艾康洪

（廣東省地質(zhì)局第四地質(zhì)大隊，廣東湛江 524033）

地裂縫是發(fā)育于地殼表層的一種巖土介質(zhì)的不連續(xù)或錯斷現(xiàn)象，是由內(nèi)營力、外營力及人類活動等因素或以上諸因素的迭加所引起的地表介質(zhì)完整性的破壞[1]。地裂縫作為一種緩慢發(fā)展的漸進(jìn)性地質(zhì)災(zāi)害，在世界上許多國家都有發(fā)育，如美國、新西蘭、日本、墨西哥等都出現(xiàn)了不同類型的地裂縫，在我國不同時期也曾多次發(fā)生地裂縫，但在早期因其分布稀疏、分散，位移量甚微，多數(shù)都被忽視。然而，自20 世紀(jì)中后期以來，由于人類活動加劇以及對地下水過量開采，地裂縫的分布越來越廣泛，危害有不斷加重的趨勢，據(jù)統(tǒng)計，在陜西、山西、山東、廣東及京津冀地區(qū)等10 多個省、市的300 多個市縣已發(fā)生有1000 多處[2]。雷州半島位于我國大陸最南端，自20 世紀(jì)60 年代末以來陸續(xù)發(fā)生214 宗地裂縫[3]，屬亞熱帶濕潤氣候區(qū)，具有熱帶海洋季風(fēng)氣候特點，雨量充沛，干濕明顯，多年平均降雨量為1600.9mm。雷州半島地貌類型按成因可分為湛江組臺地、火山巖（玄武巖）臺地、北海組平原和海積平原。地表主要為第四紀(jì)地層覆蓋，以第四紀(jì)松散沉積土分布最廣，次為火山巖風(fēng)化殘積土。由于氣候及地質(zhì)環(huán)境條件適宜，雷州半島地表及淺部土層普遍為膨脹土，具有明顯的脹縮性，雷州半島地裂縫一般規(guī)模長18.00~225.00m（最長865.00m）、寬 0.45~1.85m、可測深 0.50~3.00m（最深達(dá) 8.00m）[4]，對地表建（構(gòu)）筑物造成一定危害，地裂縫也成為雷州半島較為突出的地質(zhì)災(zāi)害。

1 雷州半島地質(zhì)條件及膨脹土分布

雷州半島以第四系松散沉積土分布最廣，次為火山巖風(fēng)化殘積土。各地層巖性描述詳見表1。

雷州半島在區(qū)域構(gòu)造上處于華南褶皺系雷瓊斷陷盆地片北部的嶺北—南興斷隆區(qū)和邁陳斷陷邊緣。雷瓊斷陷盆地形成于新生代，在雷州半島南部斷陷中心，新生代沉積物厚度達(dá)3200m。加里東運動以后，基底長期于隆起剝蝕狀態(tài)，至印支期雷州半島北部局部有中、酸性巖漿侵入；在燕山運動晚期，基底斷裂活動控制了白堊紀(jì)斷陷盆地沉積并伴隨中、酸性巖漿侵入及火山噴發(fā)；喜馬拉雅運動期，雷瓊地區(qū)地殼受到來自上地幔物質(zhì)隆起地辟熱構(gòu)造力及區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的共同作用，地殼呈南北向拉張減薄，基底在斷裂控制下生成東西向雷瓊斷陷盆地，盆地北側(cè)以遂溪大斷裂為界，南側(cè)被王五一文教大斷裂所限，東、西兩側(cè)分別與新生代珠江口拗陷、北部灣拗陷相連。

雷州半島地表膨脹土主要表現(xiàn)為湛江組雜色黏土、灰色黏土以及徐聞組火山巖風(fēng)化殘坡積的紅色黏土[6]。湛江組黏土主要分布在雷州市中部地區(qū)，徐聞組風(fēng)化殘坡積黏土分布在雷州市南部及徐聞縣大部分地區(qū)，分布面積廣。

