 183
5.4.1 地裂縫發展概況及分布 183
5.4.2 地裂縫的破壞特徵 183
5.4.3 地裂縫的剖麵特徵 186
5.5 峨眉颱地地裂縫成因分析 188
5.5.1 變電站場地濕陷性 188
5.5.2 牆體和地麵拱翹的原因 189
5.5.3 牆體和地麵開裂的原因 190
5.5.4 牆體和地麵水平錯動的原因 190
5.5.5 地裂縫成因模式 190
第6章 渭河盆地地裂縫 192
6.1 地裂縫區域分布規律 192
6.1.1 曆史與現狀概況 192
6.1.2 地裂縫分布規律 194
6.1.3 地裂縫發育特徵及活動性 195
6.2 口鎮-關山地裂縫 198
6.2.1 鹹陽市涇陽縣口鎮地震颱地裂縫 198
6.2.2 鹹陽市涇陽縣蔣路鄉濛溝村張傢組地裂縫 201
6.2.3 地裂縫的成因機理 205
6.2.4 涇陽地裂縫 206
6.3 三原-富平地裂縫 209
6.3.1 渭南市富平縣南社鄉亭子村地裂縫 211
6.3.2 鹹陽市三原縣陵前鎮雙槐樹村地裂縫 215
6.3.3 渭南市富平縣美原鎮美原村地裂縫 221
6.4 大荔地裂縫 224
6.4.1 地裂縫基本特徵 224
6.4.2 地裂縫成因機理分析 229
6.5 鹹陽興平地裂縫 231
6.5.1 鹹陽興平市北吳磚廠地裂縫 231
6.5.2 鹹陽興平市西吳磚廠地裂縫 233
6.5.3 地裂縫的成因機理 233
第7章 汾渭盆地典型地區地麵沉降發育規律、成因與防控研究 235
7.1 汾渭盆地地麵沉降發育特徵 236
7.1.1 汾渭盆地內地麵沉降發育總體特徵 236
7.1.2 大同市地麵沉降發育規律 237
7.1.3 太原盆地地麵沉降發育規律 240
7.1.4 臨汾盆地地麵沉降發育規律 244
7.1.5 運城盆地地麵沉降發育規律 246
7.1.6 渭河盆地地麵沉降發育規律 249
7.2 太原盆地地麵沉降模型研究 251
7.2.1 太原盆地地麵沉降研究現狀 251
7.2.2 太原盆地地麵沉降研究技術路綫 253
7.2.3 太原盆地水文地質概念模型 254
7.2.4 三維水土耦閤模型 256
7.2.5 水土耦閤數值模型 258
7.3 太原盆地地麵沉降成因分析 281
7.4 太原盆地地麵沉降控製方案 282
7.4.1 現狀開采條件下的模型預測 282
7.4.2 方案條件下的模型預測 284
7.4.3 方案二條件下的模型預測 286
7.4.4 方案三條件下的模型預測 288
7.5 地麵沉降與地裂縫鏈生機製——以太原盆地為例 292
7.5.1 地裂縫與地下水開采及地麵沉降的關係 292
7.5.2 太原盆地地裂縫的成因機製 296
7.5.3 地裂縫與地下水開采及地麵沉降的鏈生關係 298
第8章 地裂縫三維地震探測新技術及其應用 300
8.1 野外數據采集方法及數據處理 300
8.1.1 采集方法及參數 300
8.1.2 三維地震數據處理 304
8.2 地裂縫反射特徵及信息識彆 306
8.2.1 振幅法 306
8.2.2 地裂縫增強濾波 308
8.2.3 方差體技術 308
8.2.4 相乾體屬性 311
8.2.5 瞬時屬性 313
8.2.6 氣煙囪屬性317
8.3 場地地裂縫三維可視化解譯與立體結構 318
8.3.1 層位解釋成果 319
8.3.2 斷層解釋成果 319
8.3.3 構造總體解釋 325
8.3.4 成果驗證 325
第9章 黃土開裂力學機製與地裂縫成因關係 329
9.1 黃土三軸拉伸破裂特性試驗 329
9.1.1 裂隙黃土三軸拉伸破裂特性 329
9.1.2 重塑黃土拉伸試驗成果分析 336
9.2 平麵應變條件下裂隙性黃土剪切帶試驗 340
9.2.1 黃土的平麵應變試驗 340
9.2.2 剪切帶形成過程及特徵 345
9.2.3 黃土在平麵應變條件下的局部化變形特徵 350
9.3 裂隙性黃土的減壓三軸壓縮試驗 354
9.3.1 試樣的製備及試驗方法 354
9.3.2 裂隙性黃土的應力應變特徵 355
9.3.3 裂隙性黃土的變形特徵 358
