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岩溶地区地基基础的应用分析(一)

[09-15 13:32:03]   来源:http://www.jzzl8.com  综合辅导   阅读:6635

概要:1、岩溶概况 岩溶地貌是具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形成的地表和地下形态的总称。又称喀斯特地貌。它以溶蚀作用为主,还包括流水的冲蚀、潜蚀,以及坍陷等机械侵蚀过程。按出露条件分为:裸露型喀斯特、覆盖型喀斯特、埋藏型喀斯特。岩溶地貌分布在世界各地的可溶性岩石地区,占地球总面积的10%。可溶性岩石有3类:①碳酸盐类岩石;②硫酸盐类岩石;③卤盐类岩石。 中国岩溶地貌分布广、面积大。主
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1、岩溶概况

  岩溶地貌是具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形成的地表和地下形态的总称。又称喀斯特地貌。它以溶蚀作用为主,还包括流水的冲蚀、潜蚀,以及坍陷等机械侵蚀过程。按出露条件分为:裸露型喀斯特、覆盖型喀斯特、埋藏型喀斯特。岩溶地貌分布在世界各地的可溶性岩石地区,占地球总面积的10%。可溶性岩石有3类:①碳酸盐类岩石;②硫酸盐类岩石;③卤盐类岩石。

  中国岩溶地貌分布广、面积大。主要分布在碳酸盐岩(石灰岩、白云岩、泥灰岩等)出露地区,面积约91~130万平方千米。主要分布在广西、贵州、云南东部和广东北部,是世界上最大的岩溶区之一。

2、岩溶的一般形态和形成原因

  岩溶是主要形态有溶洞、溶沟、溶槽、裂隙、暗河、石芽、漏斗及钟乳石等,是可溶性岩受水的化学和物理作用的结果。岩溶发育的基本条件:1)具有可溶性岩层,2)具溶蚀能力和流量足够的水,3)地下水有下渗、流动的途径。

  一般地说,硫酸盐岩层、卤素类岩层岩溶发展速度较快;碳酸盐类岩层则发展速度较慢。质纯层厚的岩层,岩溶发育强烈,且形态齐全、规模较大;含泥质或其他杂质的岩层岩溶发展较弱。结晶颗粒粗大的岩石,岩溶较为发育,结晶颗粒细小的岩石,岩溶发育较弱。岩溶的发育是缓慢的,在建筑物使用年限内可认为是不变的。

  覆盖在岩溶面上的冲积、洪积层,在地表水下渗或地下水升降变化的情况下,土颗粒沿岩溶、洞穴裂隙带走,使上层土形成空洞而形成土洞。土洞是岩溶作用的产物,土洞其下基岩必有岩溶水通道,土洞常分布于溶沟西侧和落水洞、石芽上口等位置。

3、岩溶探查及其施工问题

  工程地质勘察的目的是为设计和施工提供工程地质依据。但在岩溶地区岩石面高低起伏变化大,岩石露头无连续性和规律性,表层岩层往往十分破脆[1]。普通的地质钻探难度大,很难反映场地的岩溶情况,常常不能完全满足设计要求,往往在施工过程中还要对场地环境进行复查,给地基处理、基础选型方案的选择带来很大难度,造成工期长,造价高,施工质量还难以保证。所以,在岩溶场地的勘察工作中不能单纯依赖钻探忽视物探,要两相结合,互相认证。可采用电法、电磁法探测基岩埋深、土洞,划分上覆松散沉积层序和风化带,采用跨孔电磁波计算机层析成像(CT)技术探测地下洞穴、隐伏断层、破碎带。结合利用传统钻探孔,将部分孔加深作为电磁坡发射及接收井,即可实现由点到面(剖面)的探查成果。

  由于岩溶的形态和特点岩溶地区工程活动中常见下列的一些现象、问题:1)钻探或冲(钻)孔桩作业时,发生漏浆、漏水、塌孔、卡钻、埋钻、掉钻、偏孔;2)同一承台,桩长相差甚大,数米到十余米;3)地质钻孔见岩与钻(冲)桩、人工挖孔桩见岩不一致;4)出现超长桩;5)人工挖孔桩出现涌水、涌砂、掉入土洞;6)预制桩压(打)破顶板突然掉入洞穴,深层搅拌桩掉入洞穴;7)静压(锤击)预制管桩断桩率高,断桩率10%,甚至有的高达30~60%;8)地面塌陷,相邻建筑沉裂;9)同桩抽芯,几个钻孔完全不一样。

4、岩溶地基的评价

  岩溶不良地质构成的岩溶地基常常引起地基承载力不足、不均匀沉降、地基滑动和塌陷等地基变形破坏。随着越来越多的工程兴建在岩溶地区,岩溶地基问题就成为工程建设中的突出问题,加强岩溶地基稳定性分析评价,采用合理、经济的地基处理措施,有着重大的技术价值和经济意义。

  岩溶地基分析评价过程的一般步骤为:实际洞体→几何模型→力学模型→数学模型→计算方法→结论。其核心内容是力学模型、数学模型及计算方法的研究。近年来在该领域内的研究取得较大进展,对岩溶空洞地基稳定性的分析评价经历了从定性→半定量→定量的过程。

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  定性评价法适用于初勘阶段选择场地及一般工程地基稳定性分析评价,包括综合分析法、经验比拟法。其中综合分析法可根据洞隙各项边界条件,对比表1中所列影响洞体的诸因素进行综合分析并作出评价。

表1 洞隙稳定性定性评价

Table 1 Qualitative appraisal of stability of cavern and fracture

影响因素

对稳定有利

对稳定不利

岩性及厚度 裂隙状况

岩体产状

洞穴形态

与埋藏条件

顶板情况

充填情况

地下水

厚层块状、强度高的岩石

无断裂,裂隙不发育或胶结好

走向与洞轴正交或斜交,倾角平缓

洞体小(与基础尺寸相比),呈竖向延伸井状,单体分布,埋藏深

顶板岩层厚度与洞径比值大,顶板呈板状或拱状

可见钙质沉积密实沉积物填满且无水冲蚀的可能

泥质岩、白云质灰岩,薄层状有互层且岩性软化

有断层通过,裂隙发育,岩体被两组以上裂隙切割,裂隙张开,岩体呈平砌状

走向与洞轴平行,陡倾角

洞径大,扁平状,复体相连,

埋藏浅,在基底附近

顶板岩层厚度与洞径比值小,有悬挂岩体,被裂隙切割且未胶结

未充填或半充填,水流冲蚀充填物,洞中见有近期塌落物

有水流或间歇性水流,流速大,有承压性

  半定量评价方法:1、顶板厚跨比法;此法常用于稳定围岩。不考虑顶板形态、荷载大小和性质,根据近似的水平投影跨度L和顶部最薄处厚度h,求出厚跨比h/L,作为安全厚度评价依据。2、估算顶板安全厚度法。

  定量评价法:岩溶地基稳定性研究的发展趋势,必将是由定性到定量,由平面到三维的过程。

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