岩溶洞穴顶板安全厚度评价

岩溶区溶洞顶板稳定性评价研究现状溶洞顶板稳定性问题，是由国内科技人员在项目实践中提出的项目问题，目前对溶洞顶板稳定性研究，主要集中在理论评价方法的研究上，有关顶板稳定性研究的室内物理模型和现场项目研究不多，因此溶洞顶板稳定性研究还处于初步的阶段。

近年来稳定性评价方法的研究取得较大进展[29一6，J，对岩溶溶稳定性的分析评价经历了从定性一半定量一定量的过程[66]。

定性评价方法[29一30]适用于一般项目或项目的初勘阶段的溶洞顶板稳定性的分析评价，包括影响因素分析法、经验比拟法和专家系统评价法等。

影响因素分析法是根据洞隙的各项边界条件，包括岩性、厚度、裂隙状况、岩层产状、洞穴形态及埋藏条件、地下水等条件。

经验比拟法根据评价对象的项目地质条件，与条件相似的已有成功或失败项目实例进行类比评价。

专家打分法是利用己有的反映岩溶问题的项目实录，建立集岩溶项目地质评价、物探测试方法、不同岩性物理力学指标、地基稳定性评价和岩溶地基处理方法于一身的智能专家系统，通过初步勘查、简单的测试参数，利用专家分析系统对岩溶项目地质及地基稳定性做出快速定性评价。

排除法是在众多岩溶形态条件及其对项目不同影响群体中，从既定的项目使用要求出发，划出一些经验公认的对项目属安全或不安全的两个极端的若干范围与条件，以作为项目评价的依据。

而在这两个范围之外的情况，结合项目、洞体的具体条件进行单独研究与评价砰51。

半定量的评价方法较为实用[29一，6]，并月.目前也在不断的探索和提高。

半定量法包括抗弯验算、抗剪验算法、极限平衡法、以及利用顶板坍塌物填塞溶洞来估算溶洞完整顶板和不完整顶板的安全厚度。

定量评价法是在取得详细的地质资料和岩土体准确的物理力学参数的情况下采用的评价方法[37一39]。

因为勘查技术的进步和计算机数值仿真技术的进步，定量评价方法已在实际项目中得到运用。

定量评价法因涉及岩土体力学参数和边界条件甚多且不易确定，故一般先由假定条件建立相应的物理力学模型或数学模型，再进行分析计算，依据结果对溶洞顶板稳定性做出评价和判断。

高层建筑桩基荷载下溶洞顶板的安全厚度张华伟;谢妮;刘孔科;徐腾飞;张晓华【摘要】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.%Example of Karst roof was take under pile foundation load of the high -level buildings in Shenzhen Longgang .Using the theory and numerical simulation methods , safety thickness of roof under pile foundation load had been carried out in-depth research .Selecting the capacity of single pile and the span of Karst cave and the coefficient of Karst cave and the eccentricity between pile and cave to be the affecting factors to safe thickness of roof , the regu-lation between it and the various influencing factors was obtained by numerical simulation and the prediction model considered the comprehension of influence factors was determined .After insuring the security of engineering , compa-ring the calculation results of theoretical formula and the prediction model values , the prediction model was more rea-sonable and economical , and it gives certain guiding significance of pile foundation design and site construction of high-level building of Karst ground .【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)032【总页数】9页(P159-167)【关键词】岩溶地基;群桩;顶板安全厚度;数值模拟;预测模型【作者】张华伟;谢妮;刘孔科;徐腾飞;张晓华【作者单位】中国地质大学(武汉)工程学院,武汉430074;中国地质大学(武汉)工程学院,武汉430074;中国地质大学(武汉)工程学院,武汉430074;中国地质大学(武汉)工程学院,武汉430074;中国地质大学(武汉)工程学院,武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TU473.11中国是一个以碳酸盐岩分布为主的国家，而碳酸岩属于硬岩类，其强度一般较高，可作为高层建筑的持力层。

桥基岩溶洞穴顶板稳定性综合评价汪稔;孟庆山;罗强;陈勇;谭捍华;石祥锋【期刊名称】《公路交通科技》【年(卷),期】2005(0)S1【摘要】以青溪大桥桥基岩溶洞穴围岩工程地质条件定性分析为基础,在岩土自重和桩基的外附荷载作用下,利用定性分析、结构力学的半定量分析方法和三维有限元定量计算手段,对桥墩所在位置的溶洞顶板稳定性进行了综合评价。

