覆盖型岩溶路基塌陷机理与注浆加固方法

覆盖型岩溶基本特征是地下水水位变化频繁和地层浅部土洞、溶洞发育。覆盖型岩溶地区主要工程地质问题是地面塌陷,地面塌陷的成因很多,往往是多种机制综合作用的结果,如地下水位下降形成真空吸蚀作用、地下水潜蚀作用、荷载振动作用、加荷作用等,构成铁路安全运营隐患。针对赣韶铁路岩溶发育特征与规律,对其覆盖型岩溶路基进行注浆加固处理,论述了钻孔注浆加固的设计要求、注浆量计算方法、施工工艺及技术要求。经多种手段检验,表明注浆加固效果良好。     

岩溶区土洞地基承载力的确定

研究目的:合理地确定岩溶地区土洞地基的承载力。研究方法:根据弹塑性理论,推求得到岩溶地基中土洞周边土体的应力状态。在土体自重应力和基底附加压力的作用下,土洞周围的土体将产生应力集中,利用莫尔——库仑屈服准则,判断土洞洞壁土体是否产生塑性破坏。当按《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第5.2.5条计算地基承载力时,还应同时确保土洞周围的土体不产生塑性破坏并得到基底容许压力P值,取fa和P的较小值,即为岩溶区土洞地基的地基承载力。研究结果:推求得到了土洞地基的地基承载力计算方法和计算公式。研究结论:通过计算分析发现,地下水对地基承载力影响很大,地下水位下降,将降低地基承载力;地基中土洞内存在有充填物,且充满整个土洞时,地基的承载力大大提高。     

浙赣线提速改造工程岩溶塌陷整治原则的探讨

研究目的:探讨高速铁路工程建设中的岩溶地面塌陷整治原则,力求总结出较为经济、合理、稳妥的岩溶整治原则。研究方法:根据浙赣线在提速改造工程施工及运营中发生岩溶塌陷地段的地质、地貌特征背景,分析岩溶塌陷产生原因,综合岩溶勘探资料和施工整治效果,结合其它铁路线岩溶整治经验对岩溶整治原则进行探讨。研究结论:高速铁路岩溶地面塌陷整治范围应扩大至易塌陷区地表黏性土厚度不大于20 m(绝对厚度)的地段,在抽水需求量大、岩溶地面塌陷严重地段,线路宜采用桥梁工程。岩溶整治施工过程必须贯彻"探灌"结合原则,根据实际情况调整整治范围和深度、调整压浆参数和压浆工艺,以达到治理岩溶地面塌陷目的。     

降雨对小净距大跨度隧道开挖松动区的影响

小净距大跨度隧道在洞口段易受到浅埋偏压作用,隧道开挖会造成上覆岩土体出现大范围松动区,在降雨条件下更易出现地表塌陷与拱顶塌方。本文改进了围岩切向应力扰动系数公式,依托广州龙头山双洞八车道隧道工程,利用有限差分软件FLAC 3D对隧道洞口段在是否考虑降雨2种条件下开挖产生的松动区进行分析。分析结果表明:运用工程实际采用的双侧壁导坑法模拟开挖,隧道围岩产生的松动区范围较大且在拱顶上部产生交汇区域,中部核心土开挖时影响较小;考虑降雨渗流场之后开挖,在流固耦合作用下左右2个隧道围岩松动区面积增长分别约为30%,42%;隧道围岩松动区不对称分布和雨水渗流作用加剧了隧道偏压变形,并导致上部地表沉降最大增长33%左右。     

王双树特大桥岩溶土洞塌陷危险性评价研究

根据王双树特大桥的水文地质、工程地质条件,结合该地区岩溶发育程度和地下水状况,分析了岩溶、土洞形成过程和发展模式,对该桥岩溶产生土洞塌陷的危险性进行了评价,并提出相应的工程措施建议。     

荆河特大桥岩溶塌陷危险性分析

研究目的:随着高速铁路沉降控制标准的提高,导致桥梁基桩入土深度加大,某些岩溶地区可能引起水动力条件的改变,从而出现岩溶塌陷,如何评价桩基施工对岩溶塌陷问题的影响就显得更加重要。本文通过对岩溶塌陷的影响因素分析,分析人为因素对水动力条件的改变,尤其是桩基施工加剧了岩溶塌陷的危险性,在勘察设计时必须重视这一问题。研究结论:(1)岩溶发育程度和上覆土层性质是产生岩溶塌陷的内在因素,一般不会随环境发生变化,而水动力条件是外在因素,常常会受到人为因素的影响;(2)桩基施工对自然状态下孔隙水与岩溶水的连通性影响显著,分析评价岩溶塌陷危险性时,应考虑这一人为因素;(3)桩基施工会加剧地面变形或岩溶塌陷的危险性,对水动力条件的改变程度取决于岩溶发育程度和岩溶水与孔隙水的压力差,岩溶越发育、压力差越大,桩基施工对水动力条件的改变程度越强,越容易出现地面塌陷;(4)本文提出桩基施工可能加剧岩溶地面塌陷的危险性,对类似岩溶地区地质勘察有一定参考意义。     

