張金蘭，許強，高奎鋒，姚文靜

(山東省地礦工程勘察院， 山東 濟南　250014)

?

單縣高韋莊鎮(zhèn)地裂縫成因分析與防治

張金蘭，許強，高奎鋒，姚文靜

(山東省地礦工程勘察院， 山東 濟南250014)

高韋莊鎮(zhèn)位于單縣西南，地形較平緩，屬黃河沖積平原，多年來連續(xù)發(fā)生地裂縫地質(zhì)災害，導致房屋開裂，土地失耕或減產(chǎn)，通過調(diào)查勘查，發(fā)現(xiàn)其地層12m以淺存在厚度分布不均的膨脹土，而當?shù)氐叵滤皇芗竟?jié)影響常常在膨脹土內(nèi)或其頂?shù)装迳舷虏▌?，導致膨脹土不斷發(fā)生漲縮變形，引發(fā)當?shù)氐亓芽p地質(zhì)災害的發(fā)生?？梢酝ㄟ^碎石充填、清除、筏板基礎等的地基加固處理措施進行防治。

膨脹土；地裂縫；地下水水水位；地基；黃河沖積平原；單縣高韋莊鎮(zhèn)

引文格式：張金蘭，許強，高奎鋒，等.單縣高韋莊鎮(zhèn)地裂縫成因分析與防治[J].山東國土資源，2015,31(8)：58-60.ZHANG Jinlan，XU Qiang，GAO Kuifeng, etc. Origin Analysis and Prevention of Ground Fissures in Gaoweizhuang Town[J].Shandong Land and Resources, 2015,31(8):58-60.

0　引言

調(diào)查區(qū)屬黃河沖積平原，地形較平緩，地面標高55m左右，總體趨勢西南稍高，東北稍低，向東北微傾斜，平均坡降0.2×10-3。高韋莊鎮(zhèn)位于魯豫交界黃河故道北側(cè)，屬黃河沖積平原，地形較平緩，地面標高55.00～59.75m，地形總體趨勢西南稍高，東北稍低，向東北微傾斜。人類社會工程活動主要為農(nóng)業(yè)種植。農(nóng)田灌溉水源主要為第四系淺層地下水，為季節(jié)性分散式開采，無集中供水水源地。調(diào)查區(qū)內(nèi)無重要礦產(chǎn)資源，也無地下采礦活動。

自從1991年以來，高韋莊鎮(zhèn)轄屬的趙莊、趙集、沈莊、張莊、王莊等村莊，連續(xù)發(fā)生地裂縫地質(zhì)災害，已使約200hm2農(nóng)田減產(chǎn)或局部失耕，5個村莊出現(xiàn)房屋開裂現(xiàn)象，開裂房屋37間，威脅人口約222人，經(jīng)濟損失超過300萬元。

1　地質(zhì)環(huán)境條件

調(diào)查區(qū)及附近區(qū)域地表全為第四系。地層分布較厚，一般大于250m。鉆探揭露，地下25m深度內(nèi)，由上至下揭露的地層巖性主要為粉土、粉砂、粉質(zhì)粘土、粘土。

(1)地質(zhì)構(gòu)造及地震。調(diào)查區(qū)斷裂主要有曹叵集斷裂、單縣斷裂、萊河蔡堂斷裂，這些斷裂多為新生代不活動斷裂。據(jù)有關資料，20世紀80年代以來，沒有破壞性地震的記錄。

(2)水文地質(zhì)條件。調(diào)查區(qū)屬黃泛平原水文地質(zhì)區(qū)。地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙水。自上而下可劃分為淺層地下水含水巖組、中深層地下水含水巖組、深層地下水含水巖組?，F(xiàn)重點分析調(diào)查區(qū)淺層地下水含水巖組。該含水巖組在調(diào)查區(qū)廣為分布。底板埋深一般在40～60m。受黃河多次泛濫的影響，含水砂層的分布具有多層性，層間為粘性土及淤泥質(zhì)土所隔，其中含水層巖性由粉砂、細砂及粉土組成，累計厚度5～10m，單井涌水量一般小于500m3/d。

調(diào)查區(qū)位于淺層地下水的淡水貧乏地段。淺層地下水補給來源主要為大氣降水入滲補給。地下水主要由西南流向東北，與地形坡向基本一致。據(jù)調(diào)查期間淺層地下水水位長期觀測資料，淺層地下水水位動態(tài)變化隨季節(jié)變化明顯，最低水位一般出現(xiàn)在8月份，水位埋深6.9～11.3m，最高水位一般出現(xiàn)在10月份，水位埋深3.5～5.4m，年變幅2.5～6.4m。

(3)工程地質(zhì)條件。根據(jù)調(diào)查區(qū)的鉆探揭露，0～25m深度內(nèi)揭露地層主要為第四系沖洪積層。各地層在調(diào)查區(qū)內(nèi)分布不均，主要地層描述如表1。

表1　25m深度內(nèi)主要揭露地層情況

2　地裂縫成因分析

調(diào)查區(qū)內(nèi)沒有斷裂經(jīng)過，由此判斷調(diào)查區(qū)發(fā)生基底斷裂活動裂縫及隱伏斷裂開啟裂縫的可能性不大。調(diào)查區(qū)及附近無地下礦產(chǎn)開采活動，無集中供水水源地，也不具備由于大量抽取地下水或采礦引發(fā)地面沉陷裂縫的可能。調(diào)查區(qū)位于黃河沖洪積平原，不具備發(fā)生滑坡地裂縫的地質(zhì)環(huán)境條件[1]。為查明地裂縫發(fā)生的原因，在調(diào)查區(qū)共施工30個鉆孔，據(jù)調(diào)查施工的鉆孔揭露，0～25m深度內(nèi)，室內(nèi)分析結(jié)合野外判定，自由膨脹率大于40%為膨脹土[2-3]，③層粘土為膨脹土，見表2。

