巖溶區(qū)路基下伏溶洞頂板穩(wěn)定性分析及加固處理(PDFX頁)

以湖南某巖溶區(qū)高速公路為工程依托,通過建立巖溶區(qū)路基下伏溶洞有限元模型,利用數(shù)值模擬方法分析了公路一級車道荷載作用、地下水影響以及采用碎石填充溶洞等3種工況下巖溶路基中附加應力分布及變形規(guī)律。結(jié)果表明:車道荷載作用下,溶洞拱圈土層與石灰?guī)r巖層接觸面處出現(xiàn)應力集中,溶洞頂面豎向位移達1.1cm;在地下水影響下,車道荷載引起的地表和溶洞拱圈最大豎向位移分別減小了39%和28%;采用碎石填充溶洞后,車道荷載引起的地表豎向位移減小了57%,有效控制了下伏溶洞對路基穩(wěn)定性影響。

巖溶區(qū)樁基破壞模式研究及穩(wěn)定性分析

巖溶樁基的應用隨巖溶地區(qū)交通工程建設的快速發(fā)展而越來越普遍,如何評價樁端巖溶頂板穩(wěn)定性成為巖溶樁基設計的關鍵問題之一,針對目前樁端巖溶頂板穩(wěn)定性分析平面假設的不完善性,考慮溶蝕作用形成的溶洞所具有的空間形態(tài)特征進行巖溶樁基穩(wěn)定性分析。首先,將基樁作用下的巖溶頂板分別簡化為固支梁、拋物線拱、圓拱與固支雙向板等承載模型,采用結(jié)構(gòu)力學與雙向板分析理論建立不同模型的樁端巖溶頂板抗彎最小安全厚度計算方法；其次,通過計算結(jié)果對比分析,揭示巖溶頂板最小安全厚度隨矢高的變化規(guī)律；在分析巖溶頂板沖切破壞與剪切破壞形式的基礎上,探討樁端巖溶頂板破壞模式的控制因素及其影響規(guī)律,進而獲得樁端荷載、石灰?guī)r抗拉強度、溶洞跨度與矢高等因素對樁端巖溶頂板承載特性的影響規(guī)律；然后,基于溶洞鉆孔探測所得地質(zhì)勘查信息構(gòu)建巖溶樁基穩(wěn)定性分析流程,提出考慮溶洞空間形態(tài)特征的巖溶樁基穩(wěn)定性分析方法；最后,通過工程案例具體分析樁端巖溶頂板最小安全厚度及其破壞模式隨矢高的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:樁端巖溶頂板破壞模式不僅與溶洞跨度、樁徑有關,而且與溶洞形態(tài)及其矢高也密切相關,此外,石灰?guī)r抗拉強度對巖溶頂板穩(wěn)定性的影響同樣較大,詳細全面的工程勘察資料能使樁端巖溶頂板穩(wěn)定性分析結(jié)果更接近實際情況。

巖溶地區(qū)溶洞頂板穩(wěn)定性分析

關于“巖溶區(qū)含溶洞巖石地基穩(wěn)定性分析”的討論

考慮穿越復雜巖溶地質(zhì)樁基的實際受力情況,提出假設,建立樁基承載力計算簡化模型,并提出樁基承載力計算公式;最后基于實際工程,分析了相關參數(shù)對穿越復雜巖溶地質(zhì)樁基穩(wěn)定性的影響,得出樁徑的影響最為顯著的結(jié)論。

地質(zhì)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)面、巖層性質(zhì)、溶洞洞體形態(tài)、地下水等,是定性評價溶洞地基穩(wěn)定性的重要因素。利用彈性理論,推導了巖石地基中溶洞周圍的應力狀態(tài),利用格里菲斯強度理論,對含溶洞巖石地基的穩(wěn)定性進行了定量計算判別。并且發(fā)現(xiàn)基礎底面尺寸、溶洞頂板厚度、溶洞跨度(直徑)及溶洞的斷面形狀對地基穩(wěn)定性的影響很大,而地下水產(chǎn)生的\"真空吸蝕作用\"對地基穩(wěn)定性的影響很小,洞內(nèi)充填物對地基穩(wěn)定的作用不明顯。

