壹、內容概述
在國家自然科學基金委、國土資源部、中國地質調查局及地方政府的支持和資助下，長安大學地裂縫地面沈降課題組在地裂縫調查與監測技術方法方面，形成了壹套包括地裂縫調查內容、調查方法與技術要求，地裂縫監測內容、監測方法與技術要求，地裂縫評價內容、評價方法與指標體系成果。
1.形成了壹套系統的地裂縫調查方法
針對不同成因類型特點的地裂縫，提出了不同的調查內容和工作方法以及不同比例尺地裂縫調查的精度要求。
2.形成了壹套完備的地裂縫場地勘察方法
1）根據地裂縫的出露情況及勘探標誌層的不同，劃分了地裂縫場地類型（壹類、二類和三類），提出了不同地裂縫場地的具體勘探手段及技術要求。
2）研發了地裂縫的精細探測與高精度解譯技術。利用多次覆蓋反射法探測所采集的資料，拾取初至反射波信息，采用CT成像技術，反演淺表層地層速度場（圖1）。開發的CT成像信息處理技術，能有效識別淺層地裂縫，解決了50m以淺地裂縫定位探測的技術難題。
圖1 CT成像有效識別淺部裂縫信息解譯剖面
3.提出了不同類型地裂縫的成因模式及機理研究方法
包括構造控縫（圖2至圖3）、應力導縫（圖4）和抽水擴縫（圖5至圖7）的地裂縫耦合成因理論。
4.提出了地裂縫監測的方法、內容及技術標準，研發了地裂縫的高精度GPS監測、InSAR監測及其融合監測技術以及監測設備
研究的GPS監測數據精密處理方法（圖8），實現了垂向精度高於3 mm的監測地面沈降地裂縫形變特征的能力；開展的對不同區域地裂縫監測的 InSAR 技術、小基線（SBAS）技術、人工角反射器（CR）技術、新型衛星和多衛星平臺的InSAR處理以及In-SAR監測的後處理方法，實現了“毫米”量級的監測精度；建立的基於GPS監測點上移動人工角反射器的GPS與CR-InSAR融合技術和通過CR和GPS融合對InSAR誤差的修正模型和方法，實現了1～2mm量級的地裂縫高精度監測。開發了地裂縫三維實時動態監測儀器，包括基於GPS移動的人工角反射器和地裂縫三向變形測量儀（圖9）等。
圖2 西安地區深部構造孕裂模型
圖3 臨潼 長安斷裂派生地裂縫模式
圖4 渭河盆地地裂縫與區域構造應力關系
5.建立了地裂縫評價的指標體系，提出了地裂縫的綜合分類方案和綜合評價方法
地裂縫評價內容包括地裂縫成因判定、活動性評價、趨勢預測、致災機理分析和危險性評價；評價指標包括松散地層沈積相及沈積厚度、含水層分布、地層結構、地形地貌、巖土體物理力學性質、地裂縫歷史災害程度、地下水位埋深、地下水開采強度和其他人類工程活動等；評價方法包括遺傳算法（GA）、人工神經網絡法（ANN）、灰色聚類分析法、模糊綜合評判法、層次分析法、地理信息系統（GIS）等。地裂縫按規模分為巨型、特大型、大型、中型和小型；按力學性質分為剪切型、拉張型、張剪型和壓剪型；按張開程度分為閉合、裂開、張開、寬、很寬和極寬型；按活動程度分為活動強烈、較強烈、中等和微弱；按主次關系分為主裂縫、分支裂縫和次級裂縫；按形成原因分為構造型（斷層蠕滑、地震裂縫）、非構造型（濕陷、塌陷、沈降、脹縮和滑坡裂縫等）和復合型（沈降與構造耦合）。
圖5 地裂縫與地面沈降中心關系
圖6 黏土層差異沈降壓縮擴縫模式
圖7 含水層水平位移擴縫模式
圖8 高精度HPGPSADJ軟件和GPS後處理軟件
圖9 地裂縫三向變形測量儀
二、應用範圍及應用實例
地裂縫調查與監測技術方法可應用於地質災害調查、城市建設規劃、工業民用建築、公路、鐵路和生命線等建設工程的不同階段的勘察和設計。該技術方法已成功運用於汾渭盆地、華北平原、東北地區和華東地區的地裂縫調查與監測中（圖10，圖11），在西安地鐵（圖12）、大同-西安高速鐵路（圖13）和北京未來科技城（圖14）等重大工程建設以及西安城市建設規劃中得到應用，為重大城市和重大工程減災防災做出了貢獻，並已在20余個省市推廣，形成了地裂縫災害調查、探測與監測技術的示範。
圖10 渭河盆地西安地區地裂縫監測
圖11 太原盆地清徐地裂縫監測圖
圖12 西安地鐵四號線沿線地裂縫危險性評價
圖13 大同-西安高鐵沿線地裂縫的勘察成果
圖14 北京未來科技城國網智能電網研究院地裂縫場地的勘察評價成果
三、推廣轉化方式
該項成果已獲省部級科學技術壹等獎3項，發表核心期刊論文247篇，其中SCI收錄論文41篇、EI收錄論文102篇，出版學術專著3部，獲國家專利8項、軟件著作權3項，在國內外產生了重大學術影響；在第三屆全國巖土與工程學術大會、2009～2012年全國工程地質大會、第三屆全國地面沈降防治學術研討會以及“Prevention of Geo-Hazards in Western China and The Fifth International Symposium on Mitigation of Geo-hazards in Area around Japan Sea”等國際學術會議上進行了交流，獲得國內外同行的廣泛認可，尤其是國際工程地質與環境協會（IAEG）主席Carlos Delgado教授對該成果給予了高度評價。
該成果可通過宣傳報道、會議交流、人員培訓、技術咨詢、現場服務等方式進壹步推廣和應用轉化。
技術依托單位：長安大學
聯系人：楊紅斌 盧全中
通訊地址：陜西省西安市南二環路中段長安大學科技處
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