9.3.4 裂隙性黃土的破壞類型及特徵 359
9.4 黃土開裂力學機製與地裂縫成因聯係 361
9.4.1 黃土拉伸破裂特性與地裂縫開裂擴展關係分析 361
9.4.2 裂隙黃土剪切破裂特性與地裂縫開裂擴展關係分析 368
第10章 汾渭盆地地裂縫成因機理綜閤研究 370
10.1 多個盆地地裂縫的群發機製 370
10.1.1 地質背景 370
10.1.2 汾渭盆地地裂縫發育規律 371
10.1.3 汾渭盆地地裂縫群發機製 374
10.2 單個盆地地裂縫的同生機製 378
10.2.1 渭河盆地構造格局與地裂縫發育現狀及同生特徵 379
10.2.2 渭河盆地地裂縫同生機製 382
10.2.3 討論與結論 388
10.3 同一構造帶地裂縫的共生機製 389
10.3.1 地裂縫的平、剖麵組閤特徵 390
10.3.2 斷裂與地裂縫共生模式 397
10.3.3 成因機製的力學分析 400
10.3.4 討論與結論 404
10.4 抽水作用的地裂縫擴展機製 404
10.4.1 抽水作用地裂縫擴展機製概述 404
10.4.2 無先存斷裂張裂型地裂縫 405
10.4.3 無先存斷裂剪切型地裂縫 405
10.4.4 有先存斷裂型地裂縫 406
10.4.5 西安地裂縫的數值模擬 412
10.5 浸水作用的地裂縫開裂機製 414
10.5.1 黃土濕陷機理及土體開裂模式 415
10.5.2 溶蝕潛蝕緻裂作用機理 418
10.5.3 水壓緻裂機理 422
10.5.4 浸水作用地裂縫開啓機理實例分析 425
10.6 汾渭盆地地裂縫的成因類型 428
第11章 地裂縫對高鐵工程的危害及減災措施研究 431
11.1 高速鐵路沿綫地裂縫分布特徵與危害性評價 431
11.1.1 大同-運城北高鐵沿綫地裂縫總體分布特徵 431
11.1.2 大同-運城北高鐵沿綫地裂縫的基本特徵及評價 435
11.1.3 大同-運城北高速鐵路沿綫地裂縫活動性與危害性評價 435
11.2 地裂縫對高速鐵路工程危害的物理模擬試驗研究 439
11.2.1 高鐵路基小角度穿越地裂縫帶的變形破壞機製研究 439
11.2.2 高鐵路基大角度穿越地裂縫帶的變形破壞機製研究 447
11.2.3 高速鐵路橋梁跨越地裂縫帶的變形破壞機製研究 455
11.3 地裂縫對高速鐵路工程危害的數值模擬研究 459
11.3.1 高鐵路基小角度穿越地裂縫帶的數值模擬研究 459
11.3.2 高鐵路基大角度穿越地裂縫帶數值模擬研究 466
11.3.3 高速鐵路橋梁跨越地裂縫帶的數值模擬研究 470
11.4 高速鐵路工程地裂縫減災措施研究 478
11.4.1 路基工程的對策與措施 478
11.4.2 橋梁工程的對策與措施 480
11.5 小結 481
第12章 地裂縫對地鐵工程的危害及減災措施研究 483
12.1 鐵隧道與地裂縫小角度相交的]_程病害與減災措施 483
12.1.1 地鐵隧道小角度穿越地裂縫帶的大型模型試驗 483
12.1.2 地鐵隧道小角度穿越地裂縫帶性狀的數值模擬 491
12.1.3 地鐵隧道小角度穿越地裂縫帶結構減災措施 506
12.2 地鐵隧道與地裂縫近距離平行的]_程病害與減災措施 510
12.2.1 近距離平行地裂縫條件下地鐵隧道性狀的FLAC 3D模擬 510
12.2.2 地鐵隧道近距離平行地裂縫帶的大型模型試驗 515
12.2.3 地鐵隧道近距離平行地裂縫帶的防治措施 525
12.3 地裂縫環境下地鐵隧道-地層動力相互作用研究 527
12.3.1 馬蹄形斷麵地鐵隧道動力模型設計 527
12.3.2 試驗成果分析 530
12.3.3 規律性認識 533
12.4 地裂縫環境下分段地鐵隧道-地層動力相互作用研究 534
12.4.1 試驗模型設計 534
12.4.2 試驗結果分析 536
12.4.3 規律性認識 540
12.5 小結 541
第13章 地裂縫對工程建（構）築物危害及防治對策研究 543
13.1 地裂縫工程災害特徵與緻災模式 543
13.1.1 建築物牆體地裂縫災害特徵與緻災模式 543
