西安市高新區西太路沿線隱伏地裂縫特征及識別方法

摘要：西安市地裂縫發育，隨著城市建設的發展，隱伏地裂縫發育的三類場地區域大量暴露，給城市建設造成安全隱患。以西安市高新區西太路為例，通過地質調查、高精度工程地質鉆探勘察等手段，系統揭示了該地區隱伏地裂縫的發育特征和兩側地層沉積差異，提出了隱伏地裂縫的識別方法。結果表明：該方法不僅適用于具有明顯斷層標志層的區域，更在無明顯標志層的復雜地質條件下展現出良好的適用性和準確性。研究成果可為西安地區三類典型場地中隱伏地裂縫的識別與監測提供參考。

關鍵詞：地質災害； 地裂縫； 鉆探勘察； 西安市

中圖法分類號：P642.2文獻標志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.S2.006

文章編號：1006-0081（2024）S2-0019-03

0引言

目前，習慣把出露和未出露地表的地裂縫統稱為地裂縫［1-3］。隨著西安城市建設的不斷發展，地裂縫活動之處，地面及建筑物開裂、地下管道錯斷等，都對城市建設造成了安全隱患。為了更加安全地服務西安市工程建設，許多學者已對地裂縫進行較為深入的研究。張家明、林頌恩等［1-3］根據第四系松散地層中的勘探標志層的不同，將西安地裂縫勘察場地分為3類：① 一類勘察場地，指地裂縫已造成地表破裂且其與錯斷上更新統或中更新統的隱伏地裂縫位置相對應，通過工程地質調繪就可查清;② 二類勘察場地，指地表無破裂跡象，但場地內埋藏有上更新統或中更新統紅褐色古土壤，通過工程地質鉆探觀察古土壤的錯斷特征判定;③ 三類勘察場地，指不符合一、二類勘察場地。王立峰［4］通過工程實例總結出中更新統湖相沉積地層的沉積特征，李亞圣［5］通過實例總結出浐灞河階地全新統、上更新統粗粒相地層作為相對標志層，但是一些工程實例表明，這一結論尚有待商榷。

本文研究西安高新區西太路沿線隱伏地裂縫，其在現有工程建設中未在地表形成破裂的斷層，但在不均勻沉降達到一定程度后，可能會出現活動，在地表形成破裂。基于西高新西安地裂縫西太路沿線三類勘察場地內大量工程實踐，分析研究了地裂縫兩側地層沉積差異，提出該地區隱伏地裂縫的有效識別方法。

1沿線地貌特征及地裂縫分布

西高新西太路位于西安市西郊，沿線地貌單元主要為Ⅰ級沖洪積階地（平原），局部為Ⅱ級沖洪積階地（平原）（圖1）。Ⅰ級臺地淺部100 m以內自上往下的地層結構如下。

（1） 全新統洪積層。主要為黃土狀土或粉質黏土夾砂透鏡體。

（2） 上更新統洪積層。主要為厚層粉質黏土夾砂透鏡體，底界深度約40 m。

（3） 中更新統湖相沉積地層。主要為厚層粉質黏土夾薄層或粉質黏土與中砂不等厚土層。由于該區域地裂縫為隱伏斷層，無地表破壞跡象，且不存在古土壤標志層，所以屬于地裂縫三類勘察場地。

目前，西高新西太路已查明的地裂縫從北向南分布依次為f8，f9和f′9，f10，f11及f12。

2沿線地裂縫勘探方法及工作量布置

目前，查明地裂縫的勘察手段主要為鉆探和人工地震反射波法。根據DBJ 61/T182-2021 《西安地裂縫場地勘察與工程設計規程》，人工地震反射波法僅適用于長度大的線狀工程（地鐵、管廊等），且尚需對探明的異常點進行鉆探驗證。在實際排查工作中，最主要采用的判別地裂縫的勘察手段仍是鉆探。

西高新西太路沿線三類場地的相對標志層為埋藏深度在40 m以下的中更新統湖相沉積地層，因此該區域地裂縫勘察鉆孔深度不應小于80 m。由于該區域地層結構復雜，若鉆孔間距過大，易導致地層劃分出現錯誤，因此勘探鉆孔間距宜為40～50 m，在地層異常地段應加密鉆孔，確定三類標志層錯斷的相鄰鉆孔間距不應大于10 m。中更新統湖相沉積地層在地裂縫兩側由于本身沉積韻律不清晰，粗粒相沉積砂土層多以夾層或透鏡體形式存在，因此相對標志層應具有一定延伸性。

