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。     

隧道前方大型溶洞对隧道围岩稳定性影响

在尚家湾隧道施工期间,曾预报并揭露大型溶洞,溶洞的存在给隧道施工带来极大的安全隐患。以尚家湾隧道为背景,开展数值试验。通过对比隧道前方有、无溶洞条件下开挖工况,从位移、应力、塑性区3个方面分析了隧道前方大型溶洞对隧道围岩稳定性的影响。研究表明:对于本工程而言,溶洞对隧道底部和左侧拱腰的影响要大于对隧道顶部及右侧拱腰的影响;隧道前方存在大型溶洞条件下塑性区体积随开挖位置呈指数增长。隧道前方无溶洞条件下,塑性区体积随开挖位置呈线性增长,即溶洞的存在大大加速了隧道开挖塑性破坏区的增长。该研究对岩溶地区隧道安全施工具有一定的指导意义。     

主动区溶洞对桩锚支护基坑稳定性的影响

为了研究存在最危险滑移面时主动区溶洞对桩锚支护基坑稳定性的影响,首先运用FLAC3D软件模拟出没有溶洞时基坑最危险滑移面的位置,然后再分别模拟出主动区不同位置、不同大小的溶洞对桩体最大水平位移和弯矩、锚索最大轴力以及地表最大沉降位移的影响规律,最后提出主动区溶洞的处理方法.结果表明:最危险滑移面的剪出口出现在强风化石灰岩与中风化石灰岩的分界线处,最危险滑移面为与基坑内壁夹角约45.方向的弧形面;在同一溶洞中心埋深下,越靠近最危险滑移面的溶洞对基坑稳定性影响越大,当溶洞中心埋深不同但都在最危险滑移面上时,越靠近剪出口的溶洞对基坑稳定性影响越大;溶洞边长越大,对基坑稳定性影响越大,当边长大于等于2 m时,需要对溶洞进行处理,且利用增大锚索预应力的处理方法对主动区溶洞的处理效果比较明显.可见,考虑最危险滑移面的不利影响对研究主动区溶洞对桩锚支护基坑稳定性的影响是必要的.     

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。     

水利水电工程溶洞帷幕灌浆的处理

本文对溶洞段帷幕灌浆处理进行了简述,经过多方努力,对应不同地基,分别采用不同的方法,较好地解决了溶洞钻灌施工的可钻性与可灌性。结合溶洞段的地质条件,分析探讨了岩溶发育区帷幕灌浆的特点,提出了岩溶区透水率与水泥单位注入量的数学关系模型。     

含水溶洞对采煤工作面覆岩移动的影响规律

含水溶洞的存在使得煤层覆岩移动规律存在特殊性。为了研究含水溶洞对煤层覆岩移动的影响,本文以贵州某矿作为工程背景,利用FLAC3D进行数值模拟研究,对比分析溶洞有无含水作用下煤层覆岩移动规律。研究结果表明:(1) 含水溶洞煤层开采情况下,溶洞围岩变形下沉量相较于无水情况增加了37.24%,随着推进距离的增加,溶洞靠近采空区侧底角出现明显的下沉现象,溶洞右帮出现向内挤压现象,溶洞围岩和煤层顶板应力集中区和破坏区逐渐贯通;(2) 溶洞含水情况相比于无水情况,覆岩运移在含水条件下得到加强,其中最大曲率增大了0.88mm·m-2、最大水平变形增大了1.81mm·m-1;(3) 随着采煤工作面的推进,含水溶洞围岩裂隙和煤层顶板裂隙不断扩展,当工作面推进至与溶洞水平距离小于10m时,溶洞围岩裂隙和顶板裂隙贯通,形成导水裂隙。研究成果对溶洞影响下的煤层开采顶板管理和地表沉陷防治具有理论和工程参考意义。     

隐伏岩溶区小净距隧道爆破振动规律

为研究隐伏岩溶区小净距隧道开挖及爆破振动对施工安全的影响规律,以贵州省里平II号隧道工程为依托,以隐伏岩溶区小净距隧道为研究对象,通过LS-DYNA对不同工况进行数值模拟及分析,得到了爆破振动效应下围岩的应力分布和位移变化情况,总结了隧道爆破地震波沿隧道轴向及衬砌环向的速度衰减规律,分析了振动速度峰值随溶洞直径大小及溶洞隧道距离大小的变化规律。研究结果表明：当溶洞直径一定时,围岩竖向位移、隧道拱顶监测点振动速度峰值随着溶洞与隧道之间距离的增大而减小;当溶洞与隧道之间的距离一定时,围岩竖向位移、隧道拱顶监测点振动速度峰值随溶洞直径的增大而减小;里平II号隧道中溶洞直径为2m且溶洞与隧道之间的距离为3m时,先行洞初衬最大主应力超出了混凝土抗拉强度,故爆破开挖前应对该位置进行加固处理,确保施工安全。可见,其分析结果可为指导隐伏岩溶区小净距隧道爆破施工提供可靠依据。     

