武汉地区岩溶对桩基承载力影响数值模拟研究_尹凯丽
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对岩溶地基进行勘察和桩基处理的分析探讨岩溶地基是指地质中存在溶蚀作用的地质环境,通常是碳酸盐岩、石灰岩和石膏岩等多孔性岩石。
这种地质条件的特点是地下水流、洞穴等地下空腔相对发育,地下水与岩层发生溶蚀作用,使结构变得不稳定,因此在建造建筑物时对于岩溶地基进行勘察和桩基处理十分重要。
本文将探讨岩溶地基的特点、研究现状和桩基处理策略。
一、岩溶地基的特点岩溶地基环境下,基岩一般存在多个裂隙,地下水流通相对发达。
由于长期风化、浸泡和侵蚀作用,岩溶地貌在垂直和水平方向上都存在多种类型的地下空腔,包括岩洞、石灰穴、溶洞、地下河等。
导致基岩具有高度的非均质性和不连续性,构造不稳定性很强,因此容易引起地基沉降、位移、变形和基础破坏等问题。
二、研究现状目前国内外对于岩溶地基的研究,主要集中在勘察技术、地下空腔探测、地下水流动、基础工程实践等方面。
在勘察技术方面,应对不同地质环境制定不同的勘察方案,通常包括地表勘探和地下水文勘探两大部分。
地表勘探采用地形古地貌测量、地质剖面勘察、岩屑分析、观测测试等技术手段,解析岩体结构、岩溶类型、斜坡稳定性等问题。
地下水文勘察实施渗透试验、钻探和水文地质勘察等方法,掌握地下水的渗漏场大小、流速和方向等信息。
在地下空腔探测方面,使用地震、雷达、电阻率等技术进行探测,了解地下空腔的大小、形态、位置等信息,对确定基础处理方案有重要意义。
在地下水流动方面,采用数值模拟和实验研究的方法,对岩溶水系的形成机制、水源地、水动力等进行研究。
在基础工程实践方面,应根据地形地貌、构造特征、岩石类别等因素,选择不同的基础处理方案,采用钻孔桩、灌注桩、横向扩展桩、短杆桩等技术手段,保证基础工程的稳定性和安全性。
三、桩基处理策略岩溶地基下的桩基设计,应充分考虑基岩非均匀性的特点。
实践证明,采用灌注桩结合锚杆、锚索增强和地下封挡墙等方法较为有效。
灌注桩是一种适用于岩溶地基的桩基型式,该类型的桩基具有强度大、刚度大、压缩和弯曲性能好等优点。
武汉市工程施工引发岩溶塌陷机理分析刘鹏瑞;刘长宪;姜超;王芳;陈钰;贾龙【摘要】Wuhan City is situated in a karst collapse-prone region where karst collapses frequently occur and have caused serious losses of life and property in the past.In recent years,due to extensive infrastructure and construction proj ects along with its rapid urbanization taking place in the city,problems associated with the engineering construction induced karst collapse in the karst areas have been becoming increasingly promi-nent,which seriously affects the urban planning and construction process.There are in total 36 karst collap-ses occurred 36 in the city,of which 28 events were caused by engineering construction,and 8 cases by natu-ral factors.It is noted that the collapses occurred after 2001 are all induced by the engineering construction. They collapses can be divided into 4 categories according to construction types,i.e.twenty one collapse in-duced by the drilling,pile foundation construction,five events by draining underground water and two by heavy vehicleload.Geomorphologically,the Wuhan City is located in the transition zone between Jianghan plain and the mountainous region of eastern Hubei.Twenty five out of the 28 karst collapses caused by engi-neering construction occurred at the first terrace of Yangtze River (alluvial plain area),where the overlying quaternary soil layer has the dualistic structure characteristics of"clay in upper layer and sandy soil in lower layer";the rest 3 collapses occurred at the ridge hill areas,where the overlying quaternarysoil