地質災害地裂
Ⅰ 地裂縫會產生什麼地質災害以及次生災害
地裂縫本身就是地質災害之一，引起的次生災害主要有滑坡/崩塌、地下水污染、人畜傷亡、工程損毀等。
Ⅱ 陝西省西安市地裂縫災害災情評估
一、地裂縫活動概況
（一）地裂縫分布特徵
陝西省西安市是目前我國地裂縫災害最嚴重的城市。其地裂縫的活動歷史非常悠久，早在4000年前，就有「黃帝將亡則地裂」的記載。現今地裂縫活動是歷史地裂縫的延續和發展。
據調查，目前西安市區和近郊區已出現10條大致平行排列的地裂縫。它們的發育長度均超過1km。近年來它們的傾滑速率在不短於全長三分之一的長度上達到10～100mm/a（圖15-1、表15-1）。
圖15-1西安市地裂縫分布圖
西安市地裂縫的產狀、活動特徵等具有統一的規律性。所有地裂縫總體走向為NEE，彼此以0.6～1.5km的間距近似平行展布，東起鏟河，西到唣河；北起辛家廟，南到電視塔。在NEE方向長19km，在北NW方向寬10.5km，總面積達150km2，總長度已逾55km。每條地裂縫活動強度不盡相同，同一條地裂縫的不同地段的活動強度差異也很大。
這10條地裂縫帶的地表破裂醒目，組合形態類型多樣。地裂縫的活動具有三維空間的形變特徵，表現為垂直沉降、水平引張和左旋水平錯動。地裂縫災害具有三維空間的有限性、災害過程的緩變性和致災作用的不可逆轉性等特點。地裂縫的破壞延展速度在時間上常呈跳躍式變化；在空間上分段活動差異明顯。地裂縫帶顯示出多級破裂形態。凡地裂縫所到之處，均出現地表破碎、建築物開裂、道路變形、地下管道錯斷、地面各類設施均遭破壞的現象。這是典型的正在活動的構造地裂縫特徵。10條地裂縫的分布特徵見表15-1。
表15-1西安市地裂縫基本特徵
據李永善等，1992
（二）西安地裂縫的地質構造背景
西安地裂縫有多種類型，但分布最廣、破壞最嚴重的是構造地裂縫。
構造地裂縫是一種構造地質現象，它的發生和發展受區域構造運動控制，屬於現今斷裂活動在淺部土層中的破裂變形。其活動程度取決於當地的地質構造條件及其對構造運動的響應程度；同時又受多種局部因素如建築物的重力荷載和抽水引起的地面沉降等的干擾和制約。西安市地處渭河盆地中央的西安凹陷區的南部，四周被不同規模的正斷層所圍限；而渭河盆地又被這些正斷層分割，形成了SN向的伸展構造和掀斜斷塊。在上陡下緩的鏟式正斷層的上盤，常發育有次級的同向或反向斷裂，表現出伸展構造的序次特徵。西安市地裂縫是汾渭盆地地裂縫帶的有機組成部分，它的成因與渭河斷陷盆地的構造活動和區域地裂縫的活動有著密切的聯系。
1.西安地區的主要斷裂構造
西安地區已查明的較大斷裂有數十條。它們都是傾滑斷層，大體以渭河為界，南部發育了一組低序次的反傾向滑動斷層；北部主要是同傾向滑動斷層。西安地區的大斷裂主要分為NEE向，NE—NEE向和NNW向三組，均為活斷層。其中NEE向斷裂是控制渭河盆地伸展構造的主幹斷層。它的規模大，活動時間長，往往成為不同沉積與地貌單元的分界。NE—NEE向斷裂在規模和活動時間上次於NEE向斷裂，但對控制西安地區的構造活動及形成復式地塹仍有重要作用。NNW向斷裂隱伏於盆地內部，規模最小，但控制著低序次凸凹地塊的分布。
西安地區三組大斷裂帶均具有很強的活動性，地裂縫活動是一個重要的標志。如西安市的10條地裂縫的總體走向均為NE—NEE向，與區域性大斷裂方向具有相似性。通過地裂縫破裂演化過程的觀測和研究，地裂縫的活動高潮期與斷裂構造帶的活躍期具有一致性。這表明了地裂縫與斷裂構造活動的密切關系。
2.西安地區的地貌特徵
西安地區構造地貌十分發育，其分布和形態明顯受斷塊運動控制。大致可分為渭河河漫灘，渭河一、二、三級階地，古河道窪地及黃土塬四類地貌單元。
西安地區共有10條黃土梁和窪地。這些黃土梁與窪地在平面上均為NE—NEE向的長條形，二者以近似等間距平行展布。黃土梁南高北低，南陡北緩，窪地北深南淺，具有剖面形態的不對稱特徵。其總地勢為東南高西北低，10條黃土梁的頂面高程自南向北逐漸遞降；窪地底部的高程也自南向北也逐漸降低，具有與黃土梁相似的特徵。
（三）地裂縫活動與地震的關系
西安地裂縫出現以來，人們曾認為地裂縫是准靜態的地表蠕滑破裂。然而，目前至少已有2條地裂縫上的探槽直接揭露出了地裂快速滑動的滑動面，並且在剖面上可看到清晰的擦痕與滑槽。這種跡象表明了地裂縫帶可能是歷史地震的地表破裂帶，或地震過程中發生過快速滑動的小斷層。
據史料記載，西安地裂縫在有震和無震時均發生過，但有震時地裂縫次數較多且相對集中於西安市；無震時地裂次數較少且較分散。有關研究表明，華北地區已有200a左右的地震活躍期和20a左右的地震活躍幕。西安地裂縫活動的高潮期與華北地震高潮幕幾乎同步（表15-2）。由此可以看出，西安地裂縫與地震活動具有密切的相關性。
表15-2地裂縫活動高潮期與地震高潮幕對比表
西安地裂活動可分為平靜期、弱活動期和強活動期。處於平靜期的地裂縫，其活動速率基本為零（0.01～0.1mm/a），地裂平靜期的持續時間大致與同一階段地震的平靜期相當或略短；處於弱活動期的地裂，其速率在大區域上平均值為0.1～1mm/a，局部達1～10mm/a，其持續時間大致與同階段地震活躍期的時間相當或略長；強活動期出現於弱活動期的某時段上，往往是由於構造與非構造因素疊加而加劇了地裂活動，其速率可達10～100mm/a，強活動期持續時間一般為數年。
將西安地裂的強弱變化與地震活動周期相比，地裂的強活動時段與地震活動階段似有「相位滯後」的對應關系。這可解釋為地震釋放能量較強時，地裂活動開始加劇，地震的一個活動階段結束以後，地裂活動將達到峰值，而後趨於減弱。西安地裂的這種起伏變化與地震的周期性活動的相關性，反映了地裂與地震存在密切的內在聯系。
（四）人為因素對地裂縫的影響
地裂縫是由內動力地質作用引起的斷裂活動。它雖然受區域構造運動的控制，但人類工程活動的影響也是不可忽視的。在所有人為影響因素中，最主要的是抽汲深層承壓水引起的地面沉降對地裂縫的激化。有關研究成果表明，西安市地面的快速沉降和地裂縫的超常活動在區段上是基本吻合的。
西安市地下水大致可劃分為兩個層系：上部為潛水、淺層承壓水含水層；下部為深層承壓水含水層。西安市用水全部取自深層孔隙承壓水。由於長期過量抽取同一層位承壓水，引起了深層承壓含水系統的壓密，出現了嚴重的地面沉降現象。西安市的梁、窪地貌使市區的工程地質條件呈現出分片的差異性和條帶狀不均勻性，地面沉降等值線均沿著構造窪地的走向延伸。
在西安地裂縫的研究中，曾存在著構造成因說的基本觀點。這種觀點認為地裂就是一組活斷層，地裂運動則是斷層的活動。但西安地裂縫表現出與伸展斷裂系的構造活動速度及外圍地區地裂縫活動速度的不相適應性，地面沉降中心的地裂縫活動速度與沉降中心邊緣地裂縫活動速度的差異及地裂縫活動的年周期變化等都使構造成因難以自圓其說。西安地裂縫這些與構造活動不協調的特徵，反映了了非構造因素對地裂縫的作用。抽汲深層承壓水對地裂縫的激化，說明過量開采承壓水引起的地面沉降對地裂縫活動速率有顯著的影響。
通過多年的研究，目前對西安地裂縫的成因已達成共識。即：西安地裂縫是多因素疊加的結果，在地裂縫活動系統中，其成因以自然地質作用為主，人為因素影響為輔，即地裂縫的產生與伸展斷裂系的活動具有本質聯系；抽水引起的地面沉降不是產生西安地裂縫的直接原因，只是加快了地裂縫的活動速率。此二者的災害屬性和致災機理具有本質差異。控制過量開采承壓水，降低地面沉降幅度，可減小地裂縫的活動速率，使之與區域構造活動速率相適應，從而減緩地裂縫的破壞損失。
二、西安地裂縫的危險性評價與發展趨勢預測
（一）西安地裂縫危險性評價
地裂縫危險性評價是在歷史災情和成災條件調查與分析的基礎上進行的。根據地裂縫災害的形成機理和成災因子與災害活動強度的關聯程度，對地裂縫進行了規模劃分（表15-3）和危險性指數的確定。按此標准，西安市地裂縫除1條為小型、2條為中型外，其它均為大型或特大型。西安市地裂縫的危險性指數評分標准見表15-4。
表15-3地裂縫規模分級表
表15-4西安市地裂縫危險性評分標准
地裂縫危險性評價的具體步驟是：將1∶2.5萬西安市區圖縮小四倍；用網格法在1∶10萬圖上將西安市地裂縫所在范圍劃分成252個方格區塊；每個區塊為3.24km2，評價區共816.48km2；對每一個方格根據表15-4危險性評分標准進行打分；再將此三要素兩兩相比較，按其與地裂縫的相關程度，在1～9之間取值（相關程度越高，取值越大）；然後應用層次分析法，上機運算，算出每一格中每項分指數的權重值WF1、WF2、WF3；用每一項影響要素指數分與其權重值相乘，求其和，即可得出每一方格區塊的危險性指數；在算出252個危險性指數後，運用繪圖軟體SURFER將圖縮為1∶20萬，並繪制西安市地裂縫危險性指數等值線圖（圖15-2）。
根據評價結果綜合分析，對西安市地裂縫進行危險性等級劃分，具體如表15-5所示。
圖15-2西安市地裂縫災害危險性指數等值線圖
表15-5西安市地裂縫危險性等級劃分
根據地裂縫災害的三維空間有限性特徵，考慮其安全系數，在地裂縫南側20m，北側15m范圍內，沿著地裂縫走向劃分危險區（圖15-3），並據此估算出西安市地裂縫的各級危險區面積（表15-6）。
