路基溶洞顶板稳定性影响因素分析

本文在综合分析岩溶区溶洞顶板稳定性常用计算方法的基础上,结合岩溶区路基溶洞顶板工程特点及溶洞顶板受力特性,建立出符合其工程特点的岩溶区路基溶洞顶板稳定性分析的力学模型,再运用弹性理论基本原理,导出岩溶区路基溶洞顶板岩层应力计算公式,并引入修正的Mohr-Coulomb强度理论,建立出岩溶区路基溶洞顶板安全厚度确定新方法.将该方法应用于某实际工程溶洞顶板的稳定性分析,效果良好,最后对影响溶洞顶板稳定性的各种主要因素进行了深入分析,获得了一些定性的结论.     

考虑溶洞空间形态的路基岩溶顶板稳定性分析方法

岩溶路基随岩溶地区交通工程建设的快速发展而越来越普遍，如何评价岩溶路基稳定性成为岩溶区路基设计与施工的关键问题之一。针对目前路基岩溶顶板稳定性分析的不完善性，考虑溶洞形成过程中岩溶顶板所具有的空间形态特征，首先，将路基下伏岩溶顶板简化为固支梁、抛物线拱、圆拱与固支双向板等承载模型，以此进行路基岩溶顶板稳定性分析，并采用结构力学分析理论分别建立不同模型的路基岩溶顶板抗弯最小安全厚度计算方法；其次，通过典型案例的影响因素敏感性分析，揭示岩溶顶板最小安全厚度随溶洞顶板矢高、跨度、岩石抗拉强度与上覆荷载的变化规律，探讨路基岩溶顶板破坏模式的控制性因素及其影响规律，确定岩溶路基稳定性分析的基本原则；然后，基于岩溶地区地质勘察信息提出路基岩溶顶板稳定性分析过程，建立考虑溶洞空间形态特征的路基岩溶顶板稳定性分析方法；最后，通过工程实例计算分析验证所提方法确定的路基岩溶顶板稳定性评价结果的合理性与有效性。研究结果表明：岩溶顶板按何种模式破坏不仅与破坏形式有关，还与溶洞形态及其矢高密切相关，石灰岩抗拉强度同样影响较大，工程设计与稳定性评价时应基于勘测数据分析各种破坏模式，以便使设计或评价结果更接近实际情况。     

基于扁拱突变理论的路基下伏溶洞顶板稳定性分析

根据路基下伏溶洞受荷体系的力学特性,将结构体系简化为两端固定铰支的扁拱模型;基于突变理论推导得到扁拱的能量势函数和分叉集方程,从而建立了路基下伏溶洞顶板突变模型平衡曲面;根据溶洞顶板突变失稳的条件,提出了确定路基下伏溶洞顶板的极限承载力及最小安全厚度的方法;并对溶洞顶板厚度h、溶洞顶板跨径l、溶洞顶板失高f、岩层的弹性模量E、溶洞顶板上覆荷载q五个影响因素进行参数分析,可得如下结论:溶洞顶板的极限承载力随着溶洞顶板厚度的增加,溶洞顶板失高的增加、岩层弹性模量的增加而增加,随着溶洞顶板跨径、溶洞顶板上覆荷载的增加而减小.     

溶洞顶板极限承载力计算方法及试验研究

针对下伏溶洞顶板极限承载力问题,提出了一种计算下伏溶洞顶板极限承载力的方法。假定冲切体为一母线未知的旋转体,且破坏面与底面夹角为45°-φ/2,由极限分析法求出其母线表达式及溶洞顶板极限承载力计算公式。同时进行了下伏溶洞顶板及相应的基岩极限承载力室内模型试验,得到了1~5倍桩径的顶板厚度下溶洞顶板以及相应基岩的极限承载力,实测结果与本文理论吻合良好。研究表明:当溶洞顶板厚度为1~3倍桩径时发生冲切破坏,顶板厚度为4倍桩径时呈现冲切+撕裂复合破坏,顶板厚度为5倍桩径时,发生洞顶撕裂+桩端塑性复合破坏;同一跨径比条件下,溶洞顶板厚度为1~4倍桩径时,溶洞顶板的极限承载力随其厚度的增加呈线性增长,达到5倍桩径时溶洞顶板承载力与基岩基本一致。     

岩溶地区嵌岩桩安全性理论分析与应用

在岩溶地区进行嵌岩桩设计时,应选择具有一定安全厚度的基岩作持力层。基于溶洞顶板均质、各项同性等基本假定,根据桩端直径与桩底溶洞大小、类型,模拟外荷载作用下混凝土板受力变形破坏特征,并对溶洞基岩顶板进行简化分析,得到各种状况下的岩溶顶板安全厚度与桩端应力值、岩石单轴抗压强度、溶洞类型与大小等相关数学表达式。该式简单、直观,较全面反映了影响溶洞顶板安全厚度的各种因素,并得到实际工程验证。     

