\关于传说的地裂缝
　　西安地裂缝是一种独特的城市地质灾害，自50年代后期发现，1976年唐山大地震以后活动明显加强，特别是
进入80年代以来，由于过量抽汲承压水导致的地裂缝两侧不均匀地面沉降进一步加剧了地裂缝的活动，地裂缝所
经之处，地面及地下各类建筑物开裂，破坏路面，错断地下供水、输气管道，危及一些著名文物古迹的安全，不
但造成了较大经济损失，也给西安市居民生活带来不便。
　　本图主要反映西安地裂缝的分布规律、活动强度及建筑物合理避让距离，为西安市城市建设与规划提供科学
依据。
　　一、地裂缝分布状况
　　西安地裂缝群分布范围西至唣河，东到纺织城，南起三爻村，北至井上村，面积约155km2。它发育在特殊的
黄土梁洼地貌的基础上，成带状发育，准平行等间距，NNE向展布，主地裂缝均显示南倾南降特点。
　　西安市区根据地表出露形迹和多种勘察手段确定的地裂缝带有11条，由南往北依次为：
　　南三爻-射击场地裂缝带（D1）
　　位于吴家坟到南窑头黄土梁南侧，西起南三爻，途径瓦胡同、省射击场，东至黄渠头村。呈断续出露，出露
总长度3.12km,总体走向NE70°,倾向南，倾角80°。发育带宽度可达5m。

　　陕西师范大学-陆家寨地裂缝带（D2）
　　西起潘家庄，途经长延堡、陕师大、西安植物园、岳家寨、东至陆家寨。出露总长度3.32 km，总体走向
NE70°，总体倾向南，倾角70°-80°，其西段潘家庄至长延堡地段地裂缝倾向北，发育带宽度可达140m。

　　大雁塔-北池头地裂缝带（D3）
　　西起唐家村，途经含光路、长安路、大雁塔，东至北池头村。整条地裂缝贯通较好，出露总长度5.12 km，
总体走向NE85°，倾向南，倾角80°。发育带宽度可达30 m。

　　陕西宾馆-小寨地裂缝带（D4）
　　沿乐游塬黄土梁南侧发育，西起陕西宾馆，途径木塔寨、丁白村、小寨、后村、铁炉庙，东至纺织城国棉六
厂。陕西宾馆至万寿路南段地裂缝连续出露，总长度为12.80 km，总体走向NE75°。倾向南，倾角84 °，发育
带宽度可达55 m，活动强烈，致灾严重。陕西钢厂至国棉六厂段为隐伏和推测地裂缝。

　　沙井村-秦川厂地裂缝带（D5）
　　沿交通大学黄土梁南侧发育，呈NE80°展布。西起沙井村，经西斜七路过街天桥、南二环立交桥、冶金学院
北院、铁路分局、微波厂、秦川厂，东到纺织城国棉四厂北。沙井村至秦川厂段，出露总长度11.38 km，地裂缝
连贯性好，走向变化较大，局部走向NE45°-SE65°，主地裂缝南倾，倾角75°-80°，其西段次级地裂缝在含光
路至西斜七路过街天桥段为北倾。发育带宽度35-70m，活动强烈，致灾严重。秦川厂至国棉四厂段为隐伏和推测
地裂缝。

　　黄雁村-和平门地裂缝带（D6）
　　沿南稍门、古迹岭、动物园一线的黄土梁南侧发育，走向大致为NE70°。西起甘家寨、途径黄雁门、南稍门
、西安煤矿设计院、兴庆公园、西光厂家属区、黄河纸箱厂，东至灞河热电厂。出露总长度10.40km，地裂缝倾
向南，倾角72-80°。发育带宽度55-110m。东段活动强烈，致灾严重。

　　西北大学-西光厂地裂缝带（D7）
　　沿槐芽岭黄土梁南侧发育。西起东桃园，经劳动南路、西北大学、甜水井、中山门、西京医院，东到西北光
学仪器厂， 出露总长度5.38km，总体走向NE30°，倾向南，倾角85°。发育带宽度24-55m。活动中等，西北大
学附近破坏较严重。

