1、西安某跨地裂缝建筑的技术措施,LOGO,LOGO,内容组成,地裂缝,西安地裂缝,煤矿院办公楼工程案例介绍,结果与讨论,地裂缝是一种常见的地质灾害，在全世界范围内都有分布，我国西安市地裂缝的规模是非常典型的。地裂缝是地表岩、土体在自然或人为因素作用下，产生开裂，并在地面形成一定长度和宽度的裂缝的一种地质现象。地裂缝的形成是指强烈地震时因地下断层错动使岩层发生位移或错动，并在地面上形成断裂，其走向和地下断裂带一致，规模大，常呈带状分布。,地裂缝,西安地裂缝,自二十世纪 50 年代后期以来，西安市区自北向南分布 14 条地裂缝。分别是：（1）城北大明宫-辛家庙地裂缝带（f1 ）；（2）城北红庙坡-龙
2、首村-八府庄地裂缝带（f2）；（3）城西劳动公园地裂缝带（f3）；（4）城西南边家村（西北大学）地裂缝带（f4）；（5）城南和平门外地裂缝带（f5）；（6）草场坡（秦川厂）地裂缝带（f6 ）；（7）小寨路（铁炉庙）地裂缝带（f7）；（8）大雁塔-北池头地裂缝带（f8）；（9）电视塔北陕师大地裂缝带（f9）；（10）新开门至电视塔南地裂缝带（f10）；（11）南寨子新小寨地裂缝带（f11）；（12）东三爻地裂缝带（f12）；（13）曲江池地裂缝带（f13）；（14）清凉山地裂缝带（f14）。,西安地裂缝平面分布图,西安地裂缝,西安地裂缝是在西安正断层组的基础上发育起来的，由南而北在黄土梁洼之间有
3、规律排列，均位于黄土梁的南侧，呈带状分布。在平面上呈左行雁列，主体走向为NE7080。它们一般都由主裂缝及其下降一侧的次级裂缝组成地裂缝带，带宽 38m，局部可达 2030m。各条地裂缝带大体呈等间距近似平行排列，间距为0.42.1km，平均约 1km。,西安地裂缝与地貌构造关系图,西安地裂缝分布规律,(1)方向性：西安 14 条地裂缝延两个固定方位延伸，其中 6 条地裂缝较严格地按照NE7585方向展布。其中有 4 条地裂缝的部分段落按照 NE5060方向延伸，这些段落拐弯后复又按 NE7585方向伸展，它们基本不受地形地物的影响。 (2)成带性：14 条地裂缝在横向上，均由一条主干裂缝和
4、212 条伴生或次级地裂缝组宽 5 40m 的裂缝带，最宽可达 110 m，成带定向延伸，地裂缝带总张开量 350 cm。 (3)似等间距性：14 条地裂缝带展布大体相互平行，其间距大致相等。相邻地裂缝带的间距为 1.01.5km。这一特征反映了控制各地裂缝带的先存断裂具有似平行等间距性特征。 (4)位错同步性：除南端师大（f9 )和新开门(f 10)两条地裂缝外，其余地裂缝的南盘地面皆向东错移，其水平位错量为 05cm：裂面皆向南倾，南盘地面下降 1.014.2cm；单缝张开 1 8cm，实为一个三维活动位移场，其中南侧下降最大，张量次之，左旋扭量最少，三者之比在 19761989 年为 1
5、0 ：3：0.8，近年三者之比为 3：1：c(注 c 指在测量误差之内)，表明西安地裂缝位错活动现状是以南盘下降为主的。 (5)多级性：作为西安地裂缝主体的一些地裂缝具显著的多级性，同级地裂缝走向相同，侧列再现首尾相接，排成左行雁列式，组成高一级的地裂缝带，实为剪切破裂带。这种图像在西安地裂缝出现的早期尤为明显，与唐山 7.8 级地震主破裂带地裂缝图像颇为相似。对于各级地裂缝而言，皆由次一级的羽状张扭性地裂缝组成。,西安地裂缝,西安地裂缝走向玫瑰花图,西安正断层走向玫瑰花图,对比西安的地裂缝走向和西安的正断层走向可知，西安地裂缝走向的优势方向和西安正断层走向的优势方向基本一致。可见，西安地裂缝
6、的走向分布与断裂构造的发育与展布密切相关，具有明显的继承性和一致性。,地裂缝扩展发育特征,振动开始前，模型箱表面未见任何裂缝出露(见图a)；随着振动荷载施加，隐伏地裂缝先是局部出露，并逐渐贯通(见图b)；贯通的地裂缝宽度逐渐增加(见图 c)；随着地震持续时间增加，模型箱表面与裂缝正交方向有细小裂缝出现(见图d)；裂缝宽度进一步增加，上盘场地与其正交方向有多条裂缝出现(见图 e)。,地裂缝扩展发育特征,试验中模型箱体表面的裂缝扩展及土体开挖后两侧的擦痕表明，当地震动力荷载作用时，在急剧应力作用下，隐伏地裂缝上层覆盖土体开裂，同时在地裂缝所处区域深部的土体颗粒运动，上覆的新生裂缝便成为地裂缝中松散