表15-6西安市地裂縫各級別危險性分區面積
圖15-3西安市地裂縫危險性分區圖
1—Ⅰ級危險區；2—Ⅱ級危險區；3—Ⅲ級危險區
（二）西安地裂縫發展趨勢預測
根據西安市地裂縫形成條件和活動規律，推測西安市地裂縫發展趨勢如下：
1.已有的地裂縫附近危險性較大，可能會出現新的活動。它們主要出現在斷裂下降盤一側，走向與斷裂走向基本一致，如在F6和F7地裂縫之間最新發現的F12地裂縫就屬此類。
2.西安地區未來仍以NE及NEE向地裂縫最為發育，並且有沿走向向兩端擴展的趨勢。如燃料公司的F13地裂縫，可能就是F5地裂縫的延伸。其它方向出現裂縫的可能性較小。
3.在西安東北部、東南部及斷裂帶附近，地面沉降嚴重的地段，地裂縫較易出現，如辛家廟北的井上村F11地裂縫。
三、西安市地裂縫易損性評價
地裂縫災害易損性評價是在承災條件調查與分析基礎上，根據承災因子與破壞效應的關聯關系進行物質易損性、經濟易損性和社會易損性分析；並據此確定評價要素，制定要素指數標准表（表15-17）；在得出各評價要素分指數後，用下式求易損性指數（Y（f）I）：
地質災害災情評估理論與實踐
式中：Ep、EL、Es分別為人口密度、土地類別、建築物類別要素指數，可根據表15-5分別選取；WP、WL、WS分別為人口、土地和建築物相對於地裂縫易損性的權重，用層次分析法（AHP法）求得。
易損性評價的具體做法同危險性類似，其具體步驟是：用網格法將1∶10萬圖幅劃分成252個方格；對每一個方格分別進行人口密度、土地類別、建築物種類評價要素分指數打分；然後利用層次分析法，求出各區塊的易損性指數；據此繪制易損性指數等值線圖（圖15-4）。同時劃分易損性等級（表15-8）。根據地裂縫災害活動特徵對地裂縫進行易損性分區，最後估算出西安市地裂縫各級別易損性分區的分布面積（表15-9）。
表15-7易損性評價要素及要素指數標准表
圖15-4西安市地裂縫災害易損性指數等值線圖
表15-8易損性等級劃分表
表15-9西安市地裂縫各級別易損性分區面積
四、西安市地裂縫災害破壞損失評價
（一）損失評價指標
1.人員傷亡指標
可分為因災死亡人數和傷殘人數兩項指標。這一類指標不能用貨幣加以量化。由於地裂縫災害屬於緩發性災害，所造成的人員傷亡極少甚至沒有。
2.土地價值損失指標
土地的價格受到各種因素的影響，如地域的環境污染程度、地質災害頻度、資源條件保證程度等。處於地質災害高風險區的土地價格必然會低於安全地帶的地價。地裂縫一般呈線性延展，在其兩側一定寬度范圍內，危險性指數很高。這樣的地帶即使處於繁華的商業區，其土地價格也將大打折扣，土地降等級使用所造成的差價損失即為地質災害對土地的破壞損失值。地裂縫災害越嚴重，土地級差越大。
3.建築物破壞損失指標
按照清產核資登記表中地質災害損失評估的資產分類，建築物可分為房屋和建築設施兩大類。房屋可分為生產用房、實驗用房、科研用房、辦公用房、郵電用房、交通用房、商業和服務業用房、文化體育設施用房、教育用房、醫院和衛生用房、居民生活用房、其它用房等。建築設施可分為池、槽、塔、井、道路、溝、橋、梁、架、壩、堰等。不同結構建築物的單位面積造價相差甚遠，其抗災性能有很大差異，在災害強度相同的情況下，所表現出的破壞程度也大不相同。因此，要正確評價地裂縫災害對建築物的破壞損失情況，必須全面調查受災建築物類型及單位面積造價、受災面積、破壞率等。表15-10是地裂縫對建築物破壞率標准表，依此對建築物的破壞程度進行了劃分。
表15-10建築物破壞程度劃分表
4.單元破壞強度指數的計算
在完成了危險性和易損性評價，得出危險性指數和易損性指數之後，可進行單元破壞強度指數的計算，計算公式如下：
Zp=VW·Aw·VI·Ai
式中：Zp——單元破壞強度指數；
VW、VI——單元危險性指數和易損性指數；
Aw、Ai——危險性、易損性對於破壞強度的權重。
5.單元平均損失率指標
單元平均損失率指標是進行地裂縫災害經濟損失評價的基礎，評價方法是在上述各種評價的基礎上，選擇不同破壞強度的代表性單元，進行歷史災害損失調查和統計、同時參考災害發展趨勢，按下式確定單元平均損失率或損失值。
地質災害災情評估理論與實踐
式中：Zs——單元平均損失率/%;
Zd——單元內地裂縫災害的損失強度/（萬元/a）；
X——按單元類型確定的修正系數；
GNP——單元國民經濟總產值/（萬元/a）。
（二）地裂縫災害經濟損失計算
地裂縫承災體主要是土地、建築物和生命線工程（地下管線工程），其內部財產的損失和人員的傷亡極少，可忽略不計。因此，對地裂縫災害經濟損失值的計算主要考慮土地價值損失、建築物破壞損失、生命線工程破壞損失。
1.土地價值損失核算
根據西安市具體情況，並參照其他城市土地分級與土地價格，列出西安市土地分級與價值表（表15-11）：
表15-11西安市土地分級與價值表
一般說來，地裂縫易損區的土地級別不等，其土地降級值也不同。表15-12列出了各級易損區內不同級別土地的降級情況，如Ⅰ級土地在Ⅰ級易損區內土地降4級，土地價值由300元/m2降到100元/m2以下。
表15-12易損區內土地降級表
由此算出，西安市地裂縫對土地價值總損失值為1651.50萬元。
2.建築物損失核算
西安市建築物分為五種類別，即民用住宅建築、工業建築、商業建築、教科文體衛建築和其它類建築。在國有資產資料庫中，各類不同功能及用途的房產的單位造價均有統計，它為地質災害經濟損失的估算提供了基礎數據。
參考其他城市建築物造價，列出西安市不同類型建築物的單位造價（表15-13）。
表15-13西安市各類建築物價值表
根據各單元地裂縫災害的破壞強度，調查統計各類建築物的破壞率及破壞面積。按下式計算各類建築物的損失情況：
地質災害災情評估理論與實踐
式中：DH——各類建築物遭受地裂縫災害的損失之和；
SHi——單元內各類建築物因災破壞面積；
JHi——各類建築物的單位造價；
αi——地裂縫災害對各類建築物的破壞率；
n——建築物類別（n=1,2，…5）。
在計算建築物的損失情況時，首先要確定破壞強度與破壞率的對應關系。可根據實際統計數據確定當破壞強度指數達到多大時，相應的破壞率為多少。
依據有關單位的統計數據，參照各類建築的單位造價，估算出至1992年底西安市地裂縫造成的建築物經濟損失為4569.35萬元。
3.生命線工程損失核算
由於生命線工程有其特殊性，所以由地裂縫造成的生命線工程的直接損失也許並不大，但由此造成的間接損失卻很嚴重。因此，該項損失是總損失的重要組成部分。生命線工程經濟損失的計算應包括直接損失和間接損失兩部分。由於資料所限，此部分難以算出損失值，現僅提出計算方法。
直接損失計算。假設在不同破壞強度下，地裂縫對生命線工程的破壞率分別為αⅠ、αⅡ…，各不同規模地裂縫的影響寬度分別為LⅠ、LⅡ…。首先，繪制地裂縫分布圖及生命線工程分布和價值圖，並尋找其交合點：分別統計生命線工程與各級地裂縫的交匯點數。直接損失為：生命線工程與各級地裂縫的交匯點數×生命線工程的單位造價×α×L。將各條地裂縫對各類別生命線工程破壞的損失累加起來，即為地裂縫對生命線工程破壞所造成的年度直接經濟損失。
間接損失估算。地裂縫造成的直接損失和間接損失是緊密相關而不易區分的，一般依據典型實例的間接與直接損失比例來評估。有關單位經過大量的數據統計和分析研究，提出地裂縫造成損失的間直比為3∶1。由於地裂縫對生命線工程的破壞所造成的間接損失牽涉到諸多方面，其間直比會更大。因此，在計算出直接損失後，用間直比3.5∶1來換算間接損失，兩者之和即為地裂縫對生命線工程造成的總的經濟損失值。
4.地裂縫災害總計經濟損失評價
西安地裂縫古已有之，現代地裂縫最早發現於50年代，尤其自70年代以來，地裂縫活動加劇，成為困擾西安城市建設規劃、土地合理利用及地下管線工程安全使用的主要地質災害。其災害機理是構造應力與重力荷載雙重作用所致；災害形式主要以地表建築物隨基礎斷裂受損、各類管線折斷、井管上升及路面差異變形等表現出來。經分析計算，西安市地裂縫Ⅰ級危險區3.75km2，Ⅱ級危險區2.64km2，Ⅲ級危險區2.49km2，其展布范圍如圖15-3；Ⅰ級易損區3.71km2,Ⅱ級易損區3.49km2，Ⅲ級易損區2.18km2，分布范圍如圖15-4。至1992年底，土地總損失1651.50萬元，建築物損失4569.35萬元，僅此兩項損失就高達6220.85萬元。若加上生命線工程損失及間接影響破壞，地裂縫所造成的經濟損失將更大。
五、地裂縫災害防治對策與措施建議
1.建立地裂縫災害信息與管理系統。其中，信息系統應包括歷史災情、地理信息、人口經濟、資產易損性等方面的基礎數據；管理系統應包括項目管理和決策管理系統。
2.在新城鎮建設或老城鎮改造時，要採取避讓原則，應把重要的工程設計及具有重要價值的建築物等建在遠離地裂縫的安全地帶上。在規劃布局上要考慮到地裂縫的活動特點及展布特徵，使工程建築物的展布方向盡可能與地裂縫的走向平行一致，以減小影響，降低損失。
3.由於人類活動的影響，可導致地裂縫活動速率的超常變化，因此限制承壓水開采量，從時間和空間兩方面考慮盡可能均衡的開采地下水，可緩解地裂縫的發展，減輕地裂縫危害。