　　劳动公园-铁路材料总厂地裂缝带（D8）
　　沿劳动公园黄土梁南侧发育。西起兰空干休所，经劳动公园、无线电十一厂玉祥门南、莲湖公园、城墙东北
角，东至铁路材料总厂。断续出露，总长度4.35km，总体走向NE75°，发育带宽度15-45m。在城区东、西两段活
动较强，致灾严重。

　　红庙坡-八府庄地裂缝带（D9）
　　沿龙首塬黄土梁南侧发育。西起星火路，经红庙坡、西安味精厂、八府庄水泥制管厂，东到秦孟村。出露总
长度9.90km。总体走向NE80°，倾向南，倾角86°。发育带宽度44-60m。由西往东活动逐渐加强，破坏程度严重
。

　　大明宫-辛家庙地裂缝带（D10）
　　沿光大门黄土梁南侧发育。西起大明宫遗址，经西安耐火材料厂、陕西重型机械厂福利区、辛家庙北村、东
至新房村。出露总长度4.00km。总体走向NE75°，倾向南，倾角75°。发育带宽度达15m。辛家店附近地裂缝活
动强烈，致灾严重。

　　方新村-井上村地裂缝带（D11）
　　位于光大门黄土梁上，西起方新村，东至井上村，全长0.8km，总体走向NE80°，发育带宽度达3m。地裂缝
活动强度及致灾程度微弱。
　　上述11条地裂缝带出露总长度70.57km，延伸总长度114.87km。

　二、地裂缝活动特征及活动速率分级
（一）地裂缝活动特征
　　1.监测资料表明，西安地裂缝在东郊、南郊活动量大，活动速率高；在西郊和北郊活动量相对较小，活动速
率低。11条地裂缝中以D4、D5、D6三条活动断裂相对强烈，其它八条活动相对较弱。
　　2.地裂缝活动具年内季节变化规律。每年的第二季度地裂缝活动明显加快，第三季度活动量最大，与西安市
地面沉降速率年内变化规律基本一致。
　　3.地裂缝活动具突变性。仪器监测资料表明，活动过程中常出现突变，这种突变与地震活动密切相关。如
1998年1月5日陕西泾阳县永乐镇发生4.8级地震之日，西安电子城地裂缝仪器自动监测曲线出现明显的突跃点。
　　4.地裂缝具有统一的三维空间变形特征。即南倾南降的垂直位移、水平引张和水平扭动。据1989年5月到
1996年12月资料，垂向活动速率以5-35mm/a居多，最大为55.06 mm/a；水平引张速率大体为垂直活动速率的三分
之一，活动速率为2-10 mm/a，最大达14 mm/a；而水平扭动速率比垂直活动速率小1-2个数量级，最大速率为
3.16 mm/a。

（二）活动速率分级
　　根据1989-1996年平均垂直活动速率将地裂缝的活动划分为四级：
活动强烈，速率＞30 mm/a；
活动较强烈，速率20-30 mm/a；
活动中等，速率5-20 mm/a；
活动微弱，速率＜5 mm/a。

　　三、地裂缝成因及其强烈活动的影响因素

（一）地裂缝成因
　　1.在NEE-SWW向水平挤压应力和地幔上隆共同作用下，产生NNW-SSE向伸展拉张，伸展拉张是掀斜的基础，重
力是掀斜的条件。重力对非直立张性断裂的作用，能使断块发生有规律的掀斜，于是在长安-临潼断裂上盘发育
十一条正断层性质的地裂缝带。
　　2.由于伸展拉张在西安次级断陷内不均匀，在其东侧，骊山断隆强烈上升，致使应力东大西小，导致长安-
临潼断裂活动强度东强西弱，黄土梁洼地貌显示出其相对高度东高西低，地裂缝活动东强西弱。

