地質(zhì)學(xué)行業(yè)分析精選(九篇)

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第1篇：地質(zhì)學(xué)行業(yè)分析范文

關(guān)鍵詞：高麗營；地裂縫；模擬；FLAC3D；避讓帶

中圖分類號：P642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：16721683（2013）05008605

地裂縫是一種漸進(jìn)型地質(zhì)災(zāi)害，在世界上很多國家和地區(qū)都有發(fā)育，國外如美國、墨西哥、日本等國，國內(nèi)如西安、大同、蘇州、無錫、常州、衡水、邢臺、北京等地區(qū)。由于地裂縫兩側(cè)地質(zhì)體發(fā)生相對差異沉降和水平方向錯動與拉張，使得地裂縫所到之處地下設(shè)施遭受嚴(yán)重破壞，地表建筑物失穩(wěn)、道路破裂，不僅嚴(yán)重影響城市規(guī)劃建設(shè)，有時也給人民生命財產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅[18]。

在地裂縫研究中，確定地裂縫影響寬度、預(yù)測地裂縫活動趨勢和活動量預(yù)測是亟待解決的重要問題，是制定合理的地裂縫防治措施的前提工作。這些問題直接關(guān)系到避讓帶寬度的設(shè)置、工程結(jié)構(gòu)形式的選擇、城市規(guī)劃建設(shè)和建設(shè)工程安全。對于不可避免的跨地裂縫帶建筑物，如果實際避讓距離和實際錯動量超過了預(yù)留避讓寬度和預(yù)留位移量，造成的社會影響及經(jīng)濟(jì)損失難以估量。

利用模型模擬地裂縫是地裂縫研究重要的發(fā)展趨勢[911]。近年來，長安大學(xué)在這方面已開展了卓有成效的工作，并取得了一些重要成果。本文采用FLAC3D軟件對北京地區(qū)目前發(fā)育最強烈的高麗營地裂縫進(jìn)行模擬研究。

FLAC3D可以模擬巖土或其它材料的三維力學(xué)行為，被廣泛的應(yīng)用在邊坡穩(wěn)定性分析、隧道圍巖穩(wěn)定性分析和工程地質(zhì)數(shù)值分析等研究中，并且取得了行業(yè)內(nèi)的普遍認(rèn)可。

1高麗營地裂縫概況

高麗營地裂縫最早發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)90年代，地裂縫走向大致呈NE45°-60°，與黃莊-高麗營斷裂相一致，由西王路村向北東延伸到北京北六環(huán)以外，向西南經(jīng)唐自頭村穿越京承高速公路，沿華都肉雞場、土溝村、北七家衛(wèi)生院、普羅旺斯別墅區(qū)、八仙別墅小區(qū)延展（圖1），長度約6 km，裂縫寬度一般幾毫米至十幾毫米不等，最大200 mm。地裂縫兩側(cè)地面明顯差異，呈西北高、東南低狀態(tài)，主要表現(xiàn)為地面塌陷、墻體開裂、地表變形[2，5]。

賈三滿等[2]認(rèn)為高麗營地裂縫為復(fù)合型地裂縫，地裂縫受黃莊-高麗營斷裂的控制，是黃莊-高麗營斷裂的地表跡線，是基底斷裂活動在地表淺部的延伸，地裂縫與下部構(gòu)造斷裂面呈明顯的重接復(fù)合關(guān)系，地裂縫形成是斷裂蠕滑變形與地下水下降引起的地面差異沉降共同作用的結(jié)果。

2研究區(qū)地層

研究區(qū)內(nèi)屬于溫榆河沖洪積扇平原區(qū)，南側(cè)有溫榆河通過，總體地勢為北高南低。溫榆河?xùn)|北側(cè)地塊地面高程2663～36.87 m，溫榆河西南側(cè)地塊地面高程為25.92～3390 m，河床高程約25.0 m，河面寬約200 m。地表均被第四系地層覆蓋，沉積物成因類型較簡單，以河流的沖積物為主體。地裂縫兩側(cè)地層以收集的地?zé)徙@孔資料為基礎(chǔ)，進(jìn)行了簡化，見表1。表中的物理力學(xué)指標(biāo)為各地層巖組的平均估計值。

3數(shù)值模擬方案

根據(jù)研究區(qū)的水文地質(zhì)與工程地質(zhì)條件，以及地裂縫的影響因素。計算模型以黃莊高麗營斷裂（地裂縫）為縱軸，長度取3 500 m，在橫向以縱軸為基準(zhǔn)軸線，下盤側(cè)取1 000 m，上盤側(cè)取1 800 m，即模型寬2 800 m，地面標(biāo)高北部為35 m，南部為29 m，上盤（東南側(cè)）基巖面標(biāo)高取-1 084 m，下盤（西北側(cè)）基巖面標(biāo)高取-429 m。斷裂帶（地裂縫）寬度暫取10 m。數(shù)值模擬的斷裂帶傾角取76°（圖2）。

