裂縫帶

地裂縫帶一般產(chǎn)生在第四系松散沉積物中，與地面沉降不同，裂縫帶的分布沒有很強(qiáng)的區(qū)域性規(guī)律，成因也比較多。地裂縫的特征主要表現(xiàn)為發(fā)育的方向性、延展性和災(zāi)害的不均一性和漸進(jìn)性。

①裂縫帶發(fā)育的方向性與延展性

裂縫帶中的裂縫常沿一定方向延伸，在同一地區(qū)發(fā)育的多條裂縫帶延伸方向大致相同。裂縫帶造成的建筑物開裂通常由下向上蔓延，以橫跨地裂縫或與其成大角度相交的建筑物破壞最為強(qiáng)烈。

地裂縫災(zāi)害在平面上多呈帶狀分布。從規(guī)模上看，裂縫帶中的多數(shù)裂縫的長(zhǎng)度為幾十米至幾百米，長(zhǎng)者可達(dá)幾公里。寬度在幾厘米到幾十厘米之間，最寬者可達(dá)1m以上；裂縫兩側(cè)垂直落差在幾厘米至幾十厘米，大者可達(dá)1m以上，但也沒有垂直落差者。平面上裂縫帶一般呈直線狀、雁行狀或鋸齒狀；剖面上多呈弧線、V形或放射狀。

②裂縫帶災(zāi)害的非對(duì)稱性和不均一性

裂縫帶以相對(duì)差異沉降為主，其次為水平拉張和錯(cuò)動(dòng)。裂縫帶的災(zāi)害效應(yīng)在橫向上由主裂縫向兩側(cè)致災(zāi)強(qiáng)度逐漸減弱，而且地裂縫兩側(cè)的影響寬度以及對(duì)建筑物的破壞程度具有明顯的非對(duì)稱性。如大同鐵路分局裂縫帶的南側(cè)影響寬度明顯比北側(cè)的影響寬度大。同一條裂縫帶的不同部位，裂縫帶活動(dòng)強(qiáng)度及破壞程度也有差別，在轉(zhuǎn)折和錯(cuò)列部位相對(duì)較重，顯示出不均一性。如西安大雁塔裂縫帶，其東段的活動(dòng)強(qiáng)度最大，塌陷災(zāi)害最嚴(yán)重，中段災(zāi)害次之，西段的破壞效應(yīng)很不明顯。在剖面上，危害程度自下而上逐漸加強(qiáng)，累計(jì)破壞效應(yīng)集中于地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)交接部位的地表淺部幾十米深的范圍內(nèi)。

③災(zāi)害的漸進(jìn)性

地裂縫災(zāi)害是因裂縫帶的緩慢蠕動(dòng)擴(kuò)展而逐漸加劇的。因此，隨著時(shí)間的推移，其影響和破壞程度日益加重，最后可能導(dǎo)致房屋及建筑物的破壞和倒塌。

④裂縫帶災(zāi)害的周期性

裂縫帶活動(dòng)受區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及人類活動(dòng)影響，因此，在時(shí)間序列上往往表現(xiàn)出一定的周期性。當(dāng)區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈或人類過(guò)量抽取地下水時(shí)，裂縫帶活動(dòng)加劇，致災(zāi)作用增強(qiáng)；反之，則減弱。

不合理的人類工程活動(dòng)都有可能加劇或引發(fā)地裂縫的活動(dòng)和發(fā)育，即使是構(gòu)造成因的裂縫帶，也往往是由于人類不合理的工程活動(dòng)才加速了裂縫帶的開啟和發(fā)育，造成對(duì)建筑物的破壞。因此，加強(qiáng)地裂縫區(qū)的工程地質(zhì)勘察工作，調(diào)整對(duì)地裂縫產(chǎn)生影響的人類工程活動(dòng)，可有效地減輕或防止地裂縫災(zāi)害的產(chǎn)生。

①限制或適量開采地下水。現(xiàn)代化城市的高速發(fā)展需要大量地開采地下水，造成地面沉降、塌陷，從而引起部分地表土層開裂，產(chǎn)生環(huán)形裂縫；過(guò)量開采地下水還可誘發(fā)和加劇其他類型的地裂縫活動(dòng)。如西安、大同的基底斷裂活動(dòng)裂縫、魯西南一些地區(qū)的軟土脹縮裂縫活動(dòng)和加劇都與地下水的大量開采有關(guān)。因此，大城市地區(qū)應(yīng)制訂出合理的地下水開采方案，并積極尋找新的水源，可以有效地緩解和防止地裂縫災(zāi)害的發(fā)生。

