广清高速改扩建工程桩基溶洞顶板稳定性研究

针对广清高速公路改扩建工程,选取两个典型桥梁桩基存在下伏溶洞工点,构建溶洞地质概化模型。采用理论分析和数值模拟方法研究桩基溶洞顶板的稳定性,以便为岩溶区桩基设计、施工提供依据。通过规范方法确定桩底作用在溶洞顶板上的荷载,通过成层地基和地应力计算方法计算上覆岩土层作用在顶板上的自重应力。对溶洞顶板分别进行抗冲切、抗剪切、抗弯验算,分别求出稳定系数和桩底竖向极限荷载。运用ANSYS数值模拟方法,对顶板位移、第一主应力和塑性应变进行分析,计算得出桩底竖向极限荷载。理论分析与数值模拟结果对比表明桩基溶洞顶板处于稳定状态,抗剪切、抗弯验算是桩基下溶洞顶板稳定性分析的主要验算指标。     

溶洞上方条形基础地基极限承载力有限元分析

针对岩溶地区典型围岩条件,采用有限元方法对岩溶地区条形基础下溶洞顶板稳定性进行分析计算,得出溶洞顶板跨度、顶板厚度不同时地基的极限承载力;分析了极限承载力与各影响因素之间的关系,给出了溶洞顶板安全厚度的有限元分析结果.研究结果表明:溶洞顶板厚度在一定范围内,当顶板跨度从B增加到4B时,地基极限承载力降低1/3;当跨度一定时,地基极限承载力随溶洞顶板厚度增加而增加;当顶板厚度达到安全厚度时,溶洞对地基极限承载力影响可以不计.     

岩溶隧道洞中桥设计与铺架

通过田德线百布隧道洞中桥设计、施工及铺架,结合岩溶地质发育形态,总结了岩溶发育区桥梁基础地质勘探、溶洞顶板安全厚度计算、桩基设计及施工铺架等应注意的问题,确保隧道建设及运营的安全。并对今后岩溶地区隧道内桩基的设计与施工提供了经验。     

基于H-B强度理论的桩端岩层安全厚度确定

针对岩溶区桩端岩层安全厚度确定中存在的问题,引入能综合考虑岩体质量及三向应力的影响的Hoek-Brown岩体经验强度准则,确定了岩体抗拉强度计算公式,并采用Lambe变换,建立了较为实用的岩体剪切破坏强度公式.基于桩端岩体破坏模式,确定了桩端岩层安全厚度的计算方法.参数分析表明:RMR值对桩端岩层安全厚度有强烈影响,RMR值越高,安全厚度越小,反之越大.对于一般天然下自稳状态的溶洞顶板,安全厚度取3倍桩径较为合理.最后结合工程实例对本文计算方法进行了验证.     

桩基荷载下溶洞顶板安全厚度研究

本文以深圳市龙岗区龙城工业园内某高层建筑桩基下的溶洞顶板为研究对象,运用理论公式和数值模拟方法分别对桩基荷载下溶洞顶板安全厚度进行研究。选取单桩承载力、溶洞洞跨、溶洞形态系数、桩端偏心率作为顶板安全厚度的影响因素,通过数值模拟得到了安全厚度与各单因素之间的影响规律,并综合考虑这些影响因素得到安全厚度的预测模型;在能保证安全的前提下,将预测模型值与理论公式值进行对比,判断出预测模型更合理节约,对岩溶地基高层建筑桩基设计和现场施工有一定的指导意义。     

高层建筑桩基荷载下溶洞顶板的安全厚度

以深圳市龙岗区龙城工业园内某高层建筑桩基荷载下的溶洞顶板为研究对象,运用理论公式和数值模拟方法分别对桩基荷载下溶洞顶板安全厚度进行研究。选取单桩承载力、溶洞洞跨、溶洞形态系数、桩端偏心率作为顶板安全厚度的影响因素,通过数值模拟得到了安全厚度与各单因素之间的影响规律,并综合考虑这些影响因素得到安全厚度的预测模型。在能保证安全的前提下,将预测模型值与理论公式值进行对比,判断出预测模型更合理节约,对岩溶地基高层建筑桩基设计和现场施工有一定的指导意义。     

