劉 媛

(山西省第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)，山西 太原 030024)

礦區(qū)房屋裂縫產(chǎn)生因素的分析

劉 媛

(山西省第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)，山西 太原 030024)

以山西省太原市某村莊為例，對礦區(qū)內(nèi)房屋裂縫產(chǎn)生的幾種原因進(jìn)行了分析，并最終得出該村房屋裂縫產(chǎn)生的原因，為房屋裂縫的預(yù)防和治理提供了技術(shù)依據(jù)。

房屋裂縫，采煤沉陷，地基濕陷，原因

0 引言

在自然界中，在一定的條件下，有多種自然或人工的因素均可以使地表產(chǎn)生形變，出現(xiàn)沉陷、房屋開裂等地質(zhì)災(zāi)害，造成災(zāi)害的因素雖然各不相同，但其后果卻是相同的，引起人們的恐慌，甚至給人們的生命、財產(chǎn)帶來嚴(yán)重的影響。災(zāi)害的發(fā)生，有時是某種因素單獨(dú)造成的，而有的時候也是以一種或兩種為主，或多種因素相互作用、相互影響、相互疊加的作用下發(fā)生的。

總結(jié)全國大多數(shù)礦區(qū)內(nèi)村莊房屋裂縫產(chǎn)生因素分析經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致礦區(qū)內(nèi)村莊房屋裂縫產(chǎn)生的因素主要有地基不均勻、地基濕陷、房屋結(jié)構(gòu)不合理、地形和邊坡不利、水窖滲漏、采煤塌陷引起地面變形、地震以及年久失修等。

就本次勘查區(qū)而言，與煤礦相鄰，近年來，村莊周圍發(fā)現(xiàn)了多處地面裂縫、地面塌陷問題，村民房屋亦出現(xiàn)開裂變形等現(xiàn)象。結(jié)合資料分析及現(xiàn)場勘查，本文就采煤沉陷、黃土及素填土地基濕陷、地基不均勻及房屋結(jié)構(gòu)等因素對該村房屋裂縫現(xiàn)象進(jìn)行了分析。

1 采煤沉陷造成房屋裂縫的分析

地下煤層在大面積采空后，地下采空區(qū)主要依靠頂板強(qiáng)度及煤柱支撐采空間結(jié)構(gòu)，維持圍巖穩(wěn)定，在煤柱長期處于承重狀態(tài)下，當(dāng)某一煤柱中的應(yīng)力超過其允許的最大強(qiáng)度，則該煤柱將首先遭到破壞。此時，由該煤柱所承受的荷載即要轉(zhuǎn)到相鄰的前、后的煤柱之上，從而致使它們也遭受破壞，其結(jié)果必然導(dǎo)致整個煤柱系統(tǒng)的破壞。當(dāng)煤柱系統(tǒng)破壞時，其上部的巖層失去支撐，平衡條件被破壞，隨之則會產(chǎn)生彎巖層彎曲、塌落，以致發(fā)展到地表下沉變形，造成地表建筑物的損壞。

勘查區(qū)西邊和西南邊均開采15號煤層，采用全垮落法頂板管理，故采區(qū)及其周邊范圍內(nèi)地表變形強(qiáng)烈，地面裂縫和地面塌陷發(fā)育，位于采動影響帶內(nèi)的房屋亦會同時受損。據(jù)國內(nèi)外采礦經(jīng)驗(yàn)，采深采厚比小于30時，煤礦采空區(qū)上方常形成較大的裂縫或塌陷坑；采深采厚比介于30～100之間，地層中沒有較大地質(zhì)破壞情況下，煤采出一定面積后，會引起巖層移動并波及到地表，其地表沉陷和變形在空間上和時間上都有較明顯的連續(xù)性和一定的分布規(guī)模，常表現(xiàn)為地表移動盆地；采深采厚比大于100，地表在拉伸區(qū)可能出現(xiàn)輕微小裂縫。

勘查區(qū)內(nèi)，村莊西部采深采厚比小于或接近30，易引起地面變形，因此15號煤層開采后其采動影響會引起上覆巖層移動變形，波及地表引發(fā)地表彎曲變形和張性裂縫的產(chǎn)生，從而對地表建筑物造成損害?？辈閰^(qū)西南部采區(qū)比值為40左右，其地表變形沒有西部嚴(yán)重，地裂縫，塌陷坑較少。以上與實(shí)際調(diào)查結(jié)果相符。由經(jīng)驗(yàn)公式計算，可以確定采煤活動影響帶范圍，最終確定了受采煤活動影響的房屋。

2 黃土及素填土地基濕陷分析

為了更好地分析地基濕陷性，本次研究在村莊布置了具有代表性的5口探井。探井采用人工挖掘，原狀土人工側(cè)壁刻取土樣，土樣等級可達(dá)Ⅰ級，雜填土、砂土取擾動樣，土樣等級Ⅳ級。經(jīng)黃土及素填土濕陷性分析，探井1在0.9 m～1.9 m處中等濕陷，其他為輕微濕陷；探井2在0 m～1.4 m處強(qiáng)烈濕陷，在1.4 m～2.4 m 輕微濕陷，在2.4 m～3.4 m中等濕陷；探井3在0 m～1.4 m 處中等濕陷，在1.4 m～2.4 m強(qiáng)烈濕陷，其他為輕微濕陷；探井4在0 m～1.4 m處中等濕陷，在1.4 m～2.4 m強(qiáng)烈濕陷；探井6在0 m～1.4 m處中等濕陷，只有探井5沒有濕陷。經(jīng)計算，探井1，2，3，4，6探坑黃土及素填土的總濕陷量分別為140.85 mm，413.25 mm，316.5 mm，220.5 mm，72 mm。可見，大部分房屋地基具有濕陷性，在有水入滲時會產(chǎn)生濕陷沉降，進(jìn)而導(dǎo)致房屋裂縫產(chǎn)生。

