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    北京地質(zhì)斷裂帶對建筑物影響大
2010年02月03日 14:01 來(lái)源:北京科技報 發(fā)表評論  【字體:↑大 ↓小
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  北京地質(zhì)斷裂帶縱橫交錯 對建筑物影響大

  王先生最近準備出手在北京購買(mǎi)一套住房,但是幾天前一條消息讓他除了考慮房子價(jià)格和位置的因素外,還要考慮地下的因素!拔铱磮蠹堈f(shuō)北京有7條斷裂帶。如果我購買(mǎi)的房子正好在斷裂帶上怎么辦?”王先生說(shuō)。那么,普通市民能不能查到北京的7條斷裂帶大致在哪里呢?

  “斷裂帶”是讓人產(chǎn)生緊張聯(lián)想的三個(gè)字,尤其是在經(jīng)歷了汶川地震之后。北京平原有多少斷裂帶?分布在哪里?這無(wú)疑是讓每個(gè)市民關(guān)心的話(huà)題。

  在北京昌平有一個(gè)叫土溝村的地方,村民對于打探地質(zhì)隊的到來(lái)已經(jīng)習以為常了!斑@里是北京地質(zhì)斷裂帶表現最明顯的地方!敝袊刭|(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所譚成軒研究員告訴《北京科技報》,他正在負責一項北京地質(zhì)斷裂帶的研究課題。

  土溝村正處于北京的7條斷裂帶中最大的一條黃莊——高麗營(yíng)斷裂帶(南起河北涿州北至懷柔以東)上!霸跀嗔褞,有些村民的房屋和院墻已經(jīng)發(fā)生了垂直方向幾十厘米的錯斷!弊T成軒告訴記者。

  而另外一處比較明顯的錯斷發(fā)生在順義高麗營(yíng)西王路村的一條村級公路上,黃莊——高麗營(yíng)斷裂帶正好從公路下方通過(guò),致使村里的路面變形破壞。據當地村民介紹,公路修建約10年,斷裂帶已經(jīng)讓路面形成一個(gè)約10厘米的小臺階。

  中國工程院院士、中國地震局地球物理研究所許紹燮告訴記者,斷裂帶造成的地質(zhì)不穩定還容易形成山體滑坡、泥石流等災害。斷裂帶的拐角,交叉處也比較危險,網(wǎng)格狀分布的斷裂帶,容易造成連帶的影響。一個(gè)塊體的震動(dòng)很容易引起周?chē)鷫K體的連鎖震動(dòng)。所以一個(gè)地方發(fā)生了地震,常會(huì )引發(fā)其他地方的地震。

  從全國范圍來(lái)講,南北帶(川滇及以北靠近云南的一條地帶)的中南段是比較容易發(fā)生地震的區域?刀ǖ礁首问且粭l著(zhù)名的斷裂帶,從地表就可以觀(guān)測到斷裂帶的活動(dòng)。斷裂帶兩邊運動(dòng)的速率一快一慢,馬路上畫(huà)的白色直線(xiàn),每年幾乎都錯開(kāi)一厘米。這么嚴重的地方,鐵路、公路、油管都修不了,周?chē)姆课菀步?jīng)常發(fā)生墻壁龜裂的現象。

  “斷裂帶的分布在全世界非常普遍!北本┦械刭|(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局副總工程師、地質(zhì)調查研究院院長(cháng)蔡向民告訴《北京科技報》,尤其像北京這樣一個(gè)平原和山區交界處的城市。

  現在看似是平原的地面下也有斷裂帶。因為平原可能是看不見(jiàn)的山,用地球物理的方法,比如磁場(chǎng)圖、重力圖來(lái)看,北京的平原下面也是起起伏伏的山。只不過(guò)這些溝溝壑壑都被潮白河和永定河沖積上來(lái)的泥沙填平了。