缝洞型油藏溶洞临界垮塌深度预测模型及其应用

为钻前对缝洞型油藏是否垮塌进行预测,以塔河缝洞型油藏为背景,提出确定溶洞临界垮塌埋深的二分深度折减法,分析溶洞垮塌对多因素的敏感性,通过多元回归分析建立溶洞临界垮塌深度随顶板厚度、洞跨和侧压力系数变化的预测公式。对大量工况的数值进行计算分析,获得不同形态、不同尺寸溶洞的垮塌破坏过程、垮塌破坏模式、垮塌影响范围以及垮塌深度的变化规律,利用建立的溶洞垮塌深度预测公式对塔河油田实际分布的溶洞进行预测分析。结果表明:矩形和城门洞形溶洞为竖向剪切破坏,而圆形溶洞产生压实破坏;溶洞垮塌影响范围随顶板厚度和洞跨的增加而增大,最终趋于稳定,最大垮塌影响范围约为2.6倍洞跨;洞跨是影响溶洞垮塌的最敏感因素,其次为顶板厚度,侧压力系数对溶洞垮塌的影响最不敏感;溶洞的顶板厚度越大,溶洞越不容易出现垮塌;圆形溶洞最稳定,城门洞形溶洞次之,矩形溶洞稳定性最差。预测结果与油田生产实际相吻合。     

基于双液高压旋喷注浆处理后桩基持力层安全厚度分析

岩溶发育地区大跨度桥梁桩基不易满足现有规范中桩端以下硬持力层厚度不宜小于3d(d为桩径)的相关规定.针对此类桩基问题,通过双液高压旋喷注浆法形成人造持力层参与溶洞顶板受力,分析了注浆前后溶洞顶板的不同受力模式,得出了注浆形成人造持力层后溶洞顶板弯曲破坏、冲切破坏的相关公式.结合工程实例,建立三维有限元桩基-顶板-人造持力层相互作用力学模型,进一步分析了双液高压旋喷注浆处理后溶洞顶板的安全厚度.研究结果表明,采用双液高压旋喷注浆处理后形成人造持力层的处理方法,可使溶洞顶板安全厚度限值相对于处理前大幅减小,降低了岩溶地区桩基的施工难度和施工风险,缩短了施工工期,节约了工程造价,为岩溶发育地区大跨度桥梁桩基持力层设计提供了一种新思路.     

地下水位变化对岩溶区建筑地基的稳定性分析

基于岩溶区实际地质情况,并结合现场监测,以地下水位的变化为主要影响因素,运用有限元软件对岩溶塌陷区附近的建筑物地基进行稳定性分析.通过对监测和有限元模拟数据的分析可得,地下水位的变化会引起岩溶区土洞的变化,从而影响着岩溶区建筑的稳定性,因与塌陷区距离的差异性,建筑地基将出现明显的不均匀沉降,严重威胁着岩溶区的生命财产安全;数值计算和监测结果的变化趋势相近,数值计算对岩溶区地下水位变化时建筑地基的稳定性分析有着一定的参考性.     

南宁地铁4号线岩溶发育特征及处治技术

随着我国轨道交通建设的快速发展,城市地铁越来越多,修建过程中各种工程问题逐步显现。我国南方地区岩溶较为发育,给轨道交通的安全建设带来了一些工程难题,岩溶的处治技术成为近几年的研究热点。为了解决南宁地铁4号线岩溶带来的工程难题,通过地质勘察手段探明了岩溶分布规律,基于地质勘察资料分析了南宁地铁4号线岩溶发育规律,采用钻芯和室内试验确定了地层及溶洞的物理力学参数,结合有限元软件Midas GTS确定了溶洞与地铁车站、盾构隧道的安全距离,提出了岩溶区轨道交通溶洞处治范围及处治措施,并对溶洞处治区域进行取芯,通过室内试验研究了岩溶处治效果。研究结果表明,南宁地铁4号线岩溶总体上中等发育;车站区域溶洞基本上分布于底板下10m范围内,盾构隧道区域溶洞基本位于底板以及底板以下10m范围内;不同位置不同尺寸的溶洞塑性区不同,溶洞洞高越大塑性区越大,需要的安全距离越大;采用注浆加固方案是合理的,检测结果验证了其合理性。可为岩溶区地铁车站及盾构隧道溶洞处治提供参考。     

