节理裂隙发育岩溶地基数值模拟稳定性分析

岩溶一直是困扰工程建设的大问题,对工程地基稳定性有着重大影响。为了有效获取节理裂隙发育溶洞地基稳定性相关参数,本文以西南某机场节理裂隙发育溶洞地基为研究对象,结合现场勘查,定性分析岩溶影响因素及发育规律,通过ABAQUS非线性有限元数值模拟计算和定量分析,探讨外荷载下节理裂隙对岩溶地基的影响,评价岩溶地基稳定性状况。分析结果表明:溶洞塑性破坏主要发生在溶洞两侧和节理裂隙处拉应力较大的部位,溶洞顶板厚度大于5 m时是稳定的。数值模拟结论和定性分析结果具有很好的一致性,为后续溶洞地基处理设计提供有力数据支撑。      

覆盖型无充填溶洞薄顶板塌陷稳定性研究

本文通过对覆盖型岩溶区薄顶板无充填溶洞岩溶塌陷成因机制的分析,提出其塌陷稳定性可以用“盖层土体-薄顶板无充填溶洞力学系统”的稳定性来解释,并分析了盖层土体与薄顶板溶洞之间通过应力传递和质量传输的互动作用。      

岩溶隧道顶板安全厚度的理论探讨与工程应用

在岩溶区隧道施工中,隧道顶部既有较大尺度溶洞引起的隧道顶板跨塌是威胁隧道施工的主要问题之一。从隧道施工引起的既有溶洞与隧道间岩层的受力,岩层力学性质和围岩水文地质条件变化出发,分析了隧道施工中影响岩层稳定的主要因素,在此基础上将隧道顶部既有较大尺度溶洞引起的隧道施工期顶板的破坏问题归结为两端简支或4边固支薄层岩板的失稳问题,建立了相应的力学分析模型。采用弹性板理论,对不同力学模型的受力状态进行分析,推导了建立在岩体抗拉和抗剪强度准则基础上的岩溶隧道顶板岩层最小安全厚度计算公式。采用该公式对武都水库导流洞既有溶洞影响下典型洞段隧道顶板稳定性进行分析,跟踪施工调查的顶板稳定情况性态验证了公式的适用性。     

贵州红果某岩溶洞穴地基稳定性分析

溶洞是岩溶地区工程建筑常见的不良地质问题,随着城市规模的扩大,城市建筑亦不断向高空发展,因此,建筑物下伏岩溶洞穴的有效利用及稳定性评价成为工程建设必需进行的工作。本文结合贵州省盘县红果某地下溶洞实例,探索地下岩溶洞穴顶板稳定性评价的方法。     

岩溶路基溶洞顶板稳定性分析

可溶性碳酸盐岩类发生岩溶或岩溶现象是一种自然地质现象。我国的西南、华南地区地形地质条件复杂,岩溶地形分布相当广泛,给这些地区的公路建设带来许多困难。通过结构力学简化计算,半定量分析岩溶地区公路路基隐伏岩溶稳定性,得到稳定性和溶洞顶板、跨度、和覆盖层厚度之间的关系。并应用于乐广高速岩溶评价,能方便快速地分析溶洞顶板的稳定性。对我国岩溶地区的公路路基的稳定性分析评价,将具一定的借鉴和参考价值。     

溶洞顶板极限承载力研究

针对国标《工程岩体分级标准》[1]中Ⅲ、Ⅳ类岩体条件,采用显式有限差分法,对岩溶地区扩大基础下椭球状溶洞顶板稳定性进行了分析。通过对溶洞顶板的应力和位移变化规律及塑性区演化规律研究,得出在两种岩体条件下不同溶洞跨度和顶板厚度时溶洞顶板的极限承载力,绘出了溶洞跨度、顶板厚度对极限承载力的联合影响曲面。溶洞顶板的极限承载力随溶洞跨度的增大而减小,随溶洞顶板厚度的增大而增大。在其他条件相同时,Ⅳ类岩体的溶洞顶板极限承载力仅为Ⅲ类岩体的1/3左右。     

基于区间非概率可靠性方法的岩溶区桩基下溶洞顶板稳定性评价

岩溶区桩基下溶洞顶板稳定性影响因素取值的不确定性及其样本数量的有限性,给桩基下溶洞顶板稳定性的评价带来了一定困难。根据现有研究成果,建立桩基下溶洞顶板抗冲切、抗剪切和抗弯力学简化模型,并从理论上推导相应的稳定性验算公式。在此基础上,结合区间分析理论和结构非概率可靠性度量方法,提出了基于区间非概率可靠性方法的桩基下溶洞顶板稳定性评价方法。该方法采用MATLAB中的INTLAB工具箱进行区间运算,并运用截断法消除运算过程中的区间扩展现象,最后通过比较溶洞顶板体系的非概率可靠性指标η与1的大小来判断桩基下溶洞顶板稳定性。以丹霞高速互通中D匝道2#桩基下溶洞为例,计算出该桩基下溶洞顶板体系的非概率可靠性指标η=7.95,该值大于1说明该桩基下溶洞顶板处于稳定状态,且评价结果与工程实际相符,表明了该方法的合理性与可行性。分别以3种功能函数为单位,研究当区间变量的变异系数C不同时(C从0.01递增至0.1),对应非概率可靠性指标η的变化规律。研究表明,随各区间变量变异系数C的增大,相应非概率可靠性指标呈不同程度的降低,其中溶洞顶板厚度h的变异性对评价结果影响最大,其次为桩端阻力分担比T,桩顶反力F的影响相对最小。     