4.建立地裂縫長期監測系統，以便及時發現異常，採取相應措施，為災害預防和城市建設合理布局提供參考依據。
由於目前還沒有形成具體的、切實可行的防治地裂縫災害的技術方案，所以還難以進行有效的防治工程評價。
Ⅲ 崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、不穩定斜坡六類地質災害成災波及范圍分別是多少
根據滑坡崩塌泥石流災害詳細調查規范來區分
Ⅳ 地裂縫災害現狀
2.5.1 地裂縫災害的發育分布狀況
地裂縫已在陝西、山西、廣東、天津、河北、四川、湖南、貴州、山東、江蘇等24個省（區、市）200多個縣（市）發現1232多處。經粗略估計，共造成直接經濟損失13.5億元以上（表2.9）。
2.5.2 地裂縫的成因
我國地裂縫類型復雜，按成因可分為兩大類——自然因素產生和人類活動引發的地裂縫，也有兩種因素共同作用形成的地裂縫。
表2.9 我國主要地裂縫災害統計
自然因素產生的地裂縫主要是伴隨構造蠕變活動而產生，另外還有伴隨地震、滑坡、凍融以及特殊土的脹縮或濕陷活動產生的地裂縫。構造蠕變地裂縫的分布十分廣泛，在華北和長江中下游地區尤其發育；在該區域中，地裂縫主要集中在汾渭盆地、太行山東麓平原、大別山東北麓平原地區，形成三個規模巨大的地裂縫密集帶。此外，在豫東、蘇北以及魯中南等地區，還有一些規模較小的地裂縫發育帶（區）。
人類活動引發的地裂縫主要是由於開采礦產資源或開采地下水引起地面不均勻沉降而產生的。不合理地開采地下水，地下水位持續下降誘發地裂縫，多位於地下水降落漏斗的邊緣，隨著地下水降落漏斗的加深而擴大。由於礦業開采而改變地下應力分布引發地裂縫，且地裂縫與地下采空區相對應，裂縫分布具有一定的規律性，同時還有突發性與持續性的特點。人為引發地裂縫在全國的分布范圍廣泛，目前已經有山西、山東、河南等15個省（區、市）發現有人為活動引發的地裂縫災害，給當地造成極大的經濟損失。
2.5.3 地裂縫的危害
地裂縫活動導致建築物損壞，道路、橋涵、地下管道開裂，鐵路扭曲變形，破壞耕地、林木、果園，甚至對人們的生命和生產安全構成威脅。如西安市是我國受地裂縫影響最嚴重的城市之一，至今全市至少發育了11條，總長度約65km，展布范圍155km2。據調查統計，地裂縫使132棟樓房破壞，其中21幢全部或部分拆毀，還有1057間平房（含民房、兩層樓房、車間、校舍、倉庫等）毀壞或受損；主道路破壞60處，地下管道10處，深水井3口，圍牆427堵，禮堂、蓄水池、游泳池、停車場等公共設施7處；受損村寨41個，工廠91座，中小學及大專院校40所，其他企事業單位94處。僅樓房、平房損失估計（不含維修費）達21646萬元。據不完全統計，由於地裂縫和地面沉降給西安造成的直接經濟損失每年在200萬～300萬元之間。地裂縫是山西省最嚴重的地質災害，地裂縫每年造成的損失占各類地質災害損失的42.1%。據山西省已進行過地質災害調查與區劃的原平市、河曲縣、陽城縣、襄垣縣等32個縣（市）統計，地下采空型地裂縫給這些縣（市）造成的地下水資源損失達8099.3萬元，造成的耕地、房屋、林地等損失達38645.7萬元。山西榆次市地裂縫已造成81幢建築物受損，18處公路嚴重破壞，造成的直接經濟損失達13115萬元。另外，地裂縫被認為是地面沉降在特殊地區的極端表現，所造成的危害具有顯著性，更易引起社會的恐慌。
Ⅳ 蘇－錫－常地區地裂縫災害研究
宗開紅
（江蘇省地質調查研究院，江蘇南京，210018）
【摘要】進入20世紀80年代以來，蘇－錫－常地區國民經濟持續高速發展，但對地下水資源的超量開采，破壞了均衡的地質環境，誘發了一系列地質災害，如地面沉降、地裂縫、漬害等等，尤其地面不均勻沉降——地裂縫災害的迅速發展，破壞性大，給社會造成了不安定因素和負面影響。本文著重討論地裂縫的形成機制，以期能對地裂縫災害進行更好的預測，達到減災防災的目的。
【關鍵詞】蘇－錫－常地區地裂縫研究
蘇－錫－常地區自改革開放以來，地方經濟突飛猛進，目前已經成為我國東部沿海經濟最為發達的地區之一。但是，相對蘇－錫－常地區經濟建設的高速發展，環境保護明顯滯後，尤其是對地質環境的保護意識的淡漠，長期超量開采地下水資源，引發了區域性地面沉降地質災害。
蘇－錫－常地區地面沉降主要發生在最近30年中，中心城市區稍早，外圍縣市區稍晚，時間上與地下水開采史基本一致。20世紀80年代中期以前主要發生在3個中心城市及錫西地段，80年代中期以後，隨著地下水開采區的擴大和開采強度逐年驟增，地面沉降問題也迅速擴大至區域（圖1），發生程度也越來越嚴重化（表1）。
圖1蘇－錫－常地區地面沉降發展變化圖
現狀中累計沉降量大於200mm的區間面積近6000km2，約占蘇－錫－常平原地區總面積的1/2，而500mm等值線已連片圈合了3個中心城市，面積超過1500km2。
與此同時，在區域性地面沉降發生、發育過程中，由於存在特定的地質環境背景條件（基岩潛山、古埋藏階地、含水砂層分布不均等）及人為開采地下水的方式、方法不合理，導致了在蘇－錫－常地區的局部地方，發育了地面不均勻沉降地質災害，在地表則以地裂縫的形式表現出來。它破壞了地表建築物及地下管線等掩蔽工程，嚴重影響了地方經濟的可持續發展。
表1蘇－錫－常地區地面沉降發展變化情況統計一覽表
蘇－錫－常地區地裂縫最初發生於20世紀80年代末期，鼎盛發育期為20世紀90年代，本世紀初的幾年間，亦陸續有發生。
1地裂縫分布發育特徵
蘇－錫－常地區地裂縫的分布發育，無論在空間上、時間上均是有規律可循的。
1.1空間分布特徵
（1）平面特徵
蘇－錫－常地區地裂縫地質災害的平面形態則呈線條狀，或直或曲，或呈雁行式排列。大多在主裂縫兩側分布發育一定寬度的裂縫帶，一般寬度小於100m，地裂縫延伸從數十米到千餘米不等。
（2）剖面特徵
蘇－錫－常地區地裂縫地質災害的剖面形態，一般不甚清晰，大多呈裂縫兩側上下錯移，在地表形成陡坎狀或階步狀地裂縫；亦有的呈「V」字形開裂狀，地表裂縫寬度一般在2～80mm左右，裂縫可見深度一般均在20～40cm左右。經對無錫市石塘灣因果岸地裂縫災害進行剖面開挖及進行物探面波（SWS）測量顯示，開挖剖面中裂縫的深度達3m（圖2），面波勘探成果揭示，裂縫兩側相同第四系地層遭切割影響的深度可達36m之深；根據三維地震勘探成果的分析，地裂縫的影響深度可達基岩面，影響深度達到60～80m。
（3）方向特徵
蘇－錫－常地區地裂縫地質災害分布發育的方向性比較明顯，大多呈 NE向或 NNW向分布；亦發育一些呈環狀分布發育的地裂縫災害，經對裂縫的發育方向進行玫瑰花圖統計分析，方向性不太明顯（圖3）。
圖2無錫石塘灣因果岸地裂縫剖面素描示意圖
圖3常州大學城南周村地裂縫發育方向玫瑰花圖
1.2時間發育特徵
經對蘇－錫－常地區地裂縫發育的時間進行統計，其與區內地面沉降災害發育的高峰期具有明顯的相關性。本區地裂縫始發於1989年，在以後的近20年中，幾乎每年均有地裂縫災害的發生，鼎盛期在20世紀90年代，尤其是1995年，本區有6處地方發生地裂縫災害，本世紀初有減緩的趨勢。
1.3不同地質環境背景條件下產生不同類型地裂縫
不同的地質環境背景是地裂縫產生的內在因素。因此，在有埋藏山體、古埋藏階地、埋藏基岩陡崖分布發育的地區，通常發育線狀地裂縫，具有一定的延伸性，如江陰市長涇—河塘—無錫張涇楊墅里地裂縫帶，即屬該類型地裂縫。在地下水主采層以上的第四系沉積物，存在明顯的沉積差異的地區，受地下水疏干因素的影響，多形成半環狀發育、與土層結構差異有關的地裂縫，如常州市漕橋地裂縫災害。在第四系沉積物中主采含水砂層不太發育或發育較差的地區，人們通常採取上下含水層綜合開採的方法抽取地下水資源，進而在局部地區地下水水位形成局部的降落漏斗，使得局部地區的水力坡度變陡，在地表產生以環狀為主的地裂縫災害，如常州大學城南周村地裂縫災害即屬該類型。
1.4地裂縫具持續性發展的特點
蘇－錫－常地區地裂縫發生發展，在一定時間內具持續發展的特點，它們一般均在汛期或雨季初現，一旦形成後，沿裂隙面繼續跌落加劇，是不穩定的發展狀態。據野外調查，蘇－錫－常地區目前仍有5處地裂縫具有進一步發育的特點，15處地裂縫則處於相對穩定的發展階段，5處則已處於穩定階段。
2地裂縫形成機制研究
蘇－錫－常地區地裂縫形成的主要影響因素有：客觀存在的地質背景條件（基岩面起伏特徵、基岩岩性、古埋藏階地、第四系地層結構的差異、含水層的結構特徵等）及人類為了發展經濟而對地下水資源的無序、過量開采所產生的破壞作用。不同類型地裂縫的形成機制，是不同影響因素，在不同地區、不同的地質背景條件下共同作用的結果。
2.1 潛山型
主要是第四紀地層差異、古基底起伏變化和區內超量開采地下水等外在因素的綜合作用造成地面沉降。長期超量開采地下水，引起含水砂層及地下水儲集層中的水頭下降，造成地下含水砂層本身及上覆土層釋水壓縮，出現地面沉降；當土層本身的結構差異或沉積基底起伏等環境地質條件不均一時，在土層壓縮造成地面沉降的過程中出現明顯的地面差異沉降，在土體內形成側向張應力；當側向張應力達到或超過土體的極限抗拉強度時，則在地表以地裂縫災害的形式表現出來（圖4）。
圖4基岩潛山型地裂縫形成地質模式圖