岩溶顶板稳定性验算

岩溶会降低岩体强度,给桥梁基础的安全稳定性造成很大的影响。文章以某高速公路工程及其地质条件为背景,选取溶洞顶板厚度最薄处桥梁基础,分别对顶板进行抗冲切、抗剪及抗弯承载力验算。     

溶洞、土洞稳定性评价与工程处理

土洞、溶洞发育是广州地铁二、八号线延长线嘉禾车辆段的主要不良地质问题之一,结合场地内岩溶发育特征,论述了工程实践中常用的岩溶地基稳定性分析评价方法及岩溶塌陷的处理措施,提出轨道交通工程车辆段、停车场在覆盖型岩溶区设计的基本思路。     

基于尖点突变理论的路堤填筑下伏溶洞顶板稳定性研究

为了分析路堤填筑过程中下伏溶洞顶板稳定性,基于尖点突变理论建立稳定性判定的数学模型;以湖南省益娄(益阳—娄底)高速公路岩溶路段地质条件为研究背景,基于上述稳定性判定模型,设计不同厚度的溶洞顶板填筑时的工况,采用FLAC3D软件模拟分析每层路堤填筑时的顶板稳定性变化规律。研究结果表明:随着路堤填筑高度增加,顶板会逐渐发生失稳变形,顶板厚度与路堤极限填筑高度之间呈二次函数关系;当路堤填筑高度超过极限填筑高度时,上部黏土层与顶板的沉降等值线连通,沉降值最大区域从黏土层移动至顶板中部,塑性区向上延伸发展至地表贯通,对路堤建设产生危害。     

富水岩溶隧道掌子面安全岩柱厚度研究

富水岩溶隧道施工时掌子面前方的安全岩柱对保障隧道的安全施工至关重要。为了计算出较为合理的隧道掌子面安全岩柱厚度,以华丽高速营盘山隧道为依托,基于塑性区贯通准则及位移突变准则,建立三维流固耦合数值模型,分别对不同埋深、溶洞内水压力及开挖方法下的掌子面安全岩柱厚度进行了研究,并给出掌子面安全岩柱厚度的区间。结果表明：隧道安全岩柱厚度随隧道埋深及掌子面前方溶洞内水压增加而增大;隧道一次开挖洞径越小,支护越及时,安全岩柱厚度越小;最小安全岩柱厚度区间随隧道埋深增加而增大,但随掌子面前方溶洞内水压增大而减小。采用CRD法开挖时,掌子面安全岩柱厚度及安全岩柱厚度区间均最小,对岩溶隧道掌子面的稳定性也最好。     

被动区溶洞对地铁车站深基坑稳定性的影响

为研究被动区溶洞对地铁车站深基坑稳定性影响规律,依托大连某地铁车站深基坑工程,基于弹性地基梁理论和尖点突变理论建立了被动区溶洞侧板最小安全厚度表达式,并进行了工程计算。采用FLAC3D软件建立数值模型,分别模拟了被动区溶洞不同侧板厚度、长度、埋深对基坑稳定性的影响。以桩体最大水平位移的模拟结果为具体数据,应用灰色关联分析法对影响基坑稳定的各因素进行了敏感性分析。结果表明：以溶洞侧板厚度为指标,根据数值模拟结果验证了被动区溶洞侧板最小安全厚度表达式的合理性,并可将溶洞侧板厚度对基坑稳定性的影响分为平缓区、明显区和剧烈区,剧烈区内的溶洞须对其进行加固处理;随着溶洞长度的增大,桩体最大水平位移和地表最大沉降位移的增值将加速增大;溶洞埋深与桩体嵌固深度相同时,桩体最大水平位移和地表最大沉降位移变化剧烈,应采取相应的处理措施;在影响基坑稳定性的各因素中,敏感性大小排序为：溶洞长度＞溶洞侧板厚度＞溶洞埋深。可见,在施工前通过理论分析、数值计算、统计分析等方法研究被动区溶洞对基坑稳定性的影响是必要的。     

