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[分享]北京地质断裂带纵横交错对建筑物影响大

发表于2010-02-02    533人浏览    0人跟帖    复制链接  只看楼主

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京广桥路面坍塌。>>详细


王先生最近准备出手在北京购买一套住房,但是几天前一条消息让他除了考虑房子价格和位置的因素外,还要考虑地下的因素。“我看报纸说北京有7条断裂带。如果我购买的房子正好在断裂带上怎么办?”王先生说。那么,普通市民能不能查到北京的7条断裂带大致在哪里呢?



2007年3月8日国贸桥北侧三环辅路坍塌。


“断裂带”是让人产生紧张联想的三个字,尤其是在经历了汶川地震之后。北京平原有多少断裂带?分布在哪里?这无疑是让每个市民关心的话题。


在北京昌平有一个叫土沟村的地方,村民对于打探地质队的到来已经习以为常了。“这里是北京地质断裂带表现最明显的地方。”中国地质科学院地质力学研究所谭成轩研究员告诉《北京科技报》,他正在负责一项北京地质断裂带的研究课题。



泥石流导致房屋倒塌。


土沟村正处于北京的7条断裂带中最大的一条黄庄——高丽营断裂带(南起河北涿州北至怀柔以东)上。“在断裂带上,有些村民的房屋和院墙已经发生了垂直方向几十厘米的错断。”谭成轩告诉记者。


而另外一处比较明显的错断发生在顺义高丽营西王路村的一条村级公路上,黄庄——高丽营断裂带正好从公路下方通过,致使村里的路面变形破坏。据当地村民介绍,公路修建约10年,断裂带已经让路面形成一个约10厘米的小台阶。


中国工程院院士、中国地震局地球物理研究所许绍燮告诉记者,断裂带造成的地质不稳定还容易形成山体滑坡、泥石流等灾害。断裂带的拐角,交叉处也比较危险,网格状分布的断裂带,容易造成连带的影响。一个块体的震动很容易引起周围块体的连锁震动。所以一个地方发生了地震,常会引发其他地方的地震。{{page}}


从全国范围来讲,南北带(川滇及以北靠近云南的一条地带)的中南段是比较容易发生地震的区域。康定到甘孜是一条著名的断裂带,从地表就可以观测到断裂带的活动。断裂带两边运动的速率一快一慢,马路上画的白色直线,每年几乎都错开一厘米。这么严重的地方,铁路、公路、油管都修不了,周围的房屋也经常发生墙壁龟裂的现象。


“断裂带的分布在全世界非常普遍。”北京市地质矿产勘查开发局副总工程师、地质调查研究院院长蔡向民告诉《北京科技报》,尤其像北京这样一个平原和山区交界处的城市。


现在看似是平原的地面下也有断裂带。因为平原可能是看不见的山,用地球物理的方法,比如磁场图、重力图来看,北京的平原下面也是起起伏伏的山。只不过这些沟沟壑壑都被潮白河和永定河冲积上来的泥沙填平了。


在蔡向民给记者展示的一张用红色细线表示的北京地质断裂带地图上,纵横交错的断裂带,密如蛛网,就像一个摔在地上的蛋壳。


地质学界称一万年以内有过活动记录的断裂带为活动断裂带。活动的断裂带比静止的相对危险性更大。断裂带交叉和拐弯的地方是危险的。“就像我们经常食用的方便食品都有一个小口子便于撕开,因为这是应力集中的部位,从这里容易撕开口子。断裂带跟这个道理相同。”蔡向民解释说。


许绍燮院士告诉记者,地质学家的观点认为地震是断裂带造成的,过去发生的地震会留下断裂带,如果这些断裂带曾经活动过,今后就还有可能活动。所以当地震发生时,靠近断裂带的地方,破坏的就会特别严重。因此建筑物都要避开活动断裂带。


关于北京地质断裂带的形成,蔡向民解释说,主要是历史原因。北京市在地质构造上正处于华北地区中部——燕山沉降带的西部。在漫长的地质历史中,既经过大幅度的下降,接受巨厚的沉积;又产生过剧烈的造山运动,才形成目前的主要7条断裂带。


“北京断裂带的走向大致是以北东——南西为多,大的有七条,间杂有少量北西——南东走向的,差不多有三四条。”蔡向民说,两条断裂带的交叉点,尤其是活动的断裂带,对建筑工程还是有很大影响。


据悉,北京地区的断裂构造在北部山区主要有:怀柔区长哨营至密云县的古北口断裂带,在市界内东西长33公里、宽8公里;密云县沙厂至墙子路断裂带,市界内长约30公里、宽约20公里,破碎带最宽达200~300米;官厅山峡地区有门头沟区燕家台至沿河城断裂带和东灵山断层,长数十公里。平原地区凹陷隆起的边缘,都为大断裂所控制,如黄庄——高丽营断裂,永乐店——马房断裂。这些大断层之间往往分布着许多较小的断裂破碎带。在大的活动断裂带的拐弯、分叉、两端和交会部位,以及有断陷盆地的地方容易产生地震。


