含软弱结构面的溶洞地基稳定性分析

网上有关“含软弱结构面的溶洞地基稳定性分析”话题很是火热 ，小编也是针对含软弱结构面的溶洞地基稳定性分析寻找了一些与之相关的一些信息进行分析
，如果能碰巧解决你现在面临的问题，希望能够帮助到您 。

组成岩溶区溶洞的岩体主要为碳酸盐岩 ，由于地质构造作用
，岩体中往往发育有节理、劈理，或发育有方解石脉 ，它们均可视为软弱结构面，其抗剪强度比周围岩体低很多
。岩体中的软弱结构面是影响地基稳定性的主要因素
，对于这类地基的稳定性评价可采用极限平衡法和弹塑性理论进行分析。

2.4.1 极限平衡分析法

当溶洞内壁存在两组或以上的软弱结构面，洞体处于极限平衡状态时的稳定性(图2-8) 。

图2-8 溶洞洞壁块体 、洞顶块体的稳定性

Fig.2-8 Stability of rock in cave wall and cave roof

(1)溶洞洞壁块体的稳定性系数Fs：

Fs=(W2cosαtgφ1+c1L4)/(W2sinα) (2-10)

式中：φ为结构面的L4内摩擦角(度)；c1为结构面的L4的黏聚力(kPa)；a为结构面的L4的倾角(°)；W2为块体的重力(kN)
。

(2)溶洞洞顶块体的稳定性系数Fs：

岩溶区溶洞及土洞对建筑地基的影响

式中：c1为结构面的L1的黏聚力(kPa)；c2为结构面的L2的黏聚力(kPa)；α为结构面的L1的倾角(°)；β为结构面的L2的倾角(°)；γ为岩体的重度(kN/m3)。

当Fs≥2时 ，块体稳定；当Fs＜2时
，块体不稳定 。

2.4.2 弹塑性理论分析法

当溶洞周围岩体发育有软弱结构面时，可以运用弹塑性理论求出软弱结构面处的应力状态 ，然后用库仑—摩尔强度准则对其进行稳定性判别。

根据材料力学知识
，已知一点应力状态求与大主应力作用面成β角度的任意斜截面上的法向应力σ与剪应力τ的公式为：

岩溶区溶洞及土洞对建筑地基的影响

在这种应力状态下溶洞地基稳定性，主要决定于洞壁岩体内结构体强度及结构面强度
。在结构面控制下岩体稳定性主要决定于结构面抗滑稳定性 ，其合理破坏判据为库仑方程
，即

τ=σtgφ+c (2-13)

其稳定性条件为：

岩溶区溶洞及土洞对建筑地基的影响

式中：K为结构面抗滑稳定性系数；T为作用于结构面的滑动力；σ为作用于结构面的法向应力。已知：

岩溶区溶洞及土洞对建筑地基的影响

如图2-9所示，洞壁围岩内任一点结构面上(如B点)：

β=90°-α

图2-9 含结构面溶洞地基应力示意图

Fig.2-9 Stress in cave foundation with structural plane

则该处作用于结构面上的法向应力及剪应力分别为[34]：

岩溶区溶洞及土洞对建筑地基的影响

结构面位置是固定的(其倾向
、倾角不变) ，而作用于结构面不同位置上的应力及径向角α是变动的(如从结构面B点到A点
，径向角为α变化到α0) 。从图2-9上的几何关系可得到：

岩溶区溶洞及土洞对建筑地基的影响

式中：r为溶洞中心O点到B点的距离

溶洞周边应力状态公式为：

岩溶区溶洞及土洞对建筑地基的影响

式中：a为O点到A点的距离；P0为原岩初始应力
。

将溶洞周边应力状态公式(2-18)及式(2-17)代入式(2-16)得：

岩溶区溶洞及土洞对建筑地基的影响

上式整理后，得：

岩溶区溶洞及土洞对建筑地基的影响

根据式(2-20)可以检核B点处的岩体是否破坏 ，根据极限平衡条件τ=σtgφ+c，得：

岩溶区溶洞及土洞对建筑地基的影响

利用(2-21)式
，通过试算法求得r，半径r范围内的岩体都将产生破坏。

岩溶地区桥梁桩基的处治措施？

岩石的透水性创造了水和可溶性岩石广泛接触的可能性 ，使溶蚀作用不限于岩石的表面
，还能向深部发展 。岩溶、土洞等不良地质作用和现象都会影响地基稳定
。铁路 、公路等工程建筑则会遇到路基稳定性问题。