2.2地下水綜合開采型
地裂縫發生帶附近分布有集中開採的深井，開采量較大，開采方式以第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ承壓含水層均作為取水資源進行開采。由於Ⅱ、Ⅲ承壓含水層不甚發育，富水性差，區域Ⅱ、Ⅲ承壓含水層水位已降到－60～－70m，深井主采層則以近地表的第Ⅰ承壓含水層為主，導致區內地下水含水層上下貫通，尤其是淺層水（潛水、第Ⅰ承壓水）水位急劇下降，形成以深井為中心局部的水位降落漏斗（圖5）。這是因近地表的軟土層和I承壓含水砂層壓縮、變形所致，I承壓含水層具有埋藏淺、顆粒細、滲透性差等特點，強烈開采作用下，粉粒隨地下水流失，砂粒重新排列，形成的水位降落漏斗形態較陡，水力坡度較大，往往容易形成地面不均勻沉降地質災害。
圖5地下水綜合開采型地裂縫形成地質模式圖
2.3土層結構差異型
地裂縫發育區近地表第四系沉積結構明顯，尤其在地表硬土層之下發育厚度不均一的高壓縮性軟土層（淤泥質亞粘土層），而淤泥質亞粘土層的液化指數、天然孔隙比、滲透系數相對較大。當降水偏少的年份來臨時，地下水開采層越流補給條件差，加之長期過量開采，造成地下水水頭急劇下降，促使高壓縮軟土層壓密釋水，形成塑性變形，造成地面持續沉降，最終誘發地裂縫災害（圖6）。
圖6土層結構差異型地裂縫形成地質模式圖
2.4埋藏階地型
與基岩潛山型地裂縫的形成機制具有相似性，其主要是古埋藏階地或基岩陡崖（具線狀分布特點）、第四紀地層差異和區內超量開采地下水等外在因素的綜合作用造成地面沉降。長期超量開采地下水，引起含水砂層及地下水儲集層中的水頭下降，造成地下含水砂層本身及上覆土層釋水壓縮，出現地面沉降；在埋藏階地或基岩陡崖的邊緣部位，土層壓縮造成明顯的地面差異沉降，並具線狀分布特點，則在地表以線狀分布的地裂縫災害的形式表現出來（圖7）。
圖7埋藏階地型地裂縫形成地質模式圖
2.5岩溶型
目前蘇－錫－常地區發育的該類型地裂縫其形成機制與潛山型地裂縫具有相似性，其主要是基岩隆起（基岩岩性必須是以具有可溶鹽特徵的灰岩地層）、岩溶發育、第四紀地層差異和區內超量開采地下水等外在因素的綜合作用造成地面沉降。長期超量開采地下水，引起含水砂層及地下水水位下降，造成地下含水砂層本身及上覆土層釋水壓縮，出現地面沉降；在岩溶發育區，土層失水並壓密，造成上覆鬆散堆積物垮落，誘發地面產生不均勻沉降，尤其在岩溶塌陷的邊緣部位，在地表容易產生環狀的地裂縫災害（圖8）。
圖8岩溶型地裂縫形成地質模式圖
3基於GIS的地裂縫易發區劃分
目前，GIS空間分析手段，已越來越多地應用於地質環境的定量或半定量分析評價。蘇－錫－常地區地裂縫研究運用Arc/Info手段，對區內地裂縫發育的空間特徵進行了模擬。
3.1因子的確定
地裂縫災害易發區的劃分，主要依據基岩面的起伏形態、第四系沉積物分布的厚度差異性、地下水位、地下水含水層的空間特徵、地面沉降等5方面因子，它們在地裂縫的發育過程中作用明顯。
3.2評價模型
基於GIS的評價模型，其數據表達式為：
地質災害調查與監測技術方法論文集
式中：I——危險指數，表示各影響因子綜合作用的疊加結果；
Wi——第 i項因子的權重；
Ci——第 i項因子的量化賦值；
n——影響因子的個數。
3.3評價程序
GIS輔助下的地裂縫空間分布區劃流程見圖9所示。
Arc/Info中的空間疊加實際上是圖層的疊加，一切空間分析都是以數字地圖為對象進行的。經過多次調整，蘇－錫－常地區地裂縫評價分區模型如下：I=0.33×C基岩＋0.12×C第四系＋0.19×C地下水位＋0.16×C含水層＋0.2×C地面沉降
根據影響因子綜合影響總分值的由高到低，對評價結果進行定性分類，分類在原則上反映災情的現狀嚴重程度，並作相應的面積統計，統計情況見表2。
圖9基於GIS的地裂縫災害評價流程
表2評價結果分區統計結果
3.4 各級地裂縫災害易發區的地質背景分析
由評價結果可見，蘇－錫－常地區地裂縫地質災害發生區和潛在危險區主要集中分布在常州戚墅堰以東、吳縣黃埭以西的中部塊段。該塊段內的第四系基底相對二側隆起，基岩面埋深較小，其起伏變化區間恰恰又在Ⅱ、Ⅲ承壓含水砂層發育深度內，客觀具備發生地裂縫災變的特定地質環境條件，但不同等級區的地質背景又因地而異。
3.5 地裂縫災害易發區帶的圈定
根據上述模型運行結果以及目前的認識程度，初步確定地裂縫災害易發區的劃分原則主要依據基岩面（潛山、埋藏陡岩）的起伏形態、第四系沉積物的分布及厚度差異性、孔隙承壓含水砂層厚度發生明顯差異變化的線型邊界（大多為古河道的邊界）等條件綜合確定。初步圈定出6個地裂縫地質災害易發區帶和可能存在地裂縫地質災害隱患的地段（圖10）。
（1）橫林地裂縫地質災害易發區帶
大體以橫林鎮為中心，沿 NE構造線走向，西南至湖塘橋、馬杭、戚墅堰，為江南斷裂控制的特定條帶區，面積約30km2。
（2）橫山橋地裂縫地質災害易發區帶
橫山橋地處芳茂山山前地貌變化部位，基岩面由裸露轉向陡跌，推測有埋藏型斷層崖控制中更新世古河道，兩側地面沉降明顯不均勻發生，為易發生地裂縫災變的區帶。
（3）無錫—蘇州古河道南側基岩岸線地裂縫地質災害易發區帶
區帶北西—南東向延伸較長，西起錫山賈巷，往東南大體沿京杭運河，經無錫市區一直延至蘇州滸關的條帶內。該帶是蘇－錫－常地區極需警視的地裂縫地質災害易發區帶，目前已發現的賈巷和毛村園二處地裂縫災點均在該區帶內。
（4）江陰南部古河道南界地裂縫地質災害易發區帶
分布錫山境內的堰橋、長安、厚橋、安鎮間為基岩斷塊隆起，受其影響，推測潛山、斷層崖較發育，是環境地質背景條件變化較大的區帶，實為區內地裂縫易發區帶。石塘灣秦巷、堰橋、河塘及長涇等地已發現的地裂縫均在該帶中。
圖10蘇－錫－常地區地裂縫地質災害易發區分區圖
（5）東亭地裂縫地質災害易發區
在錫山新市區（東亭）西郊一帶，從已形成地裂縫地區的勘探結果顯示，可能與島狀殘留分布的潛山有關，也可能與淺部地層因素有關，但誘發原因仍與超量開采Ⅱ承壓地下水有關。
（6）張家港塘橋地裂縫地質災害易發區
在張家港東南部塘橋、塘市、西張等鄉鎮地區，從跡象反應，地面沉降已嚴重發生，但不均勻，在多處已見有地裂縫災變問題。
（7）查橋地裂縫地質災害易發區
位於吼山西側山前平原北東向展布的條帶區間，現狀中已多處發生，並有進一步嚴重化發展趨勢。
4地裂縫災害防治對策
地面沉降和地裂縫等地質災害給蘇－錫－常地區經濟和社會的持續發展構成了嚴重製約，必須採取切實有效的措施加以防治和治理。地質災害防治必須貫徹「以防為主、防治與避讓」相結合的方針，進一步加強領導，提高認識，按照國家和省地質災害防治管理規定，科學規劃，強化管理，把地質災害造成的損失降低到最低限度。從勘察已得知，區內地裂縫災害，主要是地面沉降嚴重發生以後所顯示的災變形式，所以，最根本的還是需從控制地面沉降著眼。在地面沉降重度發生區，應該深入研究各種影響因素，對地面沉降不均勻發展趨勢做出科學合理的評價。
尤其在被初步圈定為地裂縫地質災害易發區內，進行城鎮建設和工程項目建設，也必須列為可能的地質災害災情之一，進行認真的危險性評估。在已發生的地裂縫災區，應查明形成原因，准確圈定危險區，布設監測網點，並落實具體的避讓措施。
5結語
本文的研究成果是江蘇省地質調查研究院三角洲項目組集體工作的結晶，在此，向所有參與項目工作的老師、同仁表示衷心感謝！
Ⅵ 山西省大同市地裂縫災害災情評估
一、地裂縫災害概況
大同市位於山西省北部，是我國的重要煤炭、電力生產基地，也是以機械、化工、建材、醫葯生產為主的新興工業城市；同時，它又是一座歷史文化名城。進入80年代以來，隨著工業生產的迅速發展，城市規模不斷擴大，城市面貌正在發生日新月異的變化。作為一座正在崛起的現代化城市，有效地發揮土地資源潛力，合理地開采、利用地下水資源，防禦各類地質災害，保護環境等已構成當前城市建設和長遠規劃急待解決的問題。其中地裂縫災害已成為大同城市建設和保證人民生命財產安全的重要問題之一。合理地評價地裂縫災害造成的損失，是政府部門合理地規劃城市布局、有效地防治地裂縫災害的重要依據。
（一）地質概況
大同市所處位置跨內蒙地軸的采涼山－雷公山斷塊，山西斷隆的雲崗向斜及桑乾斷陷三個四級大地構造單元的交界部位。區內地層發育較齊全，地質構造復雜。城區東、西、北三面環山，中部為沖積－湖積平原。有御河及其支流—十里河，自西北向東南流入大同市區東南郊匯流。大同市區即座落在二河間的剝蝕台地及堆積階地之上。其地勢總體呈西北高，東南低，海拔1030～1065m。市區全部被第四紀鬆散土層所覆蓋。根據鑽孔資料，第四系最大厚度達250m以上。城區地貌基本類型包括侵蝕－堆積河谷、剝蝕台地兩大類，有地裂縫發育於其間。
（二）大同市地裂縫分布概況
大同市自1983年在大同機車工廠生活區出現地裂縫以來，到1995年，該市已發現七條規模不等的地裂縫。裂縫總長度已超過20km。這些地裂縫集中分布在十里河東北、御河以西的城區及近郊區。從南向北分述如下：
1.大同機車工廠－大同賓館地裂縫帶