浅埋隐伏型岩溶路基塌陷机理与注浆加固方法

浅埋隐伏型岩溶路基塌陷是地下水水位变化频繁和地层浅部土洞、溶洞发育,岩溶路基塌陷的形成往往 是多种机制综合作用的结果,如地下水位下降形成真空吸蚀作用、地下水潜蚀作用、列车或采石放炮震动作用等, 它威胁铁路营运安全。针对洛湛铁路益娄段岩溶发育特征与规律,利用粘土固化浆液具备施工成本低、工艺简单 易行、堵水防渗及抗震性能好等诸多优势,通过试验确定粘土固化浆液的最佳配比为:粘土粉占20％-45％,水 泥占10％-30％,水玻璃占3％-5％,固化剂1％-3％,粘土原浆漏斗粘度值为30 s,对洛湛铁路浅埋隐伏型岩 溶路基实行溶洞充填注浆和路基水平帷幕注浆并举加固,加固层的厚度一般为5 m左右。实践证明该注浆加固 方法使工程质量得到了很好的控制。     

盾构工程在岩溶发育区的综合技术与实践

论述在岩溶发育区盾构施工需考虑突水、地表塌陷、岩溶顶板塌陷、盾构机体下垂等风险。在运营期间,车辆振动可能引发地表塌陷、管片下方溶土洞坍塌,导致车辆运行存在风险。广州地铁在岩溶发育区的多条线路采用盾构施工,大多于2010年底投入运营。结合岩溶发育区盾构工程实践,总结、思考广州地铁在勘察—设计—施工建设全过程的综合处理技术。     

娄新高速公路下伏岩溶塌陷与路基相互作用及治理措施

对娄新高速公路路基场区岩溶塌陷分布发展规律及产生机理进行研究,阐明近期塌陷区形成的原因.采用有限元法研究了岩溶塌陷地基在路基荷载作用下的应力分布及采用连续配筋混凝土板跨越路基下塌陷时板的应力分布,为连续板的配筋设计提供参考.根据路基在该段的填筑情况,计算路基工程对地基的影响深度为15 m,15 m以下的溶洞对路基工程稳定性的影响可不考虑,结合地下塌陷向地表的传递规律提出预测塌陷的土洞最大可能深度的方法.根据分析结果提出了该段岩溶路基的处治方案.     

兖石线临沂某段岩溶路基塌陷勘察与分析

兖石线临沂某段两线间及上行线右侧路肩、路基边坡、坡脚、取土坑于2008年9月突然发生多次塌陷,对行车安全构成威胁.通过采用工程地质调绘、物探和钻探相结合的综合勘察方法,基本查清了塌陷区地质特征和岩溶、土洞发育及分布情况.研究和分析了塌陷产生原因,并对路基塌陷提出了合理的治理措施建议.     

深覆盖型岩溶对铁路客运专线的影响评价

结合工程实例,分析研究深覆盖型岩溶塌陷的影响因素、发育过程和机理,对研究区岩溶土洞塌陷的危险性进行了现状和预测评价,为铁路客运专线工程的设计提供依据。     

兖石线K169岩溶路基塌陷原因分析及整治

结合兖石线K169处岩溶路基塌陷工程实例,分析了岩溶路基塌陷原因。采用压力注浆方案对塌陷区域进行工程整治,重点介绍了压力注浆的工艺流程及质量控制方法。     

变坡面浅埋偏压隧道松动围岩压力计算方法

根据变坡面浅埋偏压隧道的结构和受力建立计算模型,由计算模型推导隧道深、浅埋侧棱体横截面面积的计算公式;再根据极限平衡法求解变坡面浅埋偏压隧道深、浅埋侧的推力,进而推导出变坡面条件下浅埋偏压隧道松动围岩压力的计算公式。由计算公式可知:当地面坡度增大时,水平侧压力系数也随之增大;随着两侧土体对拱顶上覆土层推力的增大,拱顶的垂直土压力减小而隧道的水平侧压力增大。以贵广高速铁路贺街隧道洞口的变坡面浅埋偏压段为例,运用给出的变坡面浅埋偏压隧道松动围岩压力计算公式进行计算,并将计算结果与规范法的计算结果和实测值进行对比。结果表明:在实际工程中,当隧道两侧土体表面坡度变化较大时,给出的变坡面浅埋偏压隧道松动围岩压力计算公式的计算结果更加切合实际。     