溶洞路基穩(wěn)定性直接影響到運營安全,需要進行路基穩(wěn)定性計算分析研究。提出了溶洞路基穩(wěn)定性計算模型,結(jié)合工程實例,分析了某公路溶洞路基穩(wěn)定性,論證了加固方案的合理性。

結(jié)合實際路基穩(wěn)定性分析案例,闡述路基溶洞頂板穩(wěn)定性的分析方向,分析路基穩(wěn)定性的影響因素,提出穩(wěn)定性分析常用方法,包括工程類比法、計算法,希望可以提升路基溶洞穩(wěn)定性。

地下水產(chǎn)生的潛蝕作用和崩解作用,對地基中土洞發(fā)育乃至破壞失穩(wěn)有重要的影響。根據(jù)彈性理論及相關分析,可以獲得地基中土洞周邊土體的應力狀態(tài),再利用莫爾-庫侖屈服準則,對其進行安全穩(wěn)定性判別。結(jié)合工程實例計算,發(fā)現(xiàn)地下水位變化將導致土洞周邊土體應力狀態(tài)發(fā)生明顯改變,并有可能導致土洞地基破壞失穩(wěn)。

結(jié)合具體工程項目,調(diào)查了路基下伏小煤窯采空區(qū)的特征,利用flac3d數(shù)值模擬軟件和gps地表位移監(jiān)測手段對采空區(qū)進行了綜合研究。得出研究區(qū)原始地層和煤層開采后的豎向和水平向應力分布特征,圍巖的塑性變形和應力重分布特征;路基加載后,模型整體位移增大,但水平位移較小;采空區(qū)的位移變形破壞并未波及至地表就已經(jīng)達到了新的平衡狀態(tài),但根據(jù)巖體的蠕變特性,仍需對采空區(qū)進行處治;處治后地表位移監(jiān)測結(jié)果分析與數(shù)值模擬結(jié)果相吻合,說明處治后采空區(qū)對高速公路的正常運營影響不大。

以離石—軍渡高速公路師婆溝隧道下伏同德煤礦采空區(qū)為地質(zhì)原型,采用相似材料模擬實驗方法,研究了交通荷載作用下采空區(qū)覆巖移動及地表殘余變形特征,依據(jù)有關標準評價了采空區(qū)的穩(wěn)定性。實驗結(jié)果表明:隨著交通荷載的增加,采空區(qū)冒落帶、裂隙帶、彎沉帶的殘余下沉量和地表殘余變形都呈不同程度地增大;交通荷載作用下的采空區(qū)巖體重新\"活化\

對“巖溶區(qū)含溶洞巖石地基穩(wěn)定性分析”討論的答復

盾構(gòu)隧道穿越溶洞密布的復雜環(huán)境時,不可避免的引起巖溶開挖區(qū)應力場突變,嚴重時造成溶洞坍塌、隧道突水突泥等工程災害.采用有限元模擬方法,基于巖層破壞機理,分別針對溶洞數(shù)量不同及排列方式不同這兩種重要因素,從隧道開挖引起的位移場、應力場和塑性區(qū)域三個方面分析巖溶隧道開挖所引起的圍巖變化規(guī)律.結(jié)果表明:溶洞的存在使得隧道圍巖最大主應力顯著提高,圍巖豎向位移隨溶洞個數(shù)增加而增大,圍巖周圍土體的應力場、位移場、塑性區(qū)域均隨著洞-隧之間不同的排列方式而呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律.分析結(jié)果可為巖溶地區(qū)盾構(gòu)隧道設計、施工以及運營提供理論及工程指導.