3 地基不均勻分析

根據(jù)巖土工程勘察結(jié)果，該村民房屋地基大部分屬于不均勻地基。村內(nèi)有渠，房屋整體位于一向南傾斜的溝內(nèi)，地面平均坡度6.2%，地層結(jié)構(gòu)上部為黃土、素填粉土，部分有雜填土，厚度大部分為3 m左右，其下為基巖，巖性為泥巖，頁巖，部分為粉細(xì)砂巖，這種結(jié)構(gòu)除易產(chǎn)生不均勻沉降外，還易于在水的作用下使泥巖軟化，從而引起移動變形。

據(jù)調(diào)查，該渠在房屋修建前為農(nóng)田，西側(cè)有小水溝，修建房屋時將其填平。溝內(nèi)房屋修建前，有多個陡坎式臺階，修建房屋時，采用挖填的方式將其整平，導(dǎo)致地基產(chǎn)生不均勻沉降、房屋裂縫。主要表現(xiàn)在：

1)有的房屋修建于排水溝之上，回填后壓密度不夠，導(dǎo)致地基西南角下沉，房屋后墻角裂開，地面斜裂，南墻出現(xiàn)傾向東的裂縫多條。

2)前墻下沉，連帶屋頂?shù)谝粔K預(yù)制板和橫墻頂角產(chǎn)生裂縫，這種情況普遍存在于渠內(nèi)房屋。

3)渠西側(cè)山坡上的房屋亦存在地基不均勻的情況，有的房屋西部為基巖地基，東部為素填土，且素填土還具有濕陷性，南部三個平臺，均為石砌擋土墻，擋墻后為填土，加之近年院內(nèi)修建蓄水池，極易使擋墻變形，從而引起房屋裂縫。

4 房屋結(jié)構(gòu)因素分析

1)據(jù)調(diào)查，村民房屋結(jié)構(gòu)大部分為磚混結(jié)構(gòu)，屋頂為預(yù)制板，個別為磚木結(jié)構(gòu)，均未設(shè)置地梁，這種結(jié)構(gòu)抵抗變形能力差，只要地基有較小的變形，就可能產(chǎn)生裂縫。

2)該村村民房屋大多處于濕陷性和不均勻地基之上，易發(fā)生地基變形，這是房屋裂縫的一個重要因素。在墻角處，沒有設(shè)置柱體，而且該處又是應(yīng)力集中處，極易產(chǎn)生裂縫，故大多房屋四角裂縫是由于地基變形引起應(yīng)力過度集中于墻角的結(jié)果。

3)多間同排房屋不是同時修建，房屋銜接處是分離的，這樣在銜接處由于填土變形容易產(chǎn)生裂縫，房屋裂縫程度加大與此也有一定關(guān)聯(lián)。

4)有的房間為兩間人為打通合成，中間用梁承重，但梁下沒有柱體，而是直接搭在前后墻上，致使墻下集中受壓產(chǎn)生“八”字形裂縫。

5)有的房屋有挑梁，但挑梁墻內(nèi)外比例不合理，導(dǎo)致挑梁后端連同其上的預(yù)制板接縫處出現(xiàn)裂縫。

6)大部分房屋的窗臺下均有裂縫，且裂縫寬度均是上寬下窄，這是由于窗戶均為臨空，兩側(cè)墻下沉引起的。

5 其他因素

除去以上因素，能引起該村房屋裂縫的因素還有很多，簡述如下：

1)按照GB 50011-2001建筑抗震設(shè)計規(guī)范，該村位于對建筑抗震不利地段，特別是渠西側(cè)山坡的房屋對抗震更為不利，極易受到地震的影響，地震等新構(gòu)造運(yùn)動對房屋裂縫的形成有一定關(guān)系。近20年來，震中位于該村附近的3級以上地震就有15次之多，而房屋基本均未做抗震設(shè)防。

2)有些房屋建筑年代較長，長期無人管理，經(jīng)過風(fēng)雨、地震、砌石和磚體的風(fēng)化等作用，房屋出現(xiàn)坍塌破壞等現(xiàn)象。

3)據(jù)調(diào)查，大多數(shù)居民院內(nèi)修有蓄水池，多數(shù)蓄水池有漏水情況。例如某村民家水窖位于其西邊第一間房南，在屋前布置了探井6，挖至2.0 m時土體濕度較大，至2.5 m時，取出的土稍微搖晃就有水泌出，說明土體已完全被水飽和，為水窖漏水所致，致使地基濕陷變形，從而導(dǎo)致房屋裂縫。

6 結(jié)語

通過以上分析可知，房屋裂縫的原因可以是由上述多種因素作用引起的，其中，有的是某種因素單獨(dú)造成的，有的是以一種或兩種為主，而有的則是多種因素相互影響、相互疊加綜合影響下發(fā)生的。

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The crack causes’ analysis of building in mining area

LIU Yuan

(Shanxi1stHydrogeologicalEngineeringGeologyTeam,Taiyuan030024,China)

In this paper, one village in Taiyuan, Shanxi province, for example, some reasons for crack of building in mining area were analysed, and finally gave out the reasons， it has provided technical basis for preventing and controlling architectural cracks.

crack of building, mining subsidence, foundation settlement, reason

1009-6825(2014)03-0071-03

2013-11-11

劉 媛(1986- )，女，助理工程師

TU312.3

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