本文是一篇工程论文发表，本文通过实地调研和收集查阅大量资料，研究了西安地裂缝的发展历程，剖析了西安地裂缝的分布状况、基本特征及活动概况，分类总结了地裂缝危害的现状和特点，分析了地裂缝破坏基本特征，通过有限元分析，研究了建筑物距地裂缝不同距离时对结构的影响，制定了地表建筑物、道路桥梁工程、地铁工程、地下管线工程等不同方领域内地裂缝病害防治对策，列举了地裂缝场区建筑物病害防治工程实例。
1 绪论
1.1 研究背景及意义
2010 年在国家战略关中—天水经济区规划实施的大背景下，“大西安”首次被人们提出。2018 年 2 月，西安正式成为第九个国家中心城市，城市发展目标再次“升级”，建设丝绸之路经济带新起点，举力打造两个“新高地”，全力建设国际化大都市“新城”和历史文化“古城”。“十四五”期间将是我国由全面建成小康社会向基本实现社会主义现代化迈进的关键时期，同时也将是西安加快追赶超越的“黄金时期”，然而，频繁的地裂缝灾害给城市建设和经济发展带来了很大的困难。
地裂缝是在内部和外部应力以及人类活动的作用下，岩土层和地表层发生的变形和破坏现象[1][2]。它会严重破坏各种建筑物、道路和桥梁、地下管线和地铁工程，所以，地裂缝是研究区域内的主要地质灾害现象之一[3][4]。
除了西安市区分布着大量地裂缝外，咸阳市区、泾阳县、三原县都有地裂缝的活动。这些地裂缝已经造成了严重的经济损失，仅在西安，截至 2011 年地裂缝造成的损失累计超过 50 亿元，危害还在持续发生，这严重限制了城市建设[5]。随着近些年来西安城市经济指数的快速增长，人口数量的不断增加，城市开发建设步伐进一步加快，预计为未来地裂缝活动速率和规模还将继续加快和扩大。
1976 年河北唐山突发里氏 7.8 级大地震，震感非常强烈、影响范围超广，此次严重的地震也加剧了西安地裂缝的频繁发生，在 1977 年时引起了政府部门和科研人员的高度关注，并于当年组织实施了野外联合实地调查，提出了这样的观点：西安地裂缝是结构性地裂缝——即构造地裂缝。自 1980 年代以来，前辈们根据地质环境，利用遥感，钻探，仪器监测等方法对西安及其周边地区的地裂缝进行了更深入、更系统的研究，提出了地裂缝不同形成机理的观点和防治对策[6]。在新世纪，除上述调查研究外，还对地裂缝的风险评估和预防措施进行了一些研究。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内现状
早在 4000 年前，在一些中国历史书籍中就曾有对地面裂缝的描述。尽管地裂缝活动的记录逐渐变得越多越详细，但是唐山大地震之后，人们才开始对地裂缝有了系统的研究[2]。1950 年末期出现在西安西南郊区的西北大学校园内的地裂缝是我国第一个现代地裂缝[7]。目前，西安是我国最典型、最严重的因地裂缝造成损失的城市。经过长期的调查研究，研究人员对西安地裂缝的成因类型和形成机理提出了不同的看法。有关西安地裂缝的成因机理，国内观点与国外观点基本相同，分为抽水原因，构造原因和综合原因。
1.抽水成因
易学发等得出的结论是：西安地裂缝的形成和发展，主要是人们对承压水的过度开采引发的地表不均匀沉降[8]。此外，西安地区特殊的地质、地貌等构造也有助于地裂缝的形成；易学发和吴在宝也从地裂缝的空间分布角度阐述了地裂缝和地面沉降之间的关系[9][10]，即西安地裂缝是由地面的差异沉降引起的。王卫东等从两个方面研究得出了相同的结论，一方面是从土动力学的角度分析了地裂缝的形成机制，另一方面是使用二维有限元方法，通过建立二维稳态模型和数据模拟，分析了深井承压水开采水位下降、地面差异性沉降和地裂缝的活动速率之间的关系[11]；吴富春等人根据对地热水开采与地面沉降、地裂缝发育分布的分析判断，西安地裂缝的活动主要是由于承压水的过度开采所致[12]。
2.构造成因
（1）构造重力扩展成因
赵其华等认为临潼—长安断裂的拉张运动造成了侧向倾滑为主、兼有张裂，从而形成了地裂缝。造成地裂缝形成和发展的还有地幔隆起在盖层中拉张应力[13]。
（2）断块掀斜成因
张家明认为[6]，西安地区临潼—长安断裂构造运动的加速活动，主要是骊山断裂的西北掀起、东南倾伏运动，它所包容的西安书斜式构造也受之影响步入一个活动周期，十几条断块都不同程度出现了自南向北的倾斜，正断层组逐渐活动暴露在地表，形成了地裂缝，可以总结为以断块掀斜为主要活动形式的伸展断裂系活动。上世纪七八十年代过度抽取深层承压水加剧了地裂缝活动速率。
2 地裂缝活动作用下工程病害调研
2.1 西安地区地裂缝概况
西安地裂缝在规范《西安地裂缝场地勘察与工程设计规程》DBJ 61-6-2006 中的定义是：在过量开采承压水，产生不均匀地面沉降的条件下，临潼～长安断裂带西北侧（上盘）一组北东走向的隐伏地裂缝出现活动，在地表形成的破裂[23]。西安地裂缝作为一种特殊的地区性灾害地质现象，根据历年的勘察、研究表明，西安地裂缝是隐伏地裂缝活动产生的地表裂缝，根据出露状态的不同，可分为已出露地表的地裂缝和未在地表出露的隐伏地裂缝[24][25]。
