贵阳某隐伏横向溶洞地基处理稳定性分析
7页1、贵阳某隐伏横向溶洞地基处理稳定性分析简要:摘要 岩溶地基的稳定性是地面建筑平安的重要保证。以贵州南明区某高层建筑的巨型溶洞处理为例,采用结构力学近似法和有限元分析法分析建筑荷载下溶洞顶板稳定性。通过数值模拟软件摘要 岩溶地基的稳定性是地面建筑平安的重要保证。以贵州南明区某高层建筑的巨型溶洞处理为例,采用结构力学近似法和有限元分析法分析建筑荷载下溶洞顶板稳定性。通过数值模拟软件 FLAC3 D 建立不同填充材料及填充范围工况的计算模型,计算在建筑荷载下,不同填充材料和填充范围下溶洞顶板及地面的应变场和应力场特征。溶洞的填充材料分别是细石混凝土和碎石,填充范围包括全区域填充和建筑一侧的局部填充。比照分析了 4 种工况情况下,溶洞上覆地基变形的特征。与试测结果的比照说明:数值计算分析与现场监测数据吻合,在处理复杂溶洞及桩基应力条件下的地基稳定性效果较好,细石混凝土的填充效果比碎石材料效果更佳,在保证建筑平安的根底上,局部填充的方案能为工程节省更多的本钱,对我国西南地区岩溶地质处理的工程设计和施工有一定的借鉴意义。关键词 岩溶处理;地基;稳定性;数值分析张贝贝; 伍廷亮; 王玉松; 晋明超,
2、工业建筑 发表时间:2022-11-05我国地域辽阔地质复杂,随着经济的开展和建筑配套的提升,将不可防止在复杂地基上修建建筑物。贵州作为全国碳酸盐岩出露面积最广的省份,其岩溶发育面积相当广泛1。近年来贵州山区在西部大开发战略的带动下,工程建设频繁,岩溶地质发育地区中工程建设不可防止,给根底工程的设计和施工带来了极大的考验,岩溶地基稳定性分析显得极其的重要。岩溶地基稳定性理论分析可分为两方面2: 一是从顶板的平安厚度来评价其稳定性,主要根据?工程地质手册?3或?岩土工程手册?4中的经验算式计算;二是从地基极限承载力的角度出发评价其稳定性,其主要依据传统的求解地基承载力的计算方法。Wang 等针对条形根底正下方存在圆形空洞的问题研究,得出空洞随着埋深的增大,其上覆岩体极限承载力提高5。王建秀等在分析岩溶塌陷的机制,提出了“盖层土体薄顶板无充填溶洞力学系统,并通过顶板极限强度判断岩溶的稳定性6。程晔等对溶洞特征影响因素和顶板岩层影响因素进行权值分配,根据最大隶属度原那么,对溶洞顶板稳定性进行评价7。文献8-10从岩溶地质特征和桩根底相对位置,将岩溶地基类型划分成 4 类,分别是竖向岩溶地基、
3、隐伏竖向溶洞地基、隐伏横向溶洞岩石地基及旁侧溶槽岩石地基,其中隐伏横向溶洞岩石地基对上覆建筑物稳定性影响最大。在实际工程中由于岩溶发育的规模、围岩性质及建筑荷载差等异较大,以上的方法应用难度大,目前国内外许多学者11-17大多结合工程实际,采用数值计算手段对岩溶地基稳定性进行分析研究,主要通过有限元软件来模拟分析,其主要思路是将研究对象离散化为较小的单元,分析单元的受力情况,从而计算结点等效荷载,最终化零为整得出整个研究对象的分析结果。在上述思路指导下,本研究结合贵阳南明区某高层建筑溶洞处理实例,通过结构力学近似分析法和数值方法分析岩溶地基的稳定性,为类似的根底工程设计和施工提供理论依据。1 岩溶发育概况研究的高层建筑位于贵阳市南明区,据区域地质图及现场勘测,场地没有规模较大的区域性断层。场地基岩具单斜产状,岩层倾向 110130,倾角 815,综合产状 12012。场地岩土单元从上至下主要由填土、三叠系安顺组(T1)灰岩、白云质灰岩等组成,其中灰岩从上之下可分为两局部组成,分别是强风化灰岩和中风化灰岩。352 个钻探孔中,共有 65 个孔见溶洞(溶隙),溶洞位于三叠系安顺组(T1)灰
4、岩层,在空间上分布极不均匀,溶洞多数为全充填,少数为空洞,岩溶发育率为 18.5%,溶洞发育高度最高达 29.6 m,在研究区的中部多个溶洞在横向上联通,形成巨型隐伏横向溶洞,该岩溶发育的高度约为 10 m,向两侧逐渐降低,直至尖灭为止,倾斜长度为 32 m,在侧向上根据发育情况不同,溶洞剖面发育情况如下列图 1 所示,溶洞断面尺寸如图 2 所示,现场揭露和钻孔资料可知上覆杂填土厚度约为 2 m,高风化灰岩厚度约为 24 m,下部均为中风化或地风化灰岩。洞内底部沉积一定厚度的黏土层,在丰水期,可接受地表水的补给,溶洞有进一步发育的空间,对建筑平安存在较大隐患。该类型的溶洞体型较大,随着上覆根底的载荷提高,主要溶洞的顶部弯曲变形并发生垮落。2 隐伏横向溶洞稳定性分析2.1 结构力学近似分析法根据溶洞顶板的完整性和实际状况,假定溶洞顶板为梁或板的受力状况,按溶洞顶板抗弯厚度进行验算所需的平安厚度。溶洞顶板为完整性较好的厚层状时,可按四周嵌固的板验算顶板的稳定性8。反算所需的顶板平安厚度 z,可由式(1)确定: (1)式中:q 为长边每延米均布荷载;L、b 为洞的长、短径; 为岩体的弯曲强度
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