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第1章 西安地裂缝形成的地质背景1

1.1西安地区区域构造背景2

1.1.1太古代至元古代构造阶段3

1.1.2古生代构造阶段3

1.1.3中生代构造演化阶段4

1.1.4新生代构造演化阶段4

1.2西安地区深部构造模型5

1.2.1深部地球物理场特征5

1.2.2深部构造模型11

1.3西安地区基底构造模型12

1.3.1基底构造格局12

1.3.2新生代盖层结构特征13

1.3.3新生代沉积相演化特征14

1.3.4基底构造模型15

1.4西安地区第四纪结构模型17

1.4.1第四纪地层结构17

1.4.2第四纪地层空间分布与沉积环境22

1.4.3第四纪地貌格局22

1.4.4第四纪结构模型28

1.5西安地区现代地壳变动模型29

1.5.1断块活动特征29

1.5.2断裂活动特征30

1.5.3地震活动特征40

1.5.4现代构造应力场特征44

1.5.5现代地壳变动模型46

第2章 西安地裂缝发育特征与活动性48

2.1西安地裂缝的平面分布特征49

2.1.1地裂缝的分布与分段特征49

2.1.2地裂缝的平面展布特征82

2.1.3地裂缝分布与地质环境的关系86

2.2西安地裂缝的浅部剖面结构特征89

2.2.1地裂缝地表变形的剖面特征89

2.2.2地裂缝的浅部剖面组合特征92

2.2.3不同地貌单元的地裂缝剖面结构特征95

2.2.4地裂缝的深部剖面结构特征100

2.2.5地裂缝的破裂带宽度及影响带宽度103

2.3西安地裂缝的运动与活动特征106

2.3.1西安地裂缝的运动特征106

2.3.2西安地裂缝历史活动特征108

2.3.3西安地裂缝现今活动特征108

2.3.4西安各条地裂缝的活动特征112

2.3.5地裂缝变形观测结果综合分析123

2.3.6西安地裂缝活动的基本规律127

2.4西安地裂缝带岩土工程特性128

2.4.1地裂缝变形带物理力学参数128

2.4.2地裂缝带内外岩土物理力学性质对比129

第3章 西安地裂缝地球物理探测137

3.1地震探测工作概况138

3.1.1地震地质条件138

3.1.2工作布置及主要成果139

3.2地裂缝多波地震探测技术141

3.2.1多波地震资料采集技术141

3.2.2地震资料处理解释技术145

3.2.3地裂缝与断层地震正演模拟156

3.3西安地裂缝地球物理异常特征分析176

3.3.1地震波场与断裂构造特征分析176

3.3.2地裂缝与断层发育及展布特征185

3.4结论198

第4章 西安地裂缝地面沉降GPS与InSAR监测199

4.1基于GPS定位技术的地面沉降监测发展与应用201

4.1.1 GPS技术监测地面沉降的发展历史201

4.1.2 GPS大地高与水准正常高监测形变的关系202

4.2西安地区地裂缝地面沉降GPS监测网的设计与实施204

4.2.1西安地区地裂缝地面沉降GPS监测网的设计与建设204

4.2.2 GPS监测点的选埋及技术措施206

4.2.3西安地区地裂缝地面沉降GPS监测网的施测207

4.3高精度GPS监测技术与高精度基线处理理论208

4.3.1高精度GPS变形监测作业技术方案208

4.3.2高精度GPS基线处理理论211

4.4局部区域变形监测基准框架与数据处理理论模型213

4.4.1常规基准框架的局限性213

4.4.2顾及板块运动和系统参数的GPS地面沉降监测基准模型213

4.4.3基准点的稳定性分析215

4.4.4高精度GPS监测网平差的基本过程218

4.4.5高精度GPS后处理软件的构建与实现221

4.5西安地裂缝地面沉降GPS监测成果与精度分析223

4.5.1西安地区地面沉降GPS监测成果223

4.5.2西安地区地裂缝GPS监测成果227

4.6现今西安地面沉降地裂缝活动特征分析230

4.7基于GPS的西安地壳现今形变特征分析232

4.7.1西安地壳水平运动特征分析232

4.7.2西安地壳水平应变场特征分析233

4.8基于位错理论的西安地面沉降特征分析234

4.8.1地面沉降与地裂缝的位错理论模型描述234

4.8.2西安地裂缝的位错模型数值模拟结果及分析236

4.9西安地面沉降InSAR监测成果及其分析238

4.9.1 1992～2008年西安地区地面沉降变化序列图240

4.9.2西安地区InSAR监测精度评定244

4.9.3西安地区InSAR地面沉降时空特征及动态分析245

4.9.4西安地区1960～2008年地面沉降累积量分析250

4.10西安地面沉降GPS与InSAR融合初步结果251

4.10.1 GPS与InSAR监测数据的融合252

4.10.2 GPS与InSAR监测数据融合后的沉降等值线图252

4.11地裂缝InSAR监测原理与成果分析254

4.11.1基于干涉质量图的活动地裂缝定位方法254

4.11.2西安地裂缝InSAR监测成果与分析256

第5章 西安地面沉降发育特征及成因研究266

5.1概况267

5.1.1研究现状267

5.1.2技术路线269

5.2西安地区水文地质特征270

5.2.1自然地理概况270

5.2.2含水岩组划分及其特征274

5.2.3地下水补给、径流及排泄条件278

5.2.4西安地区地面沉降三维地质结构281

5.3西安地下水开采、地面沉降历史与现状291

5.3.1西安地下水开采概况291