該地裂縫帶位於大同市西南郊，起於十里河左岸二級階地，經電建公司機運站、機車工廠生活區、煤田115地質隊、周家店、大同醫專，向東偏移經大同賓館，消失於南關南街，全長約5.0km。該地裂縫由多條走向NEE、右行排列的單體地裂縫組合成帶。其走向方位為NE57°，傾向SE，傾角70°～80°；表現為水平拉張（南東盤下降），並伴有左旋水平扭動的張扭性地裂縫。該地裂縫發現於1983年，為大同市發育最早的裂縫。
2.新添堡地裂縫帶
該地裂縫帶位於大同機車工廠門前約400m的文化街一線，西南起自新添堡村，向東北經文化街5棟、10棟、市木材公司儲材廠，消失於三環路東，全長約1.2km。該地裂縫發現時間較晚，1992年地面有所顯示，對大同機車工廠5棟、10棟居民樓及地下人防工事破壞較強烈。地裂縫具明顯的方向性，走向方位NE53°，傾向SE，傾角80°左右；為南東盤下降，並伴有輕微的左旋扭動的張扭性地裂縫。
3.南郊鑿井隊下華嚴寺地裂縫帶
該地裂縫西南起自市煙草公司家屬院，經南郊鑿井隊、市電視台、兒童公園西北隅、和平里、下華嚴寺，沿NE40。左右方位延伸，在大同日報社印刷廠、草帽巷、雁北外貿大樓仍有斷續分布，全長約5.5km。，地裂縫走向為NE30°～45°，傾向SE，傾角80°左右，SE盤下降。該地裂縫發現於1984年，1989年後發展加快，近年來一直向兩邊擴展。
4.文化里地裂縫帶
該地裂縫帶起自稅務局，向東北方向延伸經文化里、建設里、迎澤里，消失於西門外迎澤市場北端，長約1.4km。地裂縫走向為NE26°～42°，傾向NW，傾角82°～85°；NW盤下降，並微具右旋扭動。該地裂縫發現於1992年。
5.322醫院地裂縫帶
322醫院地裂縫帶位於文化里地裂縫帶西約400m處，基本與文化里地裂縫平行。該地裂縫西南起自閥門廠倉庫，向東北經新開西二路、322醫院、59100部隊及家屬區，消失於大同公園南門口，全長約1.3km。其走向為NE30°～40°，傾向SE，傾角在85°以上；SE盤下降，並伴有右旋扭動。該地裂縫發現於1993年。
6.機車公司地裂縫帶
該地裂縫位於城區東北角，西南起自雁同東路，經市二醫院、機電公司後分叉，一支到鐵一中，另一支到大同四中，終止於大同總參干休所，全長約1.0km。該地裂縫走向為NE35°，傾向NW，微顯右旋扭動。
7.擁軍北路—同豐路地裂縫帶
鐵路分局地裂縫帶位於市區北部，西起擁軍北路部隊營房，經鐵路分局14號院，跨鐵路到大同鐵路醫院，向北偏轉，經東、西大院、水電段、車輛段、材料廠，過同豐公路，全長約4.1km。該地裂縫發現於1990年。它由多條斜列的地裂縫組合而成，總體方向穩定，走向為NE60°～80°，傾向SE，傾角在80°左右；左旋扭動明顯，為張扭性地裂縫帶。
從上述地裂縫的分布范圍看，已經涉及到大同市城區相當大的地區；從目前活動狀況看，仍有繼續向城區擴展的趨勢。
（三）地裂縫活動規律
1.地裂縫的形態
從平面形態上看，地裂縫呈線性延伸，方向性強。地裂縫一般均沿NE或NEE走向。而從單條地裂縫各個地段來看，其發育程度有所差異，地裂縫帶呈現出明顯的橫向分帶性。從剖面形態來看，地裂縫形態及產狀具有明顯的一致性。所有人工探槽揭露的剖面都證實，主裂縫普遍傾向SE，傾角多為70°～80°。其上盤次級裂縫普遍傾向NW，與主裂縫呈對傾，傾角為60°～70°，兩者夾角一般都在40°～50。之間，二者在剖面上組合成「Y」字型構造。其下盤次級裂縫普遍傾向SE，與主裂縫產狀一致。根據地裂縫發育程度，，在剖面上可以主裂縫為中線，上盤一側5～8m為地裂縫密集帶；下盤一側3～5m為地裂縫稀疏帶。地裂縫發育寬度明顯具有上寬下窄的特徵。
2.地裂縫活動方式
大量資料表明，地裂縫對土體的破壞變形是在三維狀態下進行的。它們的活動方式表現出三維的特點：即垂直升降的差異性、橫向水平拉張變形、沿走向水平扭動變形。垂直升降的差異性，造成了地面建築物開裂；橫向水平拉張變形則使地面建築物的開裂加劇；沿走向的水平扭動變形加速了被破壞地面建築物的倒塌。
3.地裂縫的活動規律
從空間上看，大同市地裂縫在垂直方向上的沉降幅度較大，在水平方向上的活動量較小。從時間上看，大同市地裂縫表現出明顯的間歇性活動特徵，與斷裂及地震活動呈明顯的正相關。如大同機車工廠地裂縫，受1990年6月30日至10月口泉斷裂活動速率加快的影響，該地裂縫活動也相對較為強烈。又如1989年10月18日大同－陽高6.1級地震後，大同市地裂縫活動速率明顯加快。從人類開采地下水方面來看，地裂縫的活動強度也受到地下水開采量的影響。如1980年以前，大同市地下水位平均下降1.03～1.10m/a,1984～1989年間地下水位平均下降1.70m/a，而此期間正是大同地裂縫活動加劇的時期。
二、大同市地裂縫災害的危險性評價
從前面所述的地裂縫的分布情況及活動規律看出，大同市的地裂縫基本上涉及整個城區。其地裂縫活動的活躍期與構造活動呈明顯的正相關。因此，對大同市地裂縫進行危險性評價時，要充分考慮到這些特點，然後作出評價。
通過對大同市地裂縫的分析研究，我們認為大同市地裂縫的危險性分析包括如下內容：
（一）地裂縫災害分級
不同規模的地裂縫，造成的損失是不同的，長度越長，寬度越寬的地裂縫造成的損失越大。
大同市的七條地裂縫帶中的三條地裂縫帶從南到北其地表連續出露長度分別為：大同機車工廠—大同賓館地裂縫長約5.0km；南郊鑿井隊—下華嚴寺地裂縫長約2.5km；擁軍北路—同豐路地裂縫長約3.0km。均屬特大級地裂縫。
（二）地裂縫成災機理分析
大同市地裂縫災害，主要是由於房子村斷裂活動導致地表土層破裂。其中斷裂活動通過應力集中、傳遞、釋放等活動方式，對土體、地下工程和地表建築施加以拉張力和剪切應力；同時加之建築物自重施加於地基產生的附加荷載作用，導致建築物變形和破壞而釀成災害。也就是說，地裂縫成災力源來自地裂縫下部斷層作蠕滑運動的構造應力，它以張應力和剪應力作用於土體，使地表土體結構發生破壞。當應力傳遞到建築物地基、地下構築物、地下管線工程周圍介質（土體）內，在張應力、剪應力和建築物荷載聯合作用下使地下構築物、基礎和土體一起發生變形和破壞，從而形成地裂縫地質災害。而地表建築物變形和破壞，一方面受到下部構造應力傳遞於上部產生的應力集中；另一方面，由於地基土體遭受破壞，承載力顯著降低，在建築物自重作用下發生不均勻沉降，導致基礎和上部結構產生水平拉張和剪切破壞。地裂縫成災機理可用圖15-5表示。
（三）地裂縫危險性指數及分布圖
從地裂縫的成災機理我們可以看出，大同市地裂縫活動與當地的構造活動密切相關。地裂縫的成災過程是通過對其活動地段土體的破壞，從而引起地下工程與地表建築物的破壞而形成的。因此，在求地裂縫危險性指數時，我們主要考慮已經出現的地裂縫活動、構造運動、地下水的開采以及地表水（主要指降雨）等因素的影響，將地裂縫對地下工程及地面建築的危險性分成A、B、C、D、E五級，其對應的指數分別為9、7、5、3、1，按標准來求取地裂縫的危險性指數。
根據分級取指數的具體標准，我們將大同市區范圍內，按每格大小為30″×15″（經度×緯度）格子，將這一范圍分成大小一樣的300個格子；取得每個格子中的危險性指數，繪出大同市地裂縫危險性指數等值線分布圖（圖15-6）。從圖中可以看出，三條條帶狀高等值線分布帶，與市區的三條地裂縫是完全吻合的。這客觀地反映了大同市地裂縫的危險性分布情況。這三條地裂縫帶對地面的破壞作用均有向兩端擴張的趨勢，而且大同機車工廠－大同賓館地裂縫帶與南郊鑿井隊—下華嚴寺地裂縫帶對地面的破壞作用有連成一片的趨勢。
三、大同市地裂縫災害的易損性分析
地裂縫災害的危險性反映了地裂縫災害的自然屬性；而地裂縫災害的易損性則反映了它的社會及經濟屬性，也就是一定強度的地裂縫災害，對社會財富的破壞及對人類社會經濟活動的影響，包括對人們的心理影響。很明顯，同一強度的地裂縫災害發生在農村和城市，其造成的損失是完全不一樣的。其原因在於承受災害的對象不同。社會財富越集中，經濟越發達的地區，地裂縫災害的易損性就越大，反之則較小。對於大同市地裂縫的易損性評價，我們從以下幾個方面進行：
圖15-5地裂縫成災機理系統框圖
（一）物質易損性
共包括兩個方面的內容：一是大同市土地資源（主要指用地類別）與社會資產（包括地面建築、城市地下設施、企業單位個數、事業單位個數、服務行業、金融業、交通業、礦產資源等）；二是地裂縫強度與土地資源、社會資產破壞程度的關系。對第一個方面的內容，我們統計出大同市土地資源類別分布和大同市社會資產統計簡表（表15-14）。對於第二個方面的內容，通過前面的分析，我們已經知道，地裂縫所通過之處，地表開裂，地面建築、地下設施無一不被破壞。而離地裂縫有一定距離的地面建築、地下設施也隨著地裂縫的發展，逐漸遭到破壞。
（二）經濟易損性
地裂縫的經濟易損性包括如下內容：一是地裂縫可能造成的直接經濟損失，其中包括土地價值、房屋維修或搬遷的費用、生命線工程修復或改道的費用等；二是地裂縫可能造成的間接經濟損失，包括停產造成的損失、對人類謀生活動的影響及其它的次生效應所產生的影響。大同市地裂縫所造成的直接經濟損失，經統計為4000萬元；間接經濟損失按間直比為3∶1計算，應為12000萬元。
（三）社會易損性
地裂縫災害的社會易損性不同於其它地質災害的社會易損性。它一般不會造成人們心理上的恐慌。就大同市而言，到目前為止，還沒有由於地裂縫造成人員傷亡方面的報道。
