大西高铁太原盆地沿线地裂缝发育特征及其危险性评价研究
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摘要
太原盆地自上世纪70年代开始出现地裂缝以来,至今已发现规模较大的地裂缝80余条,成为太原盆地主要的地质灾害之一。地裂缝的广泛发育对城乡建设和人民生命财产造成了重大威胁。
随着大同-西安高速铁路客运专线的规划建设,地裂缝成为高铁沿线不可避免的地质灾害之一。对沿线地裂缝的发育特征和活动性展开研究,并评价地裂缝对高铁的危险性不仅可以为高铁建设的安全设计提供必要的基础资料,还可以为太原盆地地裂缝的研究提供参考。
本文通过详细的野外调查、勘探和资料分析,深入研究了太原盆地高铁沿线地裂缝的分布规律及发育特征,初步分析了地裂缝的成因机理,并就地裂缝对高铁的危险性进行了定性和定量评价,取得的主要研究成果如下：
(1)调查发现太原盆地共有8条地裂缝与高铁线路相交,勘探表明这些地裂缝均具有定向性、成带性和间歇活动性的特征；
(2)揭示出地裂缝的活动总体以水平拉张为主,少数变形严重的地裂缝呈现出水平拉张、垂直错动和右旋扭动的三维活动性。
(3)初步分析了地裂缝的成因机理,提出了地裂缝的构造成因模型,认为太原盆地地裂缝是在盆地NW-SE向区域拉张构造应力背景下,活动断裂构成先存隐伏破裂面,地下水超采与水位下降诱发并加剧了地裂缝的地裂缝的活动。并预测随着地下水的继续过量采和高铁的投入运营,这些地裂缝的活动还会进一步加剧。
(4)定性和定量评价了沿线地裂缝对高铁的危险性,并给出了相应危险性分级的活动速率。
The number of Ground fissures occurred in the Taiyuan Basin has been increased to more than 80 since the last 3 decades, which also evolved to a major natural disaster in this area. The increasingly growing of ground fissures becomes a great hazard to the development of cities and people's lives.
Ground fissure also developed as a non-avoidable geo-hazard as the undergoing construction of Datong-Xi'an express railway. The analysis and study of the characteristics and growing tendency of the ground fissures, evaluation of the future hazard of these fissures not only contributs to the express railway construction work, but also has achieved as some valuable references to the study of ground fissures in Taiyuan Basin.
This paper is based on intensively field studies and data analysis of the ground fissures. Deeply studied the distribution and development characteristics of those ground fissures among the Da-Xi Express Railway in Taiyuan Basin,
were discovered and the mechanisms of the movement are being discussed. The major reason for the growth of the ground fissures is that due to the large quantities of subsurface water that being used and explored, the tectonic plate under those fissures are being disturbed, hence those fissures will continuously growing and enlarging in the future. Finally, fuzzy mathematics technique is being used to evaluate the influences to the express railway construction. The hazardous rankings of each ground fissure among the express railway area are presented and a recommendation velocity of the fissure's movement is also included.
随着大同-西安高速铁路客运专线的规划建设,地裂缝成为高铁沿线不可避免的地质灾害之一。对沿线地裂缝的发育特征和活动性展开研究,并评价地裂缝对高铁的危险性不仅可以为高铁建设的安全设计提供必要的基础资料,还可以为太原盆地地裂缝的研究提供参考。
本文通过详细的野外调查、勘探和资料分析,深入研究了太原盆地高铁沿线地裂缝的分布规律及发育特征,初步分析了地裂缝的成因机理,并就地裂缝对高铁的危险性进行了定性和定量评价,取得的主要研究成果如下：
(1)调查发现太原盆地共有8条地裂缝与高铁线路相交,勘探表明这些地裂缝均具有定向性、成带性和间歇活动性的特征；
(2)揭示出地裂缝的活动总体以水平拉张为主,少数变形严重的地裂缝呈现出水平拉张、垂直错动和右旋扭动的三维活动性。
(3)初步分析了地裂缝的成因机理,提出了地裂缝的构造成因模型,认为太原盆地地裂缝是在盆地NW-SE向区域拉张构造应力背景下,活动断裂构成先存隐伏破裂面,地下水超采与水位下降诱发并加剧了地裂缝的地裂缝的活动。并预测随着地下水的继续过量采和高铁的投入运营,这些地裂缝的活动还会进一步加剧。
(4)定性和定量评价了沿线地裂缝对高铁的危险性,并给出了相应危险性分级的活动速率。
The number of Ground fissures occurred in the Taiyuan Basin has been increased to more than 80 since the last 3 decades, which also evolved to a major natural disaster in this area. The increasingly growing of ground fissures becomes a great hazard to the development of cities and people's lives.
Ground fissure also developed as a non-avoidable geo-hazard as the undergoing construction of Datong-Xi'an express railway. The analysis and study of the characteristics and growing tendency of the ground fissures, evaluation of the future hazard of these fissures not only contributs to the express railway construction work, but also has achieved as some valuable references to the study of ground fissures in Taiyuan Basin.
This paper is based on intensively field studies and data analysis of the ground fissures. Deeply studied the distribution and development characteristics of those ground fissures among the Da-Xi Express Railway in Taiyuan Basin,
were discovered and the mechanisms of the movement are being discussed. The major reason for the growth of the ground fissures is that due to the large quantities of subsurface water that being used and explored, the tectonic plate under those fissures are being disturbed, hence those fissures will continuously growing and enlarging in the future. Finally, fuzzy mathematics technique is being used to evaluate the influences to the express railway construction. The hazardous rankings of each ground fissure among the express railway area are presented and a recommendation velocity of the fissure's movement is also included.
引文
[1]王景明,等著.地裂缝及其灾害的理论与应用[M].陕西：陕西科学技术出版社,2000.
[2]李永善.西安地裂缝[M].地震出版社.1986.
[3]张家明.西安地裂缝研究.西北大学出版社[M].1990.
[4]彭建兵,等著.渭河盆地活动断裂与地质灾害[M].西北大学出版社.1992.
[5]李永善,等编著.西安地裂及渭河盆地活动断层研究[M].地震出版社.1992.
[6]陈志新,袁志伟,彭建兵等.渭河盆地地裂缝发育特征[J].工程地质学报.2007.15(4)：441-447.
[7]宋彦辉,彭建兵,卢全中等.山西地堑一类特殊的剪切-挤压形地裂缝[J].工程地质学报.2007,15(4)：448-452.
[8]卢全中,彭建兵,范文等.陕西三原双槐树村地裂缝的发育特征[J].工程地质学报.2007,15(4)：458-462.
[9]门玉明,彭建兵,李寻昌.山西清徐地裂缝灾害现状及类型分析[J].工程地质学报.2007,15(4)：443-457.
[10]王景明,王春梅,刘科.地裂缝及其灾害研究的新进展[J].地球科学进展,2001,16(3)：303-313.
[11]彭建兵,范文,李喜安等.渭河盆地地裂缝成因研究中的若干关键问题[J].工程地质学报,2007，
[12]武强,姜振泉,李云龙.山西断陷盆地地裂缝灾害研究[M].北京：地质出版社,2003
[13]山西省地质环境监测总站.山西太原盆地地裂缝调查报告(研究报告),2009.
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