2 膨脹土地基脹縮性

2.1 湛江組黏土

以雜色黏土較為常見。出露地表的湛江組黏土具有多裂隙性，平面上以密集的網(wǎng)狀裂隙為主，剖面上則以垂直裂隙為常見，這些裂隙季節(jié)性變化較大，具有晴天張開、雨天閉合的特點。湛江組黏土其主要礦物成分為高嶺石或埃洛石，伴生礦物有蒙脫石、伊利石、綠泥石。其中蒙脫石含量3.04%～21.87%，伊利石含量6.11%～22.22%。湛江組黏土與一般黏性土相比，具有粘粒含量高、塑性和容重大、孔隙比小等特點，土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)詳見表2。從表中可知，湛江組黏土自由膨脹率47.7%～70.5%，平均值為56.3%；膨脹力3.0～61.1kPa，為膨脹土，具弱～中等膨脹潛勢。參考區(qū)域資料，其線縮率0.29%～5.94%、收縮系數(shù)0.046～0.530?？梢娬拷M黏土不僅垂直方向具有明顯脹縮性，還在水平方向上存在較大的脹縮性，即屬于具有各向異性的脹縮土。

表1 雷州半島地層巖性特征

表2 雷州半島膨脹土層物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計成果

2.2 火山巖風(fēng)化殘積土（黏土）

雷州半島火山巖經(jīng)長期風(fēng)化，地表已紅土化，分布玄武巖風(fēng)化殘積土（暗紅色黏土），其含水量、液限、塑限、孔隙比等指標(biāo)均比區(qū)內(nèi)湛江組黏土大，容重則相對較小，粘粒含量高，紅土（黏土）主要礦物成分是埃洛石或高嶺石，伴生礦物有蒙脫石、伊利石。其中蒙脫石含量6.58%～7.52%，伊利石含量2.67%?；鹕綆r風(fēng)化殘積土（黏土）具有土質(zhì)疏松和孔隙比大等特點，水對其性質(zhì)及狀態(tài)均有較大的影響，主要表現(xiàn)于：收縮裂隙發(fā)育，表面裂隙失水張開；雨天易吸水軟化，粘塑性較大，土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)詳見表2[7]。從表2 可知，火山巖風(fēng)化殘積土（黏土）自由膨脹率35.0%～70.0%，平均值為49.6%，為膨脹土，具弱—中等膨脹潛勢。參照區(qū)域資料，其線縮率0.96%～3.53%、收縮系數(shù)0.138～0.356?？梢娀鹕綆r風(fēng)化殘積土（黏土）無論是在橫向或豎向上均具有一定的脹縮性。

3 膨脹土地基主要病害

膨脹土是一類特殊性土，雷州半島膨脹土埋深淺、厚度大，其脹縮性對位于其上的建構(gòu)筑物將產(chǎn)生一定危害，通過對雷州半島受膨脹土地基脹縮變形影響的建構(gòu)筑物進(jìn)行廣泛深入調(diào)查，膨脹土地基主要病害包括兩類：①導(dǎo)致低層老舊建（構(gòu)）筑物墻體和地面產(chǎn)生拉裂；②導(dǎo)致地面產(chǎn)生地裂縫。

3.1 建筑物墻體和地面拉裂災(zāi)害

膨脹土脹縮變形對地面房屋的破壞，表現(xiàn)以房屋墻體拉裂為主，次為房屋地面開裂等。房屋墻體拉裂主要是門、窗等剛度較弱部位容易產(chǎn)生角端裂縫和斜裂縫，旱季墻裂加寬，雨季閉合，呈反復(fù)開閉狀態(tài)。經(jīng)調(diào)查，房屋墻體拉裂裂縫一般寬0.003～0.03m，長1.20～5.00m；房屋地面開裂裂縫寬0.004～0.03m，長1.80～5.00m。

據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，因膨脹土脹縮變形引發(fā)而出現(xiàn)地面開裂和墻體拉裂的房屋絕大多數(shù)為一層磚混結(jié)構(gòu)[8]，建成居住均在5 年以上，采取玄武巖風(fēng)化殘積土或湛江組雜色黏土作天然地基，基礎(chǔ)為毛石或磚砌基礎(chǔ)，埋深一般為0.6～1.0m。分析產(chǎn)生病害的原因主要是由于房屋以黏性土為主的地基土具有膨脹性，因含水量變化發(fā)生脹縮變形，而這些老舊房屋基礎(chǔ)剛度差難以抵抗地基土脹縮變形，且單層房屋重量輕，地基附加荷載小，不足限制膨脹土脹縮變形，在膨脹土脹縮力長期作用下，導(dǎo)致房屋地面開裂和墻體拉裂。相反一些樓高二層以上的新建房屋則很少出現(xiàn)地面開裂和墻體拉裂現(xiàn)象，如圖1 所示。