在具體布置中，首先收集周邊已有的地裂縫勘察資料，判斷出地裂縫大致走向，在場地內布置1～2條鉆探勘探線，控制地裂縫可能發育的區域。由于西安地裂縫走向多為北東向，排查剖面可沿場地西北角-東南角連線布設，孔間距40 m，發現異常點時，再在異常兩個鉆孔中間增加勘探點，最終加密至孔間距不大于10 m為止，一般情況下加密兩個鉆孔即可滿足勘察精度要求。然后，根據已查明的地裂縫位置，沿地裂縫走向，向排查剖面兩側進行追蹤勘察，具體布置時可在推測地裂縫位置處和沿垂直地裂縫走向方向兩側各20 m布置鉆孔，如發現異常可中間加密1個鉆孔，如無異常，可再沿垂直地裂縫走向方向兩側各20 m布置鉆孔，直至找出異常點為止，一般情況下6～7個鉆孔即可完成。這樣可以準確查明地裂縫位置，最大限度節約勘探工作量。

3沿線地裂縫識別特征

本文研究了西太路沿線共計52個工程項目。西太路沿線從北至南共有6條地裂縫，本次收集到工程項目具體對應的地裂縫見表1。

通過工程鉆探收集了該區域各條地裂縫勘探典型剖面，由鉆探剖面和相對標志層層底埋深（表2）可知，大多數情況下，全新統、上更新統洪積地層沉積相對較好，無明顯的地層錯斷跡象，無法確定地裂縫位置，而中更新統湖相沉積地層在沉積韻律上有沉積旋回和明顯的不連續現象，并且呈現下盤上升上盤相對下降規律。通過分析中更新統湖相地層的沉積旋回和每一沉積旋回地層的平面分布特征，根據西安地裂縫的傾向、傾角，可推斷隱伏地裂縫的地面位置，西安主地裂縫傾向為南傾，次地裂縫傾向為北傾，傾角一般約為80°。

由表2可知，在80 m深度范圍內，判別三類場地隱伏地裂縫的相對標志層主要分布在40～70 m，且都具有一定的連續性，一般以連續性較好的粗粒相沉積地層作為相對標志層，多個粗粒相沉積地層夾薄層細粒相地層可以作為同一套相對標志層進行判別。由于地層中粗粒相砂類土的對比性較差，錯斷產生的斷距一般難以確定。

地裂縫造成的差異主要表現為地裂縫兩側沉積韻律差異和相對標志層不連續現象，大致有幾種表現形式：① 一側為粗粒相沉積，而另一側為細粒相沉積，不存在尖滅現象；② 兩側粗粒相沉積不連續，有明顯的錯斷痕跡；③ 兩側粗粒相沉積的厚度一側較厚，而另一側較薄，差異明顯。

4存在的問題

除了深孔鉆探和人工地震反射波法之外，其他勘探手段和方法已被證明有效，但準確性較差，如氡氣測量、高密度電法等。該方法在地裂縫分布地段能反映出異常，但引起異常的可能因素較多，在探查地段往往測到較多的異常值而不能判定異常值是否由地裂縫所引起；即使準確，其位置誤差也較大，因此這些手段已不被采用。

由于三類場地隱伏地裂縫地表無出露痕跡，也不像二類勘察場地能夠根據紅褐色古土壤層的錯斷來直觀識別，需要對地層的沉積特征進行分析，以進一步確定地裂縫的位置，但不同的專家可能會對地質剖面有不同的判斷。因此，三類場地的地裂縫勘察仍然難度較大，目前還無法提出確定地裂縫錯斷的簡單有效判定標準。

5結語

對于西高新西太路沿線，通過大量工程鉆探剖面可以看出，中更新統湖相地層沉積韻律的變化和相對標志層的不連續現象可以作為判別斷層（隱伏地裂縫）的證據之一。對于整個三類勘察場地是否還有其他判別依據，還需進行后續研究。本文結合西太路沿線各條地裂縫的鉆探剖面，提出三類場地地裂縫識別的一些特征，為西安地區三類典型場地中隱伏地裂縫的識別與監測提供了參考。

西安地裂縫的勘察與研究已有40多年歷史，獲得許多寶貴的資料和經驗，但對三類場地地裂縫的判別仍無簡單有效的判定標準，這是今后地裂縫勘探研究的重點和難點，尚需業內同仁深入研究。

致謝

本文承蒙研究西安地裂縫的資深專家張家明教授審閱并提出寶貴意見，謹表衷心感謝！

參考文獻：

［1］張家明.西安地裂縫研究［M］.西安：西北大學出版社，1990.

［2］張家明.西安地裂縫場地勘察［C］∥中國地質學會工程地質專業委員會.中國地質學會工程地質專業委員會2006年學術年會暨“城市地質環境與工程”學術研討會論文集.北京：科學出版社，2006：244-247.

［3］林頌恩，李珍英.對西安地裂縫幾個問題的看法［J］.勘察科學技術，2006（1）：43-47.

［4］王立峰，姜可夢，吳群昌，等.西安地裂縫勘察研究的新進展［J］.城市勘測，2006（6）：74-77.

［5］李亞圣.有關西安地裂縫問題的幾點分析（勘察中）［D］.西安：長安大學，2010.

（編輯：李慧）