（二）地裂缝强烈活动的影响因素
　　引起西安地裂缝近期强烈活动因素除构造活动外，主要与过量开采承压水引发的地裂缝两侧地面不均匀沉降
有关。

　　1.构造活动
　　西安断陷一直处于下沉状态，长安-临潼断裂也进行着南升北降的活动，西安11条地裂缝带均处于下降的北
盘，其分布及活动均受长安-临潼断裂控制，多年跨断层水准测量资料表明，长安-临潼断裂平均垂向活动速率为
3.98 mm/a，约占地裂缝平均垂向活动量的7.3%。

　　2.过量开采承压水是地裂缝活动加剧的主要因素
　　钻探、地震物探及槽探资料证实，西安地区第四系是由粘性土层与砂、砂砾石层组成的不等厚互层结构。在
西安东南郊一带粘性土层较厚，由东南往西北砂层逐渐增多，厚度增大。在黄土梁洼区，粘性土层厚度存在明显
的差异，洼地区粘性土层厚度大于黄土梁区。又由于长安-临潼断裂的活动，造成沿地裂缝及其附近产生一定宽
度的土体破裂松动带，西安地裂缝上盘松动破裂大于下盘。
　　多年来由于西安市近郊区过量抽汲地下水，致使承压水位大幅度下降，导致地层释水压密，引发了大面积地
面沉降。由于地裂缝两侧粘性土层厚度差异与土体松动破裂程度不同，使地裂缝两侧释水压密变形沉降程度不同
，进而加剧了地裂缝的垂向活动。据监测资料，不同地段、不同活动速率的地裂缝垂向活动量的70%-90%是差异
沉降造成的。

　　四、地裂缝灾害的防治

　　据统计资料，11条地裂缝致灾情况为：D4、D5、D6、D9地裂缝出露长,连续性好,活动强烈,致灾严重地段占
其出露长度的70%以上; D3、D8、D10地裂缝出露连续性较好,活动较强,致灾严重地段占其出露总长度的30-50%；
D1、D2、D7、D11地裂缝出露段连续性较差，活动较弱，致灾严重地段占出露总长度的30%以下。据1996年不完全
统计，地裂缝活动毁坏楼房168幢，车间57座，民房1741间，道路90处，错断供水、煤气管道45次，危及名胜古
迹8处，直接经济损失1亿多元，造成的间接经济损失及社会影响更大。
　　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。根据地裂缝两侧短水准剖面监测资料分析以及其它地裂缝勘测研究成果确定的避让原则，经陕西省城乡建设
环保厅批准已列入陕西省标准《西安地裂缝场地勘察与工程设计规范》中（见表）。规程还规定，在地裂缝经过
的场地进行建设时，要进行详细的地裂缝场地勘察，确定主、次裂缝准确位置，确定合适的避让距离和选择必要
的建筑结构。
　　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。西安市1990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，待黑河引水工程全部完工，西安城市供水供需平衡后，应进一步减少直至停止开采承压
水，使承压水位停止下降或回复，使地裂缝灾害大为减缓.

