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内容简介

论述了汾渭盆地地裂缝形成的地质背景；通过大量野外调查，系统总结了汾渭盆地地裂缝在拉张盆地区群发、沿活动断裂带集中、顺地貌变异带展布、在地面沉降区出露、在黄土湿陷区散布的发育分布规律；通过各种勘探和监测手段，发现了汾渭盆地地裂缝走向分段、平面分支、垂向分异、剖面分带的立体结构特征，揭示了其垂直位错为主、水平拉裂较小、水平扭动甚微的运动规律以及周期性开裂、分段活动性差异和人类营力增强的活动规律；通过模型试验、数值模拟和理论分析，揭示了地裂缝的区域群发机制、盆地同生机制、断裂共生机制和水动力再生机制，提出了构造控缝、应力导缝、抽水扩缝和浸水开缝的地裂缝成因理论；揭示了工程建(构)筑物在地裂缝活动下的致灾规律，提出了控制采水、合理避让、适应变形、局部加固的减灾技术；研究了高铁与地裂缝相交以及地铁与地裂缝小角度相交时的变形破坏特征及致灾机理，提出了高铁及地铁工程的地裂缝减灾技术体系。

内页插图

目录

目录
前言
第1章 汾渭盆地地裂缝形成的大陆动力学背景 1
1.1 大同盆地地裂缝地面沉降形成的地质背景 2
1.1.1 区域构造演化背景 2
1.1.2 深部构造模型 2
1.1.3 基底构造模型 3
1.1.4 第四纪结构模型 4
1.1.5 水文地质结构模型 5
1.1.6 活动构造模型-断层活动 6
1.1.7 地震活动 7
1.1.8 构造应力场 7
1.2 太原盆地地裂缝地面沉降形成的地质背景 8
1.2.1 区域构造演化背景 9
1.2.2 深部构造模型 9
1.2.3 基底构造模型 10
1.2.4 第四系结构模型 11
1.2.5 水文地质结构模型 12
1.2.6 活动构造模型断层活动 13
1.2.7 地震活动 15
1.2.8 构造应力场 15
1.3 临汾盆地地裂缝地面沉降形成的地质背景 15
1.3.1 区域构造演化背景 15
1.3.2 深部构造模型 17
1.3.3 基底构造模型 18
1.3.4 第四系结构模型 19
1.3.5 永文地质结构模型 20
1.3.6 活动构造模型-断层活动 21
1.3.7 地震活动 22
1.3.8 构造应力场 23
1.4 运城盆地地裂缝地面沉降形成的地质背景 23
1.4.1 区域构造演化背景 24
1.4.2 深部构造模型 24
1.4.3 基底构造模型 25
1.4.4 第四系结构模型 26
1.4.5 水文地质结构模型 28
1.4.6 活动构造模型-断层活动 29
1.4.7 地震活动 31
1.4.8 构造应力场 31
1.5 渭河盆地地裂缝地面沉降形成的地质背景 31
1.5.1 区域构造演化背景 32
1.5.2 深部构造模型 33
1.5.3 基底构造模型 35
1.5.4 第四系结构模型 36
1.5.5 水文地质结构模型 37
1.5.6 活动构造模型断层活动 38
1.5.7 地震活动 39
1.5.8 构造应力场 39
第2章 大同盆地地裂缝 41
2.1 地裂缝区域分布规律 41
2.1.1 历史与现状概况 41
2.1.2 地裂缝分布规律 42
2.1.3 地裂缝发育特征及活动性 43
2.2 大同市地裂缝 44
2.2.1 大同市地裂缝分布及特征 44
2.2.2 大同市地裂缝成因分析 47
2.3 大同应县地裂缝 51
2.3.1 应县石庄村地裂缝基本特征 51
2.3.2 应县石庄村地裂缝成困分析 65
第3章 太原盆地地裂缝 74
3.1 地裂缝区域分布规律 74
3.1.1 历史与现状概况 74
3.1.2 地裂缝分布规律 80
