陕西西安地区地裂缝概况

西安地裂缝概况西安地裂缝是西安市主要的地质灾害之一。

自西安发现地裂缝以来，迄今为止在南起长安- 临潼断裂，北到孙家湾新房村西起西户高速东侧东到灞桥范围内出现有多条地裂缝带;西安规划区已基本查清的11条活动地裂缝。

西安地裂缝分出露地裂缝和隐伏地裂缝两种, 多呈带状分布, 地裂缝的分布与西安原始古地貌有密切的关系, 地裂缝都出现在古梁的南坡, 分布在古梁到古洼的地貌转折部位。

根据多年来对西安地裂缝的研究, 西安地裂缝具有以下主要特征: 相邻地裂缝间距为6~ 2 0km, 平面形态呈不等间距平行排列。

近似平行于临潼长安断裂,。

地裂缝具有很好的延伸性,每条地裂缝的延伸长度长达数公里至数十公里, 其活动方式是缓慢的蠕动方式, 地裂缝上盘下降, 下盘相对上升。

修订后的《西安地裂缝场地勘察与工程设计规程》, 新规程中, 根据勘探标志层的不同, 将西安地裂缝场地分为一、二、三类。

一类场地的主要特点是: 场地内的地裂缝是活动的, 在地表已形成破裂, 有些场地地表破裂有较长的延伸距离。

在这类场地进行地裂缝勘察时, 可以通过现场地裂缝调查的方法, 追踪地表破裂的延伸方向、延伸距离, 选择典型破裂点, 测量其平面坐标。

对地面破裂受到掩埋的场地, 可以采用槽探的方法揭露出地裂缝,根据地裂缝的倾向、倾角, 确定地裂缝延伸到地面的位置并测量其坐标数值。

二类场地的主要特点是:②地内的地裂缝现今没有活动, 或活动产生的地表破裂已被人类工程活动掩埋。

②场地内埋藏有上更新统或中更新统红褐色古土壤。

在这类场地进行地裂缝勘察时, 采用以钻探为主的勘探方法, 查明上更新统或中更新统红褐色古土壤的产状和错断位置, 测定其延伸到地面后的地裂缝位置和坐标数值。

不符合一类场、二类场地条件的地裂缝场地都可属于三类场地。

三类场地主要特点是: ①埋藏深度40~ 80 m的中更新统河湖相地层。

② 60~ 500 m深度内有可连续追索的6个人工地震反射层组。

三类场地地裂缝勘察难度最大, 需要对有关资料进行综合分析研究, 以确定地裂缝是否存在。

抗滑桩作为治理滑坡的有效工程措施, 在世界各国滑坡治理中占有重要的地位。

关于抗滑桩设计方法, 这里仅讨论极限平衡设计方法。

主要包括桩所承受的不平衡下滑力、桩前抗力、桩的内力、桩间距。

桩所受的下滑力大小我国的抗滑桩设计, 多用刚体极限平衡法中的传递系数法来计算抗滑桩所受边坡的作用力。

潘家铮提出在边坡原始情况下用传递系数法计算的各分条的下滑力绘制天然下滑力曲线、用达到设计要求的安全系数时边坡的下滑力绘制的设计下滑力曲线, 用两条曲线在抗滑桩所在位置处的差值作为桩所承受的滑坡推力值。

桩前抗力的大小抗滑桩受到滑坡推力作用后, 通过抗滑桩将滑坡推力传递到滑动面以下桩周的岩、土中, 此时桩下部的岩、土因受力而产生变形, 当应力与应变成正比例增加时属弹性阶段; 超过弹性极限状态后应力增加不多而变形骤增时, 属塑性阶段;当应力不再增大而变形不止时则达到破坏阶段。

当变形在弹性阶段时, 滑床中桩前、后的岩、土抗力按弹性抗力计算; 当变形处于塑性阶段, 抗力近似地等于该地层的地基系数乘以相应的与变形方向一致的岩、土在弹性极限状态时的压缩变形值, 或用该地层的侧向允许承载力代替。