  在蔡向民給記者展示的一張用紅色細線(xiàn)表示的北京地質(zhì)斷裂帶地圖上,縱橫交錯的斷裂帶,密如蛛網(wǎng),就像一個(gè)摔在地上的蛋殼。

  地質(zhì)學(xué)界稱(chēng)一萬(wàn)年以?xún)扔羞^(guò)活動(dòng)記錄的斷裂帶為活動(dòng)斷裂帶;顒(dòng)的斷裂帶比靜止的相對危險性更大。斷裂帶交叉和拐彎的地方是危險的!熬拖裎覀兘(jīng)常食用的方便食品都有一個(gè)小口子便于撕開(kāi),因為這是應力集中的部位,從這里容易撕開(kāi)口子。斷裂帶跟這個(gè)道理相同!辈滔蛎窠忉屨f(shuō)。

  許紹燮院士告訴記者,地質(zhì)學(xué)家的觀(guān)點(diǎn)認為地震是斷裂帶造成的,過(guò)去發(fā)生的地震會(huì )留下斷裂帶,如果這些斷裂帶曾經(jīng)活動(dòng)過(guò),今后就還有可能活動(dòng)。所以當地震發(fā)生時(shí),靠近斷裂帶的地方,破壞的就會(huì )特別嚴重。因此建筑物都要避開(kāi)活動(dòng)斷裂帶。

  關(guān)于北京地質(zhì)斷裂帶的形成,蔡向民解釋說(shuō),主要是歷史原因。北京市在地質(zhì)構造上正處于華北地區中部——燕山沉降帶的西部。在漫長(cháng)的地質(zhì)歷史中,既經(jīng)過(guò)大幅度的下降,接受巨厚的沉積;又產(chǎn)生過(guò)劇烈的造山運動(dòng),才形成目前的主要7條斷裂帶。

  “北京斷裂帶的走向大致是以北東——南西為多,大的有七條,間雜有少量北西——南東走向的,差不多有三四條!辈滔蛎裾f(shuō),兩條斷裂帶的交叉點(diǎn),尤其是活動(dòng)的斷裂帶,對建筑工程還是有很大影響。

  據悉,北京地區的斷裂構造在北部山區主要有:懷柔區長(cháng)哨營(yíng)至密云縣的古北口斷裂帶,在市界內東西長(cháng)33公里、寬8公里;密云縣沙廠(chǎng)至墻子路斷裂帶,市界內長(cháng)約30公里、寬約20公里,破碎帶最寬達200~300米;官廳山峽地區有門(mén)頭溝區燕家臺至沿河城斷裂帶和東靈山斷層,長(cháng)數十公里。平原地區凹陷隆起的邊緣,都為大斷裂所控制,如黃莊——高麗營(yíng)斷裂,永樂(lè )店——馬房斷裂。這些大斷層之間往往分布著(zhù)許多較小的斷裂破碎帶。在大的活動(dòng)斷裂帶的拐彎、分叉、兩端和交會(huì )部位,以及有斷陷盆地的地方容易產(chǎn)生地震。

  談到北京地區的主要活動(dòng)斷裂帶,蔡向民介紹說(shuō),主要有平谷至三河斷裂帶;石景山區八寶山至順義區高麗營(yíng)斷裂帶;河北省懷來(lái)縣至延慶斷裂帶;昌平區南口至朝陽(yáng)區孫河斷裂帶。在這些地帶,歷史上都曾發(fā)生過(guò)較大的地震,是活動(dòng)較強烈的地帶。

  但是記者看到,在縱橫交錯的斷裂帶上,有一塊地方幾乎沒(méi)有紅線(xiàn)穿過(guò),那就是北京二環(huán)里的老城區。而且北京危險的地方還真不多。

  “我非常佩服當時(shí)選址建造北京城的人,他們在沒(méi)有當今先進(jìn)科學(xué)儀器的情況下,還能選定一塊地質(zhì)斷裂帶相對較少的地方!辈滔蛎裾f(shuō)。

  斷裂帶尤其是活動(dòng)斷裂帶的活動(dòng)是北京地區重要的地質(zhì)災害。但由于種種原因,長(cháng)期以來(lái),專(zhuān)家對北京地區斷裂帶的分布脈絡(luò )了解不是很清晰,讓很多地質(zhì)科研人員對北京地區的地質(zhì)情報判斷經(jīng)常遇到困難。