3.2 晋中交城文水地裂缝 82
3.2.1 地裂缝概况 83
3.2.2 地裂缝的平面分布特征 85
3.2.3 地裂缝的剖面特征 87
3.2.4 地裂缝的活动特征 94
3.2.5 地裂缝的成因模式 96
3.3 祁县太谷地裂缝 97
3.3.1 地裂缝概况 97
3.3.2 地裂缝的发育特征 101
3.3.3 孕灾条件 109
3.3.4 成因模式 114
3.4 其他地裂缝 115
3.4.1 新胜地裂缝 115
3.4.2 襄垣地裂缝 119
第4章 临汾盆地地裂缝 122
4.1 地裂缝区域分布规律 122
4.1.1 历史与现状概况 122
4.1.2 地裂缝分布规律 125
4.1.3 地裂缝发育特征及活动性 129
4.2 罗云山山前地裂缝 130
4.2.1 地裂缝平面特征及发育情况 131
4.2.2 地裂缝的剖面特征 133
4.2.3 地裂缝的活动特征 137
4.2.4 地裂缝的成因模式 139
4.3 临汾高堆地裂缝 141
4.3.1 地裂缝概况 141
4.3.2 地裂缝的平面特征 141
4.3.3 地裂缝的剖面特征 143
4.3.4 地裂缝的活动特征 145
4.3.5 地裂缝成因模式 146
4.4 临汾北张地裂缝 148
4.4.1 地裂缝概况及分布特征 148
4.4.2 地裂缝的剖面特征 149
4.5 临汾泽掌地裂缝 151
4.5.1 地裂缝概况及分布特征 151
4.5.2 地裂缝的剖面特征 153
第5章 运城盆地及峨眉台地地裂缝 159
5.1 地裂缝区域分布规律 160
5.1.1 历史与现状概况 160
5.1.2 地裂缝的分布规律 160
5.1.3 地裂缝发育特征及活动性 161
5.2 青龙河谷地堑地裂缝 166
5.2.1 平面展布特征 166
5.2.2 地裂缝的破坏特征 167
5.2.3 地裂缝的运动特征 170
5.2.4 剖面结构特征 172
5.3 青龙河谷地堑地裂缝成因分析 176
5.3.1 地裂缝与隐伏断裂的关系 176
5.3.2 地裂缝与深部构造的关系 178
5.3.3 地裂缝与超采地下水的关系 178
5.3.4 地裂缝与表水作用的关系 180
5.4 万荣城关变电站地裂缝 183
5.4.1 地裂缝发展概况及分布 183
5.4.2 地裂缝的破坏特征 183
5.4.3 地裂缝的剖面特征 186
5.5 峨眉台地地裂缝成因分析 188
5.5.1 变电站场地湿陷性 188
5.5.2 墙体和地面拱翘的原因 189
5.5.3 墙体和地面开裂的原因 190
5.5.4 墙体和地面水平错动的原因 190
5.5.5 地裂缝成因模式 190
第6章 渭河盆地地裂缝 192
6.1 地裂缝区域分布规律 192
6.1.1 历史与现状概况 192
6.1.2 地裂缝分布规律 194
6.1.3 地裂缝发育特征及活动性 195
6.2 口镇-关山地裂缝 198
6.2.1 咸阳市泾阳县口镇地震台地裂缝 198
6.2.2 咸阳市泾阳县蒋路乡蒙沟村张家组地裂缝 201
6.2.3 地裂缝的成因机理 205
6.2.4 泾阳地裂缝 206
6.3 三原-富平地裂缝 209
6.3.1 渭南市富平县南社乡亭子村地裂缝 211
6.3.2 咸阳市三原县陵前镇双槐树村地裂缝 215
6.3.3 渭南市富平县美原镇美原村地裂缝 221
6.4 大荔地裂缝 224
6.4.1 地裂缝基本特征 224
6.4.2 地裂缝成因机理分析 229
6.5 咸阳兴平地裂缝 231
6.5.1 咸阳兴平市北吴砖厂地裂缝 231
6.5.2 咸阳兴平市西吴砖厂地裂缝 233
6.5.3 地裂缝的成因机理 233