滑坡推力和桩前滑体抗力的分布目前, 一般认为滑坡推力的分布图式有三角形、矩形和梯形三种。

林鲁生等认为真正的散体呈三角形分布, 岩石滑坡按矩形分布, 对沉积年代久、具有一定胶结的滑体, 梯形分布比较符合。

有锚索的刚性抗滑桩按梯形计算, 而弹性桩则应按抛物线分布。

有学者建议: 当滑体是粘聚力较大的地层时,其推力分布图式可近似按矩形考虑; 如果是以内摩擦角为主要抗剪特性的推积体, 推力分布图式可近似按三角形考虑; 介于二者之间的, 可按梯形分布。

对滑动面以上土体抗力的分布图式, 一般均按三角形考虑。

桩的内力计算在我国抗滑桩的工程设计中, 一般把抗滑桩分成两部分, 滑面以上用悬臂梁进行计算, 滑面以下按地基梁计算。

有的则整个桩体都按弹性地基梁计算。

按弹性地基梁计算桩身内力和变位时根据对地基系数的假定的不同,有若干种方法。

合理的桩间距对于合理的桩间距的确定目前工程上还没有很成熟的方法, 通常是以经验值来控制, 并用桩间土体与桩侧两面所产生的摩阻力不小于桩间滑坡推力作为控制条件进行间距的校核。

合适的桩间距应该使桩间滑体具有足够的稳定性, 在下滑力作用下, 不致从桩间挤出, 应按稳定土体的拱作用理论和塑性土体中的塑性理论来决定。

嵌岩桩是桩端嵌固于岩石之中的一种桩基础形式，它承载力较高、造价低廉、施工简便、抗震性能好，已被广泛应用于建筑、市政、公路桥梁、港口码头等工程领域。

嵌岩桩的定义是首先需要明确的问题。

国内外很多学者认为不论岩体的风化程度如何，只要桩端嵌入岩体中的桩就称为嵌岩桩。

按桩侧、桩端分担外荷载份额的不同将嵌岩桩分为三种:（1）侧阻嵌岩桩：桩端以下存在深厚的沉渣，桩端承载的外荷载可忽略不计。

（2）端承嵌岩桩：桩侧阻很小或很难发挥，端阻分担了大部分的外荷载。

（3）全阻嵌岩桩：端阻、侧阻按比例分担外荷载，共同起承载作用。

显然，侧阻嵌岩桩和端承嵌岩桩是全阻嵌岩桩的两个极端情况。

目前规范设计方法嵌岩桩设计基于设计规范进行，但不同地区、不同部门规范编制思路的不同，造成了现行各规范对嵌岩桩设计方法不一。

目前国内使用较多的规范主要有以下几种：3．1 《建筑地基基础设计规范》桩端嵌入完整及较完整的硬质岩中，单桩竖向承载力特征值的计算公式：Ra＝qpaAp式中：qpa———桩端岩石承载力特征值式（1）是唯一一个现行的只计端阻力，不考虑桩侧阻力，将嵌岩桩按照前述分类中的“端承嵌岩桩”设计的规范，是一种简化计算的思路，简化计算的意义在于硬质岩强度超过桩身混凝土强度，设计以桩身强度控制，不必要再计入侧阻、嵌岩阻力等不定因素”。

因此该式适用范围有限，需满足以下条件：a 桩身强度较岩基强度低；b 桩长较小；c桩身支承于基岩表面或者嵌入基岩深度有限；d 桩端基岩较完整或完整；e 未风化、微风化或中风化的较硬岩和坚硬岩。

3．2 《建筑桩基技术规范》该规范认为嵌岩桩竖向极限承载力标准值由桩周土总侧阻力Qsk、嵌岩段总侧阻力Qrk和总端阻力Qpk三部分组成，可应用于大多数的嵌岩桩桩基计算：进步在于：（1）提出嵌岩桩承载力由桩周土总侧阻、嵌岩段总侧阻和总端阻三部分组成；（2）系数ζr反映了嵌岩段侧阻和端阻各自发挥程度和荷载分担比例，这也是桩基规范嵌岩桩承载力计算的精髓。

4 现行规范基础上的设计方法嵌岩桩设计一般基于满足桩身强度条件、桩基强度条件和位移条件，所以设计步骤也相应分为桩身强度设计、桩基强度设计、桩顶位移计算和负摩阻力计算四个步骤。

具体计算可参考如下方法： 1 首先根据地勘报告确定基岩的坚硬程度、风化程度和完整程度，并将基岩划分为硬质岩和软质岩，对硬质基岩着重强调桩身强度设计，对软质基岩着重桩基强度设计。