通过对不同厚度下溶洞顶板的应力和位移的力学响应分析,认为在确保单桩桩端标高选在强岩溶发育带以下的稳定岩层上,且顶板厚度大于8.0m,才能满足溶洞顶板的稳定性要求。

考虑到青溪大桥4#桥墩所在承台基坑开挖的爆破震动影响,设计溶洞顶板安全厚度取值为8.5m,并采用钻孔多点位移计对施工荷载施加过程中溶洞及顶板岩体的变形进行了现场监测,结果表明,突破常规设计要求的8.0m溶洞顶板厚度施工是安全稳定的,大大节约了溶洞处理费用,并为类似的岩溶洞穴稳定性施工提供了有力的技术支持。

【总页数】5页(P76-80)【关键词】溶洞顶板;稳定性综合评价;定量分析;数值分析【作者】汪稔;孟庆山;罗强;陈勇;谭捍华;石祥锋【作者单位】中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学重点实验室;贵州省交通规划勘察设计研究院【正文语种】中文【中图分类】P642.25【相关文献】1.桥基溶洞顶板稳定性评价与工程治理 [J], 张龙菊;王新刚;李云安2.岩溶地区溶洞顶板稳定性分析评价及其稳定性提高措施 [J], 夏军辉3.岩溶区高速公路路基下岩溶顶板稳定性的模糊评价方法 [J], 袁腾方;曹文贵;赵明华;程晔4.岩溶洞穴工程地质条件与顶板稳定性评价 [J], 孟庆山;陈勇;汪稔5.岩溶地区公路桥基勘察与洞穴稳定性评价 [J], 罗强;谭捍华;龙万学;陈勇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

岩溶地段铁路路基注浆加固主要处理原则及注浆量计算方法摘要：岩溶对铁路路基的稳定性危害极大，注浆加固为整治岩溶病害的常用处理措施。

本文介绍了岩溶地段路基注浆加固的主要处理原则，并详细说明了注浆工程量计算的合理方法。

关键词岩溶注浆加固注浆量计算AbstractKarst is great harm to the stability of railway subgrade, which commonly is handled by grouting reinforcement. The main treatment principle of grouting reinforcement is introduced for railway subgrade in Karst area, the rational method of calculating grouting quality is also illustrated in detail.KeywordsKarst; grouting reinforcement; calculation of grout amount1概述岩溶对路基的危害，一般为溶洞顶板、土洞坍塌引起的路基下沉和破坏；岩溶地面坍塌对路基稳定性的破坏；反复泉与间歇泉浸泡路基的基底，引起路基沉陷，突发性的地下水涌水冲毁路基等。

实践证明，岩溶发育区的覆盖土层、土洞及溶洞、溶蚀裂隙带，在地表水和地下水循环反复变化及抽排地下水等人为活动影响下，极易破坏地基稳定性，诱发地面塌陷，从而危及路基稳定。

因此，对岩溶地区路基，应在综合分析路基稳定性的前提下，对影响路基稳定的岩溶和岩溶水进行预防和处理。

2注浆加固主要处理原则2.1 岩溶洞穴顶板安全厚度及距路基安全距离的计算(1)当洞顶板为完整顶板（系指未被节理、裂隙切割或虽被切割但胶结良好，可视为整体的洞穴顶板，否则即为不完整顶板）时，其顶板的厚度与路基跨越溶洞的长度之比（厚跨比）大于0.5时，可认为顶板厚度是安全的。

专业知识（二）辅导：岩溶地区勘察评价方法（三）(3)岩溶地基的半定量评价当前虽有一些对洞体稳定评价的定量方法，但是，洞体受力状况、围岩应力场的演变十分复杂，要确定洞体破坏的形式和取得符合实际的岩体力学参数又很困难，兼之受到探测手段的局限，很难查清洞体与围岩的边界条件与性能指标。