第7章 汾渭盆地典型地区地面沉降发育规律、成因与防控研究 235
7.1 汾渭盆地地面沉降发育特征 236
7.1.1 汾渭盆地内地面沉降发育总体特征 236
7.1.2 大同市地面沉降发育规律 237
7.1.3 太原盆地地面沉降发育规律 240
7.1.4 临汾盆地地面沉降发育规律 244
7.1.5 运城盆地地面沉降发育规律 246
7.1.6 渭河盆地地面沉降发育规律 249
7.2 太原盆地地面沉降模型研究 251
7.2.1 太原盆地地面沉降研究现状 251
7.2.2 太原盆地地面沉降研究技术路线 253
7.2.3 太原盆地水文地质概念模型 254
7.2.4 三维水土耦合模型 256
7.2.5 水土耦合数值模型 258
7.3 太原盆地地面沉降成因分析 281
7.4 太原盆地地面沉降控制方案 282
7.4.1 现状开采条件下的模型预测 282
7.4.2 方案条件下的模型预测 284
7.4.3 方案二条件下的模型预测 286
7.4.4 方案三条件下的模型预测 288
7.5 地面沉降与地裂缝链生机制——以太原盆地为例 292
7.5.1 地裂缝与地下水开采及地面沉降的关系 292
7.5.2 太原盆地地裂缝的成因机制 296
7.5.3 地裂缝与地下水开采及地面沉降的链生关系 298
第8章 地裂缝三维地震探测新技术及其应用 300
8.1 野外数据采集方法及数据处理 300
8.1.1 采集方法及参数 300
8.1.2 三维地震数据处理 304
8.2 地裂缝反射特征及信息识别 306
8.2.1 振幅法 306
8.2.2 地裂缝增强滤波 308
8.2.3 方差体技术 308
8.2.4 相干体属性 311
8.2.5 瞬时属性 313
8.2.6 气烟囱属性317
8.3 场地地裂缝三维可视化解译与立体结构 318
8.3.1 层位解释成果 319
8.3.2 断层解释成果 319
8.3.3 构造总体解释 325
8.3.4 成果验证 325
第9章 黄土开裂力学机制与地裂缝成因关系 329
9.1 黄土三轴拉伸破裂特性试验 329
9.1.1 裂隙黄土三轴拉伸破裂特性 329
9.1.2 重塑黄土拉伸试验成果分析 336
9.2 平面应变条件下裂隙性黄土剪切带试验 340
9.2.1 黄土的平面应变试验 340
9.2.2 剪切带形成过程及特征 345
9.2.3 黄土在平面应变条件下的局部化变形特征 350
9.3 裂隙性黄土的减压三轴压缩试验 354
9.3.1 试样的制备及试验方法 354
9.3.2 裂隙性黄土的应力应变特征 355
9.3.3 裂隙性黄土的变形特征 358
9.3.4 裂隙性黄土的破坏类型及特征 359
9.4 黄土开裂力学机制与地裂缝成因联系 361
9.4.1 黄土拉伸破裂特性与地裂缝开裂扩展关系分析 361
9.4.2 裂隙黄土剪切破裂特性与地裂缝开裂扩展关系分析 368
第10章 汾渭盆地地裂缝成因机理综合研究 370
10.1 多个盆地地裂缝的群发机制 370
10.1.1 地质背景 370
10.1.2 汾渭盆地地裂缝发育规律 371
10.1.3 汾渭盆地地裂缝群发机制 374
10.2 单个盆地地裂缝的同生机制 378
10.2.1 渭河盆地构造格局与地裂缝发育现状及同生特征 379
10.2.2 渭河盆地地裂缝同生机制 382
10.2.3 讨论与结论 388
10.3 同一构造带地裂缝的共生机制 389
10.3.1 地裂缝的平、剖面组合特征 390
10.3.2 断裂与地裂缝共生模式 397
10.3.3 成因机制的力学分析 400