考虑溶洞空间形态的岩溶桩基稳定性分析方法

岩溶桩基的应用随岩溶地区交通工程建设的快速发展而越来越普遍，如何评价桩端岩溶顶板稳定性成为岩溶桩基设计的关键问题之一，针对目前桩端岩溶顶板稳定性分析平面假设的不完善性，考虑溶蚀作用形成的溶洞所具有的空间形态特征进行岩溶桩基稳定性分析。首先，将基桩作用下的岩溶顶板分别简化为固支梁、抛物线拱、圆拱与固支双向板等承载模型，采用结构力学与双向板分析理论建立不同模型的桩端岩溶顶板抗弯最小安全厚度计算方法；其次，通过计算结果对比分析，揭示岩溶顶板最小安全厚度随矢高的变化规律；在分析岩溶顶板冲切破坏与剪切破坏形式的基础上，探讨桩端岩溶顶板破坏模式的控制因素及其影响规律，进而获得桩端荷载、石灰岩抗拉强度、溶洞跨度与矢高等因素对桩端岩溶顶板承载特性的影响规律；然后，基于溶洞钻孔探测所得地质勘查信息构建岩溶桩基稳定性分析流程，提出考虑溶洞空间形态特征的岩溶桩基稳定性分析方法；最后，通过工程案例具体分析桩端岩溶顶板最小安全厚度及其破坏模式随矢高的变化规律。研究结果表明：桩端岩溶顶板破坏模式不仅与溶洞跨度、桩径有关，而且与溶洞形态及其矢高也密切相关，此外，石灰岩抗拉强度对岩溶顶板稳定性的影响同样较大，详细全面的工程勘察资料能使桩端岩溶顶板稳定性分析结果更接近实际情况。     

溶洞上方路基基底位移分析

结合工程实例,运用FLAC^3D 2.1数值分析软件分析了溶洞上方条形基础基底的位移及溶洞项板厚度和跨度对路基基底位移的影响,得出了溶洞顶板厚度和跨度与基底沉降关系曲线。路基基底位移随顶板厚度的增加而减小,溶洞模型尺寸大小为12m×1.2m×10m、厚度为6m时位移为4．30cm,影响很小;路基基底位移随跨度的减小而减小,跨度为10m时位移为3．56cm,影响很小,可以不计。     

基于突变理论对路基下埋溶洞顶板稳定性分析

考虑溶洞恰好位于路基正下方,将路基底部溶洞顶板简化为周边固支的大变形椭圆板模型.在此基础上,应用突变理论建立了溶洞项板失稳的尖点突变模型,并由该模型的分又集方程求得溶洞顶板岩层失稳的力学充要条件及溶洞顶板的安全厚度理论表达式.最后通过工程实例进行了验证,与实际情况较为吻合.     

岩溶区公路路基稳定性及处治效果三维数值分析

为分析益娄高速公路岩溶区建设路段路基稳定性,利用有限差分软件FLAC3D建立了实际地质条件的三维数值计算模型,分别分析了溶洞处治前的路基稳定性及溶洞注浆填充后的加固效果,研究结果表明:当溶洞未处治时,数值分析与理论计算结果较为一致,溶洞顶板无法满足路基承载力要求;顶板产生剪切破坏,使得路基产生张拉破坏,进而引起路基表面发生明显的不均匀沉降趋势。对溶洞进行注浆填充处治后,溶洞顶板稳定,路基表面的不均匀沉降曲面由原来的"漏斗形"变为"半柱形",最大沉降量减少了28.2%,差异沉降满足路基的变形要求,保障了路堤及溶洞的稳定性。     

岩溶路基稳定性分析与处治措施

以大广高速南康至龙南段扩容工程C8标段岩溶路基工程为依托,采用理论及数值模拟方法对岩溶路基稳定性进行分析,研究溶洞路基稳定性和处理后的效果.研究表明:岩溶路基下溶洞的最小顶板厚度为1.26 rn,其溶洞无需处理.从处理效果及工程造价等方面综合考虑,对溶洞采用钢筋混凝土盖板进行处理,效果较好,路基产生的附加应力都集中在混...     

桥基岩溶洞穴顶板稳定性综合评价

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。     

溶洞路基稳定性分析研究

溶洞路基稳定性直接影响到运营安全,需要进行路基稳定性计算分析研究.提出了溶洞路基稳定性计算模型,结合工程实例,分析了某公路溶洞路基稳定性,论证了加固方案的合理性.     