因此，定量方法难以在工程实践中应用，半定量的评价方法较为实用，但目前尚属摸索提高的阶段。

兹介绍几种简单、大多数工程可以办到的半定量的评价方法，供试算时参考。

1)荷载传递线交会法在剖面上从基础边缘按30°～45°扩散角向下作应力传递线，当洞体位于该线所确定的应力扩散范围之外时，可认为洞体不会危及基础的稳定。

由定性评价中的洞体顶板厚跨比 (Z/L)可知，当集中荷载作用于洞体中轴线，Z/L为0.5时，应力扩散线为顶板与洞壁交点的连线，它与水平面夹角相当于混凝土的应力扩散角45°；当Z/L为0.87时，相当于松散介质的应力扩散角30°。

2)洞体顶板坍塌自行堵塞估算法洞体顶板被裂隙切割呈块状、碎块状，顶板塌落后体积松胀，当塌落向上发展到一定高度，洞体可被松胀物自行堵塞。

在没有地下水搬运的情况下，可以认为洞体空间已被支撑而不再向上扩展了。

设洞体空间体积为V0，塌落体体积V松胀后不仅充填了塌落空间，还充填了V0，时塌落高度H可由式(17.5-1)确定。

Vk= V0+ V 17.5-1即 V0=V(k-1) 17.5-2式中 k—顶板岩石的松胀系数，对岩石取1.1～1.3；对土取1.05～1.1。

设洞体顶板为中厚层灰岩，洞体截面积为F，洞高H0，假定塌落前后洞体均为柱形，则：V0=F.H0 17.5-3V=F.H 17.5-4【。

220智能施工NO.09 2020智能城市 INTELLIGENT CITY灰岩地区无填充溶洞顶板安全厚度研究何永辉（广州地铁设计研究院股份有限公司，广东 东莞 523000）摘 要：文章主要依托广州某车站进行研究，该标段溶洞见洞率10.3%~46.6%，见洞率高，溶洞直径较大，岩面起伏变化较大。

文章通过数值模拟无填充溶洞对盾构隧道影响分析，提出在灰岩地区不同跨度溶洞的顶板安全厚度参考值。

关键词：无填充溶洞；顶板厚度；安全系数；塑性区1 工程概况广州某标段进行溶洞见洞率10.3%~46.6%，见洞率高，溶洞直径较大，最高直径高达23 m，而且岩面起伏变化较大。

不良地质作用和地质灾害主要为断裂、岩溶。

石灰岩在多期构造作用下，裂隙发育，岩面陡倾。

在地下水的侵蚀、溶蚀作用下形成了溶蚀沟槽、溶洞、土洞等，上覆第四系松软土层，属覆盖型岩溶。

本文通过数值模拟无填充溶洞对盾构隧道影响分析，总结出溶洞对盾构隧道的影响规律，提出在灰岩地区不同跨度溶洞的安全顶板厚度值。

根据现场的地质勘察资料，无填充溶洞主要位于中等风化石灰岩和微风化石灰岩。

本文主要研究溶洞位于微风化地层的顶板安全厚度。

2 计算模型和参数选取模型建立，选取断面埋深20 m，模型尺寸为50 m×60 m×15 m（宽×高×纵），施加20 m水头压力到模型自由面上。

本文主要研究溶洞位于盾构隧道的下方，溶洞简化为矩形。

模型计算的地层参数：人工填土天然密度1.89 g/cm 3，黏聚力10 kPa，内摩擦角16°，弹性模量12 MPa，土的泊桑比0.43。

中等风化石灰岩天然密度2.1 g/cm 3，黏聚力150 kPa，内摩擦角32°，弹性模量2 500 MPa，土的泊桑比0.27。

微风化石灰岩2.73，黏聚力650 kPa，内摩擦角35°，弹性模量12 600 MPa，土的泊桑比0.23。

桩基下溶洞顶板安全厚度有限元计算分析庞竞拓【摘要】通过有限元模拟，计算研究桩基下溶洞顶板的安全厚度；介绍该有限元模型的建立方法，分析有限元计算的研究思路，通过设定的破坏准则，计算得到桩基下溶洞的顶板名义安全厚度。

【期刊名称】《铁道勘察》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】4页(P50-53)【关键词】有限元;溶洞;桩基;安全厚度【作者】庞竞拓【作者单位】铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300142【正文语种】中文【中图分类】TU473.1桩基础具有承载力高、稳定性好、沉降稳定快、沉降变形小、抗震能力强以及能适应各种复杂地质条件的显著优点，在工程中的应用十分广泛[1]。