  隨著(zhù)城市的迅速發(fā)展,北京開(kāi)始向外發(fā)展,一些新城、衛星城開(kāi)始建造,通州、亦莊等新城區規劃相繼出臺,地質(zhì)勘探工作尤為重要!暗,現在很多的規劃是政府先確定了新城的位置,才讓地質(zhì)部門(mén)開(kāi)始勘查!辈滔蛎駸o(wú)奈地說(shuō)。哪些地質(zhì)條件比較好、適合建設新城,哪些不適合,這些勘查工作應該做在規劃前。

  比如垃圾問(wèn)題,水源地附近就不能建設垃圾填埋場(chǎng),因為在水源地建設的話(huà),南水北調的水來(lái)了以后,地下水位會(huì )升高,地下水會(huì )浸泡到垃圾填埋層,四處流動(dòng)的臟水就會(huì )污染大片地下水。

  蔡向民說(shuō),我們最近給政府提交了規劃圖,建議了北京什么地方建填埋場(chǎng)比較好,只要采取措施,做好防水,問(wèn)題都能解決,關(guān)鍵是事先要意識到地質(zhì)工作的重要。

  但是要摸清地下的幾百米,甚至一千多米覆蓋層下的斷裂帶談何容易。根據萬(wàn)有引力公式,引力和密度是相關(guān)的,致密的地方引力就大,松散的地方引力就小。兩地的物理特性不同,中間肯定就是縫隙了!拔覀冊谡覕嗔褧r(shí),并不是找縫隙,因為縫隙有時(shí)很寬,是找不到的,而是測兩塊土地的物理數值!辈滔蛎裾f(shuō)。

  首先,地質(zhì)人員把北京平原分成無(wú)數的細小網(wǎng)格,沿著(zhù)每條線(xiàn),固定的距離設一個(gè)點(diǎn),用電阻率儀、磁力儀、重力儀等工具測定這個(gè)點(diǎn)的電阻率、電磁率、重力等物理指標。如果地面沒(méi)有斷層,這些眾多的點(diǎn)的數值都應該在一個(gè)平穩的范圍內。如果重力、磁力等數值的曲線(xiàn)圖都出現大幅的異常波動(dòng),那么就可以鎖定這里是斷裂帶了。

  此外,科研人員還可以用肉眼識別斷裂帶。蔡向民告訴記者,山的高峰突然變平了或者出現一個(gè)凹陷就很可能是斷裂帶。出天然泉水的地方也要注意,這些地方往往有斷裂,把所有泉水的點(diǎn)連成線(xiàn),就能畫(huà)出斷裂帶。

  記者從圖表上看到,北京東南城區地熱很密集。但是蔡向民說(shuō)這并不說(shuō)明這些地方的斷裂就大,因為要形成地下熱水還要有個(gè)保溫層,一般是頁(yè)巖覆蓋在上面才能保持住熱氣。其他地方可能斷裂更大,但是沒(méi)有頁(yè)巖保溫,所以熱氣都消散了。

  許紹燮院士告訴記者,地球同社會(huì )一樣,是不斷發(fā)展變化的。老的斷裂帶存在,新的斷裂帶也在不斷出現。也許地表上看不出,但是地下是不斷變化活動(dòng)的。目前的技術(shù)手段可以探測到的斷裂帶,大都是斷裂得很厲害,破碎程度也比較高的斷裂帶。但是一些新生的斷裂帶,在將斷未斷的時(shí)候,斷層痕跡很不明顯,積累的遺留物也不夠多,靠目前的技術(shù),找到它們也是很困難的。唐山大地震就是個(gè)很好的例子。所以說(shuō),如果是很明顯的活動(dòng)斷裂帶,避開(kāi)就可以了。關(guān)鍵是那些現在還不明顯的斷裂帶是很危險的。

  自2004年7月開(kāi)始, 北京市地勘局數百名地質(zhì)調查工作者歷時(shí)4年實(shí)地勘測,繪制完成了北京智能化三維地質(zhì)信息管理與服務(wù)系統,進(jìn)一步明確了6400多平方公里的北京平原上的斷裂帶分布情況。