10.3.4 讨论与结论 404
10.4 抽水作用的地裂缝扩展机制 404
10.4.1 抽水作用地裂缝扩展机制概述 404
10.4.2 无先存断裂张裂型地裂缝 405
10.4.3 无先存断裂剪切型地裂缝 405
10.4.4 有先存断裂型地裂缝 406
10.4.5 西安地裂缝的数值模拟 412
10.5 浸水作用的地裂缝开裂机制 414
10.5.1 黄土湿陷机理及土体开裂模式 415
10.5.2 溶蚀潜蚀致裂作用机理 418
10.5.3 水压致裂机理 422
10.5.4 浸水作用地裂缝开启机理实例分析 425
10.6 汾渭盆地地裂缝的成因类型 428
第11章 地裂缝对高铁工程的危害及减灾措施研究 431
11.1 高速铁路沿线地裂缝分布特征与危害性评价 431
11.1.1 大同-运城北高铁沿线地裂缝总体分布特征 431
11.1.2 大同-运城北高铁沿线地裂缝的基本特征及评价 435
11.1.3 大同-运城北高速铁路沿线地裂缝活动性与危害性评价 435
11.2 地裂缝对高速铁路工程危害的物理模拟试验研究 439
11.2.1 高铁路基小角度穿越地裂缝带的变形破坏机制研究 439
11.2.2 高铁路基大角度穿越地裂缝带的变形破坏机制研究 447
11.2.3 高速铁路桥梁跨越地裂缝带的变形破坏机制研究 455
11.3 地裂缝对高速铁路工程危害的数值模拟研究 459
11.3.1 高铁路基小角度穿越地裂缝带的数值模拟研究 459
11.3.2 高铁路基大角度穿越地裂缝带数值模拟研究 466
11.3.3 高速铁路桥梁跨越地裂缝带的数值模拟研究 470
11.4 高速铁路工程地裂缝减灾措施研究 478
11.4.1 路基工程的对策与措施 478
11.4.2 桥梁工程的对策与措施 480
11.5 小结 481
第12章 地裂缝对地铁工程的危害及减灾措施研究 483
12.1 铁隧道与地裂缝小角度相交的]_程病害与减灾措施 483
12.1.1 地铁隧道小角度穿越地裂缝带的大型模型试验 483
12.1.2 地铁隧道小角度穿越地裂缝带性状的数值模拟 491
12.1.3 地铁隧道小角度穿越地裂缝带结构减灾措施 506
12.2 地铁隧道与地裂缝近距离平行的]_程病害与减灾措施 510
12.2.1 近距离平行地裂缝条件下地铁隧道性状的FLAC 3D模拟 510
12.2.2 地铁隧道近距离平行地裂缝带的大型模型试验 515
12.2.3 地铁隧道近距离平行地裂缝带的防治措施 525
12.3 地裂缝环境下地铁隧道-地层动力相互作用研究 527
12.3.1 马蹄形断面地铁隧道动力模型设计 527
12.3.2 试验成果分析 530
12.3.3 规律性认识 533
12.4 地裂缝环境下分段地铁隧道-地层动力相互作用研究 534
12.4.1 试验模型设计 534
12.4.2 试验结果分析 536
12.4.3 规律性认识 540
12.5 小结 541
第13章 地裂缝对工程建（构）筑物危害及防治对策研究 543
13.1 地裂缝工程灾害特征与致灾模式 543
13.1.1 建筑物墙体地裂缝灾害特征与致灾模式 543
13.1.2 道路结构地裂缝灾害特征与致灾模式 548
13.2 地裂缝对工程建（构）筑物危害机制的物理模拟研究 551
13.3 地裂缝对工程建（构）筑物危害机制的数值模拟研究 556
13.3.1 地裂缝活动作用下桥梁破坏的数值分析 556
13.3.2 地裂缝活动影响下房屋基础破坏的数值分析 560
13.3.3 在地裂缝活动影响下房屋建筑破坏的数值分析 564
13.3.4 在地裂缝活动影响下桩承台基础破坏的数值分析 567