岩溶在我国分布广泛，多条新建铁路桥遇到桥梁桩基下存在岩溶的问题。

铜九线、云桂铁路、哈大客运专线、津秦客运专线等铁路项目中均遇到了岩溶地区嵌岩桩设计的问题[2-5]。

桩基原则上应尽量穿过岩溶发育带或溶洞，但当溶洞覆盖层较深或溶洞呈串珠状无法全部穿过时，若溶洞上有一定顶板厚度，考虑控制投资，可将桩基置于溶洞顶板上。

因此，正确估算、确定溶洞顶板持力层安全厚度是此类桩基设计的关键问题。

溶洞体受力状况十分复杂，溶洞发育具有不规则性，溶洞平、立面尺寸难以清楚探明，各种岩体的力学参数难以确定。

目前常用的半定量计算方法有传递线交汇法、类比法、结构力学近似分析法和有限元分析法等[6-8]。

尝试通过有限元计算，模拟桩基及其下部溶洞，探讨桩基底部距离溶洞顶的顶板安全厚度。

利用大型通用有限元软件ALGOR建立桩基和桩周土以及桩下岩体和溶洞的实体单元模型，进行模拟计算，模拟常见的8根1 m桩基础，单桩轴向力采用4 000kN(如图1)。

模型中以16边形模拟直径1 m桩柱，桩柱与岩土体间夹一薄层实体单元组，做特殊处理，网格空间耦合过渡到边长0.5 m六面体单元，溶洞处以四面体单元加密进行倒角。

模型桩基深13 m，上部10 m处于土体，下部3 m处于完整大理岩中，桩柱底部网格加密以四面体、五面体等实体单元过渡到正常六面体。

某工程溶洞顶板稳定性分析评价及处理措施摘要：本文基于已有的溶洞顶板稳定性分析评价理论和方法，结合实际勘察设计资料，首先对某工程溶洞顶板进行定性和半定量分析，判定溶洞顶板不满足本项目稳定要求，再利用ANSYS有限元软件进行定量分析，提出处理措施，对本工程设计具有一定指导意义。

关键词：溶洞；顶板；稳定性分析；处理措施1引言岩溶地基对工程项目安全施工和安全运行会产生不利影响，其具有隐蔽性，且影响因素众多，对溶洞顶板的稳定分析评价难度较大[1]。

目前，溶洞顶板稳定性分析主要有三种方法：定性分析法、半定量分析法和定量分析法[2]。

在工程前期阶段定性分析和半定量分析较为实用[3]。

定性分析方法是一种依靠经验，重点分析岩溶大小和形态、顶板形状和厚度、岩体强度及节理分布，适用于初勘阶段的选址及一般工程地基稳定性分析评价。

定性评价方法主要以国内的相关规范[4.5]为依据。

半定量分析方法主要有顶板塌陷堵塞法、结构力学近似分析法、1极限平衡法、成拱分析法等[4]。

顶板塌陷堵塞法适用于顶板为中厚层、薄层、裂隙发育、易风化的岩石，顶板可能塌陷，且能自行填满洞体，不需考虑其他地基影响的情况。

结构力学近似分析法适用于顶板岩层较完整、强度较高、厚度较大，且顶板厚度和裂隙切割状况已知的情况。

定量分析方法主要是利用有限元理论方法进行分析计算，黎斌[6]、丁春林[7]、陈尚桥[8]等利用三维有限元方法对溶洞稳定及破坏做了大量研究。

有限元分析方法能较全面地反映溶洞变形、应力及破坏过程，将逐渐成为溶洞稳定分析的主要方法。

某工程位于广西壮族自治区红水河畔，属于桂西溶蚀侵蚀中山工程地质区，该区存在较多地质问题，主要有洪涝、岩溶渗漏、边坡稳定及地震等。

该工程根据总平面布置，需于勘察揭露的溶洞上布置一条8m宽混凝土道路，设计路面高程为226.0m，道路布置于溶洞跨度最小位置（最小跨度约10m），路线布置南北走向。

本文主要对该溶洞顶板进行稳定性分析与评价，并提出处理措施。