西安城区附近发育有11条地裂缝,其延伸覆盖面积极广,在西安地铁建设过程中不可避免会与这些地裂缝相互交错
,这样势必会对洞室围岩的稳定产生影响,而在地裂缝区进行地铁建设在国内尚属首次,本篇论文将地裂缝作为土
体中的弱面进行处理[1],分析其对地铁洞室的影响机理,从而确定地铁洞室与地裂缝相交部位的应力分布及剪裂
区范围,为以后的施工提供参考依据。
1 区域工程地质环境
1 1区域地质构造背景
西安地处渭河盆地中部的西安断陷区的东南部位,由于拉张作用形成的第四纪西安断陷盆地中部断裂发育,近ＥＷ
向、ＮＥ向-ＮＥＥ向和ＮＷ向3组断裂把盆地分割成若干次级地块,西安地裂即发生在该区内。
研究区西起三桥,东至灞桥,南起曲江池,北至呼沱寨―施家寨一带。地理位置为东经108°49′00″～109°49′
00″,北纬34°12′00″～34°19′30″。面积约288ｋｍ2,主要位于西安市区。地形东南部高,西部和北部低。
区内按地貌可分为东南部黄土塬,中部黄土梁与河流阶地,西部河流低阶地等3个地形阶梯,由东南向北西部逐渐降
低。黄土塬塬面平缓,自然冲沟较发育,黄土梁洼相间,地形波状起伏;河流阶地地势开阔平坦,水系发育,沟区纵横
。
其中临潼―长安断裂在区内较为活跃,是盆地内部控制西安断裂东部边缘的1条生长断裂。在临潼―长安断层的上
盘发育了11条次一级反倾向的活动断层,统称为西安正断层组。它们相互平行、等距排列。在现代地裂活动之前,
隐伏于1～7ｍ人工填土和耕作层之下。西安正断层具有生长的特点,并在300ｍ以上的地层内活动强烈。这组正断
层及地裂缝对西安市政建设、工业与民用建筑、地下铁道及其他地下工程有较严重影响。
1 2　岩土体工程地质特征与水文地质条件
西安市区内没有基岩出露。第四纪松散土层分布较广,厚度大,与西安市的地铁工程建设有密切关系,从目前西安
市地铁工程的利用来看,只限于地面以下数十米深的浅部。西安地区地下水主要分为潜水、浅层承压水与深层承
压水。西安地裂缝主要分布在渭河二级、三级阶地以及黄土塬区,二级阶地潜水层为晚更新统冲积含水层,总厚度
为20～30ｍ,水位埋深5～10ｍ,水量比较丰富;三级阶地潜水层为中更新统风积冲积含水层,总厚度为20～50ｍ,水
位埋深10～20ｍ。从西安地区多年潜水位动态特征图上可以发现西安市城内及近郊基本上属于潜水位稳定区,由
此看来,西安地裂缝的出现和活动与西安地区潜水位变化无关。因此,区内潜水对地铁工程建设的影响不大。

1 3　西安地裂缝的工程性质
在西安市及其郊区约150ｋｍ2范围内,在临潼―长安断裂上盘,自南而北共发育了11条地裂缝(图1)[2],依次是:Ｆ 1新开门地裂缝;Ｆ2陕西师范大学地裂缝;Ｆ3大雁塔地裂缝;Ｆ4小寨地裂缝;Ｆ5秦川机械厂地裂缝;Ｆ6和平门地
裂缝;Ｆ7西北大学地裂缝;Ｆ8劳动公园地裂缝;Ｆ9八府庄地裂缝;Ｆ10辛家庙地裂缝;Ｆ11井上村地裂缝。
(1)地裂缝活动具有三维活动性,即垂直方向的差异运动,水平ＮＮＷ向的引张运动和水平ＮＥＥ方向的扭动,但以
正断层运动为主,差异沉降速率大,变化范围0～52 5ｍｍ/ａ;水平引张次之,0～10ｍｍ/ａ;水平扭动最小,并且三
维活动趋势基本一致[3]。
(2) 地裂缝运动机制是蠕滑―粘滑型的,在历史上是长期缓慢的静态蠕滑,但也伴随多期跳动滑移,直至突然产生
错动的粘滑。
(3) 地裂缝活动强度的差异性:一般而言,南郊强,Ｆ6、Ｆ7、Ｆ8活动程度较大,北郊弱。同一条地裂缝上,东段、
中段活动性最大,西段活动强度小。如Ｆ6南、中段一般为2 18～3 44ｍｍ/月,而西段为1 2～1 9ｍｍ/月。
(4) 地裂缝活动的周期性:西安地裂缝历史上即有活动期,又有平静期,呈现一定的周期性,这与断层的周期性很相
似。同时,在地裂缝活动其中有高潮和低潮期。
(5) 变异性:表现为活动速率的超长性,空间上的非规律性变化,及反向活动性特点。如南二环长安立交桥从1995
8～1996 9,最大垂直位错达120ｍｍ,活动速率为100ｍｍ/ａ,而1970～1990年平均速率才13ｍｍ/ａ,最大速率为
32 9ｍｍ/ａ。
由于地裂缝的不断活动,使得地裂缝周围的地质体发生位移,产生局部应力场和形变场,从而造成地下洞室、路基
、管道变形或剪断。