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        巖土工程師專業(yè)輔導(dǎo):巖溶地區(qū)地基基礎(chǔ)的應(yīng)用分析(1)

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        1、巖溶概況
            巖溶地貌是具有溶蝕力的水對(duì)可溶性巖石進(jìn)行溶蝕等作用所形成的地表和地下形態(tài)的總稱。又稱喀斯特地貌。它以溶蝕作用為主,還包括流水的沖蝕、潛蝕,以及坍陷等機(jī)械侵蝕過(guò)程。按出露條件分為:*露型喀斯特、覆蓋型喀斯特、埋藏型喀斯特。巖溶地貌分布在世界各地的可溶性巖石地區(qū),占地球總面積的10%。可溶性巖石有3類:①碳酸鹽類巖石;②硫酸鹽類巖石;③鹵鹽類巖石。
            中國(guó)巖溶地貌分布廣、面積大。主要分布在碳酸鹽巖(石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r等)出露地區(qū),面積約91~130萬(wàn)平方千米。主要分布在廣西、貴州、云南東部和廣東北部,是世界上的巖溶區(qū)之一。
            2、巖溶的一般形態(tài)和形成原因
            巖溶是主要形態(tài)有溶洞、溶溝、溶槽、裂隙、暗河、石芽、漏斗及鐘乳石等,是可溶性巖受水的化學(xué)和物理作用的結(jié)果。巖溶發(fā)育的基本條件:1)具有可溶性巖層,2)具溶蝕能力和流量足夠的水,3)地下水有下滲、流動(dòng)的途徑。
            一般地說(shuō),硫酸鹽巖層、鹵素類巖層巖溶發(fā)展速度較快;碳酸鹽類巖層則發(fā)展速度較慢。質(zhì)純層厚的巖層,巖溶發(fā)育強(qiáng)烈,且形態(tài)齊全、規(guī)模較大;含泥質(zhì)或其他雜質(zhì)的巖層巖溶發(fā)展較弱。結(jié)晶顆粒粗大的巖石,巖溶較為發(fā)育,結(jié)晶顆粒細(xì)小的巖石,巖溶發(fā)育較弱。巖溶的發(fā)育是緩慢的,在建筑物使用年限內(nèi)可認(rèn)為是不變的。
            覆蓋在巖溶面上的沖積、洪積層,在地表水下滲或地下水升降變化的情況下,土顆粒沿巖溶、洞穴裂隙帶走,使上層土形成空洞而形成土洞。土洞是巖溶作用的產(chǎn)物,土洞其下基巖必有巖溶水通道,土洞常分布于溶溝西側(cè)和落水洞、石芽上口等位置。
            3、巖溶探查及其施工問(wèn)題
            工程地質(zhì)勘察的目的是為設(shè)計(jì)和施工提供工程地質(zhì)依據(jù)。但在巖溶地區(qū)巖石面高低起伏變化大,巖石露頭無(wú)連續(xù)性和規(guī)律性,表層巖層往往十分破脆[1]。普通的地質(zhì)鉆探難度大,很難反映場(chǎng)地的巖溶情況,經(jīng)常不能完全滿足設(shè)計(jì)要求,往往在施工過(guò)程中還要對(duì)場(chǎng)地環(huán)境進(jìn)行復(fù)查,給地基處理、基礎(chǔ)選型方案的選擇帶來(lái)很大難度,造成工期長(zhǎng),造價(jià)高,施工質(zhì)量還難以保證[2]。所以,在巖溶場(chǎng)地的勘察工作中不能單純依靠鉆探忽視物探,要兩相結(jié)合,互相認(rèn)證??刹捎秒姺?、電磁法探測(cè)基巖埋深、土洞,劃分上覆松散沉積層序和風(fēng)化帶,采用跨孔電磁波計(jì)算機(jī)層析成像(ct)技術(shù)探測(cè)地下洞穴、隱伏斷層、破碎帶。結(jié)合利用傳統(tǒng)鉆探孔,將部分孔加深作為電磁坡發(fā)射及接收井,即可實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)到面(剖面)的探查成果。
            由于巖溶的形態(tài)和特點(diǎn)巖溶地區(qū)工程活動(dòng)中常見(jiàn)下列的一些現(xiàn)象、問(wèn)題:1)鉆探或沖(鉆)孔樁作業(yè)時(shí),發(fā)生漏漿、漏水、塌孔、卡鉆、埋鉆、掉鉆、偏孔;2)同一承臺(tái),樁長(zhǎng)相差甚大,數(shù)米到十余米;3)地質(zhì)鉆孔見(jiàn)巖與鉆(沖)樁、人工挖孔樁見(jiàn)巖不一致;4)出現(xiàn)超長(zhǎng)樁;5)人工挖孔樁出現(xiàn)涌水、涌砂、掉入土洞;6)預(yù)制樁壓(打)破頂板忽然掉入洞穴,深層攪拌樁掉入洞穴;7)靜壓(錘擊)預(yù)制管樁斷樁率高,斷樁率10,甚至有的高達(dá)30~60%;8)地面塌陷,相鄰建筑沉裂;9)同樁抽芯,幾個(gè)鉆孔完全不一樣。
            4、巖溶地基的評(píng)價(jià)
            巖溶不良地質(zhì)構(gòu)成的巖溶地基經(jīng)常引起地基承載力不足、不均勻沉降、地基滑動(dòng)和塌陷等地基變形破壞[3]。隨著越來(lái)越多的工程興建在巖溶地區(qū),巖溶地基問(wèn)題就成為工程建設(shè)中的突出問(wèn)題,加強(qiáng)巖溶地基穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià),采用合理、經(jīng)濟(jì)的地基處理措施,有著重大的技術(shù)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)意義。
            巖溶地基分析評(píng)價(jià)過(guò)程的一般步驟為:實(shí)際洞體→幾何模型→力學(xué)模型→數(shù)學(xué)模型→計(jì)算方法→結(jié)論。其核心內(nèi)容是力學(xué)模型、數(shù)學(xué)模型及計(jì)算方法的研究。近年來(lái)在該領(lǐng)域內(nèi)的研究取得較大進(jìn)展,對(duì)巖溶空洞地基穩(wěn)定性的分析評(píng)價(jià)經(jīng)歷了從定性→半定量→定量的過(guò)程。
            定性評(píng)價(jià)法適用于初勘階段選擇場(chǎng)地及一般工程地基穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià),包括綜合分析法、經(jīng)驗(yàn)比擬法。其中綜合分析法可根據(jù)洞隙各項(xiàng)邊界條件,對(duì)比表1中所列影響洞體的諸因素進(jìn)行綜合分析并作出評(píng)價(jià)。
            表1洞隙穩(wěn)定性定性評(píng)價(jià)