layer has the single clay structure.Based on the previous research and through the comprehensive analysis of the collected data,this paper studied typical characteristics of karst collapse caused by engineering construction,in order to reveal its geological background conditions and control factors.Some examples are also presented to ana-lyze the formation mechanism and collapse mode in different geological conditions.Research findings and an-alytical results collectively show that,(1)the karst collapse caused by drilling was mostly"Destroy of Strat-ified Roof-Vertical Seepage Pressure"collapse mode or"Disintegration-Damage at The Top of Soil Cave-In-creasing Loading"collapse mode;(2)the karst collapse caused by pile foundation construction was mostly"Destroy of Stratified Roof-Seepage Liquefaction"collapse mode;(3)the karst collapse caused by draining un-derground water was"Suffosion-Suction Erosion"collapse mode;(4)the karst collapse caused by load vibra-tion was"Suffosion-Vibration-Increasing Loads"collapse mode.In addition,this paper demonstrated that the karst collapse in Wuhan was mainly caused by drilling or pile foundation construction,because it not only destroyed the geotechnical structure and hydrodynamic conditions,but also happened rapidly and violently. The affected area of draining underground water was so wide,and could not be easily detected due to its con-cealment.Load vibration could only take effect after the formation of soil cave.It is expected to provide use-ful information for the prevention and control of karst collapse in Wuhan.%文章对武汉市岩溶塌陷进行了全面梳理,主要对由工程施工引发的岩溶塌陷进行了归纳总结,按施工类型将其分为4大类,对其在不同地质条件下引发岩溶塌陷的成因机理、致塌模型进行举例分析,得出结论:钻探施工诱发的岩溶塌陷以岩层顶板破坏—垂直渗压致塌模式及崩解—土洞顶部破坏—加载致塌模式为主;桩基础施工以岩层顶板破坏—渗流液化致塌模式为主;抽排地下水诱发的岩溶塌陷为潜蚀-吸蚀致塌模式,荷载振动诱发的岩溶塌陷为潜蚀—振动—加载致塌模式.武汉市岩溶塌陷以钻探、桩基施工诱发为主,因其容易破坏岩土体结构、水动力条件,具有猛烈而快速的特点;抽取地下水影响范围较广,隐蔽、不易察觉;振动荷载只能作用于土洞形成后.【期刊名称】《中国岩溶》【年(卷),期】2017(036)006【总页数】6页(P830-835)【关键词】武汉市;岩溶塌陷;工程施工;机理分析;致塌模式【作者】刘鹏瑞;刘长宪;姜超;王芳;陈钰;贾龙【作者单位】湖北省地质环境总站,武汉430034;湖北省地质环境总站,武汉430034;湖北省地质环境总站,武汉430034;湖北省地质环境总站,武汉430034;湖北省地质环境总站,武汉430034;中国地质科学院岩溶地质研究所/中国地质科学院岩溶塌陷防治重点实验室,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】P642.260 引言武汉市属于岩溶塌陷易发区,碳酸盐岩分布较广,区内岩溶塌陷频繁发生,造成了严重的人员死亡和财产损失灾害,随着城镇化进程的推进,各类工程、建设项目大面积铺开,其在可溶岩区施工易引发岩溶塌陷的问题日益突出,极大影响和制约着武汉市的城市规划和建设。
摘要:本⽂结合灰岩地区复杂的地质条件,尽可能对各种类型桩基施⼯可能出现的问题作较全⾯的分析、总结,以⽅便设计、施⼯找出可⾏办法进⾏控制,以求达到防范于未然的⽬的。
关键字:桩基岩溶地质施⼯ 灰岩地区因其地质条件复杂,岩溶(溶洞、溶沟、溶槽)发育,地下⽔丰富甚⾄有地下暗河通道等,严重影响桩基础的选型和施⼯质量及安全。
