裂縫帶內(nèi)容

裂縫帶的形成原因復(fù)雜多樣。地殼活動、水的作用和部分人類活動是導(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(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，水平扭動量最小。地裂縫運(yùn)動機(jī)制是以長期蠕滑運(yùn)動為主，但也問有短期黏滑機(jī)制。裂縫帶有周期性，有活動高潮期，也有活動問歇期，其活動速率有顯著的差異。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，其活動性呈現(xiàn)有季節(jié)性周期變化，冬季活動速率大，夏季小，多呈現(xiàn)一年一周期。一個地區(qū)的地裂縫，不同的地裂縫有不同的活動速率，同一條地裂縫各段的活動速率有顯著差別，可以分區(qū)分段進(jìn)行評價。地裂縫活動的今后發(fā)展趨勢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)，將會導(dǎo)致巖體水通過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)，覆巖巖性越堅硬，“兩帶”高度越大。一般情況下，對于軟弱巖層，其“兩帶”高度為采高的9～12倍，中硬巖層為12～18倍，堅硬巖層為18～28倍。準(zhǔn)確地確定“兩帶”高度，對解決水體下采煤問題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。后緣裂縫的長度、寬度、深度也都因滑坡的移動距離、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時與兩側(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，最終會在滑坡體兩側(cè)各發(fā)育成一條剪切裂縫帶。

裂縫帶是地表巖層、土體在自然因素(地殼活動、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度和寬度的裂縫區(qū)域一種地質(zhì)現(xiàn)象。

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)裂縫的長度為幾十米至幾百米，長者可達(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)害的非對稱性和不均一性

裂縫帶以相對差異沉降為主，其次為水平拉張和錯動。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)的影響寬度以及對建筑物的破壞程度具有明顯的非對稱性。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，裂縫帶活動強(qiáng)度及破壞程度也有差別，在轉(zhuǎn)折和錯列部位相對較重，顯示出不均一性。如西安大雁塔裂縫帶，其東段的活動強(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擴(kuò)展而逐漸加劇的。因此，隨著時間的推移，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

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

不合理的人類工程活動都有可能加劇或引發(fā)地裂縫的活動和發(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才加速了裂縫帶的開啟和發(fā)育，造成對建筑物的破壞。因此，加強(qiáng)地裂縫區(qū)的工程地質(zhì)勘察工作，調(diào)整對地裂縫產(chǎn)生影響的人類工程活動，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?，F(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；過量開采地下水還可誘發(fā)和加劇其他類型的地裂縫活動。如西安、大同的基底斷裂活動裂縫、魯西南一些地區(qū)的軟土脹縮裂縫活動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。因此，避免在不良土體區(qū)建造水庫、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。

通過沿地裂縫展布區(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)損失計算方法，折算出地裂縫對清徐造成的直接經(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218萬元；對公路造成三處破壞段，道路經(jīng)濟(jì)損失約870萬元。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)測中的裂縫成像方法

微地震監(jiān)測是頁巖氣儲層水力壓裂改造過程中的關(guān)鍵配套技術(shù)，但目前國內(nèi)微地震監(jiān)測技術(shù)還不能直觀描繪水力壓裂改造儲層的裂縫網(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)測結(jié)果中，提取能量最強(qiáng)位置的骨架結(jié)構(gòu)來反演壓裂裂縫的位置及形態(tài)。將該方法應(yīng)用于河南中牟頁巖氣區(qū)塊MY1井的水力壓裂微地震監(jiān)測：(1)對原始微地震數(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)對微地震數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到壓裂區(qū)域儲層的能量疊加結(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，天然裂縫對人工壓裂裂縫會產(chǎn)生延伸誘導(dǎo)作用，反之則產(chǎn)生屏障阻隔作用。 2100433B