圖1 膨脹土引發(fā)地面和墻體拉裂

3.2 地裂縫災(zāi)害

在膨脹土地基分布地區(qū)地表不規(guī)則產(chǎn)生地裂縫，這也成為雷州半島最為典型的地質(zhì)災(zāi)害。地裂縫主要發(fā)生于旱季，雨季有一定程度閉合，地裂縫基本上呈線狀展布，局部彎曲，規(guī)模大小不一，延伸長度3～50m，最大長度可達(dá)250m，裂縫面呈不規(guī)則鋸齒狀，裂縫寬度一般0.01～0.12m，局部裂縫最大寬度達(dá)0.60m，地裂縫深度一般0.50～2.00m，最大深度可達(dá)3.00m。地裂縫經(jīng)過處房屋則會加速房屋地面開裂和墻體拉裂，如圖2 所示。

圖2 道路地面拉裂約130m

4 膨脹土地基病害防治對策及建議

4.1 開展全域工程地質(zhì)調(diào)查

雷州半島膨脹土分布廣、厚度大、類型比較復(fù)雜，長期以來對地表建構(gòu)筑物造成危害，產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟損失，因此有必要對雷州半島全域膨脹土地基進(jìn)行工程地質(zhì)調(diào)查，準(zhǔn)確查明其類型、工程地質(zhì)特征以及分布范圍，進(jìn)行工程地質(zhì)分區(qū)，為城鎮(zhèn)建設(shè)以及鄉(xiāng)村建房規(guī)劃提供有效地質(zhì)資料。

4.2 進(jìn)行建設(shè)工程地基預(yù)處理

雷州半島膨脹土普遍具有弱中～等膨脹潛勢，危害性一般，進(jìn)行工程建設(shè)前通過巖土工程勘察查明場地膨脹土地基工程地質(zhì)條件，對膨脹土地基進(jìn)行預(yù)處理，均能有效防治房屋開裂或產(chǎn)生地裂縫病害。地基預(yù)處理主要方法有：①加大基礎(chǔ)埋深，基礎(chǔ)埋深一般不應(yīng)小于1.5m；②采取換土墊層方法挖除淺部膨脹土地基，置換工程地質(zhì)性質(zhì)較好的素土地基；③采取砂石樁、攪拌樁等復(fù)合地基對膨脹土地基進(jìn)行加固處理。

4.3 采取結(jié)構(gòu)加強措施

在房屋以及其他建構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計時設(shè)置地梁、圈梁、門窗過梁和構(gòu)造柱等，適當(dāng)提高基礎(chǔ)和梁結(jié)構(gòu)鋼筋配筋率及混凝土強度等級，從而增強基礎(chǔ)、梁和墻體抵抗地基脹縮力的能力。

4.4 采取地表水和地下水控制措施

戶內(nèi)生活給排水設(shè)施布置應(yīng)同步考慮，避免地表水直接滲入地下?；A(chǔ)施工宜采用分段快遞作業(yè)法，施工過程中不得使用基坑暴曬、風(fēng)干或泡水，雨季施工應(yīng)采取防水措施。房屋建成后，地坪做好散水面，寬約1.5m，散水面外圍修建排水溝，收集、疏排雨水，避免雨水浸泡地基土。

4.5 生物措施

為保護(hù)和美化生態(tài)環(huán)境，結(jié)合工程措施的基礎(chǔ)上，可以采取生物措施進(jìn)行防治。在建筑物周圍散水以外的空地，宜多種植草皮和綠籬；在建筑物四周較近距離可條塊選用低矮、耐修剪和蒸騰量小的果樹、花樹或松、柏等針葉樹，避免種植桉樹、木麻黃等速生樹種或闊葉樹。通過采取生物措施，達(dá)到保水保濕作用，從而降低膨脹土地基的脹縮性。

5 結(jié)語

（1）雷州半島湛江組黏土和玄武巖風(fēng)化殘積土均屬于具有各向異性的脹縮土，具弱～中等膨脹潛勢。

（2）膨脹土地基主要危害包括兩類：①導(dǎo)致低層老舊建構(gòu)筑物墻體和地面產(chǎn)生拉裂，②導(dǎo)致地面產(chǎn)生地裂縫。

（3）本文針對雷州半島膨脹土地基病害提出了開展全域工程地質(zhì)調(diào)查、進(jìn)行建設(shè)工程地基預(yù)處理、采取結(jié)構(gòu)加強措施、采取地表水和地下水控制措施、生物措施等五項防治對策建議。