下伏岩溶与桩基耦合作用研究

为探求下伏岩溶与上方桩基之间的耦合作用,对岩溶顶板与桩基作用体系进行抽象概化,建立8种力学模型,基于弹性力学薄板理论及材料力学梁理论进行理论力学分析,并结合工程实践对比分析各力学模型下岩溶顶板安全厚度及桩基极限承载力。计算结果表明：不同力学计算模型适用于不同实际工程;同一条件下各力学模型计算结果差别较大。因此,合理选择适合于实际工程的溶洞顶板及桩基作用体系力学模型至关重要。     

铁路岩溶地区多变量作用下的桩基承载特性分析

依托汉巴南铁路某桥梁桩基础工程,采用FLAC3D软件建立岩土-溶洞-桩基础三位一体的计算模型,分析岩溶地区桩基础在溶洞跨度、顶板厚度及溶洞形态多变量共同作用下的承载特性。结果表明：厚跨比不变时,顶板厚度的变化对桩基承载力的影响更为显著;长方体和圆柱体溶洞形态条件下的岩溶桩基安全厚跨比临界值选为1,而椭球体形态条件下的岩溶桩基安全厚跨比临界值选为2/3。通过顶板厚度对桩端承力影响曲线、顶板厚度对桩侧摩阻力影响曲线进行拟合,得到修正后的影响因子,进而对桩基经验公式进行修正,由修正后的经验公式所计算出的桩基极限承载力更贴合岩溶地区的实际情况。     

湖南省道S322线嘉宁段岩溶路基稳定性数值模拟分析与处治

在公路建设中,由于岩溶存在,又受荷载等因素影响,可能导致溶洞坍塌。以湖南省省道S322线嘉禾到宁远段为依托,对其下伏溶洞处理前后路基稳定性进行了数值计算,并进行了对比分析,探讨了不同顶板厚度对溶洞路基稳定性的影响。采用注浆与加铺混凝土盖板的综合加固法处理溶洞路基,取得了较好效果。     

高速公路路基岩溶顶板安全厚度确定方法

介绍了岩溶顶板安全厚度的常规确定方法及其适用条件.基于随机介质理论,推导了岩溶坍塌引起的地表及岩层的移动和变形计算公式.根据地表变形保护等级的要求,以变形控制提出了高速公路路基岩溶顶板安全厚度确定方法.基本岩移参数能够直接利用监测的变形资料进行反分析求得,能综合反映整套地层性状对地表移动的影响.该方法不仅可用于评价公路下伏岩溶对路基的稳定性影响,而且可预测出溶洞坍塌引起的地表变形,为高速公路的路基设计提供依据.     

岩溶发育区公路路基强夯处治方法研究与应用

该文首先通过离散-连续耦合数值模拟,研究一定夯击能作用下,不同跨度溶洞顶板的破坏模式。随后建立溶洞顶板跨度与击破顶板所需夯击能的关系,提出路基范围内未击破溶洞最大跨度的估算方法,在此基础上,可实现对路基作用下的溶洞地基进行稳定性评价,并视结果在路面基层设置双层配筋连续混凝土板进行加强,消除未击破溶洞塌陷威胁。最后,总结提出溶洞区路基强夯处理方法：根据初步勘察资料,选用一定夯击能对溶洞区进行大面积强夯,其间,对击破溶洞进行充填处理;对未击破溶洞进行稳定性评价,若稳定性验算不通过则在路面基层进行加固处理。这种方法无需查明路段内所有溶洞分布及其几何特征,能经济、高效地消除溶洞区路基的塌陷隐患,具有推广应用价值。     

岩溶区高等级公路路基下伏溶洞顶板安全厚度研究

针对目前岩溶区高等级公路路基下伏溶洞顸板安全厚度确定方法存在的问题,在前人研究成果的基础上,推导了地表水平位移值和曲率值的计算公式,利用限制位移反分析方法来确定顸板安全厚度,为高等级公路路基下伏溶洞顸板安全厚度确定提供新方法.     

岩溶区桩端下伏溶洞顶板稳定性分析研究

在总结归纳岩溶区溶洞项板稳定性分析方法的基础上,针对目前桩端下伏溶洞顶板稳定性验算方法中存在的问题进行相应改进,在溶洞顶板抗冲切、抗剪验算中分别引入格里菲斯判据和莫尔判据,对抗剪验算全面考虑了桩端岩层剪切破坏和溶洞平面投影边缘处岩层剪切破坏2种破坏模式,对完整、无裂隙顶板采用圆形固支板模型验算抗弯稳定性,最后将该方法应用到桌公路大桥的溶洞顶板稳定性验算中,计算结果表明该方法简单、实用.     

石灰岩岩溶地区桥梁桩基设计与施工

通过翁江大桥溶洞桩基设计、施工,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等应注意的问题和多层溶洞施工处理方法.