声呐探测法在桩底岩溶探测中的应用分析

昆明至倘甸高速公路多段穿越岩溶发育区，在建设阶段，岩溶是桩基工程的主要工程地质问题.岩溶区桩基施工中采用声呐探测法对桩底岩体完整程度及岩溶进行探测，声呐探测法将声呐技术应用于地质勘探中，利用桩孔中的泥浆作为声波传播和耦合的介质，探测桩底的溶洞发育情况，能有效地判断桩底以下10 m范围内岩溶发育情况，分析判断溶洞顶板的稳定性，并针对性的对桩长进行调整，可确保桩基的稳定.通过施工验证表明，该探测方法的准确性较高，具有检测周期较短、成本低的优点，可在岩溶发育地区桩基施工中发挥重要的作用，具有推广应用的价值.     

覆盖型岩溶区岩溶土洞的分布及地基处理方法

以福建龙岩市区一建筑工程项目为案例,根据工程勘察结果,分析了溶洞、土洞强烈发育的覆盖型岩溶区不均匀地基的工程特征和岩溶土洞的空间分布及稳定性,基于地基稳定性评价和验算,探索出符合当地实情的安全可靠、经济合理的岩溶区地基处理方法,即采用大直径的冲(钻)孔灌注桩或高压旋喷注浆处理,桩端持力层选用7中风化灰岩;对洞径较大、埋藏浅的土洞经直接挖开后用级配好的砂、碎石进行回填,再进行高压旋喷注浆处理;对于埋深较深难于开挖的土洞,进行预钻孔并填砂再进行旋喷处理;研究结果对岩溶地区的工程建设具有工程指导意义。     

岩溶地区通讯塔桩基结构应力与变形特征研究

在岩溶区进行通信站塔架工程建设时经常采用桩基础,其顶板支撑型桩基础稳定性关系到上部结构设备的安全.采用FLAC^3d数值模拟手段,分析某岩溶区通信塔桩基对下伏岩溶空穴顶板的影响,以及顶板在桩基荷载作用下的受力与变形特征,探讨了桩底深度、桩基沉降和顶板位移之间的关系.     

岩溶地区嵌岩桩稳定性影响因素的敏感性研究

采用ABAQUS有限元软件对嵌岩桩进行数值模拟计算.通过逐一改变溶洞高度、溶洞的跨度、溶洞的顶板厚度、桩端嵌入深度、桩径等,得出桩体最大位移和溶洞顶板受力情况,研究各因素对溶洞顶板稳定性的影响.结果显示:溶洞极限承载力对溶洞的顶板跨度、顶板厚度、岩体的完整性比较敏感;对于桩体的直径和嵌岩深度有一定的影响,但是不是太明显;对于溶洞的高度不敏感.     

某高层建筑桩基下溶洞顶板的FLAC3D数值模拟

随着国家基础设施建设的持续推进,越来越多的高层建筑在岩溶地区兴建,岩溶地区高层建筑常采用桩基础穿透溶洞,但遇溶洞尺寸较大、埋深较深等工况时,穿透溶洞往往造成成桩困难、基础施工不经济合理等问题,所以研究将高层建筑桩基作用在溶洞顶板岩层之上是否可行这一课题具有重要的理论意义和实用价值.论文结合深圳市坪山新区某高层住宅工程项目,采用有限差分软件FLAC3D对高层建筑桩基下的溶洞顶板岩层进行了静荷载下的数值模拟,计算结果表明,从应力、应变、位移和塑性区分布等多方面分析,溶洞顶板岩层均处于稳定状态,能够满足高层建筑的正常使用要求.