  “這可是北京首張地下三維地圖!辈滔蛎褚贿吔榻B一邊打開(kāi)三維地質(zhì)管理系統,記者看到黃色、綠色、粉色……以不同色彩標識的地層仿佛一個(gè)巨大的三明治,一層層錯落分明,一條條斷裂帶如紅色的飄帶不規則地分布其間。

  蔡向民以地鐵選線(xiàn)為例,介紹了地下三維地圖的重要作用。工作人員根據地鐵規劃的路線(xiàn)進(jìn)行“穿越地下”試驗,在伴隨穿越活動(dòng)的鏡頭中即可清晰地看到規劃線(xiàn)路全程的立體地質(zhì)結構。這樣,就可以對活動(dòng)斷裂、地面沉降、沙土液化等不良地質(zhì)作用的影響進(jìn)行分段分級評價(jià),詳細掌握沿線(xiàn)的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及可能存在的巖土工程問(wèn)題。

  據悉,在地鐵6號線(xiàn)、7號線(xiàn)、房山線(xiàn)的選線(xiàn)勘查階段,沿地鐵設計路線(xiàn)進(jìn)行了地鐵隧道模擬開(kāi)挖,通過(guò)地下三維地圖,將隧道四周地層地質(zhì)結構和屬性特征直觀(guān)、準確地顯示出來(lái),為地鐵的設計、施工提供了科學(xué)依據。

  更具意義的是,通過(guò)對不同的地質(zhì)災害種類(lèi)進(jìn)行調查,確定全市共有468處突發(fā)地質(zhì)災害隱患點(diǎn)!笆忻癫槐負,隱患點(diǎn)多位于山區,這些地區有可能會(huì )發(fā)生泥石流、山體崩塌、滑坡等地質(zhì)災害,可能受災的村落已經(jīng)組織整體搬遷了!辈滔蛎裾f(shuō)。

  斷裂帶對地面上房屋建筑的破壞是顯而易見(jiàn)的。但是,現在的新建房屋一般都采取避讓的方法。新建房屋在動(dòng)工之前,建設部門(mén)都要求開(kāi)發(fā)商聘請專(zhuān)業(yè)的地質(zhì)勘測部門(mén)對這塊土地進(jìn)行地質(zhì)災害評估,如果有地質(zhì)災害,是不能在這里建房的。

  記者了解到,目前,具有地質(zhì)勘測資質(zhì)的專(zhuān)業(yè)機構很多,在建筑項目動(dòng)工前,這些勘探部門(mén)都會(huì )按照國家統一的標準對建筑所在的地下進(jìn)行地質(zhì)勘探。

  而在一些老村落里,居民在這里住了幾代人、上百年,長(cháng)期的經(jīng)驗也早就讓他們知道哪里建房安全,哪里建房會(huì )開(kāi)裂。所以長(cháng)時(shí)間下來(lái),斷裂帶上是很少住人的。

  科研人員發(fā)現,北京平原地區主要活動(dòng)斷裂帶有兩條,分別是黃莊——高麗營(yíng)和南口——孫河,其中后者是北京地區規模最大的一條西北向斷裂帶!氨本┑臄嗔褞鋵(shí)經(jīng)常有微弱活動(dòng),這是好事,說(shuō)明它在釋放能量;就怕有幾年忽然不動(dòng)了,說(shuō)明它在積蓄能量!辈滔蛎裾f(shuō)。從地震局給的資料看,目前北京這些斷裂帶每年都在正常地釋放能量。

  “摸清了地下斷裂帶,我們的地面建筑就要選擇避讓!弊T成軒說(shuō)。2009年出版的《城市抗震防災規劃標準》規定,對于那些不能準確斷定位置的活動(dòng)斷裂帶,建筑需要避讓在200米以外。然而在美國的加利福尼亞州斯坦福大學(xué)的高能物理所,就建在距離著(zhù)名的斷裂帶只有100米遠的地方,但它的建筑標準是非常高的。

