贵州农村岩溶地区地基变形分析

朱要强 赵 蔓

(1.贵州省地质环境监测院，贵州贵阳 550001;2.成都理工大学环境与工程学院，四川成都 610059)

0 引言

贵州位于云贵高原东部，地处长江与珠江两大水系分水岭，碳酸盐岩广布，占全省总面积的73%［1］。对于岩溶地基，刘恒［1］将其分为岩石地基、红粘土地基、岩土地基三类，并分别对其进行了地基评价;朱显镇等［2］曾对岩溶地基的稳定性及岩溶地基处理方法进行了论述;孔琳琳［3］根据工程实例，探讨了复杂岩溶地基的处理方法。2005年，贵州省建设厅颁布了DB 22/46－2004贵州建筑岩土工程技术规范［4］、DB 22/45－2004贵州建筑地基基础设计规范［5］，规范中对岩溶地基评价及处理都做了技术规定。但是，前述的研究和处理方式多集中于城镇建筑物，而对于岩溶地区地基变形对农村建设造成的危害及经济损失的研究和处理措施则相对偏少，这种状况不利于岩溶地区新农村建设的顺利推进;个别岩溶地基变形严重的地区，甚至影响到当地农村经济社会的发展和社会的稳定。

鉴于此，笔者以贵州省贞丰县龙场镇围寨村大范围的地基变形为调查研究对象，通过对房屋、地坪大规模开裂的原因分析，对贵州农村岩溶地基变形进行一些探讨。

1 调查区自然地理与地质概况

1.1 自然地理情况

贞丰县龙场镇围寨村，地理坐标:105°33′17″，25°27′14″。距镇政府所在地5 km，其村委会驻地在围寨村。有11个小组，406户，2 268人;国土面积为 3.39 km2，其中耕地面积 3 302.5 亩(田113.9 亩，地2 138.6 亩)，荒山地 4.6 ha，林地 495 亩。其交通位置见图1。

贞丰县位于亚热带湿润季风气候区，最大年降雨量为1 669.5 mm，最小年降雨量为939.4 mm。自2011年6月中旬至调查期间，贞丰县降雨持续偏少，气温偏高，全县无有效降雨已持续60余天，7月份全县平均降雨量只有35.2 mm，为历年同期平均降雨量248.3 mm的14.2%，偏少85.8%;8月份全县平均降雨量只有108.6 mm，为历年同期平均降雨量214.8 mm的50.6%，偏少49.4%，大部分乡镇偏少达7成～8成。

1.2 基本灾情

2011年10月2日，贞丰县龙场镇围寨村22户村民房屋及地坪出现集体性开裂，直接影响到的房屋财产200余万元。

1.3 地质环境概况

调查区域地貌类型属岩溶残丘坡地地貌，斜坡整体坡度约12°～20°，呈台阶状，高差约30 m，斜坡长度约130 m;场地内出露基岩为三叠系下统永宁镇一段泥晶白云岩(T1yn1)，调查区周围未发现断层、褶皱等控制性构造分布，基岩呈单斜产出，产状220°∠55°。

图1 交通位置图

调查区内岩溶现象发育，地表岩溶形态为溶沟、溶槽、石芽等形态，地下岩溶形态为土洞、竖井、溶洞等(见图2，图3)。图2中的空腔型溶洞位于村寨东侧水泥小路旁，可见深度约6 m，洞宽约0.6 m，据村民介绍，其延伸长度可能贯穿整个出现房屋开裂的区域。

图2 空腔型溶洞

图3 表层岩溶现象

据水动力特征和地下水赋存状态，调查区内地下水为红粘土孔隙、裂隙水和基岩裂隙、岩溶管道水;区内地下水以大气降水补给为主，其补给方式大体分为两类，一类是降雨直接或呈片流，通过微细孔隙或壤土风化层分散缓慢下渗补给;另一类则是降雨形成地面线状水流，通过落水洞、溶斗、溶井、溶洞等较大的岩溶洞穴，集中快速补给;地下水通过岩溶管道及基岩裂隙运移，少部分在基岩临空面呈分散式排泄，大部分以泉或地下河的方式向低洼处集中排泄。

2 地基变形特征

调查区内的地基变形外在变形迹象为房屋墙体开裂及地坪沉降开裂(见图4～图7);据现场走访调查，调查区内未发现落水洞、土洞塌陷等岩溶塌陷现象。根据调查，区内的建筑物因地基变形表现出的破坏特征有:

1)建筑岩溶地基上的农村建筑物呈群体性被破坏，且时间集中在大旱年。调查期间，在普安县雪浦村也有37户居民建筑发生不同程度的变形破坏。

图4 内墙开裂

图5 外墙开裂

图6 墙体拉裂

图7 地坪沉降裂缝

2)靠近坡坎的比远离坡坎的建筑破坏严重。可见有些靠近坡坎的地面产生垂直坡顶线方向的裂缝。

3)墙面裂缝多呈斜向倒“八”字，少数呈水平形或竖立形。

4)地面裂缝发育较多，室内室外均有产生，延伸长度数米至十几米，宽几毫米至数十毫米，部分地面裂缝下挫，下沉高度可达几毫米。

5)开裂的建筑物多分布于岩溶残丘斜坡之上。

3 地基变形分析

据现场调查，开裂的房屋均位于岩溶单元内，岩溶单元的岩溶形态以地表的溶沟、溶槽、石芽和地下的竖井、溶洞、土洞为主(见图8);基岩覆盖层为块状红粘土，自上而下根据含水量状态可划分为硬塑红粘土、可塑红粘土、软塑红粘土，厚度约1 m～5 m(场坝组较厚，可达8 m左右)。可塑～软塑红粘土主要分布在溶沟、溶槽中。据调查，这一区域数处房屋开裂已经数年，地基为岩土混合地基，而大旱期间开裂的房屋基本为红粘土地基。

据余培厚等［6］研究表明，红粘土是一种结构性土体，存在两种结构连接，即粒团内粘土矿物颗粒之间的连接和粒团之间的结构连接，且粒团之间的结构连接组成的基本结构单元组成了红粘土的基本骨架。同时，余培厚指出，红粘土粒团之间的结构连接，是一种欠牢固的非水稳性连接，粒团的排列组合是一种随机的非紧密堆积，粒团之间具有较大的位移空间，其中充填的水主要为自由水，水分变化时，连接物微粒周围的水膜厚度也将随之而变化，土体就会发生收缩或膨胀。另据郭沛等［7］研究表明，贵州的红粘土以收缩为主，这种独特的性质由其物理性质及微观结构所决定，红粘土起始含水量高，粒间孔隙大，部分为开发型，大部分孔隙水为弱结合水，静电引力小，易蒸发而产生收缩。而据调查，自当年6月中旬至调查时，当地无有效降雨的时间长达4个多月，长久干旱造成可塑、软塑红粘土失水收缩，体积减小，导致建筑地基产生不均匀沉降。加之当地农村居民房屋多采用砖石砌体结构或砖木结构，基础多采用刚性的毛石基础，建筑整体性较差，抵抗地基变形的能力较低，才会在大旱年发生群体性房屋及地坪开裂现象，归根到底，还是由于组成地基土的红粘土收缩造成的。

图8 岩溶发育典型形态推测剖面图

4 结语

1)红粘土地基上的房屋在大旱期间呈群性开裂，多因红粘土粒团之间的自由水或弱结合水蒸发，粒团间孔隙收缩造成的。

2)以往的岩溶地基研究及处理方法多针对城镇建设，而对于农村建筑，从经济性、技术性均不太适用。

3)贵州农村岩溶地基群体性开裂，不但与岩溶地基的不均匀性或变形有关，也与农村建筑的结构特点有关。

4)近年来岩溶干旱频现，岩溶地区的农村房屋开裂事件时有发生，应引起建设部门的注意，组织技术力量进行研究，制定适宜的岩溶地区农村建筑技术规程。

［1］ 刘 恒.贵州岩溶地基评价与处理［J］.地球与环境，2006，34(3):57－58.

［2］ 朱显镇，张 萌.岩溶地基处理［J］.科技传播，2010(8):171.

［3］ 孔琳琳.复杂岩溶地基处理［J］.河南科技大学学报(自然科学版)，2004，25(4):90－91.

［4］ DB 22/46－2004，贵州建筑岩土工程技术规范［S］.

［5］ DB 22/45－2004，贵州建筑地基基础设计规范［S］.

［6］ 余培厚，郭 沛，郑玉元，等.红粘土的微结构模型与力学特征［A］.第二届全国红土工程地质研讨会论文集［C］.1991.

［7］ 郭 沛，余培厚，郑玉元，等.红粘土的胀缩特征与胀缩机理［A］.第二届全国红土工程地质研讨会论文集［C］.1991.

［8］ 余晓雅，李会云.地基沉降变形等效参数分析［J］.山西建筑，2011，37(1):51－52.