基于激光扫描和数值模拟的大型溶洞顶板稳定性评价研究

随着岩溶地区城镇建设、房地产开发的快速发展,岩溶地基稳定性成为房屋工程建设施工的关键问题之一。针对目前溶洞顶板稳定性分析经验的不足,本研究依托某房建施工项目,在钻孔勘探以及三维激光地质扫描工作的基础上,基于有限元模拟软件建立了溶洞数值分析模型,且按实际情况楼房和车库荷载对溶洞顶板进行稳定性分析,根据顶板最大主应力数据判断溶洞稳定性是否满足房建荷载要求,并据此提出合理施工意见。结果表明,三维激光地质扫描可为后期数值模拟提供很好的基础,有限元计算结果拟通过半定量计算进行验证,发现结果与数值模拟结果相接近,该方法使分析结果更接近实际情况,工作方法和研究成果可为相似地质条件下溶洞顶板稳定性评价提供参考。     

岩溶区高速公路路堤及溶洞顶板稳定性数值分析

采用大型通用有限元软件ABAQUS对某室内模型试验进行了数值模拟,验证了三维有限元法进行洞室结构稳定性分析的可靠性。结合永武（永安-武平）高速公路A11合同段岩溶地质资料,将溶洞近似为与实际相近的椭球状,建立岩溶区路堤的三维有限元模型,分析溶洞顶板厚度、填方高度、溶洞位置以及溶洞充填状况对路堤及溶洞顶板稳定性的影响。为与现行顶板安全厚度确定方法进行比较,进行二维平面应变有限元分析。研究表明,对于较完整的顶板岩层,按顶板受拉破坏稳定安全系数为4确定的安全厚度过于保守,按梁板理论弯曲受拉破坏确定的安全厚度也偏于保守,是由于实际顶板岩层并不完全符合梁板理论的简化假设,而以有限元分析所得最大弯矩按梁板弯曲受拉破坏确定的安全厚度最为经济;实际工程中三维效应明显的溶洞,现行理论简化和二维数值分析法都较为粗糙,宜采用三维数值分析法。通过对上述问题的分析,为该高速公路岩溶区填方路段的设计和溶洞的处治与否提出指导性意见,已创造较好的经济效益和社会效益,可供类似工程应用时参考。     

贵州岩溶地区输水渡槽的基础选型分析

贵州一输水渡槽跨越岩溶区域,可能会产生岩溶塌陷、向临空面失稳等工程地质问题。本文在地质钻探、物探和现场调查的基础上,通过基于地质力学的地质轮廓法进行裂隙配套,判断节理裂隙性质及其对岩溶的影响,结合深浅埋洞穴的界定初步判断其稳定性,并采用基于规范、标准的半定量稳定性分析及含节理裂隙的二维有限元分析、三维有限差分分析,从位移、应力分布及塑性区发展及破坏模式角度来判断溶洞在上部荷载作用下的稳定性。研究表明:本工程溶洞顶板的受力同深梁的受荷模式,节理裂隙很大程度上影响顶板的稳定性,顶板容易沿节理裂隙和层面产生剪切、拉伸作用。最后结合长期安全稳定运行综合给出基础选型建议。      

无锡某地基埋藏型岩溶发育特征及充填物来源

研究埋藏型岩溶的发育特征和充填物来源对拟建超高层建筑的选址及持力层的选择具有重要意义。本文通过跨孔地震CT对溶洞和破碎带进行探测,并对部分代表性溶洞的充填物进行比重试验、颗粒分析和X射线衍射分析,结合现场工程地质情况,研究了距地表以下80余米处岩溶的规模、分布情况、岩溶发育特征及溶洞充填物来源。结果表明:溶洞发育规模较小,面积多在2m2以下,在垂直方向具有多层性;溶洞充填率达到92.7%,多为硬塑泥质全充填,承载力较大,可作为基础持力层;溶洞填充物的矿物成分基本相同,且与上覆基岩一致,充填物来源主要为上覆基岩的剥蚀;溶洞之间不存在大的连通通道,且地下水位已降至场地溶洞以下,故该处溶洞不会进一步发育,不会对上部地基稳定性造成威胁。      

