西安地裂缝的前世今生中科院地质地球

西安，十三朝古都，地处关中平原，北濒渭河，南依秦岭，中华文明的重要发祥地之一，关于西安，有着说不尽的灿烂文明，但我们今天不聊历史，而是来看看困扰古都近年的地质灾害——地裂缝。

「地裂缝：是指由于内外动力地质作用以及人为因素作用下，岩土体产生开裂，并在地面形成一定长度和宽度的地质现象」

前世—西安历史上的地裂缝

据史料记载，西安地区历史上至少发生过15次“地裂”现象，其中9次与地震相伴而生，最早是公元前年（汉朝），“五月城中地陷三十丈，六月地拆家陷死，八月地裂广三十六长百三十丈。”《太平御览》

不仅如此，在年华县发生8级地震时，《康熙咸宁县志》记载：“西安地裂缝横竖如画。”

今生—长安十四裂

自上世纪50年代至今，西安主城区先后出现了14条呈北东70°左右、带状分布的地裂缝，其分布之广泛，危害之巨大，在国内外城市建设中实属罕见，地裂缝所经之处，地表建筑物开裂坍塌、地下洞室错断塌陷、道路扭曲变形，严重制约了城市建设发展。

西安城区14条地裂缝分布图

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地裂缝的危害

大雁塔向西北倾斜近1m（左）；西安建筑科技大学图书馆地裂缝遗址（右）

西安作为文明古都，有大量的历史文化遗产正在遭受地裂缝的“侵蚀”，以大雁塔为例，由于过量开采承压水，不均匀沉降生成地裂缝，大雁塔一度向西北倾斜近1m，近些年通过封闭塔周围水井，目前大雁塔正逐步往中轴线回返。

右图是年唐山大地震后，在西安建筑科技大学形成的一处地裂缝，此处原为建大的图书馆，原馆拆除后保留了产生地裂缝的部分建筑基址，并在遗址上挂有“原图书馆地裂缝遗址”的牌子。裂缝内长有杂草，长约16.5m，宽约3.5m。此处裂缝为研究内外动力地质作用提供了资料，并具有很高的纪念意义与研究意义。

西安南二环长安立交桥地裂缝（左）；地裂缝导致的危楼（右）

位于西安南二环的长安立交桥自年建成投入使用后，由地裂缝导致的错位最大已达40cm，严重影响了桥体稳定性，另外，立交桥下路面也可见明显裂缝，呈北东65°，宽15-30cm（已修补）。

西安韩森寨寨长乐新城E区楼房

西安部分处于地裂缝带上的建筑群，因为地裂缝产生的不均匀沉降，普遍出现开裂变形，裂缝呈上宽下窄，并且地裂缝经过的地下设施，在长期拉张应力的作用下，也受到了一定程度的破坏，混凝土和金属管道往往被拉断，上下错开，地裂缝两侧错动导致地铁隧道结构开裂，设施变形。总的来说，地裂缝给城市建设出了道难题，如何在合理规避裂缝的前提下进行基础建设，还需要科研人员与市政管理人员进一步思考与规划。

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地裂缝的成因

地裂缝的形成原因复杂多样，地壳活动、水的作用和部分人类活动都可以导致裂缝的产生。关于西安地裂缝的成因机理，研究初期主要包括构造成因说以及地下水成因说，随着研究进一步深入，将二者统一的活断层成因说较好的揭示了西安地裂缝的形成演化。

①构造成因说

西安地处临潼-长安断裂带，其为渭河盆地北东向的铲状正断层，错断中心位于西安市东南郊，而如今14条主断裂基本都处于断层上盘（北西盘），受北西-南东向拉张应力作用，上盘的下降诱发一系列次级小断裂，其走向与主断裂相同，倾向与之相反，西安地裂缝就是临潼-长安断裂在新构造时期以来受北西-南东拉伸应力下诱导生成的一系列次级断裂。

临潼-长安断裂活动模式（a）及导致的次生断裂（b），据李新生（）

②地下水成因说

西安市于年以后大量开采承压水（-m），由于过量集中开采，地层补给量远小于开采量，城区承压水位不断下降，继而引起大面积差异沉降，沉降两侧岩土体变形超过其极限应变能力而导致地裂缝产生。

据统计，西安地裂缝产生部位与承压水位差异下降高幅度地区分布吻合，延伸方向也一致，侧面印证了地下水成因说的可能性。

③活断层成因说

通过对标志层的古土壤层错断断距研究以及浅层地震勘探资料分析，发现断距随着埋深而增加，并且西安地裂缝具有周期性活动的特征，在渭河盆地历史中，地裂缝强烈活动期集中在汉、唐、明三个时期，并且地裂活动和地震活动在时间尺度上极为接近，故有学者认为西安地裂缝是因为现今处于活断层的活跃时期，加之过量开采承压水进一步使断层活化，综合致使地裂缝发生。

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地裂缝的防治

西安地裂缝的存在严重制约了城市现代化建设的发展，由于地裂缝本质是深部构造活动向地表延伸的断裂活动之痕迹，因此人类无法阻止其活动。所以只能是在查明其分布范围之后，在拟建物规划设计时予以避让，在地裂缝影响范围内的建筑采取相应结构措施进行防护。

1.减少人类活动的影响

研究表明，西安地裂缝活动量70%-90%是由抽取承压水引起的，所以只要控制承压水开采，就能控制地面沉降和地裂缝强烈活动。

地裂缝活动导致水管破裂

西安市年8月起引入黑河水作为城市供水水源后，部分地段承压水开采量减少，该地段内地裂缝活动有所减弱，使地裂缝灾害大为减缓。

2.采取合理的避让措施

由于地裂缝活动对建筑物破坏的难以抵御性，地裂缝灾害防治主要以避让为主，其关键是合理避让距离的确定。

在地裂缝影响区内的建筑，应增加其结构的整体刚度和强度，体型应简单，体型复杂时，应设置沉降缝将建筑物分为几个体型简单的独立单元，单元长高比不应大于2.5。

3.加强地裂区的工程地质勘查工作

通过对地裂缝的长期监测，设置各种监测点，密切注视地裂缝的发展动向。通过观测资料的长期积累，了解地裂缝活动的时空特点，以进一步分析其成因，并对西安地裂缝今后的活动状况进行预测，为城市地裂缝灾害的防灾减灾提供可靠的依据。

参考文献

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[2]高金川,王四海,王雪芹.西安地裂缝活动现状与防治对策[J].勘察科学技术,(06):7-11.

[3]石玉玲,门玉明,彭建兵,刘洋.西安市地裂缝对长安路立交桥致灾机理调查研究[J].中国地质灾害与防治学报,,20(02):65-69.

[4]沈红艳,付善春,李世成,王福龙,刘佳易.西安地裂缝成因机理及灾害防治措施分析[J].安阳工学院学报,,17(04):83-87.

美编：鲁方圆

校对：李玉钤

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