基于变形控制的岩溶区基桩承载力研究

深入分析了岩溶区基桩的承载机理及侧阻端阻的传递规律,建立了合理基桩侧阻端阻荷载传递模型,该模型可充分考虑桩周岩土体的加工软化和加工硬化型土的不同特性及桩端沉渣对基桩承载力的影响.在此基础上,根据桩侧土(岩)与桩端岩层阻力的发挥程度,推导得出了桩顶沉降量与桩顶荷载之间的关系式,从而通过桩顸沉降量来确定岩溶区基桩的竖向承载力.最后,结合自平衡静载试验,对理论方法进行了验证.实测荷载一沉降曲线与理论曲线吻合良好.     

岩溶地区公路修筑技术研究

为解决岩溶地区公路建设面临的工程技术、环境保护和可持续发展等诸多难题,通过大量调研分析、室内外试验、理论分析和数值计算,对岩溶地区公路建设中地质勘察、基础稳定性评价、筑路材料资源利用、工程病害处治和岩溶环境保护等五大方面的关键技术进行系统研究.开发了隐伏溶洞顶板变形监测技术与装置,隐伏溶洞精细探测技术,建立岩溶地区公路工程综合勘察技术体系;提出含隐伏溶洞地基公路路基稳定性评价方法、桥基承载力确定新方法;揭示岩溶水作用下路基变形破坏机理,提出相应公路岩溶病害防治技术;研发了路面抗滑耐磨材料、机制砂高性能混凝土;提出岩溶生态环境影响评价方法、公路路域植被变化规律,研发了岩溶水污染控制技术与处理设施等.     

野三关隧道特大溶洞崩塌堆积体处治施工技术

介绍沪蓉西高速公路野三关隧道特大溶洞崩塌堆积体内超前支护、洞身开挖、基底处理的具体施工工艺。施工中采用长管棚跟管钻进、超前预注浆、台阶法开挖、工字钢支撑、基底注浆加固等处理措施,取得了较好的效果。     

岩溶隧道瞬变电磁三维超前探测技术研究

针对岩溶发育地区隧道开挖时现有地质预报技术对岩溶突水较难做出准确预测的问题,设计出大断面三维多匝小回线瞬变电磁探测技术。依据岩溶发育特点,采用数值模拟方法对隧道掌子面前方25 m和50 m处不同体积富水溶洞进行模拟,研究掌子面前方不同距离和规模的低阻异常体瞬变电磁响应特征。基于数值模拟结果,在张吉怀铁路古丈隧道岩溶发育段进行探测验证,结果表明： 1）溶洞模型在二维视电阻率等值线断面图上25 m和50 m处形成闭合、视电阻值小于60 Ω·m的低阻区,低阻区与设计的模拟体的位置和范围一致; 2）大断面三维多匝小回线瞬变电磁探测三维显示结果与现场实际揭露情况基本吻合,采用该技术能够准确预报掌子面前方17~30 m、隧道两侧20 m到隧道中轴线的充泥含水溶洞。     

综合超前预报方法在岩溶区隧道不良地质体探测中的应用

岩溶区隧道施工过程中易发生涌水突泥等灾害事故,为保证岩溶区隧道的施工安全,降低施工灾害发生的概率,施工前有必要对隧道进行超前预报。依托湖北省保宜高速公路尚家湾隧道,通过地质分析研究了尚家湾隧道的岩溶发育特征,利用 TSP超前预报系统和地质雷达等物探手段对尚家湾隧道的地质缺陷体进行了探测,并结合短距离钻探进行对比分析,探测结果与现场实际揭露情况基本吻合。综合采用 TSP 超前预报系统和地质雷达可较为精确预报岩溶区隧道的不良地质,其预报手段可供类似工程借鉴。     

岩溶区河流下小断面隧道施工

依据西南成品油管线隧道穿越岩溶区河流施工的工程实践，介绍了岩溶区河流下隧道施工时特殊情况下的岩石爆破方法，提供了隧道发生涌水、围岩变形和穿越溶洞时的施工办法和有关措施。提出了岩溶区河流下隧道施工的建议。     

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。     

岩溶隧道地质构造与围岩等级的划分

研究目的:对于碳酸盐岩的围岩等级划分,往往和非可溶岩有所混淆,因此围岩等级的划分往往偏低。通过在断层部位和影响范围取样,作偏光鉴定及岩石力学试验,加之隧道内施工地质测绘资料,对碳酸盐岩的围岩等级和稳定性给予重新的定位和评价。研究结论:碳酸盐岩受断裂构造影响,其岩石强度的大小,与断裂距离远近有关。但由于方解石的再胶结作用,岩石强度虽然大大降低,但岩体整体性仍显较好,因此围岩等级划定可以较非可溶岩类予以提高;岩溶地质灾害地段与碳酸盐岩围岩是突变性的,应按特别加强设计进行处理。     

地铁隧道单个圆形溶洞地基渐进性破坏模型试验研究

根据相似理论,设计平面应变模型试验系统,研究地铁隧道存在单个圆形溶洞时,在注浆压力作用下岩溶地基渐进性破坏特点。试验中采用圆柱形气囊模拟注浆压力。对逐级加载过程中土层压力的变化规律进行研究,并对加载过程中土层的位移进行讨论,绘制顶板破坏时的破裂面图。最后,根据相似系数换算成原型值,得到导致地基失稳破坏的极限荷载。     

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.