13.4 地震动作用下地裂缝工程场地灾害放大效应研究.571
13.4.1 地裂缝场地地震动放大效应数值模拟研究 572
13.4.2 地裂缝场地地震动放大效应振动台模型试验 577
13.5 城镇地裂缝减灾技术总结 585
13.5.1 地下水开采控制 585
13.5.2 地裂缝带避让距离 586
13.5.3 适应变形措施 588
13.5.4 局部加固技术 589
第14章 汾渭盆地地裂缝危险性分区与风险预测 591
14.1 建立地裂缝危险性分区体系的原则和方法 591
14.2 地裂缝致灾因素的分析及量化 592
14.2.1 地裂缝的致灾因素 592
14.2.2 地裂缝致灾因素的量化 594
14.3 地裂缝危险性分区 603
14.3.1 危险性分区数学模型 603
14.3.2 致灾因素权重的确定 603
14.3.3 地裂缝危险性分区 606
14.4 地裂缝风险预测评价 607
第15章 汾渭盆地地裂缝地面沉降信息管理系统 617
15.1 系统设计 617
15.1.1 系统建设目标与原则 617
15.1.2 系统总体设计 617
15.1.3 系统详细设计 621
15.1.4 系统空间数据库设计 627
15.2 系统实现与应用 631
15.3.1 系统实现 631
15.3.2 系统应用 637
参考文献 641
后记——汾渭地裂缝研究心路历程 657
《新世纪工程地质学丛书》出版说明 662

前言/序言

　　汾渭地区地处黄河流域的中游，是中华民族的发祥地，自古便是人口密集、农业发达、交通便利之地区，现今仍是我国的经济核心区之一、人口稠密区和重大工程重点建设区之一。其中，汾渭盆地内部的关中地区（渭河盆地）位于丝绸之路经济带起点的关天经济区内，是西部大开发的桥头堡。汾河盆地（包括大同盆地、太原盆地、临汾盆地和运城盆地）处于丝绸之路经济带的辐射影响范围内，与渭河盆地属同一构造带内，两者具有明显的构造牵连性，均为地裂缝地面沉降强烈发育区和高易发区。
　　汾渭盆地处于印度板块、太平洋板块与欧亚板块相互作用交汇部位，同时又处于鄂尔多斯稳定地块和活动的华北地块的构造复合部位，在区域构造环境上具有明显的特殊性和代表性，在中国大陆现代地壳变动格局中具有特殊的地位和作用。汾渭盆地北起大同盆地，南达渭河盆地的宝鸡市，全长1200kin，宽30-60km，总体呈北北东向，平面上呈“S”形展布。它由一系列盆地组成，自北而南分别为大同盆地、忻定盆地、太原盆地、临汾盆地、运城盆地及渭河盆地等。所有盆地均受两侧边界断裂控制，两相邻盆地问还存在横向构造隆起带，盆地内部发育北西向、近东西向、北北东向或北东向活断层。盆地活动构造具有鲜明的特色：一是盆地带基底形态复杂，在巨厚的新生代沉积物下面隐伏着许多古潜山，古潜山两侧多受活动断裂控制，形成隐伏的地垒或隆起。多组断裂相互穿插错动时，由于活动强烈程度的差异，又形成次一级潜伏的地堑或凹陷；二是盆地带结构复杂，盆地带由多个盆地雁列而成，其南北段盆地近东西向，由两端向中部逐步转为北东和北北东向，各大盆地之间由断裂所围限的隆起带所分隔，各盆地内部又可细分为2～3个或数个小盆地和小隆起，小盆地内部还发育更次级凹陷或凸起；三是构造活动十分强烈。但具有差异性，本带各盆地控盆边界断裂及盆内活动断裂始终在活动中：四是各盆地沉陷自上新世持续至今，盆地两侧沉陷幅度差异较大，均是一侧深一侧浅，反映盆底面或控盆断裂面的倾斜和断块的掀斜运动特征。不同盆地控盆边界断裂的活动性存在明显的差异性.同一盆地不同断

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