  美國還有一個(gè)室內的網(wǎng)球場(chǎng),就坐落在斷裂帶上。如果建筑橫跨斷裂帶,地震來(lái)臨的時(shí)候,難免粉身碎骨。建筑師就想了個(gè)絕妙的辦法,把網(wǎng)球場(chǎng)建筑分成兩個(gè)部分,分別建在斷裂帶兩側,即使地震發(fā)生地表斷裂,上升或下沉幾米,建筑也不會(huì )有事。

  蔡向民告訴記者,其實(shí)斷裂帶研究在北京奧運會(huì )的場(chǎng)館建設中已經(jīng)發(fā)揮了作用。北京奧運會(huì )主場(chǎng)館——鳥(niǎo)巢、水立方等的規劃建設就是一個(gè)很好避讓活動(dòng)斷裂帶的例子。北京市地勘局提前啟動(dòng)了奧運公園專(zhuān)項地質(zhì)調查。調查的結果發(fā)現,北京奧運公園場(chǎng)址位于黃莊——高麗營(yíng)斷裂帶附近,這條斷裂帶屬于活動(dòng)斷裂帶,重大建筑物如果橫跨斷裂帶,安全將受到威脅。在地質(zhì)人員對這條斷裂帶的準確位置、寬度和斷裂活動(dòng)進(jìn)行仔細勘查后,奧運場(chǎng)館的建設采取了避開(kāi)活動(dòng)斷裂帶的辦法,安全性得到了保證。

  “我要是買(mǎi)房還是要避開(kāi)北京的7條斷裂帶區域的! 但是譚成軒認為建在斷裂區的建筑并不可怕,在兩條斷裂帶之間建房是沒(méi)有問(wèn)題的,猶如馬路上下行車(chē)道間的“安全島”,只是不能將建筑跨建在斷裂帶上。對于已經(jīng)建在地質(zhì)斷裂帶上的建筑,譚成軒建議應該一方面對建筑物進(jìn)行加固和其他相關(guān)處理,同時(shí)還要加強對斷裂帶的日常監控。

  “斷裂帶的可怕之處是它對地面下的線(xiàn)性工程的破壞,比如保障市民生活的輸油、輸水、輸氣管道,地鐵等等!辈滔蛎窠榻B說(shuō)。如果不實(shí)施保護措施,是很危險的。但這也是可以解決的,管道可以使用柔性材料,比如橡膠、波紋管等。地鐵也可以通過(guò)伸縮縫來(lái)解決。

  另外,斷裂帶可能會(huì )釋放有害氣體,比如放射性的氡(長(cháng)期可以致癌)、汞等。國外為了避免這些氣體危害健康,會(huì )在房屋下面鋪上隔絕的材料,再用管道把氣體引向室外,目前北京正準備開(kāi)展這項工作。測量這些氣體也是找到斷裂帶的一個(gè)方法。

  對于北京首次繪制的地下三維地圖,市民什么時(shí)候可以查詢(xún)自己感興趣的信息呢?譚成軒認為還為時(shí)過(guò)早,北京繪制的只是一張草圖,距離可以實(shí)際應用還有很大差距。

  “現在,光依靠一家單位的力量很難完成摸清地下斷裂帶、繪制地下三維地圖的艱巨任務(wù)。而大量已經(jīng)完成的地下資料信息卻被相關(guān)部門(mén)作為機密文件存在保險柜,失去了其真實(shí)的價(jià)值!弊T成軒說(shuō)。

  譚成軒建議由政府把目前分散在建設、交通、市政、民防等部門(mén)的北京地下信息資料搜集起來(lái),繪制一張詳細的地下地圖。

  “只要摸清它的準確位置和活動(dòng)規律,并對其進(jìn)行日常監測,斷裂帶其實(shí)并不可怕。在北京周邊建設斷裂帶監測預警系統是當務(wù)之急!弊T成軒說(shuō)。

  北京平原地區主要活動(dòng)斷裂帶有兩條,分別是黃莊——高麗營(yíng)和南口——孫河,其中后者是北京地區規模最大的一條西北向斷裂帶。(作者:陳永杰 王夕)

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