谈到北京地区的主要活动断裂带,蔡向民介绍说,主要有平谷至三河断裂带;石景山区八宝山至顺义区高丽营断裂带;河北省怀来县至延庆断裂带;昌平区南口至朝阳区孙河断裂带。在这些地带,历史上都曾发生过较大的地震,是活动较强烈的地带。


但是记者看到,在纵横交错的断裂带上,有一块地方几乎没有红线穿过,那就是北京二环里的老城区。而且北京危险的地方还真不多。


“我非常佩服当时选址建造北京城的人,他们在没有当今先进科学仪器的情况下,还能选定一块地质断裂带相对较少的地方。”蔡向民说。


断裂带尤其是活动断裂带的活动是北京地区重要的地质灾害。但由于种种原因,长期以来,专家对北京地区断裂带的分布脉络了解不是很清晰,让很多地质科研人员对北京地区的地质情报判断经常遇到困难。


随着城市的迅速发展,北京开始向外发展,一些新城、卫星城开始建造,通州、亦庄等新城区规划相继出台,地质勘探工作尤为重要。“但是,现在很多的规划是政府先确定了新城的位置,才让地质部门开始勘查。”蔡向民无奈地说。哪些地质条件比较好、适合建设新城,哪些不适合,这些勘查工作应该做在规划前。


比如垃圾问题,水源地附近就不能建设垃圾填埋场,因为在水源地建设的话,南水北调的水来了以后,地下水位会升高,地下水会浸泡到垃圾填埋层,四处流动的脏水就会污染大片地下水。


蔡向民说,我们最近给政府提交了规划图,建议了北京什么地方建填埋场比较好,只要采取措施,做好防水,问题都能解决,关键是事先要意识到地质工作的重要。


但是要摸清地下的几百米,甚至一千多米覆盖层下的断裂带谈何容易。根据万有引力公式,引力和密度是相关的,致密的地方引力就大,松散的地方引力就小。两地的物理特性不同,中间肯定就是缝隙了。“我们在找断裂时,并不是找缝隙,因为缝隙有时很宽,是找不到的,而是测两块土地的物理数值。”蔡向民说。


首先,地质人员把北京平原分成无数的细小网格,沿着每条线,固定的距离设一个点,用电阻率仪、磁力仪、重力仪等工具测定这个点的电阻率、电磁率、重力等物理指标。如果地面没有断层,这些众多的点的数值都应该在一个平稳的范围内。如果重力、磁力等数值的曲线图都出现大幅的异常波动,那么就可以锁定这里是断裂带了。


此外,科研人员还可以用肉眼识别断裂带。蔡向民告诉记者,山的高峰突然变平了或者出现一个凹陷就很可能是断裂带。出天然泉水的地方也要注意,这些地方往往有断裂,把所有泉水的点连成线,就能画出断裂带。{{page}}



北京西长安街西单文化广场附近最外侧路面发生塌陷,工人正在加紧抢修。>>详细


记者从图表上看到,北京东南城区地热很密集。但是蔡向民说这并不说明这些地方的断裂就大,因为要形成地下热水还要有个保温层,一般是页岩覆盖在上面才能保持住热气。其他地方可能断裂更大,但是没有页岩保温,所以热气都消散了。


许绍燮院士告诉记者,地球同社会一样,是不断发展变化的。老的断裂带存在,新的断裂带也在不断出现。也许地表上看不出,但是地下是不断变化活动的。目前的技术手段可以探测到的断裂带,大都是断裂得很厉害,破碎程度也比较高的断裂带。但是一些新生的断裂带,在将断未断的时候,断层痕迹很不明显,积累的遗留物也不够多,靠目前的技术,找到它们也是很困难的。唐山大地震就是个很好的例子。所以说,如果是很明显的活动断裂带,避开就可以了。关键是那些现在还不明显的断裂带是很危险的。



工人抢修京广桥坍塌。>>详细


自2004年7月开始,北京市地勘局数百名地质调查工作者历时4年实地勘测,绘制完成了北京智能化三维地质信息管理与服务系统,进一步明确了6400多平方公里的北京平原上的断裂带分布情况。


“这可是北京首张地下三维地图。”蔡向民一边介绍一边打开三维地质管理系统,记者看到黄色、绿色、粉色……以不同色彩标识的地层仿佛一个巨大的三明治,一层层错落分明,一条条断裂带如红色的飘带不规则地分布其间。



2005年11月3日,北京农展馆门前路面发生塌陷。


蔡向民以地铁选线为例,介绍了地下三维地图的重要作用。工作人员根据地铁规划的路线进行“穿越地下”试验,在伴随穿越活动的镜头中即可清晰地看到规划线路全程的立体地质结构。这样,就可以对活动断裂、地面沉降、沙土液化等不良地质作用的影响进行分段分级评价,详细掌握沿线的工程地质、水文地质及可能存在的岩土工程问题。{{page}}