13.1.2 道路結構地裂縫災害特徵與緻災模式 548
13.2 地裂縫對工程建（構）築物危害機製的物理模擬研究 551
13.3 地裂縫對工程建（構）築物危害機製的數值模擬研究 556
13.3.1 地裂縫活動作用下橋梁破壞的數值分析 556
13.3.2 地裂縫活動影響下房屋基礎破壞的數值分析 560
13.3.3 在地裂縫活動影響下房屋建築破壞的數值分析 564
13.3.4 在地裂縫活動影響下樁承颱基礎破壞的數值分析 567
13.4 地震動作用下地裂縫工程場地災害放大效應研究.571
13.4.1 地裂縫場地地震動放大效應數值模擬研究 572
13.4.2 地裂縫場地地震動放大效應振動颱模型試驗 577
13.5 城鎮地裂縫減災技術總結 585
13.5.1 地下水開采控製 585
13.5.2 地裂縫帶避讓距離 586
13.5.3 適應變形措施 588
13.5.4 局部加固技術 589
第14章 汾渭盆地地裂縫危險性分區與風險預測 591
14.1 建立地裂縫危險性分區體係的原則和方法 591
14.2 地裂縫緻災因素的分析及量化 592
14.2.1 地裂縫的緻災因素 592
14.2.2 地裂縫緻災因素的量化 594
14.3 地裂縫危險性分區 603
14.3.1 危險性分區數學模型 603
14.3.2 緻災因素權重的確定 603
14.3.3 地裂縫危險性分區 606
14.4 地裂縫風險預測評價 607
第15章 汾渭盆地地裂縫地麵沉降信息管理係統 617
15.1 係統設計 617
15.1.1 係統建設目標與原則 617
15.1.2 係統總體設計 617
15.1.3 係統詳細設計 621
15.1.4 係統空間數據庫設計 627
15.2 係統實現與應用 631
15.3.1 係統實現 631
15.3.2 係統應用 637
參考文獻 641
後記——汾渭地裂縫研究心路曆程 657
《新世紀工程地質學叢書》齣版說明 662

前言/序言

　　汾渭地區地處黃河流域的中遊，是中華民族的發祥地，自古便是人口密集、農業發達、交通便利之地區，現今仍是我國的經濟核心區之一、人口稠密區和重大工程重點建設區之一。其中，汾渭盆地內部的關中地區（渭河盆地）位於絲綢之路經濟帶起點的關天經濟區內，是西部大開發的橋頭堡。汾河盆地（包括大同盆地、太原盆地、臨汾盆地和運城盆地）處於絲綢之路經濟帶的輻射影響範圍內，與渭河盆地屬同一構造帶內，兩者具有明顯的構造牽連性，均為地裂縫地麵沉降強烈發育區和高易發區。
　　汾渭盆地處於印度闆塊、太平洋闆塊與歐亞闆塊相互作用交匯部位，同時又處於鄂爾多斯穩定地塊和活動的華北地塊的構造復閤部位，在區域構造環境上具有明顯的特殊性和代錶性，在中國大陸現代地殼變動格局中具有特殊的地位和作用。汾渭盆地北起大同盆地，南達渭河盆地的寶雞市，全長1200kin，寬30-60km，總體呈北北東嚮，平麵上呈“S”形展布。它由一係列盆地組成，自北而南分彆為大同盆地、忻定盆地、太原盆地、臨汾盆地、運城盆地及渭河盆地等。所有盆地均受兩側邊界斷裂控製，兩相鄰盆地問還存在橫嚮構造隆起帶，盆地內部發育北西嚮、近東西嚮、北北東嚮或北東嚮活斷層。盆地活動構造具有鮮明的特色：一是盆地帶基底形態復雜，在巨厚的新生代沉積物下麵隱伏著許多古潛山，古潛山兩側多受活動斷裂控製，形成隱伏的地壘或隆起。多組斷裂相互穿插錯動時，由於活動強烈程度的差異，又形成次一級潛伏的地塹或凹陷；二是盆地帶結構復雜，盆地帶由多個盆地雁列而成，其南北段盆地近東西嚮，由兩端嚮中部逐步轉為北東和北北東嚮，各大盆地之間由斷裂所圍限的隆起帶所分隔，各盆地內部又可細分為2～3個或數個小盆地和小隆起，小盆地內部還發育更次級凹陷或凸起；三是構造活動十分強烈。但具有差異性，本帶各盆地控盆邊界斷裂及盆內活動斷裂始終在活動中：四是各盆地沉陷自上新世持續至今，盆地兩側沉陷幅度差異較大，均是一側深一側淺，反映盆底麵或控盆斷裂麵的傾斜和斷塊的掀斜運動特徵。不同盆地控盆邊界斷裂的活動性存在明顯的差異性.同一盆地不同斷

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