基于模糊理论的溶洞顶板稳定性分析方法研究

溶洞顶板的稳定性评价是一个极其复杂的系统,其影响因素具有多样性和模糊性,很难通过确定性的方法评价岩溶地基的稳定性。因此,引用模糊理论对岩溶地基稳定性进行综合评价,以期使岩溶区溶洞顶板稳定性分析方法更趋合理。首先,根据溶洞顶板系统的工程特点,建立出符合其工程特点的溶洞顶板稳定性评判层次结构模型。其次,根据评价模型选取评价指标,并分别进行其隶属度的确定。然后,对评价指标利用基于灰色关联度求解权重的方法进行权重的确定,建立出溶洞顶板稳定性分析的模糊综合评判方法。最后,将该方法应用于贵州某工程实例,分析结果证明该方法的可行性和可靠性。     

隐伏溶洞对隧道开挖稳定性影响研究

研究隐伏溶洞对隧道开挖稳定性的影响,对于提高隧道工程的安全性和可行性具有重要意义。以呼北高速金岩隧道为工程背景,采用Midas GTS NX软件建立隧道三维有限元模型,研究了不同溶洞位置、不同溶洞大小和不同溶洞与隧道间距下隧道围岩塑性区发展以及隧道衬砌结构变形受力规律。研究结果表明：位于隧道侧面的溶洞对隧道开挖稳定性影响最为明显,围岩塑性区分布最广,其次为位于隧道底部的溶洞,最后为位于隧道顶部的溶洞;溶洞与隧道间距越小,对隧道开挖稳定性影响越大,当距离足够近时塑性区的发展会贯通隧道与溶洞之间的中岩柱;地表V形影响区随着溶洞直径的增大而增加,也随着溶洞与隧道间距的增大而增加;中岩柱的破坏是由隧道侧面的围岩和溶洞侧面岩体同时向中间产生塑性发展而产生的。相关结论可为岩溶发育区山岭隧道安全施工提供参考。     

岩溶地区桩基础设计研究及工程问题分析

岩溶发育场地地质构造复杂,溶洞勘探由于缺乏理论指导,容易造成溶洞误判而引起场地开发成本增加,且岩溶地区桩基础贯穿溶洞的设计方法容易造成工程浪费。结合贵州岩溶强发育场地某部分框支剪力墙结构基础设计、施工遇到的工程问题,研究了溶洞误判,溶洞顶板破坏模式、溶洞对桩基承载力设计影响及贯穿溶洞设计方式的合理性。结果表明：岩溶地区选择科学的工作方法和适当的勘探方法可以减少场地“未知数”,减少溶洞误判带来的损失,更好地指导工程建设;溶洞顶板因厚度不同呈现冲切破坏、剪切破坏和弯拉破坏三种破坏模式;桩基遇串珠状溶洞及较大溶洞时,承载力计算可仅考虑桩端阻力;水平荷载较小且满足地基规范时可不穿洞;水平荷载较大时应贯穿溶洞发挥其嵌岩桩承载力。     

溶洞顶板安全厚度估算

岩溶区地基顶板安全厚度的合理确定是岩溶区地基处理的基本依据,通过对岩溶洞隙稳定性的影响因素的分析,研究工程类比法和解析法的适用条件,并采用多种方法综合评价昆明新机场航站区众多溶洞的顶板安全厚度,得出溶洞顶板稳定性与跨度、厚度间的经验关系,为该工程岩溶地基处理提供参考。     

集成多种方法的溶洞顶板稳定性评价

由于岩溶区岩溶发育的复杂性、多变性和特殊性,各类评价溶洞稳定性的方法均存在其自身的缺点,致使评价结果与实际存在一定差异。本文采用顶板抗弯强度评价洞室稳定法、顶板抗剪强度评价洞室稳定法和单跨梁模型法三种结构力学方法对溶洞顶板稳定性进行半定量评价,再结合FLAC3D数值模拟方法在天然基础和桩基础条件下进行综合定量评价研究。多种方法综合集成评判,互相类比和相互补充,半定量和定量综合分析,对溶洞发育类型、特征、结构和稳定性综合评价,为岩溶地基处理提供了思路,增强工程建设的安全性。     

桂林解放桥重建工程场地岩土工程勘察实录

该工程场地下伏岩溶强烈发育,地质条件复杂,技术要求高,施工难度大,原位测试及岩土水室内试验项目齐全,满足评价要求。勘察项目采用钻孔波速测试,结合室内岩块声波测试,准确查明溶洞分布,定性划分岩体完整性。综合采用不同方法,评价溶洞顶板稳定性;对桩端持力层选择、确定桩端标高、单桩承载力及沉降估算方法应用适当。     