4數(shù)值模擬結(jié)果分析

4.1構(gòu)造應(yīng)力作用下地裂縫的發(fā)展及其影響

篇幅所限，只選擇基巖斷塊垂直錯動0.2 m和5 m時的模擬結(jié)果進(jìn)行分析。

當(dāng)基巖斷塊垂直錯動0.2 m時，垂直沉降分布見圖3，水平位移分布見圖4，最大主應(yīng)力分布見圖5，最小主應(yīng)力分布見圖6。

當(dāng)基巖斷塊垂直錯動5 m時，垂直沉降分布見圖7，水平位移分布見圖8。

在研究區(qū)域垂直于地裂縫軸線，選擇河流北側(cè)600 m測線，得到測線上的地表沉降、水平位移分布對比曲線（見圖9、圖10）?？梢钥闯觯亓芽p兩側(cè)存在明顯的差異沉降，在剖面上呈現(xiàn)“牽引撓曲”現(xiàn)象；研究區(qū)地表沉降和水平位移隨著基巖斷塊的垂直錯動距離增大而增大。

根據(jù)地表相近兩點的差異沉降與距離，計算測線斷面的各部位的地表（地基）平均傾斜值，見表2。計算表明，當(dāng)基巖斷塊垂直錯動0.2 m時，地表（地基）平均傾斜值大于2‰的區(qū)域幾乎不存在；當(dāng)基巖斷塊垂直錯動0.5 m時，地表（地基）平均傾斜值大于2‰的區(qū)域長度為距離地裂縫約52 m；當(dāng)基巖斷塊垂直錯動1 m時，地表（地基）平均傾斜值大于2‰的區(qū)域長度為74 m距離，當(dāng)基巖斷塊垂直錯動2 m時，地表（地基）平均傾斜值大于2‰的區(qū)域長度約86 m距離，當(dāng)基巖斷塊垂直錯動5 m時，地表（地基）平均傾斜值大于2‰的區(qū)域長度約130 m距離。

當(dāng)承壓水位降低15 m時，垂直沉降分布見圖13、水平位移分布見圖14。

在研究區(qū)域垂直于地裂縫軸線，選擇一條測線（河流北側(cè)500 m），拾取測線上的地表沉降、水平位移，可以得到測線上的地表沉降、水平位移分布對比曲線（圖15、圖16）。

根據(jù)地表相近兩點的差異沉降與距離，計算該測線斷面的各部位的地表（地基）平均傾斜值，見表3。

從地表沉降、水平位移、應(yīng)力變化分布對比曲線可知，由于承壓水頭的降低，地裂縫兩側(cè)產(chǎn)生明顯的差異沉降，但影響范圍較小約10～20 m。研究區(qū)地表沉降和水平位移隨著承壓水頭的降低而增大。地裂縫附近的傾斜值較大，隨著距離地裂縫越遠(yuǎn)，傾斜值減小。綜合分析認(rèn)為，地下水作用下，地裂縫附近產(chǎn)生明顯的差異沉降，其它部位以均勻沉降為主。

4.3地裂縫區(qū)域的安全避讓距離

地裂縫區(qū)域的安全避讓距離應(yīng)是以地裂縫延展方向為軸線，垂直軸線向兩側(cè)（上盤、下盤）確定的保護(hù)建（構(gòu)）筑物的有效距離。模擬結(jié)果表明，構(gòu)造應(yīng)力和地下水位變化影響下，地裂縫兩側(cè)均產(chǎn)生沉降和變形，其中遠(yuǎn)離地裂縫均產(chǎn)生均勻沉降，對建筑物的影響不大；但在地裂縫附近則產(chǎn)生明顯的差異沉降，對建構(gòu)筑物影響巨大。因此根據(jù)各類建筑物地基變形允許值的最嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，采用傾斜值0.002（即2‰）控制安全避讓帶。根據(jù)模擬計算結(jié)果，地裂縫安全避讓距離確定為上盤（包括地裂縫帶寬）80 m，下盤10 m，總避讓帶寬度為90 m。這與多種手段調(diào)查、試驗、測試和監(jiān)測結(jié)果確定的地裂縫兩側(cè)避讓距離100.41 m（上盤74.27 m，下盤26.14 m）相近[4]。

5結(jié)論

（1）地下水的作用在地裂縫附近（10～20 m）產(chǎn)生明顯的差異沉降，其它部位以均勻沉降為主。

（2）根據(jù)數(shù)值模擬高麗營地裂縫的安全避讓距離確定為上盤80 m，下盤10 m，總避讓帶寬度為90 m。

（3）本次數(shù)值模擬假設(shè)斷裂兩側(cè)地層為均質(zhì)，但實際上斷裂兩側(cè)地層參數(shù)非均一，地裂縫成因比較復(fù)雜，所以本次提出的地裂縫避讓帶寬度只是作為一種參考。

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