2 嵌岩深度hr ／ d≤0．5，按“端承嵌岩桩”设计，同时以桩身强度控制，但要根据桩长大小来决定是否考虑桩周土侧阻力。

等。

现行规范关于嵌岩桩设计，只给出了桩端承载力的计算方法，没有给出设计位移值，而目前的设计标准正由单一的承载力控制向承载力和变形双向控制转变，故设计中的沉降控制变得日益重要。

深基坑支护设计是一个系统工程，是集土力学、水力学、材料才学和结构力学等于一体的综合性学科。

深基坑支护结构设计应采用下列极限状态：承载能力极限状态和正常使用极限状态。

承载能力极限状态对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构或基坑周边环境破坏；正常使用极限状态对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工，或影响基坑周边环境的正常使用功能。

深基坑支护设计应包括下列内容：1）支护体系的选型；2）支护结构的强度、稳定和变形计算；3）基坑内外土体的稳定性验算；4）基坑降水或止水帷幕设计以及围护墙的抗渗设计；5）基坑开挖与地下水变化引起的基坑内外土体的变形及其对邻近建筑物和周边环境的影响；6）基坑开挖施工方法的可行性及基坑施工过程中的监测要求；7）基坑应急救援与应急处理措施。

深基坑设计前应对基坑周边环境情况进行深入的了解，包括周围邻近建（构）筑物、道路和各类地下设施、地下管线。

对周边邻近建（构）筑物应了解建筑物基础形式，基础埋深、有无地下室、主体结构层数，建筑物离基坑的距离等情况，这些对深基坑设计的地面超载取值有很大的影响。

对于地下设施和地下管线，应查明其分布、埋深及离基坑边的距离，能迁移的尽量迁移，不能迁移的，基坑设计及施工时应考虑其影响并采取必要的保护措施。

深基坑支护体系的选型很关键，它在很大程度上决定了工程的造价和工期。

支护结构选型应综合考虑下列因素[1]：（1）基坑深度；（2）土的性质及地下水条件；（3）基坑周边环境对基坑变形的承受能力及支护结构失效的后果；（4）主体地下结构和基础形式及其施工方法、基坑平面尺寸及形状；（5）支护结构施工工艺的可行性；（6）施工场地条件及施工季节；（7）经济指标、环保性能和施工工期。

深基坑主要的支护形式有：排桩结构，土钉墙结构，重力式水泥土墙结构，地下连续墙，放坡支护，以及以上不同支护形式的组合形式。

排桩结构分单排桩和双排桩；土钉墙结构可以是土钉、锚杆、锚索等；水泥土墙结构可以根据需要设计成连续式和格栅状水泥土墙；地下连续墙相对来说造价比较高，适合于基坑开挖深度比较深、对变形要求比较高的场合，为降低造价，设计已考虑以三墙合一（即支护、止水和地下室外墙）的形式来推广地下连续墙；放坡支护适用于开挖深度比较浅，基坑周边环境对变形要求不高的场地；以上仅是单一的支护形式，实际工程中，以上不同支护形式的组合形式更受设计的追捧，特别是桩锚支护形式在实际工程应用中用得比较多。

场地地质、水文条件对基坑支护设计起关键性作用。

场地地质、水文条件好，基坑支护设计相对来说简单、经济，在基坑深度不深及周边环境不复杂的情况下采用放坡或土钉墙支护就可以解决问题，但如果场地地质、水文条件较差，同样的基坑深度和周边环境条件下，基坑支护可能要采用桩锚支护、支护桩加内撑的支护形式，甚至是地下连续墙的支护形式，其施工周期、施工要求和造价等各方面都会增加。

另外，考虑地下水影响时，通常的做法是设止水帷幕，止水帷幕一般采用搅拌桩、旋喷桩或前面提到的三墙合一的地下连续墙。

止水帷幕施工的好坏也直接影响到基坑及周边环境的安全。

如果止水帷幕出现渗水、漏水甚至达不到止水效果时，基坑降水过程中可能会引起周边建（构）筑物、道路和地下管线的不均匀沉降，影响周边环境的使用或安全另外，基坑施工也很关键。

如果没有合理、严格的施工，再好的设计也是一纸空文。