桥梁桩基荷载下溶洞顶板稳定性研究

基于 Hoek-Brown 准则,考虑溶洞顶板和桩基相互作用受力特性,针对岩溶地区溶洞地质条件的固支、简支圆板和矩形板4种模型,应用弹性力学推导溶洞顶板在桩基荷载下的最大应力计算式;引入 Hoek-Brown 准则作为判定顶板破坏的依据,得出顶板在不同简化模型下的顶板厚度理论计算公式以及在冲切、剪切破坏下的安全厚度计算公式。以江肇高速公路西江特大桥南引桥5号墩 C 桩桩基为研究对象,结合 Hoek-Brown 准则参数到Mohr-Coulomb准则参数的等效转换方法,得到不同板模型和抗剪切、冲切顶板安全厚度的计算结果。此外,应用有限元数值模拟方法得到不同板模型顶板安全厚度的数值模拟结果。通过比较理论验算和数值模拟结果不难发现：引入 Hoek-Brown 准则可以准确地分析溶洞顶板稳定性;所得到的4种不同简化力学模型下岩溶地区桥梁桩基荷载下溶洞顶板安全厚度计算公式可以进一步充实现有规范的内容,有效地服务于工程实践。     

岩溶地层溶洞空间计算形态及承载性能数值模拟研究

为寻求合理的岩溶地层溶洞空间的计算形态,以三维溶洞跨度、埋深为控制参数,建立溶洞空间形态数值仿真模型,分析不同参数组合下溶洞的变形与弹塑性应变的分布规律,提出单体地下溶洞空间计算形态为拱顶圆柱体,形成其控制参数与取值方法。再以溶洞高跨比及顶板厚度为控制参数,建立拱顶型溶洞数值模型,分析拱顶型溶洞在桩基作用下的承载性能变化规律。计算表明：拱顶型圆柱体溶洞空间模型具有较强的极限荷载力和抗变形能力。研究结论对岩溶地层中桩基的设计及施工具有科学参考价值。     

岩溶地质高层建筑桩筏基础作用下溶洞安全性评估方法研究

串珠状溶洞是一种常见的岩溶地质形态。在包含串珠状溶洞的场地上建造高层建筑,若采用传统的地基处理方法,施工困难且质量难以检测。利用工程上成熟的桩基静载试验技术,提出了一种检验桩筏基础下溶洞安全性的实用方法,即通过单桩试验和群桩试验,使桩端溶洞顶板一定范围内的附加应力,大于建筑建成后在该范围内产生的实际附加应力。若试验时溶洞顶板没有破坏,则可以保证建筑物建成后的安全性。应用有限元软件ABAQUS进行模拟分析,比较不同上部土层承载力、不同桩长、不同桩的位置以及不同上部结构荷载下单桩、群桩施加的荷载大小,与建成后上部结构传下来的平均荷载的倍数关系,得到定量结论,供实际工程应用参考。     

广乐高速公路马渡互通桥工程8m以上大溶洞施工技术

马渡枢纽互通桥工程8m以上大型溶洞共有23个,其中有全填充13个、半充填7个和无充填3个。勘察揭露充填物质多为黏性土、砂、灰岩碎块及卵石土。岩溶发育情况显示岩溶顶板厚度小、洞体高度大,且充填不好,在受到外力作用情况下,可造成顶板塌落、地面发生塌陷,对于结构稳定性和桩基施工影响较大。施工中,全填充溶洞采取注浆加固处理;半填充溶洞采取先注浆加固,后对未填充部分灌注低标号细石混凝土处理;未填充溶洞全部灌注低标号细石混凝土处理,取得了良好的效果。     

高原喀斯特地区基桩穿越溶洞关键施工技术研究

针对位于复杂高原喀斯特地貌岩溶强发育区的云南丘北县普者黑某酒店建设工程,本文通过工程地质调查、钻探和物探等方法查清了工程场地的稳定性、地基土的特点、岩溶发育和溶洞分布情况。采取多项关键技术保证该工程基桩高效安全穿越溶洞,如根据勘察成果调整基桩入岩深度提高单桩承载力;基桩旋挖成孔时应用新型聚合物泥浆护壁提高桩身泥浆质量,降低桩底沉渣厚度;合理处置桩身钢筋笼降低充盈系数,减少桩身混凝土用量等。研究结果表明：（1）采用工程地质勘察、钻探、物探相结合的勘察方法,可以快速、准确地查明岩溶发育强烈地区的溶洞分布情况;（2）采用前述关键施工技术保证了工程基桩高效安全穿越溶洞并保证了工程基桩的质量。该研究成果对复杂高原喀斯特地貌岩溶强发育区岩土工程勘察及工程基桩穿越溶洞施工有一定借鉴意义。     

富水地区溶洞对深基坑开挖稳定性影响

在富水岩溶地区进行深基坑的开挖,往往会遇到基坑侧壁或底部突涌水的工程问题,轻则影响工程进行、花费人力物力、耽误工期,重则破坏基坑支护结构、淹没基坑,甚至威胁工程人员人身安全。依托广州新白云国际机场第二高速公路北段明挖隧道工程,采用有限差分软件FLAC^3D对富水地区溶洞对深基坑开挖稳定性进行研究,分别改变溶洞直径、溶洞埋深、溶洞内承压水头3个参数,研究富水地区溶洞对基坑土体变形、灌注桩侧移以及水平支撑轴力的影响。结果表明,当开挖至基底时,溶洞顶板厚度较小,溶洞参数的变化对基坑土体及支护结构影响较大。最后,提出现场应对基坑突涌水的方案,研究结果可为富水岩溶地区深基坑工程的设计与施工提供参考。     