隧道前方溶洞对盾构机掘进影响分析

城市岩溶地质对盾构施工易造成盾构机陷落、故障,溶洞坍塌;针对盾构掘进前方隧道范围内溶洞对施工影响这一问题,依托大连地铁5号线后后区间工程,基于理论分析和MIDAS GTS数值模拟试验,以地表沉降、洞周变形、塑性区作为分析指标,选取溶洞尺寸、溶洞充填情况作为分析工况,盾构掘进至溶洞距离作为变量,结合溶洞预处理后与处理前对比分析。研究结果表明：不同溶洞尺寸和不同填充物对洞顶上方和地表竖向变形影响不大;当掘进施工靠近溶洞时,洞腰水平变形和靠近掘进面的临空面纵向变形呈现非线性增长且与溶洞大小相关;掘进面与溶洞之间塑性区贯通距离与溶洞大小呈近线性关系,理论计算结果与数值模拟结果较为一致;处理后的溶洞变形得到有效控制,数值模拟结果与实测数据接近。研究结果为岩溶识别处理和施工提供参考。     

隧道前方溶洞对盾构机掘进影响分析——以大连地铁5号线后后区间工程为例

城市岩溶地质对盾构施工易造成盾构机陷落、故障,溶洞坍塌;针对隧道前方的溶洞对盾构施工影响这一问题,依托大连地铁5号线后后区间工程,基于理论分析和MIDAS GTS数值模拟试验。以地表沉降、洞周变形、塑性区作为分析指标,选取溶洞尺寸、溶洞充填情况、溶洞处理前后对比作为分析工况和盾构掘进至溶洞距离作为变量,分析溶洞对盾构掘进的影响。研究结果表明:当掘进施工靠近溶洞时,洞腰水平变形和靠近掘进面的临空面纵向变形呈现非线性增长且与溶洞大小相关;掘进面与溶洞之间塑性区贯通距离与溶洞大小呈近线性关系,理论计算结果与数值模拟结果较为一致;处理后的溶洞变形得到有效控制,数值模拟结果与实测数据接近。研究结果可为岩溶识别处理和施工提供参考。     

穿越无充填溶洞时单桩承载特性研究

为解决穿越溶洞型单桩的设计难题,研究了穿越无充填溶洞时单桩的承载特性 . 基于现场物探和室内试验结果明确了溶洞的发育情况和岩土体的物理力学参数,采用有限元 软件建立了14组数值计算模型,分别对不同溶洞半径、不同溶洞位置及不同桩径的工况进行 了模拟,确定了BoxLucas1荷载传递模型的适用性,提出了穿越无充填溶洞单桩的承载特性计 算方法.研究结果表明,桩径增加和溶洞充填时溶洞对单桩承载力的影响将得到削弱,溶洞的 半径和位置对桩基承载力具有显著影响.实际工程中应重视前期物探对溶洞发育情况的准确 探查,降低溶洞对桩基承载力的影响 .相关研究成果可为岩溶区单桩参数设计和承载力预测 提供理论依据.     

隐伏溶洞影响下隧道开挖稳定性数值模拟

隐伏溶洞是引起隧道围岩失稳甚至塌方的常见不良地质之一,为分析其对隧道开挖稳定性的影响,采用FLAC3D有限差分法和现场监测手段,探讨了隐伏溶洞尺寸、溶洞与隧道净距及溶洞位置对隧道开挖过程中围岩应力场、应变场及隧道变形的影响规律。研究表明：①围岩最大剪应力与最大剪应变增量均随溶洞尺寸增大而增大（随净距增大而减小）,塑性区集中于隧道-溶洞中间岩柱;②隧道变形时程曲线呈“S”形,隧道变形随溶洞尺寸增大而增大（随净距增大而减小）;③当溶洞直径大于0.6倍隧道宽度,且与隧道净距小于0.6倍隧道宽度时,隐伏溶洞对围岩塑性区和隧道变形具有明显影响,且隧道侧部溶洞对隧道稳定性最为不利;④建议岩溶隧道工程采用动态化设计、施工及监测,并采用综合超前地质预报探明实时地质情况。     

某岩溶隧道支护结构的处治效果分析

结合某岩溶隧道工程,分析其岩溶发育的特征和机理,利用有限差分软件FLAC~(3D)对侧部溶洞和底部溶洞处治前后的隧道施工过程进行数值模拟,评价其处治效果。结果表明:出露的溶洞在处治后,侧部溶洞拱顶位移减小了8.9%,拱底位移减小了4.9%,锚杆轴力减小7.7%,而拱脚压应力增大39.7%,拱腰压应力增大10.7%,隧道底部和顶部出现塑性区;底部溶洞处治后拱底位移减小了18.2%,锚杆轴力和最大主应力变化不大,而拱顶位移增大1.03%,底部塑性区范围增大。     

