长安地裂缝成因机理及活动性研究

Chang’an earth fissures develop in the Lintong-Chang’an fault zone in the south of Xi’an city. With the specific geological setting, ground cracking occurred several times in this area in last century 1930's to 1950's. With the rapid urban spatial expansion of Xian City, the region will become new city land, so it is of great engineering significance to study earth fissures’ genetic mechanisms and activity. On the other hand, because of its special geological background, the project will not only fill the gap of this research field, but also expand the cognizance of the Xi’an earth fissures, which will help to further understand earth fissures’ genetic mechanisms and inducing factor of activity developed within whole Xi’an area. Furthermore, it is helpful to deepen the understanding of the relationship between the large tectonic fault zone and the ground fissure associated. . Through investigating the plane distribution regulation, profile feature of the Chang’an earth fissures and the stress field characteristics, fault activity regularity and stratum structure of the research area, this project aims to explore the formation mechanism of the Chang’an earth fissures under the condition of extensional tectonic setting through the method of numerical simulation of geologic model. On the basis of above, how the pumping inducing ground cracking will be researched by establishing the consolidation settlement models, and furthermore, the earth fissures' activity in the future will be predicted and the corresponding prevention measures will be put forward.

长安地裂缝发育于西安市南侧临潼－长安断裂带内，早在上世纪30~50年代就多次出现过地表开裂现象。随着大西安建设的城市空间拓展，该区域将成为新的重要城市用地，因此对长安地裂缝进行成因机制和活动性研究具有重要的工程意义。同时，由于其地质背景的特殊性，对长安地裂缝的研究不仅会改变其研究空白现状，也是对西安地裂缝研究的补充和深化，从而形成对整个西安地区地裂缝体系的形成机理、活动诱因的完整认识，并且有助于深化理解大型构造断裂带与地裂缝伴生关系。.本项目拟从长安地裂缝的平面分布规律、剖面形态特征等入手，结合区域应力场特征、断裂活动特征、地层结构特征等，通过构建仿真地质模型，研究在拉张构造格局中该类地裂缝的构造成因机理。在此基础上，根据地层结构、土力学和水力学参数等，建立抽水固结数值模拟地质模型，研究抽水作用下对长安地裂缝活动的触发、放大作用，预测长安地裂缝未来活动性，并提出科学合理的防治对策。

本项目研究内容主要为长安地裂缝构造成因研究和长安地裂缝活动性研究，通过研究工作，得到如下主要研究结果：. （1）研究区域内目前发现6条长安地裂缝，均位于临潼-长安断裂带内碟状洼地的北侧边缘，碟状洼地大小多为1~2km。长安地裂缝具有走向基本平行于临潼-长安断裂、南倾南降正断、倾角75~80°、古土壤标志层断距约1~3m等特性。. （2）根据人工地震勘探成果等资料认为，临潼-长安断裂带的伸展断裂活动造成断裂上盘断块下降，并伴有一定的掀斜旋转，形成张开临空面，在重力作用下，上盘的临空面塌陷下滑，形成次一级的正断层，在地貌上形成目前长安地裂缝周围的碟状洼地特征，洼地北缘的次级正断层构成了长安地裂缝的构造基础。. （3）InSAR处理结果表明，研究区主要存在两大地面沉降区—凤栖原沉降区和航天城沉降区。2012-2015年凤栖原附近的沉降平均速度约为70mm/a，地面累积沉降量最大约500mm。航天城沉降区大约开始于2012年，最大沉降速率逾30mm/a，2017年以后沉降速率减缓。. （4）仿真数值模拟表明汲取地下水会加速长安地裂缝活动，但实际地面调查和资料收集，研究区内未发现长安地裂缝活动迹象。. （5）临潼-长安断裂带内区域与断裂带北侧的西安城区属不同地貌单元，又因长安地裂缝构造成因与西安地裂缝构造成因完全不同，导致长安地裂缝的活动性不同于西安地裂缝活动性，在目前抽取地下水强度下，长安地裂缝不会出现似西安地裂缝引发的地质灾害。. 科学意义及应用：研究区域内布置了大量的城市建设和工程建设项目，掌握长安地裂缝的分布规律和活动性，对城市规划、项目选址、跨地裂缝工程的设防等都具有重要科学指导意思。本项目研究结果已在工程界内得到应用，目前西安地铁工程和工民建项目跨越长安地裂缝时不再考虑其活动性，研究成果的应用产生巨大的经济效益和社会效益。