礦區房屋裂縫產生因素的分析

劉 媛

(山西省第一水文地質工程地質隊，山西 太原 030024)

礦區房屋裂縫產生因素的分析

劉 媛

(山西省第一水文地質工程地質隊，山西 太原 030024)

以山西省太原市某村莊為例，對礦區內房屋裂縫產生的幾種原因進行了分析，并最終得出該村房屋裂縫產生的原因，為房屋裂縫的預防和治理提供了技術依據。

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生形變，出現沉陷、房屋開裂等地質災害，造成災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、財產帶來嚴重的影響。災害的發生，有時是某種因素單獨造成的，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生的。

總結全國大多數礦區內村莊房屋裂縫產生因素分析經驗，導致礦區內村莊房屋裂縫產生的因素主要有地基不均勻、地基濕陷、房屋結構不合理、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。

就本次勘查區而言，與煤礦相鄰，近年來，村莊周圍發現了多處地面裂縫、地面塌陷問題，村民房屋亦出現開裂變形等現象。結合資料分析及現場勘查，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構等因素對該村房屋裂縫現象進行了分析。

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，地下采空區主要依靠頂板強度及煤柱支撐采空間結構，維持圍巖穩定，在煤柱長期處于承重狀態下，當某一煤柱中的應力超過其允許的最大強度，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到相鄰的前、后的煤柱之上，從而致使它們也遭受破壞，其結果必然導致整個煤柱系統的破壞。當煤柱系統破壞時，其上部的巖層失去支撐，平衡條件被破壞，隨之則會產生彎巖層彎曲、塌落，以致發展到地表下沉變形，造成地表建筑物的損壞。

勘查區西邊和西南邊均開采15號煤層，采用全垮落法頂板管理，故采區及其周邊范圍內地表變形強烈，地面裂縫和地面塌陷發育，位于采動影響帶內的房屋亦會同時受損。據國內外采礦經驗，采深采厚比小于30時，煤礦采空區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性和一定的分布規模，常表現為地表移動盆地；采深采厚比大于100，地表在拉伸區可能出現輕微小裂縫。

勘查區內，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，波及地表引發地表彎曲變形和張性裂縫的產生，從而對地表建筑物造成損害。勘查區西南部采區比值為40左右，其地表變形沒有西部嚴重，地裂縫，塌陷坑較少。以上與實際調查結果相符。由經驗公式計算，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，原狀土人工側壁刻取土樣，土樣等級可達Ⅰ級，雜填土、砂土取擾動樣，土樣等級Ⅳ級。經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，在有水入滲時會產生濕陷沉降，進而導致房屋裂縫產生。

3 地基不均勻分析

根據巖土工程勘察結果，該村民房屋地基大部分屬于不均勻地基。村內有渠，房屋整體位于一向南傾斜的溝內，地面平均坡度6.2%，地層結構上部為黃土、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，部分為粉細砂巖，這種結構除易產生不均勻沉降外，還易于在水的作用下使泥巖軟化，從而引起移動變形。

據調查，該渠在房屋修建前為農田，西側有小水溝，修建房屋時將其填平。溝內房屋修建前，有多個陡坎式臺階，修建房屋時，采用挖填的方式將其整平，導致地基產生不均勻沉降、房屋裂縫。主要表現在：

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

2)前墻下沉，連帶屋頂第一塊預制板和橫墻頂角產生裂縫，這種情況普遍存在于渠內房屋。

3)渠西側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，加之近年院內修建蓄水池，極易使擋墻變形，從而引起房屋裂縫。

4 房屋結構因素分析

1)據調查，村民房屋結構大部分為磚混結構，屋頂為預制板，個別為磚木結構，均未設置地梁，這種結構抵抗變形能力差，只要地基有較小的變形，就可能產生裂縫。

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，沒有設置柱體，而且該處又是應力集中處，極易產生裂縫，故大多房屋四角裂縫是由于地基變形引起應力過度集中于墻角的結果。

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生裂縫，房屋裂縫程度加大與此也有一定關聯。

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生“八”字形裂縫。

5)有的房屋有挑梁，但挑梁墻內外比例不合理，導致挑梁后端連同其上的預制板接縫處出現裂縫。

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建筑抗震設計規范，該村位于對建筑抗震不利地段，特別是渠西側山坡的房屋對抗震更為不利，極易受到地震的影響，地震等新構造運動對房屋裂縫的形成有一定關系。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防。

2)有些房屋建筑年代較長，長期無人管理，經過風雨、地震、砌石和磚體的風化等作用，房屋出現坍塌破壞等現象。

3)據調查，大多數居民院內修有蓄水池，多數蓄水池有漏水情況。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，從而導致房屋裂縫。

6 結語

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生的。

[1] 程康澤.房屋建筑中裂縫的成因與控制[J].山西建筑，2010，36(4):177-178.

[2] 葉 建，葉利鋒.西南某礦區房屋大面積開裂變形成因及對策[J].山西建筑，2011，37(15)：45-46.

[3] 何國清，楊 倫.礦山開采沉陷學[M].北京：中國礦業大學出版社，1991.

[4] 鄒友峰，鄧喀中，馬偉民，等.礦山開采沉陷工程[M].北京：中國礦業大學出版社，2003.

[5] 趙金龍.地基不均勻下沉在磚混結構中造成的裂縫[J].新視覺藝術，2011(7)：88-89.

[6] 王鐵柱.試述建筑物裂縫、坍塌的原因及其改進措施[J].工程科技，2011(12)：51-52.

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

A