朱要強 趙 蔓

(1.貴州省地質環(huán)境監(jiān)測院，貴州貴陽 550001;2.成都理工大學環(huán)境與工程學院，四川成都 610059)

0 引言

貴州位于云貴高原東部，地處長江與珠江兩大水系分水嶺，碳酸鹽巖廣布，占全省總面積的73%［1］。對于巖溶地基，劉恒［1］將其分為巖石地基、紅粘土地基、巖土地基三類，并分別對其進行了地基評價;朱顯鎮(zhèn)等［2］曾對巖溶地基的穩(wěn)定性及巖溶地基處理方法進行了論述;孔琳琳［3］根據工程實例，探討了復雜巖溶地基的處理方法。2005年，貴州省建設廳頒布了DB 22/46－2004貴州建筑巖土工程技術規(guī)范［4］、DB 22/45－2004貴州建筑地基基礎設計規(guī)范［5］，規(guī)范中對巖溶地基評價及處理都做了技術規(guī)定。但是，前述的研究和處理方式多集中于城鎮(zhèn)建筑物，而對于巖溶地區(qū)地基變形對農村建設造成的危害及經濟損失的研究和處理措施則相對偏少，這種狀況不利于巖溶地區(qū)新農村建設的順利推進;個別巖溶地基變形嚴重的地區(qū)，甚至影響到當?shù)剞r村經濟社會的發(fā)展和社會的穩(wěn)定。

鑒于此，筆者以貴州省貞豐縣龍場鎮(zhèn)圍寨村大范圍的地基變形為調查研究對象，通過對房屋、地坪大規(guī)模開裂的原因分析，對貴州農村巖溶地基變形進行一些探討。

1 調查區(qū)自然地理與地質概況

1.1 自然地理情況

貞豐縣龍場鎮(zhèn)圍寨村，地理坐標:105°33′17″，25°27′14″。距鎮(zhèn)政府所在地5 km，其村委會駐地在圍寨村。有11個小組，406戶，2 268人;國土面積為 3.39 km2，其中耕地面積 3 302.5 畝(田113.9 畝，地2 138.6 畝)，荒山地 4.6 ha，林地 495 畝。其交通位置見圖1。

貞豐縣位于亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，最大年降雨量為1 669.5 mm，最小年降雨量為939.4 mm。自2011年6月中旬至調查期間，貞豐縣降雨持續(xù)偏少，氣溫偏高，全縣無有效降雨已持續(xù)60余天，7月份全縣平均降雨量只有35.2 mm，為歷年同期平均降雨量248.3 mm的14.2%，偏少85.8%;8月份全縣平均降雨量只有108.6 mm，為歷年同期平均降雨量214.8 mm的50.6%，偏少49.4%，大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)偏少達7成～8成。

1.2 基本災情

2011年10月2日，貞豐縣龍場鎮(zhèn)圍寨村22戶村民房屋及地坪出現(xiàn)集體性開裂，直接影響到的房屋財產200余萬元。

1.3 地質環(huán)境概況

調查區(qū)域地貌類型屬巖溶殘丘坡地地貌，斜坡整體坡度約12°～20°，呈臺階狀，高差約30 m，斜坡長度約130 m;場地內出露基巖為三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)一段泥晶白云巖(T1yn1)，調查區(qū)周圍未發(fā)現(xiàn)斷層、褶皺等控制性構造分布，基巖呈單斜產出，產狀220°∠55°。

圖1 交通位置圖

調查區(qū)內巖溶現(xiàn)象發(fā)育，地表巖溶形態(tài)為溶溝、溶槽、石芽等形態(tài)，地下巖溶形態(tài)為土洞、豎井、溶洞等(見圖2，圖3)。圖2中的空腔型溶洞位于村寨東側水泥小路旁，可見深度約6 m，洞寬約0.6 m，據村民介紹，其延伸長度可能貫穿整個出現(xiàn)房屋開裂的區(qū)域。

圖2 空腔型溶洞

圖3 表層巖溶現(xiàn)象

據水動力特征和地下水賦存狀態(tài)，調查區(qū)內地下水為紅粘土孔隙、裂隙水和基巖裂隙、巖溶管道水;區(qū)內地下水以大氣降水補給為主，其補給方式大體分為兩類，一類是降雨直接或呈片流，通過微細孔隙或壤土風化層分散緩慢下滲補給;另一類則是降雨形成地面線狀水流，通過落水洞、溶斗、溶井、溶洞等較大的巖溶洞穴，集中快速補給;地下水通過巖溶管道及基巖裂隙運移，少部分在基巖臨空面呈分散式排泄，大部分以泉或地下河的方式向低洼處集中排泄。

2 地基變形特征

調查區(qū)內的地基變形外在變形跡象為房屋墻體開裂及地坪沉降開裂(見圖4～圖7);據現(xiàn)場走訪調查，調查區(qū)內未發(fā)現(xiàn)落水洞、土洞塌陷等巖溶塌陷現(xiàn)象。根據調查，區(qū)內的建筑物因地基變形表現(xiàn)出的破壞特征有:

1)建筑巖溶地基上的農村建筑物呈群體性被破壞，且時間集中在大旱年。調查期間，在普安縣雪浦村也有37戶居民建筑發(fā)生不同程度的變形破壞。

圖4 內墻開裂

圖5 外墻開裂

圖6 墻體拉裂

圖7 地坪沉降裂縫

2)靠近坡坎的比遠離坡坎的建筑破壞嚴重?？梢娪行┛拷驴驳牡孛娈a生垂直坡頂線方向的裂縫。

3)墻面裂縫多呈斜向倒“八”字，少數(shù)呈水平形或豎立形。

4)地面裂縫發(fā)育較多，室內室外均有產生，延伸長度數(shù)米至十幾米，寬幾毫米至數(shù)十毫米，部分地面裂縫下挫，下沉高度可達幾毫米。

5)開裂的建筑物多分布于巖溶殘丘斜坡之上。

3 地基變形分析

據現(xiàn)場調查，開裂的房屋均位于巖溶單元內，巖溶單元的巖溶形態(tài)以地表的溶溝、溶槽、石芽和地下的豎井、溶洞、土洞為主(見圖8);基巖覆蓋層為塊狀紅粘土，自上而下根據含水量狀態(tài)可劃分為硬塑紅粘土、可塑紅粘土、軟塑紅粘土，厚度約1 m～5 m(場壩組較厚，可達8 m左右)?？伤堋浰芗t粘土主要分布在溶溝、溶槽中。據調查，這一區(qū)域數(shù)處房屋開裂已經數(shù)年，地基為巖土混合地基，而大旱期間開裂的房屋基本為紅粘土地基。

據余培厚等［6］研究表明，紅粘土是一種結構性土體，存在兩種結構連接，即粒團內粘土礦物顆粒之間的連接和粒團之間的結構連接，且粒團之間的結構連接組成的基本結構單元組成了紅粘土的基本骨架。同時，余培厚指出，紅粘土粒團之間的結構連接，是一種欠牢固的非水穩(wěn)性連接，粒團的排列組合是一種隨機的非緊密堆積，粒團之間具有較大的位移空間，其中充填的水主要為自由水，水分變化時，連接物微粒周圍的水膜厚度也將隨之而變化，土體就會發(fā)生收縮或膨脹。另據郭沛等［7］研究表明，貴州的紅粘土以收縮為主，這種獨特的性質由其物理性質及微觀結構所決定，紅粘土起始含水量高，粒間孔隙大，部分為開發(fā)型，大部分孔隙水為弱結合水，靜電引力小，易蒸發(fā)而產生收縮。而據調查，自當年6月中旬至調查時，當?shù)責o有效降雨的時間長達4個多月，長久干旱造成可塑、軟塑紅粘土失水收縮，體積減小，導致建筑地基產生不均勻沉降。加之當?shù)剞r村居民房屋多采用磚石砌體結構或磚木結構，基礎多采用剛性的毛石基礎，建筑整體性較差，抵抗地基變形的能力較低，才會在大旱年發(fā)生群體性房屋及地坪開裂現(xiàn)象，歸根到底，還是由于組成地基土的紅粘土收縮造成的。

圖8 巖溶發(fā)育典型形態(tài)推測剖面圖

4 結語

1)紅粘土地基上的房屋在大旱期間呈群性開裂，多因紅粘土粒團之間的自由水或弱結合水蒸發(fā)，粒團間孔隙收縮造成的。

2)以往的巖溶地基研究及處理方法多針對城鎮(zhèn)建設，而對于農村建筑，從經濟性、技術性均不太適用。

3)貴州農村巖溶地基群體性開裂，不但與巖溶地基的不均勻性或變形有關，也與農村建筑的結構特點有關。

4)近年來巖溶干旱頻現(xiàn)，巖溶地區(qū)的農村房屋開裂事件時有發(fā)生，應引起建設部門的注意，組織技術力量進行研究，制定適宜的巖溶地區(qū)農村建筑技術規(guī)程。

［1］ 劉 恒.貴州巖溶地基評價與處理［J］.地球與環(huán)境，2006，34(3):57－58.

［2］ 朱顯鎮(zhèn)，張 萌.巖溶地基處理［J］.科技傳播，2010(8):171.

［3］ 孔琳琳.復雜巖溶地基處理［J］.河南科技大學學報(自然科學版)，2004，25(4):90－91.

［4］ DB 22/46－2004，貴州建筑巖土工程技術規(guī)范［S］.

［5］ DB 22/45－2004，貴州建筑地基基礎設計規(guī)范［S］.

［6］ 余培厚，郭 沛，鄭玉元，等.紅粘土的微結構模型與力學特征［A］.第二屆全國紅土工程地質研討會論文集［C］.1991.

［7］ 郭 沛，余培厚，鄭玉元，等.紅粘土的脹縮特征與脹縮機理［A］.第二屆全國紅土工程地質研討會論文集［C］.1991.

［8］ 余曉雅，李會云.地基沉降變形等效參數(shù)分析［J］.山西建筑，2011，37(1):51－52.