成桩后喀斯特地质桩端持力层基岩溶洞的处理

某酒店工程场地地下岩溶较发育,为典型的喀斯特地貌,对工程危害较大及对地基基础的稳定性不利,桩基础施工时,在力求穿越溶洞后,因地质复杂,成桩后仍发现桩端持力层存在溶洞,经采用钻孔注浆技术,填充、置换处理溶洞,使桩底水泥混合体凝固后强度提高,达到了持力层补强的目的。     

隧道顶部溶洞对围岩稳定性影响的数值分析

以在建的某高速公路岩溶隧道为工程背景,采用有限单元法,运用迈达斯GTS分析软件,建立隧道结构及围岩的三维分析模型,重点分析了不同位置、大小的顶部溶洞在开挖过程中对围岩变形位移、力学特性、塑性区以及支护结构受力的影响,研究了顶部溶洞对隧道围岩稳定性的影响,所得结论可为岩溶地区隧道工程的设计、施工和研究提供指导。     

基于有限差分的高层建筑桩基下溶洞模拟方法

当前溶洞模拟方法无法为岩溶区域上方高层建筑桩基施工提供可靠的模拟结果,无法为施工方案的制定和实施提供事实依据问题。针对此引入有限差分软件,开展对高层建筑桩基下溶洞模拟方法的研究。通过高层建筑桩基下溶洞失稳机理分析、确定溶洞模拟范围及边界条件、基于有限差分的溶洞模拟力学模型构建、高层建筑桩基溶洞施工要点等方向进行研究。通过实验证明,新的模拟方法在实际应用中能够实现对溶洞力学特性的准确模拟,并根据模拟结果可预测出更准确的高层建筑桩基溶洞上方顶板厚度,从而提高高层建筑施工的安全性和可靠性。     

强岩溶地区基础设计与施工

强岩溶地质非常复杂,以广州市白云区某项目强岩溶地质地基基础的设计为例,采取足够的施工勘察尽可能查明溶洞大小及边界,根据溶洞性质、场地环境通过对比分析进行基础选型、桩基础设计和溶洞处理,可为类似工程提供参考。     

东黄山国际小镇串珠状隐伏溶洞顶板稳定性研究

地下岩溶发育破坏了岩体的完整性,导致岩体的强度和承载力大幅度降低,对工程场地地基稳定性构成潜在的威胁.本文依托东黄山国际小镇基础设施项目,在采用多种勘察手段相结合的方法确定岩溶发育特征的基础上,选取代表性的溶洞,采用按溶洞顶板安全厚度判别的定性评价方法和按顶板坍塌自行填塞判别、顶板抗弯安全厚度判别、按顶板抗剪安全厚度判别3种半定量评价方法对溶洞顶板安全厚度进行综合判别,对岩溶地基进行稳定性评价.研究结果表明:研究区揭露岩溶主要以覆盖型串珠状溶洞为主,多为充填型溶洞,选取的117个典型溶洞大多处于稳定状态,在自然状态下顶板稳定性较好,发生坍塌的可能性小.     

中华液晶城首期工程建筑场地稳定性评价与溶洞处理对策

中华液晶城首期工程场地地质条件非常复杂,岩溶发育,根据详细勘察和施工阶段勘察成果,将场地按岩溶发育程度分为3个区分别评价其稳定性,建议将塔楼调整到场地中部岩溶弱发育区,并对已发现溶洞的桩位预先进行溶洞注浆处理,实践证明该方法是正确有效的。     

FAILURE PATTERN STUDY AND STABILITY ANALYSIS OF PILE FOUNDATION IN KARST AREA

在室内模型试验的基础上,采用有限差分法对桩基荷载作用下岩溶地基的稳定性进行数值模拟分析,得出溶洞周围岩体在桩基荷载作用下内部应力、应变的变化过程及破坏面的形状和位置等,提出判断岩溶区桩基稳定性的有效判据。归纳总结岩溶区桩基及其下伏溶洞的破坏机理和破坏模式,主要包括桩基破坏和溶洞围岩破坏。破坏模式主要受溶洞大小、荷载作用位置以及溶洞顶板厚度等因素影响,其中溶洞顶板厚度为主要影响因素。     

岩溶区桩基破坏模式研究及稳定性分析

在室内模型试验的基础上,采用有限差分法对桩基荷载作用下岩溶地基的稳定性进行数值模拟分析,得出溶洞周围岩体在桩基荷载作用下内部应力、应变的变化过程及破坏面的形状和位置等,提出判断岩溶区桩基稳定性的有效判据。归纳总结岩溶区桩基及其下伏溶洞的破坏机理和破坏模式,主要包括桩基破坏和溶洞围岩破坏。破坏模式主要受溶洞大小、荷载作用位置以及溶洞顶板厚度等因素影响,其中溶洞顶板厚度为主要影响因素。