扩展资料：

洞室围岩稳定性问题：地下洞室被包围于岩土体介质（围岩）中，在洞室开挖和建设过程中破坏了地下岩体原始平衡条件 ，便会出现一系列不稳定现象
，常遇到围岩塌方
、地下水涌水等 。一般在工程建设规划和选址时要进行区域稳定性评价，研究地质体在地质历史中受力状况和变形过程
。

做好山体稳定性评价 ，研究岩体结构特性
，预测岩体变形破坏规律，进行岩体稳定性评价以及考虑建筑物和岩体结构的相互作用。这些都是防止工程失误和事故 ，保证洞室围岩稳定所必需的工作 。

岩溶地貌不仅在碳酸盐岩石地区发育
，而且在其他可溶性岩石(硫酸盐、卤化物)分布区也可见到，但以碳酸盐岩石地区的岩溶地貌最为广泛和壮观
。

参考资料：

参考资料：

1桩基加固

（1）对软弱地层或砂层 ，使用护筒支护法来进行加固施工。沉入护筒的施工可通过钻机机械来进行，并在钻机的钻杆上装置压杆
，通过钻机钻杆 、钻进压力，来加快钢护筒的沉入速度 。

（2）桩基所处岩层的裂隙在不断扩大的情况下 ，应加大泥浆的实际比重
，不仅要使用优质的黏土还要在泥浆搅拌中添加适量的锯末、火碱
、水泥，来增强胶体的悬浮能力。一旦裂缝扩散情况严重 ，应及时采用水下灌注法或钢护下沉来进行对裂缝进行灌注混凝土
，能够在混凝土搅拌中提高水泥浆强度，从而能够消除或减小岩层裂隙 ，待混凝土强度达到标准值再在进行冲进钻孔
。

（3）如果桥梁桩基处于多层暗河或溶洞等地质情况
，可通过采取抛填片石或粘土袋、设置钢护筒防塌孔来进行挤填冲锤岩层的溶洞空间，其中设置钢护筒防塌孔是目前大部分地区推广采用的加固措施。

2 采取合理钻孔方式

（1）桥梁桩基地层如果出现溶洞可选择钻孔钻方式进行钻孔 ，当钻孔离开岩面应当切换至冲孔法进行成孔 。

（2）在溶沟 、溶槽
、溶洞中进行施工钻孔时
，通过采用抛填粘土、碎石 、片石进行夹边冲击，以确保基面作业冲击强度均匀 ，以防卡钻
、孔斜
。

（3）桥梁桩基穿插溶洞过程中，应当要结合实际勘察地质资料
，当钻孔施工距溶洞上面板约2米时，必须减轻钻机的冲程 ，增大泥浆的比重
，降低冲钻的速度，将溶洞上面板逐渐击穿 ，在击穿溶洞面板过程中务必避免因一锤穿顶而引起卡钻。

（4）在对桩基进行钻孔过程中
，斜岩的处理是延迟孔桩施工工期的最主要原因，同时也是在岩溶地区进行孔桩施工的技术难点 ，为此根据斜岩实际地质条件
，制定合理的处理方案 。在钻孔过程中一旦出现偏孔过大的情况，应当迅速回填块大、质硬的片石来进行冲进 ，同时要降低钻进频率与提锤高度
，提锤高度控制在0.5m～0.7m为宜
。修正偏孔后，按正常方式进行钻孔。

3 合理灌注混凝土

（1）提高混凝土运输与生产能力 ，实行对混凝土的集中搅拌，来保证连续灌注混凝土 。

（2）提高混凝土的存储量
，避免混凝土在灌注过程中由于数量不足因导管埋深过浅发生断桩
。

（3）在灌注混凝土过程中应当增加导管的埋深，在灌注过程中施工技术人员要实时检测混凝土面的高程 ，对灌注过程中准确判断灌浆速度
，防止混凝土面下降变速引起导管悬空出现断桩。