②松散土層濕陷區(qū)疏排地表水。不良土體地區(qū)地表滲水會(huì)引起或加劇土體中水的潛蝕、沖刷等作用，從而產(chǎn)生或加劇地裂縫活動(dòng)。因此，避免在不良土體區(qū)建造水庫(kù)、并注意疏排地表水，是減輕濕陷裂縫災(zāi)害的有效措施。

③夯實(shí)加固地裂縫。對(duì)已有的裂縫進(jìn)行回填、夯實(shí)等，改善地裂區(qū)土體的性質(zhì)。

④合理開采地下礦產(chǎn)資源。在地下礦產(chǎn)資源的開采中，適當(dāng)增大、增多預(yù)留保安礦柱，城區(qū)應(yīng)限制開采量和開采區(qū)域，可大大減輕礦區(qū)地裂縫災(zāi)害。

裂縫帶是地表巖層、土體在自然因素(地殼活動(dòng)、水的作用等)或人為因素(抽水、灌溉、開挖等)作用下產(chǎn)生開裂，并在地面形成一定長(zhǎng)度和寬度的裂縫區(qū)域一種地質(zhì)現(xiàn)象。

裂縫帶的形成原因復(fù)雜多樣。地殼活動(dòng)、水的作用和部分人類活動(dòng)是導(dǎo)致地面開裂的主要原因。

凡屬構(gòu)造性地裂縫都有三向變形位移，即垂直沉降(傾滑)、水平張裂、水平扭動(dòng)(順扭或反扭)。三向變形中在不同的地裂縫有不同的比值，地震裂縫帶以水平扭動(dòng)為主，次為傾滑量，張裂量最小；構(gòu)造地裂縫帶有的以水平位移為主，有的以傾滑為主；城市裂縫帶以沉降為主，張裂次之，水平扭動(dòng)量最小。地裂縫運(yùn)動(dòng)機(jī)制是以長(zhǎng)期蠕滑運(yùn)動(dòng)為主，但也問(wèn)有短期黏滑機(jī)制。裂縫帶有周期性，有活動(dòng)高潮期，也有活動(dòng)問(wèn)歇期，其活動(dòng)速率有顯著的差異。其中城市地裂縫由于受環(huán)境工程地質(zhì)條件變化的影響，其活動(dòng)性呈現(xiàn)有季節(jié)性周期變化，冬季活動(dòng)速率大，夏季小，多呈現(xiàn)一年一周期。一個(gè)地區(qū)的地裂縫，不同的地裂縫有不同的活動(dòng)速率，同一條地裂縫各段的活動(dòng)速率有顯著差別，可以分區(qū)分段進(jìn)行評(píng)價(jià)。地裂縫活動(dòng)的今后發(fā)展趨勢(shì)主要是兩端沿走向方向擴(kuò)展破裂延伸，橫向破裂不明顯。

在煤礦開采上，巖層破斷后，巖塊仍然排列整齊的區(qū)域即為裂縫帶。它位于冒落帶之上，由于排列比較整齊，因此碎脹系數(shù)較小。關(guān)鍵層破斷塊體有可能形成“砌體梁”結(jié)構(gòu)?？迓鋷c裂縫帶合稱“兩帶”，又稱為“導(dǎo)水裂縫帶”，意指上覆巖層含水層位于“兩帶”范圍內(nèi)，將會(huì)導(dǎo)致巖體水通過(guò)巖體破斷裂縫流入采空區(qū)和回采工作面。 “兩帶”高度和巖性與煤層采高有關(guān)，覆巖巖性越堅(jiān)硬，“兩帶”高度越大。一般情況下，對(duì)于軟弱巖層，其“兩帶”高度為采高的9～12倍，中硬巖層為12～18倍，堅(jiān)硬巖層為18～28倍。準(zhǔn)確地確定“兩帶”高度，對(duì)解決水體下采煤?jiǎn)栴}及下解放層開采瓦斯突出煤層有特別重要的意義。

在滑坡地質(zhì)災(zāi)害研究中，由于滑坡體向前、向下移動(dòng)而產(chǎn)生在滑坡后緣位置的主要裂縫呈斷續(xù)狀，隨著發(fā)展最終連成一整條裂縫帶。這條裂縫帶又稱主裂縫，它是滑坡發(fā)生的標(biāo)志。巖質(zhì)滑坡和土質(zhì)滑坡的拉脹裂縫形狀不盡相同，巖質(zhì)滑坡的后緣裂縫呈鋸齒形或直線形，而巖質(zhì)滑坡的后緣裂縫呈弧形。后緣裂縫的長(zhǎng)度、寬度、深度也都因滑坡的移動(dòng)距離、偏移方向，滑坡體厚度的不同而各有差異。在主裂縫前后還可以見到一些拉張裂縫，前后不同的拉張裂縫所標(biāo)志的情況也不同，位于前方的為滑坡體分級(jí)解體的標(biāo)志，位于后方的標(biāo)志的是滑坡后壁上巖土體的松動(dòng)和失穩(wěn)。