表2　第三層粘土物理力學性質(zhì)指標

其中21個鉆孔見到該層膨脹土，厚度0.6～6.6m，最厚點見于曾邵莊西的G1孔，厚6.6m，其次是位于趙集村北、村南的G17，G16孔，厚度分別為6m和5.4m。最薄點見于高莊原址附近的G30孔，厚度0.6m(圖1)。

圖1　工作區(qū)膨脹土厚度等值線圖

趙集、小沈莊、仁集、曾邵莊、張莊、王莊地裂縫，發(fā)生時間主要在雨季，尤其是一場大雨過后，季節(jié)性比較明顯。原因主要有兩個：一是這些地方均分布厚度相對較大的③層膨脹土；二是這些地方的地下水水位受季節(jié)性變化明顯，水位年變化2.5～6.4m，豐水期水位上升，枯水期水位下降，且多在膨脹土頂?shù)装甯浇舷虏▌?圖2)，使得膨脹土隨水位變化而不斷發(fā)生脹縮變形，從而引發(fā)其上部地層裂縫或房屋開裂現(xiàn)象的發(fā)生。

因此，調(diào)查區(qū)存在膨脹土及地下水水位隨季節(jié)在膨脹土頂?shù)装宀▌右鹋蛎浲翝q縮變形是引起該區(qū)地裂縫和房屋開裂的主要原因。該膨脹土頂板埋深0～7.3m，底板埋深1.2～11.3m，厚度0.6～6.6m，不易全部清除。而調(diào)查區(qū)地下水位仍隨著季節(jié)不斷發(fā)生變化，所以，該地仍將繼續(xù)發(fā)生地裂縫或房屋開裂現(xiàn)象。

3　結(jié)論

根據(jù)有關資料,，高韋莊鎮(zhèn)膨脹土級別為“低”，結(jié)合當前由其造成的地裂縫災害嚴重程度，可采取如下治理方法[4-6]：

(1)對已發(fā)現(xiàn)的地裂縫，下部采用直徑小于5cm的石塊進行充填，并搗實，上部0.5m用耕土充填，然后碾壓或夯實。

圖2　趙集附近膨脹土與水位變化關系圖

(2)對已出現(xiàn)開裂的房屋墻壁裂縫，裂縫較小

者，可直接用水泥抹縫固結(jié)，較大者可先用石塊沾滿水泥充填裂縫，然后用水泥抹縫固結(jié)，最后還要對墻壁采取一定的支撐措施。

(3)對地下水水位、地裂縫、房屋開裂現(xiàn)象繼續(xù)進行長期監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

(4)膨脹土厚度、底板埋深小于2.0m的地段，在新建建筑物時，建議將地基下膨脹土全部清除，用非膨脹土回填。

(5)對有膨脹土分布，而暫未出現(xiàn)地裂縫或房屋開裂現(xiàn)象的地段，加強監(jiān)測，在新建建筑物時，采取如筏板基礎等的地基加固處理措施。

[1]裴紅霞.邯鄲地裂縫的現(xiàn)狀、成因與幾何形態(tài)分析[J].科技傳播，2013，(8)：26-27.

[2]李勇.西安地裂縫常規(guī)監(jiān)測方法及近期活動規(guī)律[J].中國地質(zhì)災害與防治學報，2014，(1)：15-16.

[3]齊信.唐川.地質(zhì)災害風險評價研究[J].自然災害學報，2012，(5)：33-40.

[4]張玉寶.河北唐山市巍山長山地裂縫及其防治[J].中國地質(zhì)災害與防治學報，2013，(1)：30-31.

[5]吳小鋒.降雨及蒸發(fā)條件下地裂縫研究[J].防災減災工程學報，2014，(1)：113-118.

[6]韋仕川.欒喬林.地質(zhì)災害防治的土地利用規(guī)劃軟措施研究綜述及展望[J].自然災害學報，2014，(3)：159-162.

Origin Analysis and Prevention of Ground Fissures in Gaoweizhuang Town

ZHANG Jinlan，XU Qiang，GAO Kuifeng, YAO Wenjing

(Shandong Geo-engineering Exploration Institute， Shandong Jinan 250014, China)

Gaoweizhuang town is located in southwest of Shanxian county. The terrain is relatively flat and belongs to the alluvial plain of the Yellow River. Geological disasters have been happened in many years, and have caused fissures in buildings, abandoned cultivation and yield reduction. Through investigation and exploration, uneven thickness of expansive soil has been found under the depth of 12m. When local underground water level is affected by season, it will sprout up and down in the expansive soil or in its top and bottom floor. Thus, expansive soil will rise, shrink and deform continuously, and geological disasters of ground fissures will happen. Through gravel filling, clearing, raft foundation and other foundation treatment measures, geological disasters in this area will be prevented and controlled.

Expansive soil; ground fissures; underground water level; foundation;alluvial plain of the Yellow River; Gaoweizhuang town in Shanxian county

2015-03-25；

2015-03-29；編輯：曹麗麗

張金蘭(1970—)，女，山東沂水人，高級工程師，主要從事水工環(huán)地質(zhì)工作；E-mai：zjl7023@163.com

P618.11

B