某高铁隧道岩溶水文地质特征及施工病害分析

研究目的:贵南高铁朝阳隧道穿过区域性的水利背斜构造,可溶岩分布于背斜两翼,洞身位于岩溶水水平循环带。隧道施工过程中,可溶岩段发生较大规模的涌水涌泥现象,并伴随出现泉水漏失、地面塌陷等环境地质问题。隧道掘进的风险评估、岩溶水及泥砂的引排工程设计、环境保护设计,都需要在分析涌水涌泥、泉水漏失及地面塌陷的相关性的基础上进行岩溶水文地质条件综合评价。研究结论:(1)隧道内的涌水涌泥均发生于岩溶水主通道附近,涌水涌泥规模与降雨量密切相关;(2)隧道施工排水完全截断了隧道进口端立新水库和出口端鱼胆水库的补给水源,造成水库干涸;(3)隧道施工排水部分截断了进口端鱼村大泉补给水源,造成泉水减流;(4)岩溶地面塌陷发生于隧道涌水水源补给区(洞丢村)岩溶谷地内,洞身开挖排水降低地下水位导致地面塌陷集中产生;(5)本研究成果对岩溶发育区隧道工程勘察具有指导意义。     

岩溶路基整治施工技术

结合襄渝线增建第二线工程安康至梁家坝YD1K437+128.87~YD1K437+548.56段、YD1K438+705.44~YD1K445+075.42段岩溶路基整治施工实践,介绍根据岩溶地表塌陷分析评分85分以上、评分在70~84分地段,覆盖土厚度和填方厚度之和小于15 m,且基岩面以下10 m深度内存在溶洞的地段,基岩裸露地段,地面以下15 m深度内存在溶洞的地段分别制定加固措施及施工方法、施工工艺、质量控制及注浆效果检测评价方法、环境保证措施等,实践证明该段岩溶路基注浆施工技术是可行、合理的。     

周家村岩溶地面塌陷原因分析及环境影响评价

研究目的:通过对湘桂铁路周家村大溶江双线特大桥钻孔灌注桩施工引起岩溶地面塌陷原因的分析,评价岩溶地面塌陷对地下水环境和地基稳定性的影响。研究结论:施工机械振动是诱发本区脆弱地质环境下岩溶地面塌陷的主要原因,施工完毕后,岩溶地面塌陷对本区地下水环境和地基稳定性的影响不大;高速铁路建设中应充分考虑施工中引起的岩溶地面塌陷对周围环境的影响。     

盾构隧道长期渗水对地表沉降及管片内力的影响

以上海地铁盾构隧道为例,建立盾构隧道渗流模型,设置不同渗流程度及水位边界条件,分析长期渗流条件下隧道周围土体的孔压分布规律、地表沉降规律和管片内力变化规律.分析结果表明:渗流越严重,孔压降低越明显,地表沉降越大;孔压、地表沉降和管片内力的变化规律一致,且在保持地下水位不变的条件下,三者达到稳定状态的时间几乎相同;渗流使管片内力发生明显改变,管片内力的改变量与渗流的严重程度和地下水位变化情况密切相关;在渗流严重且没有外部水源补给情况下,长期渗流使地下水位不断下降,导致隧道拱腰处的管片内力增加量最显著,对地铁盾构隧道的安全运营造成严重威胁.     

潮汐变化岩溶地区桩基施工技术研究

以肇庆新区康盛花园项目岩溶发育区块桩基施工为例,重点介绍了水位呈“潮汐式”变化工况下桩基施工技术。针对岩溶发育地区桩基水位“潮汐式”变化给桩基施工带来对桩基泥浆护壁冲刷岩溶,形成泥浆护壁困难,水土流失严重,桩基施工过程中扰动引起反复塌陷,溶洞填充后仍为流速状不稳定等问题,通过利用电磁波跨孔CT法探测技术进行溶洞探测,加强“潮汐”水位观测,注浆加固作业范围土体,多层钢护筒跟进以及利用气举反循环法进行桩基清孔等多种辅助技术措施,成功解决了潮汐水位变化岩溶发育地区桩基成孔的相关难题,确保了工程质量和施工安全,丰富了施工经验,对建造类似工程具有较好借鉴意义。     

岩溶区地铁隧道相似模拟试验研究

采用室内相似模型试验方法对广州地铁沿线岩溶地质进行了试验模拟,研究不同位置、不同大小的溶洞和土洞对隧道衬砌结构特定点应变和衬砌结构稳定性及隧道周围土压力三者产生的影响.研究结果表明:衬砌结构正下方的岩洞会减小衬砌周围的土压力,也会减小衬砌结构上各特定点的应变;衬砌结构右侧的土洞会大大减小衬砌结构的强度.     

岩溶发育地区盾构掘进技术

以广州地铁八号线北延段施工9标为例,研究盾构机在岩溶发育地区掘进技术。盾构掘进前,采用区间地质补勘、溶(土)洞处理等措施,提前探明溶(土)洞并完成处理工作。掘进过程中,通过观察排泥量、注浆压力及注浆量情况,提前发现未探明溶(土)洞,及时采用双液浆注浆进行溶(土)洞处理,避免掘进中造成盾构机栽头、沉陷。