尤其是⼤型建筑物的基础,如果对岩⼟⼯程条件认识不⾜,在施⼯中多次更改桩型,就会造成严重的质量安全隐患和经济损失。
1 岩⼟⼯程地质状况 1.1 地层分布 灰岩地区地层⼤致分布有: a)⼈⼯填⼟层(Qml); b)冲洪积层:分布有粉质粘⼟、粉⼟、砂、砾等。
呈软塑⾄可塑状态,孔隙潜⽔量⼤,渗透性能好; c)残积层(Q0’),由灰岩风化残积⽽成、⼀般为湿—饱和,流塑⾄可塑状态,与基岩的接触带部分由于潜⽔影响呈流塑状态; d)岩层:为灰岩(⼤理岩)、断层、裂隙、岩溶发育,基岩⾯溶沟溶槽等溶蚀现象严重。
1.2 岩溶发育特征 灰岩地区的岩溶发育具有⼀定的规律,普遍表现为: (1)⾃上⽽下,由强变弱;基岩⾯上分布着溶沟、溶槽,浅部基岩岩溶发育较强,有的甚⾄呈串珠状⾃上⽽下分布,深部为古⽼溶洞,分布较少、暗河为古⽼溶洞连通⽽成。
(2)浅部溶洞充填物多,深部充填物少;充填物呈全充填⼀半充填⼀⽆充填,⼀般呈流塑—软塑状态: (3)构造裂隙发育,地下⽔活动频繁地⽅溶洞较发育。
1.3 地下⽔特征 灰岩地区地下⽔按其赋存介质可分为三种类型,即: a)赋存于冲洪积及残积层的孔隙⽔,渗透性强; b)赋存于下伏溶洞、溶蚀裂隙及暗河中的岩溶裂隙⽔,连通性好,⽔量丰富; c)赋存于构造断裂带中的裂隙⽔,连通性强。
2 对基础的影响及应采取的措施 2.1 对持⼒层的影响及措施 由于灰岩地区冲洪积、残积层渗透性能好,在孔隙⽔丰富的情况下,⼟层的强度和深基坑的⽀护将⼤受影响,降⽔措施也易影响周边建筑的安全,同时⼟洞发育也会严重影响⼟层的稳定性,因此,在地下潜⽔丰富、⼟洞较发育的灰岩地区,不易采⽤天然基础。
浅析“岩溶地区” 地基基础持力层的勘察及其治理摘要:岩溶是工程活动中的常见的地质问题,就其危害而言,不但要评价其现状,更要着眼于工程有效使用期限内对工程的影响。
因此必须对岩溶深入了解、认识。
关键词:岩溶、治理、稳定性分析岩石和水是岩溶发育的基本条件,水(地表水、地下水)对可溶性岩石(碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤素岩等)的化学作用(溶蚀、沉淀)和机械作用(流水侵蚀和沉积、重力崩塌和堆积)以及地质作用所形成的地表和地下形态的总称为岩溶地貌(又称喀斯特地貌)。
在岩溶地貌中又以碳酸盐类岩石(石灰岩、白云岩及其间的过渡岩石)为主,其分布面积广(占我国领土的13%,以湘西、鄂西、贵州、广西、滇东分布较集中)、发育典型,与工程建设关系密切。
岩溶地区发育的溶洞、地下河、岩溶漏斗、岩溶坍陷等是对工程安全有影响或潜在影响的一类地质灾害。
因此工程建设前对拟建工程场地或其附近存在对工程安全有影响的岩溶时,应进行地基基础持力层岩溶勘察,并针对岩溶情况具有针对性的作出技术先进、经济合理,确保工程安全的处理措施。
要做到技术先进、经济合理,确保工程安全的治理岩溶方案,应对岩溶发育的条件、规律进行理解,并结合拟建工程场地或其附近已有的岩溶形态及类型选用有效的工程地质勘探方法对岩溶进行勘察及治理:一、岩溶发育的基本条件1、具有可溶性岩层,即以碳酸盐类岩石为主的石灰岩、白云岩及一系列过渡型岩石;2、具有有溶解能力(含CO2)和足够流量的水;3、具有地下水运动,即地表水下渗、地下水流动的途径。
二、岩溶发育的规律1、岩石的成分、成层条件和组织结构等直接影响岩溶的发育程度和速度。
一般情况下,岩溶发育强烈程度:灰岩大于白云岩,质纯层厚的岩层大于含泥质或其它杂质的岩层,晶粒粗的岩层大于晶粒细的岩层。
2、地下水的运动形式及岩层的产状、地质构造等对岩溶形态、规模的影响较大。
当岩层平缓时,地下水运动以水下运动为主,岩溶形态也主要以水平溶洞为主,岩溶发育较弱,反之较强;断裂构造、断层、节理裂隙及可溶岩与非可溶岩接触带为地下水活动提供了极为有利的条件,因此岩溶也较发育。
岩溶区溶洞及土洞对建筑地基影响的研究一、概述作为一种特殊的地质环境,其地下溶洞和土洞的存在对建筑地基的稳定性构成了显著的影响。
溶洞是指地下水沿可溶性岩体的各种构造面相互交叉的地方,逐渐溶蚀和侵蚀开拓出来的地下洞室,具有空间三维拱效应,溶洞往往和地下通道、暗河等相连。
而土洞则是岩溶地区上覆土层中发育的空洞,是岩溶作用进一步发展的结果。
在岩溶地区进行工程建设时,溶洞和土洞的存在可能导致地基承载力不足、不均匀沉降、基础失稳等一系列问题,对建筑物的安全性和稳定性构成严重威胁。
随着我国城市化进程的加速和基础设施建设的不断推进,岩溶区的工程建设日益增多,对溶洞及土洞对建筑地基影响的研究也显得尤为重要。
本文旨在深入探究岩溶区溶洞及土洞的形成机制、分布规律以及对建筑地基的具体影响,以期为岩溶区工程建设提供科学的理论依据和实践指导。
通过本研究,我们期望能够更全面地了解岩溶区地质环境的复杂性,掌握溶洞及土洞对建筑地基影响的关键因素,提出有效的地基处理措施和施工方法,从而确保岩溶区建筑物的安全性和稳定性。
本文的研究成果也将为岩溶区地质灾害的预防和治理提供有益的参考和借鉴。
1. 岩溶区地质环境概述即岩溶作用强烈发育的地区,以其独特的地质环境特征而著称。
岩溶作用主要以水对可溶性岩石(如碳酸盐岩、石膏、岩盐等)的化学溶蚀作用为主,同时辅以流水的冲蚀、潜蚀和崩塌等机械作用,共同塑造了岩溶区的地貌形态。
这种地质作用所产生的现象,统称为岩溶。
由岩溶作用所形成的地貌,被称之为喀斯特地貌或岩溶地貌,在中国、南斯拉夫以及欧洲南部等地均有广泛分布。
岩溶区的地质环境极为复杂多变。
地表岩溶深度不一,基岩岩面起伏较大,导致上覆土层厚度分布不均。
这种地质条件的非均一性,使得岩溶区地基的压缩变形均匀性受到严重影响。
岩溶区内溶洞、落水洞、溶沟等岩溶形态广泛分布,它们的形态、规模、分布规律等因地质构造、水文气象条件等多种因素而异,进一步增加了岩溶区地质环境的复杂性。