圖15-6大同市地裂縫災害危險性指數等值線圖
表15-14大同市（城區）社會資產統計簡表
（四）破壞率和損失率
地裂縫直接破壞的是土地、，地面建築和地下工程設施。對地面建築和地下工程破壞率定義為：地裂縫所造成的地面建築物被破壞的面積/建築的總面積。其損失率可定義為：地裂縫所造成的地面建築物被破壞面積的價值/建築物的總價值。上面的兩個定義也可類推到地裂縫對土地資源的破壞上。根據破壞率，結合結構物的狀況，我們將地裂縫對結構物的破壞程度分為微、輕、中、大、重、五個等級。同時，我們給出一個維修費占建築費的百分比，從而得到可供參考的維修費用。
（五）易損性指數及綜合易損性指數等值線分布圖
通過地裂縫物質易損性及經濟易損性的分析可知，地裂縫易損性的強弱主要取決於地裂縫區的物質財富豐富程度及社會經濟發展程度。為了直觀地、較為合理地反映這種影響，我們選取了人口密度、土地類別、結構物三種對地裂縫易損性較有影響的因素。按這些因素所處的不同狀態，選取一定的易損性指數；然後將這三種因素對地裂縫易損性的影響的重要程度兩兩作比較。將此比較的結果按層次分析法計算出每一種因素對地裂縫易損性影響的權重，從而得到地裂縫易損性綜合指數。其具體做法如下：
將大同市區按每格大小為30″×15″（經度×緯度）的格子分成大小一樣的300個格子。根據表15-15的評價要素的取數標准取得每個格子中、每一種因素P（人口密度）、L（土地類別）、S（結構物種類）的指數Ep、EL、Es（表15-5），然後將P、L、S兩兩作比較，將這種比較的結果按絕對重要、重要、比較重要、一般重要、同樣重要分成五級；分別給定其重要性指數為9、7、5、3、1；最後將重要性指數代入層次分析法計算程序，算出P的權重WP、L的權重WL、S的權重WS，按下式求得綜合易損性指數VI：
地質災害災情評估理論與實踐
表15-15易損性評價要素及要素指數標准表
將綜合易損性指數點在圖上，繪出地裂縫綜合易損性指數等值線圖（圖15-7）。
從易損性指數等值線分布圖可以看出，大同市區的地裂縫易損性比較大的主要集中在城區（見圖中等值線為6的線），而最大者則主要集中在市中心的商業金融區。
四、大同市地裂縫災害破壞損失評價
地裂縫破壞的直接對象是土地及建築在地上和地下的各種設施。因而，對地裂縫破壞損失評價則考慮到這兩個方面。每一個方面又可考慮現實損失評價和未來損失評價。其具體內容如下：
（一）土地價值損失核算
地裂縫對土地的破壞損失有兩種情況：一種是由於地裂縫的破壞造成土地完全無法使用。如主地裂縫直接通過的地方，地面被破壞，以致於該土地失去了使用的價值。另一種是由於地裂縫的破壞造成土地的降級使用。如受到主地裂縫所影響的地段，本來是一級用地，現在降為三級或四級用地。以下從現實損失評價和未來損失評價來考慮。
1.土地現實損失評價
土地現實損失評價是核算已經發生了地裂縫災害的地段的損失。評價的目標是獲得災害所造成的土地資源的總損失。其具體評價方法為：
根據地裂縫所經過地段的使用類別，結合地裂縫對土地的破壞狀況，用下面的公式求出現實土地總損失DT0：
地質災害災情評估理論與實踐
式中：n1——完全被破壞的土地面積的塊數；
n2——降級使用的土地面積的塊數；
ESTi——第i塊被完全破壞的土地面積；
ESj——第j塊降級使用的土地面積；
PEi——第i塊土地的單價；
∆PEj——第j塊降級使用的土地的單價差。
按上式，我們求得大同市地裂縫造成的現實土地總損失DT0約為1000萬元。
圖15-7大同市地裂縫災害易損性指數等值線圖
2.未來損失評價
土地未來損失評價是核算將要發生地裂縫災害的地段可能會造成的土地資源的損失。評價的目標是獲得災害未來所造成的土地資源的總損失DT1。其具體評價公式為：
地質災害災情評估理論與實踐
式中：K——比例系數，K的具體求法是根據前面所做的地裂縫危險性指數等值線分布圖來取，在等值線最高的地方（即已經發現了地裂縫的地方）K取1，其它地方的K值可為（Vi/Vmax）2;
Vi——所取地方的地裂縫危險性指數值；
Vmax——所評價地點的危險性指數最大值；其它量的含義同（2）式。據此計算得出，2000年大同市的土地價值損失約為2000萬元。
（二）房屋等建築物損失核算
地裂縫對結構物的破壞表現為房屋開裂，以至於倒塌。其造成的損失可分為兩種情形來考慮。一種情形是房屋遭到一定程度的破壞，經維修後還能繼續使用；另一種情形是房屋完全被破壞，已經無法使用。第一種情形的損失可以直接用維修費用來估算，第二種情形我們仍然從現實損失評價和未來損失評價兩個方面來考慮。
1.現實損失評價
結構物現實損失評價是核算已經發生地裂縫災害的地段造成的結構物的損失。評價的目標是獲得災害所造成的結構物的總損失DB0。其評價的數學模型為：
地質災害災情評估理論與實踐
式中：HSi——第i段被破壞的結構物的面積；
PHi——第i段結構物單位面積的造價；
n——災害破壞的結構物的地段數。
按上述模型，我們求得大同市地裂縫造成的結構物的現實損失約為3000萬元。
2.未來損失評價
結構物未來損失評價是核算將要發生地裂縫災害的地方可能造成的結構物的損失。評價的目標是獲得未來災害將要造成的結構物的損失DB1。其評價公式為：
地質災害災情評估理論與實踐
式中：K的含義同（3）式；其它量的含義同（4）式。如果不採取有效預防措施，預計到2000年，大同市結構物損失約為4000萬元。
通過上面的分析，我們能夠得到地裂縫災害的現實總損失為（DT0+DB0），即4000萬元；未來（2000）總損失為（DT1+DB1），即6000萬元。
五、地裂縫災害防治工程評價
大同市地裂縫屬於構造地裂縫，其顯著特徵是具有不可抗拒性。因此，目前對地裂縫災害的防治還沒有有效的方法。下面僅就防治工程的可行性及防治費用兩方面作一簡單分析。
（一）防治工程可行性分析
地裂縫防治工程可行性分析應包括以下二方面的內容：
1.地裂縫場地工程地質評價。通過對控制和影響地裂縫的主要因素的分析，結合場地的土體物理力學性質，對地裂縫影響地帶進行分級分區。
2.防治工程技術分析。主要分析防治工程是否合理可行。
（二）防治效益分析
1.減災效益的直接經濟指標（Z）
Z=J-T
式中：J為採取特定減災技術進行災害防治後災害損失的減小量；T為防治費用的投入。
2.減災效益比（B）
B=Z/T
3.投效比（Bt）
Bt=J/T
一般地說，Z只是反映了對某種災害進行防治後所獲得的直接經濟效益的凈值。它沒能反映出減災活動的效益，也就是說，獲得同樣的直接經濟效益凈值，防治費用T的投入可能大不一樣。為了反映減災活動的效益，可用指標（B）來衡量。B反映了單位投入所獲得的直接經濟效益的凈值，即減災活動的效益。當B值大於或等於當年社會的折現率時，可認為在減災活動上的投入是可行的。
根據大同市及西安等地的實際調查，採取有效預防措施後，地裂縫所造成的各種損失可以減少三分之二以上。
Ⅶ 西安為什麼會成為我國地裂縫災害最嚴重、最典型的地區
通過日常生活中的觀察，我們可以知道，在大部分乾旱的地區，經常會出現土地裂縫的現象。然而，根據我們的常識可以知道，土地發生出現裂縫，一般都是因為土地太過於乾旱才會出現裂縫現象。國的西安地區隨處可見的就是這種裂縫現象。然而人們可能會產生疑問，是因為西安很少下雨造成乾旱，而出現這些裂縫嗎？通過觀察我們發現，其實在西安地區就算是經常下雨也會出現一些裂縫。經過相關科學家的分析，我們知道我國西安地區之所以會出現一些裂縫的現象，主要是因為西安地區的地理位置的原因，也正處於臨童和長安的斷裂地帶。因此在西安地區，我們可以看到很多地方都有出現裂縫的現象。
西安地區出現裂縫是因為它地處斷裂帶。
Ⅷ 為什麼開采地下水易造成地裂縫、地面沉降、地面塌陷等地質災害
地下水，是貯存於包氣帶以下地層空隙，包括岩石孔隙、裂隙和溶洞之專中的水。廣泛埋藏於地表以屬下的各種狀態的水，統稱為地下水。超量開采地下水，一般可能會導致三種問題：一是引起水位的下降；二是產生區域性的地面沉降；三是可能會引起水質的變化。」沿海地區如果地下水開采過量，還會引起海水侵蝕、地下水咸化等更嚴重的危害。
受淺層地下水水位下降的影響，表層的土體失水嚴重，就會形成干縮裂隙以及地面不均勻的沉降，在這種情況下，一旦遇到較大的降水過程，降水滲入地下，沿著裂隙流動，對地層形成沖刷、潛蝕，就會使裂隙加寬、上延，發展到一定的程度露出地表，就形成了地裂縫。
大量的開發使用地下水資源，在集中開採的地區就形成了地下水降落漏斗，導致地層岩土力學平衡被破壞，粘性土層開始壓密釋水，造成地面沉降，地裂甚至發生地面塌陷等地質災害。
同時導致地下水位下降，水面與地表之間形成了一個空間，在沒有支撐的條件下，地面向下陷落，造成了地面塌陷。
Ⅸ 災害地質
（一）地震
地震是地殼岩層受力後快速破裂錯動引起地表振動或破壞。它帶來房倒屋塌、山崩地裂，乃至引發海嘯。它是最劇烈的地質災害之一。
我國是最早記錄地震的國家，上古神話「頭觸不周山，使天柱折，天西傾，水東流」就是上古對地震的記述。中國歷史上則早在商周時期就有史官記錄地震。
