矿区房屋裂缝产生因素的分析

刘 媛

(山西省第一水文地质工程地质队，山西 太原 030024)

矿区房屋裂缝产生因素的分析

刘 媛

(山西省第一水文地质工程地质队，山西 太原 030024)

以山西省太原市某村庄为例，对矿区内房屋裂缝产生的几种原因进行了分析，并最终得出该村房屋裂缝产生的原因，为房屋裂缝的预防和治理提供了技术依据。

房屋裂缝，采煤沉陷，地基湿陷，原因

0 引言

在自然界中，在一定的条件下，有多种自然或人工的因素均可以使地表产生形变，出现沉陷、房屋开裂等地质灾害，造成灾害的因素虽然各不相同，但其后果却是相同的，引起人们的恐慌，甚至给人们的生命、财产带来严重的影响。灾害的发生，有时是某种因素单独造成的，而有的时候也是以一种或两种为主，或多种因素相互作用、相互影响、相互叠加的作用下发生的。

总结全国大多数矿区内村庄房屋裂缝产生因素分析经验，导致矿区内村庄房屋裂缝产生的因素主要有地基不均匀、地基湿陷、房屋结构不合理、地形和边坡不利、水窖渗漏、采煤塌陷引起地面变形、地震以及年久失修等。

就本次勘查区而言，与煤矿相邻，近年来，村庄周围发现了多处地面裂缝、地面塌陷问题，村民房屋亦出现开裂变形等现象。结合资料分析及现场勘查，本文就采煤沉陷、黄土及素填土地基湿陷、地基不均匀及房屋结构等因素对该村房屋裂缝现象进行了分析。

1 采煤沉陷造成房屋裂缝的分析

地下煤层在大面积采空后，地下采空区主要依靠顶板强度及煤柱支撑采空间结构，维持围岩稳定，在煤柱长期处于承重状态下，当某一煤柱中的应力超过其允许的最大强度，则该煤柱将首先遭到破坏。此时，由该煤柱所承受的荷载即要转到相邻的前、后的煤柱之上，从而致使它们也遭受破坏，其结果必然导致整个煤柱系统的破坏。当煤柱系统破坏时，其上部的岩层失去支撑，平衡条件被破坏，随之则会产生弯岩层弯曲、塌落，以致发展到地表下沉变形，造成地表建筑物的损坏。

勘查区西边和西南边均开采15号煤层，采用全垮落法顶板管理，故采区及其周边范围内地表变形强烈，地面裂缝和地面塌陷发育，位于采动影响带内的房屋亦会同时受损。据国内外采矿经验，采深采厚比小于30时，煤矿采空区上方常形成较大的裂缝或塌陷坑；采深采厚比介于30～100之间，地层中没有较大地质破坏情况下，煤采出一定面积后，会引起岩层移动并波及到地表，其地表沉陷和变形在空间上和时间上都有较明显的连续性和一定的分布规模，常表现为地表移动盆地；采深采厚比大于100，地表在拉伸区可能出现轻微小裂缝。

勘查区内，村庄西部采深采厚比小于或接近30，易引起地面变形，因此15号煤层开采后其采动影响会引起上覆岩层移动变形，波及地表引发地表弯曲变形和张性裂缝的产生，从而对地表建筑物造成损害。勘查区西南部采区比值为40左右，其地表变形没有西部严重，地裂缝，塌陷坑较少。以上与实际调查结果相符。由经验公式计算，可以确定采煤活动影响带范围，最终确定了受采煤活动影响的房屋。

2 黄土及素填土地基湿陷分析

为了更好地分析地基湿陷性，本次研究在村庄布置了具有代表性的5口探井。探井采用人工挖掘，原状土人工侧壁刻取土样，土样等级可达Ⅰ级，杂填土、砂土取扰动样，土样等级Ⅳ级。经黄土及素填土湿陷性分析，探井1在0.9 m～1.9 m处中等湿陷，其他为轻微湿陷；探井2在0 m～1.4 m处强烈湿陷，在1.4 m～2.4 m 轻微湿陷，在2.4 m～3.4 m中等湿陷；探井3在0 m～1.4 m 处中等湿陷，在1.4 m～2.4 m强烈湿陷，其他为轻微湿陷；探井4在0 m～1.4 m处中等湿陷，在1.4 m～2.4 m强烈湿陷；探井6在0 m～1.4 m处中等湿陷，只有探井5没有湿陷。经计算，探井1，2，3，4，6探坑黄土及素填土的总湿陷量分别为140.85 mm，413.25 mm，316.5 mm，220.5 mm，72 mm。可见，大部分房屋地基具有湿陷性，在有水入渗时会产生湿陷沉降，进而导致房屋裂缝产生。

