唐山市古冶区赵各庄地裂缝发育机制分析.pdf

Analysis on the Formation Mechanismabout GroundFissures of Zhaogezhuang, Guye distract,Tangshan CityA Dissertation Submitted for the Degree of MasterCandidate:Wang YingqinSupervisor:Prof. Ma RunyongChang’an University, Xi’an, China万方数据万方数据I摘要唐山市位于我国华北断块北部,处于NNE向的冀鲁断块拗陷和EW向的阴山-燕山断褶带之结合部位。区内地壳活动强烈,加之矿产开采等人类工程活动活跃,导致该区地裂缝发育,给当地的农业生产、工程建设、群众生活造成严重危害。因此,分析研究该区地裂缝成因机理及其发育机制,对地裂灾害防治、减少群众财产损失具有重要意义。论文以唐山市古冶区赵各庄地裂缝为对象,在前人研究成果基础上,结合野外工程地质调查及数值模拟,对人类工程活动所致的地裂缝发育成生机制进行了分析研究。主要取得以下认识结果:1、唐山地区地裂缝根据其成因主要分为三类:构造控制型地裂缝、人类工程诱发型地裂缝和复合型地裂缝,总体走向以NNW向、NE向、NNE向和近EW向等四个方向为主。其中,断裂控制型地裂缝走向主要为NE20-30°、NE45-55°、NW10-20°,与该地区的活动断裂的总体走向及活动特征具有关联性;人类工程诱发型地裂缝(即塌陷型地裂缝)走向以NE50°-近EW向为主,该类地裂缝主要沿沉陷区边缘分布,尤其与人类地下资源(煤矿等)开采形成的地下采空区密切相关。2、地裂缝活动具有区域上的成带性与局部地段的相对丛集性。地裂缝发育位置与区域活动断裂及地下采空区分布密切相关,一般分布在活动断裂的沿线及其附近区带内、活动断裂的交汇区以及采空沉陷区边缘位置。3、数值模拟研究结果表明:(1)断裂带上方附近土层中形成明显的应力应变集中带,部分地段其变形影响已通达至地表。深部断裂活动向上通达地表或断层活动产生的应力集中,导致上部土层应力平衡状态发生改变而产生变形破坏,断裂自深部向上开裂通达至地表形成地裂缝。(2)采空塌陷区中央形成压应力应变集中,而在其边缘地带形成拉应力应变集中,导致地表出现明显的地形变带。这一特征表明,当地下资源开采形成的几何采空区影响至地表,地面开始下沉。由于下沉的幅度和速度不同,在采空区上方形成一个沉陷凹地。在凹地中央产生压应力,地表受到挤压变形,无地裂缝形成的条件;而在凹地边缘区域与外围区之间,地表下沉幅度差异大,产生拉张应力,从而具备了形成张性裂缝的条件。(3)深部资源开采沉陷区,地表裂缝主要是由于地表不均匀沉陷所产生的水平和垂直应力所致。当水平向拉应力超过地表岩层的抗拉强度时,使地表发生开裂,形成裂缝宽度;而垂直向应力则使地表在采空区边缘与外围非采空区之间形成垂直方向的剪应万方数据II力差,于是在竖直方向产生垂直位错,形成陡坎。关键字:赵各庄;地裂缝;采空区;塌陷;发育机制;数值模拟万方数据IIIAbstractTangshan city is located in the north of North China block,junction zone of NNE-striking Jilu depression and EW-striking Yinshan-Yanshan fault-fold crustal movementand engineering activity such as mineral exploiting,resulted in a growth of ground-fissures in this area,causingserious damages to local agricultural production,engineering constructionand people’living. Hence, itis of great importance on preventing ground-fissure disastersand reducing losses of native’s properties to conduct an analysis and research of its formation and development this thesis,based on the results of previous studies,an analysis and bining field engineering geological surv