大同市地裂缝灾害成因及防治对策研究

    伊晋+温玉雯

    摘要：大同市处于华北地台的山西台背斜与阴山隆起的交接部位，地质构造复杂，构造活动剧烈，伴随着二次应力场作用的发展，使原有裂缝出现更多的次级隆起、凹陷以及产生多个裂纹。本文通过研究地裂缝的成因、分布、特征，得出地裂缝对大同市城市规划和建设带来的影响以及对市民带来的危害，并针对此问题提出合理有效的防治对策。

    关键词：地裂缝；灾害；防治

    1引言：山西省在华北地区构造单元之中处于东部地区的河淮活动板块和西部地区的鄂尔多斯稳定板块之间，称为台背斜。喜山運动时期形成了著名的山西地堑系，形成从北到南，雁列式排列的断陷盆地。大同市位于山西省最北端，处于华北地台的山西台背斜与阴山隆起的交接部位，地质构造复杂，构造活动剧烈，在喜马拉雅山运动时期，导致地壳应力松弛，形成桑干河新断陷。伴随着二次应力场作用的发展，使原有裂缝出现更多的次级隆起、凹陷以及产生多个裂纹。“地裂缝”是地面裂缝的简称。是地表岩层、土体在自然因素（地壳活动、水的作用等）或人为因素（抽水、灌溉、开挖等）作用下，产生开裂，并在地面形成一定长度和宽度的裂缝的一种宏观地表破坏现象。

    2地裂缝形成原因

    大同市地裂缝的形成原因分为自然原因和人为原因两种。自然原因包括新构造运动、地震活动、地面沉降等，人为原因以地下水过度开采为主，其次为常年的煤炭开采。

    2.1自然因素。在喜马拉雅运动时期，太平洋板块、印度板块分别与亚欧板块发生碰撞，太平洋板块因其密度较大便俯冲于亚欧板块之下，加之印度洋板块的向北挤压碰撞，致使我国构造应力场发生明显转换，使我国主压应力场方向变为北东-西南向，继而在板块运动的基础上出现大规模的断裂破裂系统，众多新断陷就此产生。山西地震带有频度高、强度大、震源浅的特点，在最近一次大同—阳高6.1级中强群震之后，伴随出现了多次小型余震，使得大同地裂缝也随之加剧，形成了大同地裂缝出现的高潮，大多产生于1983- 1984年、1989-1991年。大同市开始出现地面沉降在70年代早期并在80年代显著增加 ，大量资料证实， 大同市地面沉降包括着抽水引起的地层压密效应、区域地层负向垂直形变和邻区断层活动的牵引作用三种形变量的叠加。

    2.2人为原因。大同市水资源的建设和使用是以地下水开采为主，80年代以后，在人口增长和城市不断发展的推动下，大同市水量的使用逐年增多，与之相应的是地下水的过量开发与使用，并且在市区平原地区尤为严重，开采量已占总取水量的80%，在超负荷取水的情况下，大同市也随之产生了众多的降落漏斗，伴随着降落漏斗的发展和扩大，在地下断层的断裂运动也随之加大，从而地裂缝也开始产生。通过对大同市地裂缝的勘察，可以看出地裂缝一般会分散布局在地下漏斗的周边地区，例如：1983- 1985年之间，大同市地下水开始出现水位下降的现象，同一时间便形成了大同市机车厂处的漏斗区、城西处的漏斗区；从1980年开始，由于大同市不断加大对地下的水资源的开采与利用，致使地下水位骤降，引发城西的漏斗区范围的扩大并不断向NE方向延伸，同一时期便出现了大同市多条地裂缝。 根据对大同市地裂缝的调查统计，大同市地裂缝的形成原因中63%是由地下水过度开采造成的。

    大同市是全国最为著名煤炭生产地之一，煤炭开采在辽、金、元时就已很发达，随着时间的推移，大同市的煤炭开采量已达30亿吨。煤炭开采的日益增加也为大同市带来了一些问题，在开采过程中不仅会出现环境污染、煤矿事故甚至还会出现大面积的地表坍塌现象，这是因为开采过量使岩层紧致度酥松，导致地层错动，地表下沉，也正因如此也加剧了地裂缝的发育，为地裂缝的发展提供条件。

    3地裂缝的防治对策

    （1）加强法制规范，完善监察与管理机制。市政府应严格遵照《大同市地裂缝规范》等相关法规，强化法律实施，加紧地裂区工程地质勘察作业，切实执行基础设施用地的地裂缝灾害危险性评估。在地裂缝问题上各级政府和有关部门应完善监督与管理机制，加强领导，带动群众提高对地裂缝灾害研究与防治工作的重视程度，并把地裂缝的保护与预防工作视为最主要的管理内容。

    （2）建立群测群访网络，增强人们的防备和应对知识。设立多处监测点，紧密检测地裂缝的动态发展，以便及时采取防治措施。大力开展地裂缝防治宣传，提高居民节水意识，减少地下水的开采力度，改善水体的循环利用，解决城市供水紧张问题，编制地裂缝灾害防治预案。

    （3）加强对地裂缝的监测与修复，建立经费的投入机制。对于已探明的地裂缝执行实时监测，掌握其动态发展方向与领域，对已经形成的地裂缝实行回填、夯实，提高地裂缝带的性质 。提高地裂缝防治经费的支出力度，加大防治设备设施投入力度，积极开展地裂缝灾害调查、研究，以便充分掌握地裂缝危害发生原因与发展趋势，逐步完成对地裂缝危害的治理。

    （4）注重改进建筑物的建筑结构与材质，提高建筑物防震防裂的能力，避免地下管道横跨地裂缝。对于在地裂缝地裂区范围内的建筑物而言，要对建筑物的建筑结构和材质进行改进，并采用特殊方式进行加固，改进地裂区建筑物的基础结构，必要时可加厚建筑物的墙体以加大抗震性能，以及对地裂缝周围的建筑物要不定期进行检查，检测是否会受到地裂缝的影响，以便采取相应措施。在对地下管道设计时要尽量避免横跨地裂缝，若实在没有办法时可选用柔软性较好的接头或具有柔性结构的管体，也可以把直接埋入的方法改成悬空或高架的方法，以减少灾害。

    （5）始终要严格施行避让原则。在活动较大的地裂区以及可能殃及的区域尽量避免建设建筑物，可将其设计成为绿化用地，若地裂缝活动较小可建筑低层建筑物并且要求抗裂程度要高。城市在建设规划过程中要确定地裂缝带建筑的安全距离，应以现场调查、测试等多种结果为基础，及时避让。

    参考文献

    [1] 李树德，袁仁茂.大同地裂缝灾害形成机理[J].北京大学学报（自然科学版），2002，（第1期）.

    [2] 高中和，竺清良，季幼庭，等.江苏省地裂缝的分布特征、成因类型及防治对策研究[J].地震学刊，1997，（1）：1-10.