经过实地考查、分析研究和承载力验算,我们初步认为窑洞倒塌破坏有以下几个方面的原因:
1、窑顶填土在正常使用情况下含水量一般在10%左右,雨水浸泡后达到饱和状态,土的重量增加约50%,荷载加大,土的抗剪强度基本丧失,组合拱失效,原组合拱土体变为荷载加在砖拱上,使砖拱脚(肩)变形、失稳、剪压破坏,造成拱顶坍塌。因其为脆性破坏,故坍塌前无明显征兆。
2、因排水不畅,地基湿陷,窑顶土受雨浸泡,引起侧帮墙体滑塌,抗水平推力减弱,砖拱两侧压力失衡,拱体变形,砖拱失效而倒塌。
数孔或十多孔成排窑洞,由于其中一孔窑洞倒塌,也会因同样原因引发整排窑洞倒塌。澄城县交道镇中学成排窑洞倒塌,就属这种破坏情况。
3、渭北地区土质一般为Ⅲ—Ⅳ级湿陷性黄土,而且一些地方窑洞下为煤矿采空区,在排水不畅的情况下,地基土不均匀沉降,砖拱对拱脚变形敏感,导致拱结构破坏,窑洞倒塌。
4、以上三种情况的综合作用,导致窑洞倒塌破坏。
5、窑顶填土浸水饱和后,对前、后墙体的侧压力增大,导致墙体外闪或倒塌。
6、由于室外排水不畅,前、后墙体地基浸水沉陷,导致墙体外闪、下陷或倒塌。
三、灾害应对措施和建议
1、进一步核实窑洞受地质灾害威胁的情况,对确实位于山(土)体滑坡或地下采空区等地质灾害威胁地段的窑洞建筑,应尽早规划搬迁。
2、出现砖拱顶沿母线或拱肩裂缝,或拱曲面明显变形,或拱脚明显位移现象的窑洞,应视为危窑。人员必须全面撤离,列入拆除重建范围。
3、未出现上述现象的窑洞,因砖拱上部覆土浸水饱和,组合拱失效,可以认为也已成为“危窑”。原则上在砖拱上部覆土中下部含水量降至15%以下前,暂不能居住,定名为“过度期危窑”。虽不能定为危窑,但前、后墙体外闪或倒塌的窑洞,也应划为“过度期危窑”。
对“过度期危窑”,建议采取以下措施:
(1)人员撤出,暂停使用,至少经过一冬一春的认真观察;
(2)晴天晾晒窑顶面,促使窑顶覆土水分尽快挥发;
(3)雨(雪)天应采取防水措施,避免雨(雪)水再次浸入窑顶;
(4)保证室外排水顺畅,避免积水浸泡窑洞地基;
(5)冬季应关闭门窗,有条件的可生火,保持室内温度,预防和减少冻融对窑顶结构的破坏;