隨著巖溶區(qū)干線公路建設的發(fā)展,針對巖溶區(qū)路基穩(wěn)定性的研究成為亟待解決的問題。本文采用未確知測度理論對巖溶路基穩(wěn)定性進行評價,選取16個對其影響較大的因子作為評價指標,建立各評價指標的未確知測度函數(shù),利用熵權(quán)法求得各評價指標權(quán)重值,最后參考置信度準則判斷巖溶路基風險性等級。將該方法應用到湖南省石門縣干線公路改造當中,得出1#段路基和2#段路基的風險性等級分別為ⅳ級、ⅲ級,這與采用專家經(jīng)驗法及模糊評判分析法得到的結(jié)果相符。該方法可作為巖溶路基穩(wěn)定性分析的一種新手段,其分析結(jié)果可作為設計和施工的依據(jù)。

根據(jù)地勘資料顯示路基下存在溶洞情況,提出注漿填充+路基底板補強的處治措施,并對該處治措施下的路基穩(wěn)定性進行了數(shù)值模擬分析及現(xiàn)場沉降監(jiān)測,監(jiān)測數(shù)據(jù)表明,溶洞處治達到了預期效果。

通過對工程實例的有限元分析,研究了有軟弱下臥層的雙層體系地基的應力和變形特性。計算結(jié)果表明,地基中塑性區(qū)首先出現(xiàn)在交界面處的上層土中,隨著荷載的增加,塑性區(qū)向交界面處上下土層均有擴展,由于下層土較軟,塑性區(qū)擴展較快,最后當塑性區(qū)到達基礎底面時,地基達到極限承載力。

為了分析基覆邊坡即含基巖和覆蓋層的邊坡在地震作用力下的穩(wěn)定性,采用數(shù)值模擬手段計算了邊坡幾何形態(tài)、地震波特征等因素對邊坡穩(wěn)定性的影響。計算結(jié)果顯示:在加速度峰值為140cm/s2的地震作用下,60m高基覆邊坡的臨界坡度約為27°,即坡度達27°時邊坡失穩(wěn)。坡度為29°的基覆邊坡其臨界高度約為48m,因此用冪函數(shù)關系擬合了臨界值狀態(tài)下基覆邊坡高度及坡度的關系,擬合公式為y=5×107x-4.132,其中x為邊坡坡度,y為邊坡高度。對于地震作用下對基覆邊坡穩(wěn)定性的影響程度而言,邊坡高度的變化最敏感,其次為邊坡坡度,最后為地震作用的加速度峰值。

隨著我國社會經(jīng)濟發(fā)展的需要,地下工程項目越來越多,特別是隧道開挖工程。由于我國地形地質(zhì)條件復雜多樣,在開挖前必須對隧道周圍地質(zhì)條件進行分析和評估,減少安全隱患。文章以巖溶區(qū)隧道開挖為例,針對在巖溶區(qū)開挖隧道會產(chǎn)生的不良效果,通過運用國際上著名的大型巖土工程計算軟件flac3d,快速分析出溶洞在隧道不同位置時會產(chǎn)生的應力和應變,通過討論和計算最終得出當巖溶區(qū)存在于隧道周圍時,應考慮偏壓對隧道穩(wěn)定性的影響,并加強隧道邊墻的支護。

橋梁樁基荷載下溶洞頂板穩(wěn)定性研究_汪華斌

以唐山古冶分公司新建11#樓下伏采空區(qū)為例,采用離散元方法程序3dec對采空區(qū)上方建筑物的穩(wěn)定性進行數(shù)值分析。根據(jù)勘查獲得采空區(qū)分布范圍和采空區(qū)巖層信息,運用由整體到個體的方法建立3d計算模型,分析不處理和處理情況下采空區(qū)的穩(wěn)定性。通過模擬計算,在不處理的情況下,監(jiān)測點沉降量約為20cm;在模擬注漿充填體的物理特征來處理采空區(qū)的情況下,監(jiān)測點沉降量約為3.5cm。模擬結(jié)果表明,采空區(qū)處理后,沉降量在建筑物允許沉降范圍之內(nèi),為施工采取相應措施提供了理論依據(jù)。