塔河6-7区奥陶系缝洞单元单井堵水效果预测

塔河油田6-7区奥陶系碳酸盐岩储层储集体空间主要为溶洞和裂缝,非均质性极强。多数生产井投产后见水快、含水率高,需进行堵水作业。选取原油粘度、溶洞发育长度等参数分别对裂缝及溶洞型储层进行堵水措施后产油量预测。所得预测结果在研究区生产井中有较好预测效果。     

超大直径盾构隧道穿越岩溶发育区地表注浆合理加固范围

为研究超大直径盾构隧道穿越岩溶发育区地表注浆合理加固范围,以武汉市某在建工程为依托,设计了以围岩等级、溶洞尺寸及溶洞充填范围为影响因素的正交试验,采用了三维数值方法求解不同方位溶洞与超大直径盾构隧道的最小安全距离,并提出了以最小安全距离主要因素为分段计算准则的地表注浆加固范围确定方法。结果表明：当溶洞位于隧道上方、侧方及下方时,最小安全距离的主要影响因素分别为溶洞尺寸、围岩等级及溶洞尺寸;当溶洞位于隧道上方时,分为4个区段,加固范围在12m~22.5m之间,当溶洞位于隧道侧方时,分为4个区段,加固范围在8m~15m之间,当溶洞位于隧道下方时,分为5个区段,加固范围在8m~15.5m之间。研究成果可为类似工程注浆设计与施工提供参考。     

油水两相流Darcy-Stokes模型

塔河油田缝洞型油藏的溶洞可分为微小溶洞溶孔和大溶洞,部分大溶洞未被充填,未充填的大溶洞内部不存在多孔介质,流体流动属于自由流动,流动规律符合Navier-Stokes方程,油藏存在自由流动区和渗流区,流动规律符合Darcy-Stokes耦合模型。针对塔河油田的流体特征,将现有的用来描述单相不可压缩流体流动的Darcy-Stokes模型扩展到油水两相的微可压缩流体,并根据未充填溶洞内压力差异小这一特征,对油水动量守恒方程进行简化,所得到的动量守恒方程在形式上与不可压缩流体的相同,但流体密度和粘度仍然是关于压力的函数。模型中引入了Beavers-Joseph-Saffman边界条件,并将该条件扩展到两相流。将Darcy-Stokes模型应用于数值试井,结果表明,尽管采用双重介质渗流模型和Navier-Stokes模型都可以得到很好的拟合效果,但是后者的解释成果更接近三维地震解释所预测的地质模型。     

岩溶地基上桥梁桩基设计优化方法研究与实例

结合岩溶区某桥梁基桩优化设计实例,提出针对基础下并非所有基桩桩端都存在溶洞的情况,通过合理设计承台梁和各桩桩径的方式来减小桩端存在溶洞基桩的桩顶分配荷载,尽量将该类基桩奠基标高设置在最上层顶板上,达到减小岩溶区桩基工程处治难度的方法。在此基础上,根据桩端下存在与不存在溶洞基桩刚度的差异,在分析溶洞顶板沉降计算方法后,解决了差异地基上桩基承台梁内力计算问题。将该方法应用于工程实例中,在分析承台梁刚度和桩径对基桩桩顶荷载分配的影响后,对该桩基础进行优化设计并取得了良好效果。     

岩溶洞隙稳定性分析方法浅析

确定溶洞顶板的安全厚度是洞隙稳定性分析的主要目的。为给岩溶区的洞隙稳定性分析提供参考,阐述了洞隙稳定性问题与地下隧道工程的围岩稳定性问题的关系,对岩溶区洞隙稳定性分析方法进行了总结。最后指出,工程地质类比法和结构力学解析法,虽然是目前溶洞顶板的稳定性分析的两种主要方法,但是,由于影响溶洞顶板稳定性的因素较多,因此,洞隙顶板的安全厚度不宜采用单一的方法来确定,建议应在多种方法计算结果的基础上综合确定,必要时,应采用数值分析法进行验证。     

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.     

岩溶塌陷稳定性有限元数值模拟

凤凰至大兴公路K0+500-K5+000段穿越碳酸盐岩区,据地面调查及钻探揭露,查明公路沿线发育溶洞,对区内岩溶地质环境进行了调查。选取典型溶洞,采用有限元稳定性分析方法对岩溶体稳定性进行分析,路堑开挖后产生的位移为1.2mm,最大主应力为6.3MPa,运营状态下静力荷载20kPa,在此基础上分析拟建公路附近溶洞的稳定性。     

YM2井区碳酸盐岩储层评价标准及其应用

YM2井区储层为典型的碳酸盐岩储层,储层非均质性强。通过岩性,测井,地震解释等资料成果可将YM2井区储层初步划分为溶洞型,裂缝-孔隙型及裂缝型三大类,并依此标准对溶洞型储层的代表—YM2井进行了初步的单井精细描述,预测该井为高产井,为下一步该区块的潜力评估及开发部署做铺垫。