地球上板塊與板塊之間相互擠壓碰撞，造成板塊邊沿及板塊內部產生錯動和破裂，是引起地面震動（即地震）的主要原因，其他原因還有火山爆發、隕石撞擊地球，三者都可造成不同程度的地震。
測量地震強度有兩種系列，常用的為里氏地震震級分級，可劃分為九級。它按一次地震震動所釋放出來的能量數值來劃分震動的級別。標準的統計方法是以距震中100千米處所測量到的最大震動幅度（以微米計，毫米的千分之一）為單位的對數值。如該點測量到的水平方向的震幅為10毫米，即104微米，它的對數值為4，即等於四級地震。目前已知最大的地震震級為9.5級，是1960年5月22日的智利大地震。經過測算，這次地震釋放的能量相當於2.7萬顆廣島原子彈爆炸所產生的能量（廣島原子彈為2萬噸TNT爆炸的能量）。依據這一劃分標准，3級地震為室內靜坐人員能感覺到的地震，4級地震能使室外人員感覺到地殼在震動，我們稱之為有感地震。如果達到了6級以上的地震，就屬於有牆倒瓦飛的破壞性地震，常伴隨有人員傷亡。
地震的另一種統計劃分標准，是按強烈程度來劃分的，共分為十二級。上述4級有感地震的烈度相當於五級烈度的地震，牆倒瓦飛相當於8級烈度的地震，唐山地震的烈度應相當於十一級烈度。地震烈度，是以地面人能感覺到、城市建築破壞強度來劃分的。它與里氏強度一般成正相關關系。里氏地震級別高，地震烈度級別劃分也高。實質上，它還與震動中心在地殼中的深度相關，震中愈深，烈度愈低。一般震動中心距地表十千米以內稱淺源地震，其危害程度大於深源地震。
地震構造示意圖
地震烈度還與地殼表層的地質結構有關。平原地區，地殼岩石圈之上有較厚鬆散的泥沙堆積物，它常處在地下水浸泡之中，當地下岩石發生震動時，震動時間稍長，就會造成本來呈固態的泥沙水三者混合體發生液化，變成可流淌的液態。我們在房屋建築工地時常可見到水泥澆注好後，工人拿起棒棍狀震動器，將棒插入半固態的水泥層中，在強烈震動下，水泥呈液態流動，它會驅除水泥層中大大小小的氣泡，震平原來手工澆注後呈起伏不平的水泥表面，從而使水泥形成緻密狀的無氣孔的統一整體。
據史料記載：唐山大地震的地震烈度為里氏7.8級，由於引發城市區地基中的沙泥層整體液化，從而使地基失衡，發生波浪狀晃動，就像城市建在浪花上一樣。平整的地基下面發生七高八低的變形，當然地基就變成七零八落的不穩定體，其上牆柱理所當然在頃刻間轟然倒塌，所以地震夷平了整個唐山市的地面建築。2008年5月12日的汶川地震，地震強度為里氏8級，由於發生在川西山區，震後不少房屋雖破損嚴重乃至傾斜，但還豎立在地面而未被抹平，其原因就是它們的地基為基岩山區穩固的岩石，在發生震動過程中無液化，因此毀壞程度低。
地震毀壞程度還與地殼斷裂性質有關，如果此斷裂為一逆斷層，它的下盤地層被上盤地層所擠壓。地震時震中位於斷層縫中，則上盤的震動烈度要大於下盤，因為下盤地層被上盤壓住，震幅當然受抑制。而上盤是個自由面，震動的發揮就比較充分，所以造成毀壞程度就高。在汶川地震中，成都平原是川西龍門大斷裂的下盤，所以成都市震動烈度就遠遠小於上盤的汶川縣。
地震造成砂體液化，在地質上也有記錄，那就是砂岩中的包卷層。地震造成沙層液化，由於震動使原來岩層間分布均勻的重力負荷發生改變，半固結狀態的泥沙層向低窪處流動，像軟泥一樣陷落到陷落層中，形成了包卷構造。五台山區的滹沱系青石村組火山岩上下石英岩、板岩層中大大小小的包卷層處處可見，顯然是地質歷史時期火山地震的震動記錄。
為了減少地震的破壞，國家對城市的建築作出規定，如房屋的基礎結構、鋼筋水泥的強度、圈樑的寬厚都有明確的規定和嚴格的數據。因為房屋鋼筋越多越粗，混凝土中水泥標號越高，房屋必然越牢固，人員的傷亡必然減少，但這必將大幅度地增加建築成本。本著既保障安全，又能節約成本的原則，根據建築地區的地震設防烈度，工程師經過地基勘察、岩土測試、准確計算、合理設計等程序，設計出滿足要求的施工設計方案。
生活與地質
從地質構造上分析，許多斷層具有活動性，有的已被固結焊死。比如山西地區18億年之前的斷層，基本都不再活動，只有燕山期（1.8～1.3億年間）發生的斷層才可能「復活」，至於2500萬年以來喜馬拉雅運動形成的斷層，其活動性更高，所以山西五大裂谷盆地，都屬於防8級地震區。山西歷史上曾有過8級地震的記載（洪洞8級地震），普遍發生過6級以上地震。
在修建高速公路、鐵路時，遇上活動斷層（1萬年以來發生過斷裂的斷層），線路必須繞開斷層。如果發現斷層發生在黃土中，就可以判定它是活動斷層。山西位於黃土高原的東部，而黃土高原形成於新生代，山西境內有不少此類斷層。
地震發生在海洋中時，常會引發海嘯。21世紀初，印度洋海嘯形成的海浪浪高15米，涉及范圍長上千千米，波及許多島國邊海地帶。這次地震由印尼—紐西蘭之間的地殼大斷層引發，該斷層延長1500千米，斷層兩盤升降幅度10～15米。該海嘯襲來之前，許多地方迅速發生大退潮，當人們紛紛下灘撿魚蝦之時，波濤立即撲面而來，速度超過了百米沖刺，除了岸上的遊客被沖上二樓、三樓躲過一劫外，大部分海濱遊客都在劫難逃，葬身於大海，甚至有不少人屍骨都未見（被埋海底）。
地震，這一危及人們生命的地質災害至今尚無法准確預測，因為引起地震的因素太復雜，它涉及斷層性質、斷層兩盤岩層的結構、地應力的強度、地應力的方向等一系列邊界地質條件。除此，板塊運動中地震區的位置、運動方式、方向、強度、互相牽制性以及地殼上部負荷的改變（例如興建水庫）等，均能引發地震的發生。如一座大型水庫，蓄水後，由於水體增加，庫區內的重量可猛增至幾億噸乃至幾十億噸，加上築建大壩增加的重量也有幾十萬噸到幾千萬噸。這些在庫區范圍內新增的負荷，必然會使該地區應力狀態改變和負荷重新調整，它的改變可能會直接影響到附近斷層面的微小滑動。所以一座大型水庫建成後，經常會觸發四級以下地震，其頻率可以多達數百到數千餘次。
今天地震科學尚不成熟，仍處於探索階段。加上自然界的「蝴蝶效應」——南美亞馬孫河熱帶雨林中有一種蝴蝶，扇動一下翅膀，就有可能放大到北美颳起一場龍卷風。對地震來說，當應力達到極限狀態時，也許一輛重載列車駛過，就會觸發某一區域的一次地震。
地震來臨之前，不少動物會有異常舉動，如蛇出洞、鼠搬家、雞不進籠、狗狂吠。日本學者常提出「地震雲」，但這不是必然的規律。理論上講，地應力的劇增，可能引發地殼的電磁場反應，它作用到這些地下蟄伏的蛇鼠，也會促使它們出洞、遷移。然而氣候的波動、太陽黑子的活躍也可引發地殼電磁場的變化，甚至動物間種內斗爭、外侵物種進入，也會造成原居地動物外遷。所以不能據此而發布地震預報。
科學發展到今天，我們只能指出哪些地方是地震高發區，哪些地方容易發生強震，但不能明確具體的時間，也難以指出地震的強度。
（二）山洪暴發
新中國建立後，我國根治了淮河、黃河的洪澇災害，全國大江大河引發區域性水災的機會大大降低了，但小流域的洪災卻增加了。
21世紀以來，甘肅舟曲山洪暴發，使整個縣城幾萬人喪生。舟曲城北兩條不足2千米長的小山溝，沖下幾十萬立方米的砂礫，溝口洪積扇上的房屋全部被沖毀，山洪從東西兩側傾注入城，加上南面白龍江的河曲外灣，洪水灌滿2米高的防洪堤內側，城區一片汪洋。
地質人員常年奔波於野外，也時常遇到山洪，平時涓涓細流水不及足踝，但暴雨過後，水深可達兩米，洪水寬百餘米甚至數百米，頃刻間濁浪滔天，沖毀了堤防，沖倒了房屋，沖走了大樹。1956年的一場山洪，五台縣石咀村（鄉政府所在地）靠河邊的半個村莊被洪水沖走。21世紀初的一場山洪，使福州北山溝里一個軍校宿舍全部被掃平。
通過衛星及航空影像對比，與20世紀60～70年代相比，幾乎現在所有城市的佔地面積與規模都擴大了許多倍，有的甚至達10倍以上。城鎮要擴展，高速公路、高速鐵路等城市基礎與配套設施也要興建，同時還要保證國家基本農田18億畝這條紅線不動搖。房子往哪裡建？擠河道、擠湖泊，填海填湖，向水域擴展，向山上擴展，城建出路走上了「上山下水」的路子。
為了提高人民生活水平，改善人類居住的環境質量，城市裡還要保障30%的綠地，這項要求已大大超過西歐各國。按照這種要求發展下去，我國城市在不久的將來會變成世界綠地佔有率的「暴發戶「。
再以五台縣的石咀村為例，該村歷史上曾遭洪水大災。這一河段上百米寬的河道，如今只留下四分之一的寬度。如果再來一次像1956年那樣的大洪水，四分之三石咀村的住房將被淹沒。這種不科學無限制的擴展，必然危及人民的生命財產安全，應當引起有關部門的高度重視。
隨著快速化的城市發展和工業時代的到來，環境破壞和大氣污染也越來越嚴重，如今大氣層外臭氧層的空洞在不斷擴大，二氧化碳排放量的不斷攀升，溫室效應的增加，已經造成了許多環境惡化的結果，如「厄爾尼諾現象」——局部海洋增溫引發的氣象異常，拉尼娜現象——局部降溫引發的氣象異常。本來春夏之交，江南黃梅雨——熱氣流北進與冷氣流交鋒而形成一個多月陰雨連綿的梅雨期如今縮短了，雨量減少；原來雲貴高原初夏的雨季相反成了旱季，如此等等。這種大規模的空氣流動減弱了，而局部強對流氣旋增強了。總而言之，環境的急劇惡化，導致局部地區50年甚至百年一遇的暴雨增多了，再加上許多違背自然規律的建築，洪水災害的概率也大大地增加了。
（三）泥石流