有关人员在勘查滑坡现场。


据悉,在地铁6号线、7号线、房山线的选线勘查阶段,沿地铁设计路线进行了地铁隧道模拟开挖,通过地下三维地图,将隧道四周地层地质结构和属性特征直观、准确地显示出来,为地铁的设计、施工提供了科学依据。


更具意义的是,通过对不同的地质灾害种类进行调查,确定全市共有468处突发地质灾害隐患点。“市民不必担心,隐患点多位于山区,这些地区有可能会发生泥石流、山体崩塌、滑坡等地质灾害,可能受灾的村落已经组织整体搬迁了。”蔡向民说。


断裂带对地面上房屋建筑的破坏是显而易见的。但是,现在的新建房屋一般都采取避让的方法。新建房屋在动工之前,建设部门都要求开发商聘请专业的地质勘测部门对这块土地进行地质灾害评估,如果有地质灾害,是不能在这里建房的。


记者了解到,目前,具有地质勘测资质的专业机构很多,在建筑项目动工前,这些勘探部门都会按照国家统一的标准对建筑所在的地下进行地质勘探。


而在一些老村落里,居民在这里住了几代人、上百年,长期的经验也早就让他们知道哪里建房安全,哪里建房会开裂。所以长时间下来,断裂带上是很少住人的。


科研人员发现,北京平原地区主要活动断裂带有两条,分别是黄庄——高丽营和南口——孙河,其中后者是北京地区规模最大的一条西北向断裂带。“北京的断裂带其实经常有微弱活动,这是好事,说明它在释放能量;就怕有几年忽然不动了,说明它在积蓄能量。”蔡向民说。从地震局给的资料看,目前北京这些断裂带每年都在正常地释放能量。


“摸清了地下断裂带,我们的地面建筑就要选择避让。”谭成轩说。2009年出版的《城市抗震防灾规划标准》规定,对于那些不能准确断定位置的活动断裂带,建筑需要避让在200米以外。然而在美国的加利福尼亚州斯坦福大学的高能物理所,就建在距离著名的断裂带只有100米远的地方,但它的建筑标准是非常高的。


美国还有一个室内的网球场,就坐落在断裂带上。如果建筑横跨断裂带,地震来临的时候,难免粉身碎骨。建筑师就想了个绝妙的办法,把网球场建筑分成两个部分,分别建在断裂带两侧,即使地震发生地表断裂,上升或下沉几米,建筑也不会有事。


蔡向民告诉记者,其实断裂带研究在北京奥运会的场馆建设中已经发挥了作用。北京奥运会主场馆——鸟巢、水立方等的规划建设就是一个很好避让活动断裂带的例子。北京市地勘局提前启动了奥运公园专项地质调查。调查的结果发现,北京奥运公园场址位于黄庄——高丽营断裂带附近,这条断裂带属于活动断裂带,重大建筑物如果横跨断裂带,安全将受到威胁。在地质人员对这条断裂带的准确位置、宽度和断裂活动进行仔细勘查后,奥运场馆的建设采取了避开活动断裂带的办法,安全性得到了保证。


“我要是买房还是要避开北京的7条断裂带区域的。”但是谭成轩认为建在断裂区的建筑并不可怕,在两条断裂带之间建房是没有问题的,犹如马路上下行车道间的“安全岛”,只是不能将建筑跨建在断裂带上。对于已经建在地质断裂带上的建筑,谭成轩建议应该一方面对建筑物进行加固和其他相关处理,同时还要加强对断裂带的日常监控。


“断裂带的可怕之处是它对地面下的线性工程的破坏,比如保障市民生活的输油、输水、输气管道,地铁等等。”蔡向民介绍说。如果不实施保护措施,是很危险的。但这也是可以解决的,管道可以使用柔性材料,比如橡胶、波纹管等。地铁也可以通过伸缩缝来解决。


另外,断裂带可能会释放有害气体,比如放射性的氡(长期可以致癌)、汞等。国外为了避免这些气体危害健康,会在房屋下面铺上隔绝的材料,再用管道把气体引向室外,目前北京正准备开展这项工作。测量这些气体也是找到断裂带的一个方法。


对于北京首次绘制的地下三维地图,市民什么时候可以查询自己感兴趣的信息呢?谭成轩认为还为时过早,北京绘制的只是一张草图,距离可以实际应用还有很大差距。


“现在,光依靠一家单位的力量很难完成摸清地下断裂带、绘制地下三维地图的艰巨任务。而大量已经完成的地下资料信息却被相关部门作为机密文件存在保险柜,失去了其真实的价值。”谭成轩说。


谭成轩建议由政府把目前分散在建设、交通、市政、民防等部门的北京地下信息资料搜集起来,绘制一张详细的地下地图。


“只要摸清它的准确位置和活动规律,并对其进行日常监测,断裂带其实并不可怕。在北京周边建设断裂带监测预警系统是当务之急。”谭成轩说。


北京平原地区主要活动断裂带有两条,分别是黄庄——高丽营和南口——孙河,其中后者是北京地区规模最大的一条西北向断裂带。

来源:北京科技报(北京)

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