滑坡體的中部和前部的兩側(cè)易形成剪切裂縫，其形成原因是滑坡體移動(dòng)時(shí)與兩側(cè)的穩(wěn)定坡體產(chǎn)生的剪切作用。初期的剪切裂縫形狀呈“x”形，且眾多的“X”形裂縫以雁行狀排列。隨著滑坡發(fā)育逐漸成熟，最終會(huì)在滑坡體兩側(cè)各發(fā)育成一條剪切裂縫帶。

通過(guò)沿地裂縫展布區(qū)進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查和地質(zhì)填圖，分析清徐地裂縫災(zāi)害的主要特點(diǎn)。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，按照通用受災(zāi)體經(jīng)濟(jì)損失計(jì)算方法，折算出地裂縫對(duì)清徐造成的直接經(jīng)濟(jì)損失。結(jié)果表明：清徐地裂縫災(zāi)害有如下主要特點(diǎn)：(1).地裂縫災(zāi)害的衡生性；(2).地裂縫災(zāi)害的三維破壞；(3).地裂縫破壞的有限性；(4).地裂縫成災(zāi)過(guò)程的漸發(fā)性。清徐構(gòu)造地裂縫造成1 973間房屋嚴(yán)重破壞，3 460間房屋中等破壞，4 050間房屋輕微破壞，房屋經(jīng)濟(jì)損失約1.168 65億元；約使1 090余畝耕地失去了灌溉功能(由水澆地變?yōu)楹档鼗虺蔀榛牡?，耕地經(jīng)濟(jì)損失約218萬(wàn)元；對(duì)公路造成三處破壞段，道路經(jīng)濟(jì)損失約870萬(wàn)元。清徐構(gòu)造地裂縫帶造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約1.278 45億元。

裂微地震監(jiān)測(cè)中的裂縫成像方法

微地震監(jiān)測(cè)是頁(yè)巖氣儲(chǔ)層水力壓裂改造過(guò)程中的關(guān)鍵配套技術(shù)，但目前國(guó)內(nèi)微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)還不能直觀描繪水力壓裂改造儲(chǔ)層的裂縫網(wǎng)絡(luò)。為此，將地面微地震層析成像和細(xì)化算法相結(jié)合，提出了一種人工壓裂裂縫反演方法——細(xì)化地震發(fā)射層析成像方法 (TSET)，即將圖像處理中的骨架提取算法引入到地面微地震監(jiān)測(cè)結(jié)果中，提取能量最強(qiáng)位置的骨架結(jié)構(gòu)來(lái)反演壓裂裂縫的位置及形態(tài)。將該方法應(yīng)用于河南中牟頁(yè)巖氣區(qū)塊MY1井的水力壓裂微地震監(jiān)測(cè)：(1)對(duì)原始微地震數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，應(yīng)用基于Semblance算法的地震發(fā)射層析成像(SET)技術(shù)對(duì)微地震數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到壓裂區(qū)域儲(chǔ)層的能量疊加結(jié)果 ；(2)采用克里格網(wǎng)格化將能量圖插值為連續(xù)的圖像，并對(duì)網(wǎng)格化結(jié)果進(jìn)行奇異值分解降噪(SVD)；(3)應(yīng)用細(xì)化算法提取疊加能量圖的骨架結(jié)構(gòu)，得到能直觀顯示的水力壓裂裂縫或裂縫帶成像結(jié)果。結(jié)論認(rèn)為：(1)水力壓裂活動(dòng)可以改變天然裂縫的應(yīng)力狀態(tài)，即激活天然裂縫并在遠(yuǎn)離作業(yè)井段部位誘發(fā)破裂，在壓裂液無(wú)法到達(dá)的部位形成新的"誘發(fā)破裂裂縫"；(2)當(dāng)壓裂裂縫與天然裂縫方向平行或近于平行時(shí)，天然裂縫對(duì)人工壓裂裂縫會(huì)產(chǎn)生延伸誘導(dǎo)作用，反之則產(chǎn)生屏障阻隔作用。 2100433B