5.3.2西安地面沉降的历史与现状295

第6章 西安地裂缝成因机理317

6.1深部构造的地裂缝孕育机理318

6.1.1渭河盆地剖面结构地质模型319

6.1.2有限元分析模型319

6.1.3计算工况及边界条件321

6.1.4 计算结果及分析321

6.2基底伸展的地裂缝萌生机理328

6.2.1渭河盆地剖面结构地质模型329

6.2.2有限元分析模型329

6.2.3计算结果及分析331

6.3断裂活动的地裂缝伴生机理335

6.3.1西安地裂缝与断层的关系335

6.3.2地裂缝破裂扩展的大型物理模型试验研究337

6.3.3隐伏地裂缝破裂扩展的数值模拟分析355

6.4现代大陆构造变动的地裂缝群发机理361

6.4.1渭河盆地区域构造及动力学背景361

6.4.2有限元分析模型363

6.4.3计算结果及分析365

6.5黄土介质的地裂缝响应机理369

6.5.1黄土湿陷性与地裂缝关系370

6.5.2黄土破裂力学特性与地裂缝成因的关系374

6.5.3黄土流变特性与地裂缝成因的关系388

6.6水作用下地裂缝形成与加剧机理394

6.6.1地下水开采作用下的地裂缝形成机理394

6.6.2地表水作用下地裂缝形成机理404

6.6.3水压致裂的数值模拟408

6.6.4水作用下地裂缝反复开裂机理418

6.7西安地裂缝的内外动力耦合成因机理420

第7章 西安地裂缝工程灾害机理与减灾对策423

7.1西安地裂缝工程灾害特征及分类424

7.1.1西安地裂缝工程灾害特点424

7.1.2西安地裂缝工程灾害分类426

7.2地裂缝作用下房屋建筑的灾害特征428

7.2.1地裂缝作用下房屋建筑的主要灾害类型428

7.2.2地裂缝作用下房屋建筑的灾害特征430

7.2.3地裂缝对建筑物的成灾机理433

7.2.4地裂缝对房屋建筑的破坏模式434

7.3地裂缝作用下道路及桥梁的灾害特征436

7.3.1地裂缝对路基的危害436

7.3.2地裂缝对路面的危害437

7.3.3地裂缝对桥梁的危害437

7.3.4地裂缝活动对西安市立交的破坏调查439

7.3.5地裂缝活动对桥梁破坏的物理模型试验445

7.3.6地裂缝对桥梁破坏的数值模拟468

7.3.7地裂缝对桥梁的破坏模式474

7.4地裂缝作用下地下管道的灾害特征476

7.4.1土压力沿管道轴向变化情况483

7.4.2破坏现象分析485

7.5西安地裂缝综合防治对策488

7.5.1地裂缝灾害综合防治对策489

7.5.2地裂缝灾害防治中几个问题的探讨494

第8章 西安地裂缝对地铁工程的危害与防治措施研究497

8.1西安地裂缝场地地铁工程建设的适宜性评价498

8.1.1西安地裂缝与地铁的平面展布关系498

8.1.2地裂缝场地地铁工程适宜性评价500

8.2地铁沿线地裂缝带的百年位错量及设防长度502

8.2.1西安地铁沿线地裂缝百年位错量预测502

8.2.2地铁隧道穿越地裂缝带的设防长度确定504

8.3地裂缝作用下明挖地铁隧道变形破坏机制的模型试验510

8.3.1与地裂缝正交时明挖地铁隧道变形破坏机制的模型试验510

8.3.2与地裂缝斜交时明挖地铁隧道变形破坏机制的模型试验522

8.4地裂缝作用下浅埋暗挖地铁隧道变形破坏机制的模型试验536

8.4.1与地裂缝正交时浅埋暗挖地铁隧道变形破坏机制的模型试验536

8.4.2与地裂缝斜交时浅埋暗挖地铁隧道变形破坏机制的模型试验545

8.5地裂缝作用下地铁盾构隧道的变形破坏机制的模型试验557

8.5.1与地裂缝正交时地铁盾构隧道变形破坏机制的模型试验557

8.5.2与地裂缝斜交时地铁盾构隧道变形破坏机制的模型试验594

8.6地裂缝作用下地铁隧道变形破坏机制的有限元数值模拟608

8.6.1正交条件下地铁隧道变形破坏的有限元数值模拟608

8.6.2斜交条件下地铁隧道变形破坏机制的有限元数值模拟620

8.7地裂缝活动作用下地铁隧道结构变形破坏的防治措施641

8.7.1地裂缝作用下地铁隧道变形破坏模式及病害分析641

8.7.2分段设变形缝的地铁隧道适应地裂缝变形的模型试验646

8.7.3地裂缝作用下地铁隧道变形破坏的结构防治措施671

8.7.4地裂缝作用下地铁隧道结构的防水措施674

8.7.5地裂缝作用下地铁隧道病害防治的地基加固措施677

8.7.6地裂缝作用下地铁轨道变形的调整和控制措施678

8.7.7地裂缝作用下地铁工程病害防治的其他辅助措施680

第9章 西安地面沉降地裂缝灾害控制682

9.1西安地区水土耦合模型683

9.1.1水文地质概念模型683

9.1.2三维水土耦合模型685

9.1.3水土耦合数值模型688

9.1.4模型校正与验证699

9.2西安地区地面沉降防控措施720

9.2.1现状开采条件下的模型预报721

9.2.2地下水合理开采和地面沉降控制方案723

第10章 西安地裂缝地面沉降灾害管理信息系统740

10.1系统总体设计743

10.1.1建设开发目标与思路743

10.1.2系统总体设计746

10.2空间数据库建设750

10.2.1空间数据库概述750

10.2.2空间数据库设计与实现753

10.2.3空间数据库成果760

10.3系统详细设计与实现768

10.3.1界面设计768

10.3.2系统功能总体结构769

10.3.3系统主要功能模块详细设计与实现771

参考文献786

后记807

《新世纪工程地质学丛书》出版说明811