2.1.1 分布及特征
西安地裂缝分布范围广阔，东到灞河，北临渭河，西至皂河，南达清凉山，覆盖面积已达 250 平方公里。根据对地裂缝的现场调查和现有研究数据，在西安地区发现了出路地表的 14 条（f1～f14）主地裂缝，出露总长度已达到 72km，延伸长度约 105km，同时还发现了 3 条次生地裂缝（f5’、f6’、f9’），这些地裂缝均处于临潼～长安断裂、渭河断裂、浐河断裂围限中，并且随着城市的不断发展，在各种因素影响作用下，西安地裂缝还在发生着变化[26]。
2.2 地裂缝危害现状
从人们开始发现和研究西安地裂缝，至今已经历了半个世纪，西安地裂缝已经成为一种特殊的地质灾害现象，由此引发的各类危害问题长期制约着城市的进步与发展。对于地裂缝成因主要是以构造运动为内因，人类活动为外因，特别是唐山大地震以后，人类频繁的抽取地下承压水活动，加剧了地裂缝活动的速率和强度，由于地表土体不均匀沉降造成了大量建筑物、构筑物、地下工程等出现不同程度的病害。其中，以地表建筑物数量最多，包括历史文化古迹、民房、公共建筑等；城市道路及基础设施遭到破坏的已达几十处，甚至包括桥梁立交。随着近十几年城市轨道交通快速发展，在地铁建设中面临同样的问题，如何做好地裂缝病害防治成为一个全新的课题和挑战。下面通过实地调研地裂缝危害实例，总结地裂缝的基本破坏类型，为地裂缝病害防治对策研究奠定基础。
2.2.1 建筑物病害实例
1.西安建筑科技大学原图书馆西安建筑科技大学雁塔校区原图书馆于 1956 年学校并校时成立，在原图书馆建筑物下有西安地裂缝丈八路—草场坡—纺渭路地裂缝（f6）穿过，该地裂缝自上世纪七十年代起剧烈的活动，导致原图书馆地基基础遭到严重的损坏、破坏（见下图 2.2、图 2.3），地基基础上盘下降、下盘相对上升，最终原图书馆被迫报废择地重建。拆后的原图书馆地裂缝遗址被学校用于西安地裂缝的研究以及科研活动。新图书馆在选址时避开了西安地裂缝（f6），已于 2000 年 2 月建成投入使用。2015 年西安建筑科技大学原图书馆地裂缝遗址被正式列入西安市全国第三次文物普查不可移动文物目录。
3 地裂缝活动作用下对建筑结构的影响及防治对策研究.......................27
3.1 有限元分析..................................... 27
3.1.1 工程概况...................................... 28
3.1.2 计算工况.................................. 31
4 工程实例分析...................................51
4.1 工程概况.................................... 51
4.2 设计与施工................................ 51
5 结论与展望....................................... 67
5.1 本文研究结论......................................... 67
5.2 下一步研究展望...................................... 68
4 工程实例分析
4.1 工程概况
清凉灞柳项目位于西安市灞桥区、灞河生态走廊核心地段，周围生态环境优美，该项目总占地面积约 100 亩，规划总建筑面积约 22.5 万 m2，主要包括高层组团 8 栋楼，洋房组团 6 栋楼，商业综合 1 栋楼，配套幼儿园 1 栋楼，以及各栋楼地下室、中庭地下室、地裂带地下室等工程。
根据查阅拟建项目区域地质资料，以及收集到的周边已有勘察成果资料，本工程场地为灞河东岸漫滩。地层自上而下为第四系全新统、更新统洪积和湖积粉质黏土、砂层及圆砾或卵石层。地下水位埋深约 22m。根据地面调查结果显示，本工程场地地表未见西安地裂缝明显的活动迹象。
《西安地裂缝场地勘察与工程设计规程》DBJ 61-6-2006 中明确要求建设场地或场地附近有地裂缝通过时，工程设计和施工前除应进行岩土工程勘察外，还应进行专门的场地地裂缝勘察[24]。
本项目在实施前组织开展了地裂缝场地地质勘察，同时在建筑物结构设计时重点考虑地裂缝活动带来结构病害影响及应对防治对策，同时组织召开了地裂缝避让距离方案专家论证会。
5 结论与展望
5.1 本文研究结论
本文通过实地调研和收集查阅大量资料，研究了西安地裂缝的发展历程，剖析了西安地裂缝的分布状况、基本特征及活动概况，分类总结了地裂缝危害的现状和特点，分析了地裂缝
