【摘 要】
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同沉积地裂缝作为地裂缝研究的新方向,与普通地裂缝相比,其发育深度较大,且其深部的破裂形态、剖面结构特征和影响范围等研究尚是一片空白,给城市深层地下空间的开发带来了巨大的未知性。在对西安地区同沉积地裂缝深入调查研究中发现,在不同活动强度区域同沉积地裂缝在剖面上呈现出不同的发育特征。本文依托国家自然科学基金项目《同沉积作用下地裂缝破裂扩展机理及其效应研究》,对各地构造地裂缝中存在的同沉积发育特征及同沉
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同沉积地裂缝作为地裂缝研究的新方向,与普通地裂缝相比,其发育深度较大,且其深部的破裂形态、剖面结构特征和影响范围等研究尚是一片空白,给城市深层地下空间的开发带来了巨大的未知性。在对西安地区同沉积地裂缝深入调查研究中发现,在不同活动强度区域同沉积地裂缝在剖面上呈现出不同的发育特征。本文依托国家自然科学基金项目《同沉积作用下地裂缝破裂扩展机理及其效应研究》,对各地构造地裂缝中存在的同沉积发育特征及同沉积地裂缝的活动特征进行了总结,并开展了1组2.25 m/小时的相对快速活动下同沉积隐伏地裂缝破裂扩展物理模型试验,最后利用PFC2D颗粒流模拟仿真软件,对3种不同活动速率下同沉积地裂缝的破裂扩展进行了研究,为同沉积隐伏地裂缝发育地段的地下空间开发提供理论依据和重要参考。取得的主要成果如下:（1）调查研究发现同沉积地裂缝通常发育在第四纪沉积物中,地层位错量随深度的增加而增大,同时期地层下降盘厚度大于下盘。其活动方式有同沉积作用下的持续活动、同沉积作用下的间断性活动及地震时同沉积地裂缝的间断性活动等。（2）开展了1组2.25m/h活动速率下的同沉积隐伏地裂缝破裂扩展的物理模型试验研究。试验发现在快速活动下,直立裂缝和反倾裂缝几乎同时出现。反倾裂缝自预设裂缝端部出现,其破裂扩展通常是一条反倾裂缝停止发展后上部土体发生脱落进而出现另一条反倾裂缝,其贯通性较强,开挖后的剖面显示破裂带的整体性较好。同沉积作用对其反倾裂缝破裂扩展影响较大,主要表现为使原有反倾裂缝产生愈合和促使新的反倾裂缝产生,已愈合的裂缝在后续的沉降活动中不会出现新的破裂扩展,而后期的反倾裂缝多沿同沉积作用下产生的新生反倾裂向上扩展,越靠上部反倾裂缝的倾角越缓。直立裂缝自下盘顶部向下扩展,随着沉积盖层的增厚,出现了明显的向下盘偏移的趋势,本次模型试验中第四期时反倾裂缝沿第三期的直立裂缝开始破裂扩展。主破裂带影响范围为-0.4-0.4m,其中上盘部分是下盘部分的1-4倍,下盘部分所占比重随沉积盖层的增厚而增大,下盘变形角在75°-82°之间。（3）结合前期课题组慢速活动下的同沉积隐伏地裂缝破裂扩展试验可知,随着活动速率的增快,各期裂缝之间的关联性减小,同沉积作用对裂缝破裂扩展的影响随之增大,开挖后的剖面显示变形带内土体的完整性也较好,而直立裂缝、反倾裂缝破裂扩展的倾角、出现的位置、破裂带宽度等变化较小。（4）开展了3组不同活动速率下同沉积隐伏地裂缝破裂扩展的PFC2D离散元数值模拟,其结果与模型试验结果基本吻合。无论活动速度快慢,伴随着沉降量的增加,数值模型中均出现了直立和反倾两种类型的裂缝。活动速率越快,同沉积作用对裂缝的影响越大,各期裂缝之间的关联性越小。但当活动速率超过一定值后,裂缝的破裂扩展现象趋于一致。
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