3 地基不均匀分析

根据岩土工程勘察结果，该村民房屋地基大部分属于不均匀地基。村内有渠，房屋整体位于一向南倾斜的沟内，地面平均坡度6.2%，地层结构上部为黄土、素填粉土，部分有杂填土，厚度大部分为3 m左右，其下为基岩，岩性为泥岩，页岩，部分为粉细砂岩，这种结构除易产生不均匀沉降外，还易于在水的作用下使泥岩软化，从而引起移动变形。

据调查，该渠在房屋修建前为农田，西侧有小水沟，修建房屋时将其填平。沟内房屋修建前，有多个陡坎式台阶，修建房屋时，采用挖填的方式将其整平，导致地基产生不均匀沉降、房屋裂缝。主要表现在：

1)有的房屋修建于排水沟之上，回填后压密度不够，导致地基西南角下沉，房屋后墙角裂开，地面斜裂，南墙出现倾向东的裂缝多条。

2)前墙下沉，连带屋顶第一块预制板和横墙顶角产生裂缝，这种情况普遍存在于渠内房屋。

3)渠西侧山坡上的房屋亦存在地基不均匀的情况，有的房屋西部为基岩地基，东部为素填土，且素填土还具有湿陷性，南部三个平台，均为石砌挡土墙，挡墙后为填土，加之近年院内修建蓄水池，极易使挡墙变形，从而引起房屋裂缝。

4 房屋结构因素分析

1)据调查，村民房屋结构大部分为砖混结构，屋顶为预制板，个别为砖木结构，均未设置地梁，这种结构抵抗变形能力差，只要地基有较小的变形，就可能产生裂缝。

2)该村村民房屋大多处于湿陷性和不均匀地基之上，易发生地基变形，这是房屋裂缝的一个重要因素。在墙角处，没有设置柱体，而且该处又是应力集中处，极易产生裂缝，故大多房屋四角裂缝是由于地基变形引起应力过度集中于墙角的结果。

3)多间同排房屋不是同时修建，房屋衔接处是分离的，这样在衔接处由于填土变形容易产生裂缝，房屋裂缝程度加大与此也有一定关联。

4)有的房间为两间人为打通合成，中间用梁承重，但梁下没有柱体，而是直接搭在前后墙上，致使墙下集中受压产生“八”字形裂缝。

5)有的房屋有挑梁，但挑梁墙内外比例不合理，导致挑梁后端连同其上的预制板接缝处出现裂缝。

6)大部分房屋的窗台下均有裂缝，且裂缝宽度均是上宽下窄，这是由于窗户均为临空，两侧墙下沉引起的。

5 其他因素

除去以上因素，能引起该村房屋裂缝的因素还有很多，简述如下：

1)按照GB 50011-2001建筑抗震设计规范，该村位于对建筑抗震不利地段，特别是渠西侧山坡的房屋对抗震更为不利，极易受到地震的影响，地震等新构造运动对房屋裂缝的形成有一定关系。近20年来，震中位于该村附近的3级以上地震就有15次之多，而房屋基本均未做抗震设防。

2)有些房屋建筑年代较长，长期无人管理，经过风雨、地震、砌石和砖体的风化等作用，房屋出现坍塌破坏等现象。

3)据调查，大多数居民院内修有蓄水池，多数蓄水池有漏水情况。例如某村民家水窖位于其西边第一间房南，在屋前布置了探井6，挖至2.0 m时土体湿度较大，至2.5 m时，取出的土稍微摇晃就有水泌出，说明土体已完全被水饱和，为水窖漏水所致，致使地基湿陷变形，从而导致房屋裂缝。

6 结语

通过以上分析可知，房屋裂缝的原因可以是由上述多种因素作用引起的，其中，有的是某种因素单独造成的，有的是以一种或两种为主，而有的则是多种因素相互影响、相互叠加综合影响下发生的。

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[5] 赵金龙.地基不均匀下沉在砖混结构中造成的裂缝[J].新视觉艺术，2011(7)：88-89.

[6] 王铁柱.试述建筑物裂缝、坍塌的原因及其改进措施[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

刘 媛(1986- )，女，助理工程师

TU312.3

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