（4）在灌注过程中应增加灌注混凝土的高度，通常情况下灌注高度高于设计高程1m～2m ，以免混凝土面下降在灌注完成后影响桩基 。

4 科学变更桩基形式

（1）当挖 、钻孔桩在穿插溶洞进入桩基岩层中
，其深度至少大于5倍的桩径，如果真实值小于该标准要求时 ，应结合实际地质资料来进行验算或加深
。

（2）如果桥梁桩尖出现下伏溶洞的情况
，在进行穿插溶洞或将桩尖置于溶洞上顶面之前，应当根据经验和验算设计。在一般情况下如果基岩完整上顶面板厚度大于15m ，溶洞与顶板厚的孔径比不小于2时
，不必处理桥梁桩基的基底溶洞，应该将桩基直接穿插溶洞 。

（3）在布置桩基形式过程中 ，要考虑桩基产生负摩擦力带来的影响。一般土石对地基进行扰动都会因自重作用产生下沉
、固结
。尤其是因地下水被过度开采而引起软弱地基层的桩基产生下沉固结，产生产生向下摩擦力
，也就是负摩擦力，增加了桥梁桩基的轴向荷载 ，可能引起桥梁桩基的破坏。当桩基穿插于岩溶层
，并支立于固结岩层，则应当忽略岩溶层对桥梁桩基内侧产生的摩阻作用 ，因为桥梁桩基与岩溶层之间产生的摩阻力远小于桩侧与普通地层之间产生的摩阻力 。

5 岩溶地区桥梁桩基的施工步骤

（1）施工前期技术人员要收集建筑地质详细资料
，充分了解到施工条件、打桩设备等因素，选择合理桩型
。在岩溶地区处理桥梁桩基应主要使用人工挖孔桩与冲孔灌注桩等方式。如果岩溶所处地质排水方便 、水位较低 ，并对环境没有造成恶劣影响
，应优先使用人工挖孔桩方式进行施工作业 。桩基桩长是由持力层控制的
。在岩溶地区桩基常用嵌岩方式进行打桩，同时嵌岩深度要适当 ，不要过深。桩截面尺寸通过桩型的施工要求来确定
，来确定承台底面初步标高 。

（2）当桩基受到偏心受压时，桩基要根据荷载合力作用点位置来进行布置 ，并确定桩数
。如果没有根据荷载作用点布置，应增加实际桩数的15%
，并通过荷载验算。在计算水平荷载时，要以实际水平承载力与各桩基承载力总和进行比较 ，取其较大值作为设计桩数 。桥梁桩基间的距离过大
，增加承台的体积，提高了项目造价；如果桩基间距离过小 ，则不能发挥桩基的承载力
，给施工增加了难度
。常见岩溶地区的桥梁桩基采用挖孔灌注桩，心距控制在2倍的设计桩身直径范围内；如果采用扩底钻灌注桩 ，心距控制在2倍的设计扩大端直径。在平面内板可以布置为三角形
、梅花形、方形 。为让各桩在桩基中受力均匀
，在布置过程中尽量让桩群截面形心与上部荷载重心接近。

（3）在岩溶地区对桥梁桩基的基岩厚度有着明确规定，桩端基岩的厚度必须大于4倍的桩径且不小于4.5m ，但对于空间较大的溶洞
，对抗弯强度进行验算
。除此以外，对桩端应力范围内基岩 ，应验算其倾覆以及凌空面滑移的可能性。

岩溶地区桥梁桩基施上主要由当地地质条件决定的，若无覆盖层或覆盖层很浅时
，宜采用先下钢围堰后成桩方案 。若覆盖层较厚，且覆盖层较软承载力较小 ，则宜采用先成桩后下钢围堰方案
。岩溶地区桥梁施工工序繁多
，质量要求高。但是，只要施工技术人员认真学习有关标准 ，切实贯彻执行施工技术的各种规程规范
，坚持开展全员 、全过程的质量控制，切实把好施工技术这一关 ，一定取得较好成效 。

关于“含软弱结构面的溶洞地基稳定性分析 ”这个话题的介绍
，今天小编就给大家分享完了，如果对你有所帮助请保持对本站的关注！