岩溶地区隐伏溶洞顶板稳定性及变形分析

溶洞顶板以及溶洞本身的变形是评价含隐伏溶洞岩溶地基稳定性最为直观的技术指标,在岩土自重和桩基的外附荷载作用下,确定桥基隐伏溶洞顶板安全厚度为8.0 m能够满足稳定性要求,突破了设计规范中对溶洞厚跨比必须大于0.8的要求。利用有限元计算,预测了桥基下溶洞及顶板的变形规律,采用钻孔多点位移计实现了在施工荷载施加过程中对溶洞及顶板岩体的变形的实时监测,有效验证了数值计算结果的合理性。监测结果表明：溶洞顶板不同岩层及溶洞本身的变形在荷载施加初期发展较快,相同施工荷载作用下洞体本身的应变最大,而顶板表层的应变又高于洞体上部岩层应变。     

北盘江大桥岩体工程地质评价

针对峡谷地区公路大桥勘察的主要工程地质问题，如桥塔边坡稳定性问题，桥基、持力层的选择问题等，以贵州省关岭－兴义公路北盘江特大桥为例，根据岩体力学非线性变形理论，结合岩体结构面模拟及Hock-Brown强度曲线，确定了桥位区边坡的潜在滑动面。对该桥梁勘察中的高边坡稳定性、岩溶地质、桥位持力层的选择以及桥基承载力等问题作了进一步探讨，为实际工程的设计奠定了基础。     

压力注浆在常张高速公路岩溶路基处理中的应用

岩溶性地基处理是公路建设中时常遇到的问题之一。结合常(德)—张(家界)高速公路岩溶路基注浆施工，介绍了压力注浆处理岩溶路基的施工工艺及相关的施工参数，并针对施工中出现的特殊问题提出了相应的处理措施。     

路基下岩溶稳定性评价的模糊多层次多属性决策方法研究

影响高速公路路基下岩溶稳定性的因素很多,影响程度各不相同且包含各种模糊信息。基于实际工程资料,综合运用层次分析方法和模糊多属性决策方法,建立路基下岩溶顶板稳定性评价的模糊多层次多属性决策模型;采用Laagoven和Buckley关于层次分析方法中权重比矩阵元素模糊化的建议,推导出权重比矩阵元素为三角模糊数的模糊权值向量计算公式,再按照模糊平均加权方法（F-SAW）得到每个评语的模糊效应值;最后以此结果进行模糊集排序,得到岩溶顶板稳定性的评语。实际工程的应用结果表明了方法的可行性和有效性,为岩溶区路基稳定性评价提供了新的思路和方法。     

公路工程岩溶环境一、二级区划

本文从岩溶地区公路工程建设的需要出发,开展公路工程岩溶环境区划工作,以便在岩溶地区的公路规划与设计过程中能够充分考虑岩溶地质环境、自然环境以及可能遭受的岩溶环境地质等问题的影响,弥补现行公路自然区划的不足,进而更好地为公路工程规划、选线、设计、施工和养护提供服务。一级区划以对公路工程所处岩溶环境具有控制作用的气候和大地构造因素为主要依据,将我国公路工程岩溶环境划分为华南热带亚热带季风气候湿润－半湿润岩溶环境区、华北温带季风气候亚干旱岩溶环境区、东北中－寒温带季风气候亚干旱－亚湿润岩溶环境区、西北中温带大陆气候干旱岩溶环境区和青藏高原高寒带山地气候干旱岩溶环境区5个区,二级区划在一级区划的基础上以地形地貌、可溶岩分布以及岩溶环境地质问题为依据划分为秦岭－大巴山中山山地区、广西盆地峰林平原区等26个区。      

深圳岩溶空间发育规律统计分析

粤港澳大湾区建设是国家重大发展战略,而深圳市又是大湾区建设的核心引擎之一。深圳市岩溶地区行政区划上主要发育在龙岗区和坪山区,岩溶地质灾害给地下空间开发利用与城市安全构成极大挑战。通过收集深圳市岩溶勘察钻探数据,从地层岩性、基岩埋深与埋藏类型、地下水主要侵蚀指标、地下水埋深与年变化幅度、溶洞埋深、顶板厚度、洞高、充填情况、线溶率、见洞率、地表岩溶发育密度等方面对深圳市岩溶空间发育特征进行了统计分析。结果表明：深圳市岩溶主要为浅覆盖型,但溶洞空间特征变异性极大。从统计上讲,溶洞平均埋深约为20 m,平均洞高为2.5～4.0 m,以半充填为主,充填物主要为粉质黏土;平均线溶率约为15%,见洞率约为40%,地表岩溶发育密度超过300个/km²,综合上看,深圳场地岩溶发育等级超过90%为强发育。上述主要岩溶特征参数服从对数正态分布和Weibull分布。总体上,灰岩地层溶洞顶板厚度随着岩面埋深而呈现递减的趋势,而大理岩地层溶洞顶板厚度则与岩面埋深无关;已发育的溶洞高度与基岩面埋深、溶洞顶板厚度、地下水主要侵蚀指标及地下水埋深无关或弱正相关。研究成果为深圳市岩溶灾害风险评估提供了重要的先验信息。