當山坡上堆積的沙泥土層中的孔隙里充盈水並達到臨界值時，連水帶泥沙，在重力作用下就會向下游流動，此時山坡上的風化滾石也將隨泥沙而被沖下。這種在水的參與下形成的高密度的泥沙流體就是泥石流。實驗數值表明，當泥沙中水分含量達到30%時，水與泥沙就會變成固溶體，在重力的作用下向下游流動。當然山坡越陡，沙土層越厚，水分越多，運動的速度就越快；運動體的體積越大，它的危害性也就越強。
典型泥石流示意圖
當山坡樹木繁茂，植物根系發達，土層被植物交織成網時，泥石流不易發生。因為山坡越陡泥石流越容易發生，所以住房切莫建在陡坡上，也不能建於陡坡下。但到底多大坡度才能使泥石流不發生呢？一般來講，可用沙錐體的穩定角作為判斷的依據，坡角小於30°時是穩定的。但實際情況遠比這要復雜得多，廣東韶關曾發生坡角僅5°～8°的泥石流。在水的參與和重力的作用下，不穩定的流體必然要往下游流動，只要有坡度，必然受到重力的作用。當水含量超過50%時，即使只有3°～5°的坡角，也會發生流動。也正因為如此，泥石流的預防難度也相當大。
如果暴雨時間不長，雨水雖大，但來不及滲透就沿地表流走了，那麼泥石流也不會發生。反之，雨量雖小，但連綿不絕，下到地面的雨水來不及形成地表的流水就滲入地下。它有足夠的時間滲入泥沙空隙中，這樣幾乎所有的降雨都將儲存到鬆散的泥沙中，當含水達到一定量時，泥石流就會發生。如果泥土層很瓷實，板結很緊密，它們的孔隙度很小，雨水即使滲滿沙土中的孔隙，但它的孔隙度遠遠小於30%，那麼雨再大，時間再長，也不會形成泥石流。
生活與地質
與泥石流相似的還有尾礦沉澱池，即尾礦庫。大型礦山采出礦石，一般須經過粉碎、選礦工序，精礦選出後留下尾礦，一般都堆積到選礦場附近的山溝中。因為選礦常用水作為載體；尾礦的管道運送一般也不是干沙，而是水溶漿體，也需大量水。所以沉澱池必然是個水沙混合池。池前必有堤壩，擋水擋沙往高處堆，而今這些堤壩遠遠達不到水庫那樣的安全系數，因為這些壩體主要攔截的尾礦是固體，水已從事先鋪設的管道流走了。
一些工廠為了節約成本，往往將壩體建得不十分牢固。正因為壩體的安全系數較低，若在長時間的水的參與下，壩基失去穩定，整座壩體在很短時間內會被沖垮，成百上千萬立方米的尾礦砂就成為泥石流順溝迅速沖下，席捲途中一切樹木石塊，位於壩體下游的村莊、房屋、橋梁等也將被洗劫一空，造成巨大災難。2008年，臨汾市襄汾塔兒山鐵礦潰壩事故造成幾百萬立方米的尾礦形成泥石流，掩埋了整個村莊，連同村中恰逢趕集的附近村民也命喪黃泉，造成了特大泥石流災害。該礦為磁鐵礦床，年產精礦幾十萬噸，原礦經粉碎、選礦後留下的尾礦年產近百萬噸。長200米，寬百餘米的沖溝只有一道壩體，所以一旦潰壩，勢如萬馬奔騰。趕集的人聽到泥石流奔騰的聲音，來不及分辨是什麼聲響，高達2～3米的黑色砂漿前鋒已沖到跟前。只有集市兩端的村民來得及向外逃命，位於流線中央的村民發現砂漿洶涌撲來，來不及逃就已被捲入。這一尾礦壩潰壩事件的發生，再次引起政府的高度重視。政府下令檢查全國尾礦壩，一律要求工廠加固防險，責任到人，杜絕類似事故再次發生。
（四）崩塌、滑坡、地裂、地陷
1.山體崩塌
當山體坡度陡峭時，山壁就容易因重力作用及冰凍裂解作用而發生崩塌。重力作用使岩壁向山體外側的自由面發生傾斜，最終因與內壁失去聯系而向外成片倒下。冰凍裂解作用是滲入岩石中的水因溫度下降至結冰點以下而體積膨脹，使原來充填於岩片與山體之間的微小裂縫在熱脹冷縮作用下不斷被撐開，裂隙隨之擴大；水不斷滲進，裂縫不斷擴大，如此反復，岩石自然會被肢解。事實上，水在結冰時，每平方米可產生900千克的推力，隨著面積的增大，力量也隨之增加，當然幾噸、幾百噸甚至上千噸重的石壁也終究會被裂解、推倒。
崩塌作用，一個重要的前提是岩石具有巨大、通透且平行於坡面的裂隙。無論原來的水平地層還是花崗岩體，它們都有很強的內部凝聚力，一般是不會倒塌的。只有後來地殼的構造運動，使岩層產生陡傾、破裂，也只有這一組裂隙面與外壁面走向平行時，石壁才會順節理面裂開至倒下，形成崩塌。地層傾斜時，傾斜的層理與山坡自由面的坡面朝向一致時，岩層就會順層理滑下，或斜切層面一片片剝落。這是構造運動導致岩石裂開，然後成片倒下的結果。更多的是岩石滾落，花崗岩、厚層石灰岩、石英岩等，因多組節理切割而風化成孤立的巨石狀，花崗岩的外形更接近於球狀，平時它們停留在山坡上，一旦風吹草動或輕微震動，巨石就會失去平衡而滾下。
當岩石受到兩組近垂直、直立的節理面切割時，風化後的岩石呈石柱狀獨立於山坡外側，也較容易使石柱傾倒、崩塌。所以重力作用的崩塌實際包含三種倒塌形式：滑塌、崩塌、滾落。它均對住房產生危害，並威脅到坡下車馬行人、施工設備及人員。為了防止石壁滑塌及崩塌，通常需用水平橫桿打進山體，再用螺帽鐵板固定坡體。
2.滑坡
通常是巨厚鬆散堆積如黃土、紅土最容易產生滑坡，而基岩山體只有寬大平整的地層層理、岩石節理其面理朝向與坡面傾向一致，即都朝向山體外面的自由面時，才可能發生順面理的滑坡。
山西高原黃土覆蓋面積達2萬平方千米，厚幾十米到二三百米的土層，沖溝深切，小型滑坡隨處可見，它們一般寬幾米到幾十米，落差幾米，構成小型黃土台階，貌似梯田（一般田面很窄、田坎很高）。大型黃土滑坡的滑坡面長幾百米甚至1～2千米，滑落高度可達50～60米，一般滑坡後緣斷壁面平整而開闊，它們常常發生在黃土梁靠近分水嶺區。
黃土區這兩種類型的滑坡很少有屋倒人傷的記載，但在人類居住較為密集的村莊及公路、大型工程開挖地區，此類災害時有發生。常見的有黃土滑坡、窯洞坍塌、人員被埋等，往往是由於人類的工程活動開挖，使原來處於穩定狀態的黃土因地基被挖而失去穩定，後方大量土方在重力作用下垮塌。
黃土滑坡也易在雨後發生。黃土中地下水充盈，土壤內聚力變小，容易使壁體滑動，水又成了滑動面上的潤滑劑。它也易在春天解凍季節發生，冬季結冰土層中孔隙擴張，但冰的保持力較大，不易發生崩塌。春天冰消融成水，一方面使內部的保持力下降，另一方面消融的水不僅留下更多孔隙，而且又作為潤滑劑，使地層失穩而滑落。所以開春解凍期易發生山石崩塌和滑坡。
3.地裂地陷
地裂地陷分兩種情況，一是自然地裂，一是人為地裂。
自然地裂通常指山頂、崖旁、坡上外側山坡在重力驅使下使其外翻，而在其後緣裂開成縫，它往往是山崩、滑坡的先兆（前已敘述）。冰凍作用也能使山坡出現裂縫、張開。
地陷
一般房屋不會建在崖頂邊緣，只有人口密集區的房子蓋在斜坡上，此時地裂就會危及房屋的安全。影響房基最大的地裂是人工開礦引發的地面裂縫。山西最多的地基沉陷型地裂是地下採煤形成的采空區因失去支撐或支架朽爛而導致頂板地層大幅度下沉，誘發出一系列地裂縫，使牆體開裂、房屋倒塌等。南方不少深部採煤會造成大面積地面沉降，最終在地表形成新生湖泊。
地下水開采也會造成地面沉降，最顯著的例子莫過於20世紀60～70年代上海大面積高樓沉降，由於深層地下水的淡水被超量開采，地面在地表高層建築的重力作用下，采空（水）層被壓縮，從而使地面下沉了20～50厘米。找到問題產生的根源後，上海市政府採取地面水（黃浦江水）回灌手段來彌補地下水的超量開采，才阻止了地面繼續沉降。嚴冬灌黃浦江低溫水，到夏天用作涼水，可以降溫；夏注黃浦江高溫水，冬季供鍋爐供暖。
4.喀斯特地陷
石灰岩區岩溶作用發育，許多大大小小的岩溶盆地，非專業人員很難看出當地平坦小平原原來是溶蝕作用造就的。
這些地區若遇上久旱不雨，地下水水位下降，都向深部的暗河匯集，暗河之上的岩溶水虧空，導致原來浮在其上的鬆散層垮落，於是出現了大大小小的圓形岩溶盆，反映在地表以上，是原來平坦的莊稼地忽然陷落或塌陷出一個個小型圓坑，並露出深深黑洞。
地下暗河含水層之上的莊稼地之所以會浮在含水層之上，是由於原來此溶落口被沙石卡住，因此沙石之上的泥土層得以平鋪其上而不致漏下。地下含水層的水一旦流盡，本來堵口的沙石慢慢滑落，最後落入暗河中，落口之上的農用地因失去支撐而塌落下來，形成新的開口黑洞。所以房屋地基需先勘探，目的是探明地下有無岩溶漏斗。如果在漏鬥上蓋起高樓，沙土承受不了其上的重壓，也會使房基局部下沉，導致地基裂縫、塌陷，危及樓房等地面建築的穩定。
20世紀60年代末，我國執行「深挖洞」、「備戰備荒」的方針，全國處處挖防空洞。許多防空洞未經過地下測繪，也沒有完備的圖紙留底備案，若未經勘探貿然在上面建房，將危及房基的穩定。如某單位1969年挖的防空洞，裡面都用磚塊砌洞壁、洞頂，到了20世紀80年代在上面建房而進洞做地下測量時，工程人員發現原來洞高1.9米已下沉了一半，整個拱圈只留下1米左右高度，測量工作需匍匐進行。當時砌磚拱時未作地基處理，是認為如此堅硬的紅色黏土層不必夯實、加寬另作基礎，不料20年間竟下沉了近1米，但在地表沒有任何反應。因此，建設單位在開展工程建設前，對基礎進行勘探是十分必要的。
再如某單位由於暖氣管漏水，每年供暖季節期間都會有鍋爐或管道漏水滲入地下，從而引發地下土層濕陷、地基錯位，致使一棟樓房的牆體裂開10～20厘米寬的縫隙，裂縫兩側的對應層被錯斷後高差可達5～6厘米，最終該棟樓房不得不作危房處理。在拆掉樓房時，工程人員發現其房基還十分堅固，用12磅大錘根本砸不碎，最後用重型機械才能破碎。即便如此，它也因無法支撐整座樓房的重量而開裂，最終導致地基不均衡沉降、牆體開裂而使樓房報廢。這一實例告訴我們，地基局部沉降的原因是復雜的，許多地面都絲毫也看不出來，即便是簡單的地下水管道漏水也會造成地基開裂、樓房將傾。