7、充填土体的上行通道。 地震运动不仅能引起地裂缝出露，同时还在地裂缝上盘引起次生裂缝；随着地震引起的地裂缝开合，深部土体沿裂缝逆行而上。,核心内容,煤矿院办公楼,F6地裂缝的活动变形 及其性状描述,1. F6地裂缝总的形态是断断续续,时隐时显,从城南西南向东北方向展布。F6地裂缝中段活动强烈,是重灾区,也是煤矿院办公楼灾害点所在地段。 2. F6地裂缝的形状是由几条裂缝组成的裂缝带,宽约8m。 3. 从1980年在煤矿院办公楼地下室F6地裂缝带上建立的两个钢板咬合式观测点的长年观测中发现,地裂缝带内的主裂缝显示以向南沉降为主和水平张裂为副的双向变形性质,地面上显示垂直地形变陡变带、破坏性很强。
8、4. F6地裂缝显示明显的变异分界线,煤矿院办公楼正处在变异分界线的强烈活动段一侧,其东为强烈活动段,灾害惨重;其西为轻微活动段,灾害较轻。总的性状表现为持续性、缓慢性、分带性、双向性和集中性。,西安和平门外F6地裂缝分布图,煤矿院办公楼座落在西安市和平门外雁塔路西侧。大楼场地位于渭河I级阶地中部,地形平坦,高程为413m,其下为约4500m厚的第三纪碎岩系和600一1000m厚的第四纪土状和沙土状河湖相沉积物。,1979年,发现办公楼南侧下沉,在中单元南侧沉降缝处出现明显的落差。大楼墙壁上出现51条宽为28mm的新裂缝,场地上见到一条主裂缝从大楼中单元南侧沉降缝处穿越,沉降缝向南张裂26mm
9、,沉降缝周围的砖墙被挤碎,楼板错位,大楼结构的整体性遭到破坏。,采用综合方法进行勘察监测,认为煤矿院办公楼裂缝变形的主因是地裂缝活动引起的,大楼裂缝是地裂缝灾害的反映,排除了其它原因。,裂缝变形及其治理对策,在西安市考察中见到两种处理模式:一种是在楼房断裂破坏处,即主裂缝带上作高强度加固措施;一种是将楼体中问破坏段拆除,在两头保留两个互不联系的独立单元。但治理效果均不理想 ,前者重新裂开;后者出现两个独立的楼体向南侧倾斜,且南单元大于北单元。从总体上看,楼体强度差,安全度不够,环境上也不美观。,对被地裂缝横切的煤矿院办公楼的处理思路是保持楼体的原来风貌,不拆除楼体破坏部分,将楼体分成几个独立的
10、单元,结构上采取分离加固措施;即保持楼体和每个单元的整体性,又留有自由活动的余地。具体技术结构措施是以原楼体沉降缝为界,将其分成三个独立的单元,分别加固。加强中单元下部的水平约束,增强其刚度和抗拉能力,使地裂缝张性活动传递到上部建筑物的水平力有所减弱,并作抗震加固措施。,抗震加固处理主要技术措施是在南北单元靠近沉降缝处承重墙不闭合的房间的中部各设一道抗震横墙。又在南北单元外纵墙的窗间墙进行加固。,治理地裂缝灾害的具体措施,图,处理后的效果反应及其发展趋势,大楼保持相对稳定,楼前埋伏的水管断裂，门前传达室进一步下陷开裂,地面裂缝增宽；雁塔路南侧断陷，先后多次填铺处理；石油仪表厂主楼局部拆除处理。
11、,办公楼随地裂缝在动,F6地裂缝活动仍很活跃,楼体南单元总下沉量110一150mm, 楼顶西南角向南下沉150mm,水平张裂140mm,楼顶东北角向南抬高170mm。北单元楼体与南侧中单元接触处出现50mm宽的水平张裂。,处理结构措施加大了各单元的强度,使其保持相对稳定,各单元之间采取了分离措施,适应了地裂缝的活动变形规律,维护了单元的整体性，控制了突变，延长了大楼服务使用年限。,我们根据宏观地质资料和监测成果分析,地裂缝仍处在活跃期,短期内没有衰减的迹象。煤矿院办公楼的地裂缝灾害仍有发展的趋势,大楼地裂缝南侧每年将以11一12mm的速率继续下沉,楼体上部裂缝将会继续扩大,导致大楼中单元进一步
12、向西南倾斜。,西安地裂缝研究多为区域性宏观理论研究,这些研究成果为防灾减灾和地裂缝深化研究起了导向作用,但与治理结合不够, 期望学术界加强防治地裂缝灾害的研究，为防灾减灾提供新的研究成果。,分离加固处理方案的技术观点是在地裂缝带上不作硬性结构加固措施,只作分离断开措施,容许其活动变形;又针对地裂缝活动变形性状,把加固点放在被地裂缝切断和牵引的办公楼单体结构上。,煤矿院在地裂缝区防灾具体技术措施有三:其一,新建楼房位置设在地裂缝带两侧,与主裂缝保持距离;其二,强化楼房基础,南楼采用独立基础,北楼采用片伐基础;其三,加强楼房整体结构,南北二楼均采用框架结构。,分离加固处理方案概括了集体智慧的结晶,进一步揭示了地裂缝的机理,开拓了治理地裂缝灾害的新领域。,结果与讨论,参考文献,1王泰书，王敏霞.西安地裂缝灾害治理的研究以煤矿院办公楼为例J.灾害学，1996,11（3）. 2刘妮娜，黄强兵，门玉明，彭建兵.地震荷载作用下地裂缝场地动力响应试验研究J.岩石力学与工程学报，2014,33（5）. 3潘春娟.西安地裂缝工程灾害机理模式及防治对策研究M.长安大学学报，2008 4杨培涛.跨地裂缝建筑物基础破坏机理和影响范围的研究D.长安大学学报，2015,谢谢,Thank you,LOGO,
