岩土工程勘察遇岩溶基究

时间:2018-03-27 论文范文 我要投稿

    论文关键词:岩溶 岩土工程勘察 岩溶地基
    论文摘要:
为了使岩溶地区岩土工程勘察技术与质量、地基处理设计以及施工水平得以促进提高, 本文分析了岩溶的成因、特点以及分布, 介绍了当前岩溶地区岩土工程的基本勘察方法和探测技术,并且汲取借鉴前人理论经验,总结了安全、合理处理岩溶地基的方法。  
  1.前言
  岩溶又可以称为 “喀斯特”,它是可溶性岩石如泥灰岩、石灰岩、岩盐层、大理岩、石膏等,在水的长期作用下经过物理、化学变化而形成的溶沟、溶洞、裂隙、石芽、暗河、钟乳石、漏斗等地质形态的总称。目前我国三分之一以上的国土面积分布着可溶性碳酸盐岩,约为344万km2, 而碳酸盐岩出露面积约为91万km2,其中贵州、广西、云南、四川、湖南、湖北、河北、山西、新疆、西藏、内蒙、青海等地均有大面积出露,具备了岩溶发育的基本要求。目前越来越的专家学者日益重视岩溶这一特殊的地质现象,并从诸多方面加以研究分析,如岩溶的形成机制、条件、类型以及作用因子、形态发育等,并在许多研究方面取得突破和成功。伴随经济的日益发展和西部大开发的深入落实, 工程建设项目广泛涉及岩溶地区,因此岩土工程勘察的技术水平要不断提高以适应岩溶地区工程项目的需要。
  2.岩溶的形成条件。
  2.1存在大量可溶性岩石
  喀斯特地貌广泛分布在我国西南地区,因为这些地区广泛存在岩溶发育主体-可溶性岩石,这是岩溶形成的基本条件。其中硫酸盐岩、碳酸盐岩以及卤化盐岩在水的长期侵蚀溶解作用下,形成了奇特的喀斯特地貌,广泛分布在地表及地面。
  2.2岩石的透水性
  岩石本身具有的裂隙和孔隙为流动水的下渗提供条件。岩石的透水性随着裂隙的增大而增强,岩溶现象也越发明显。岩溶作用的强弱影响着溶洞的大小,以及地下管道复杂程度,岩溶作用越强,地貌发育越完整,并逐渐形成不断增大、完善的地下循环网。
  2.3流水的溶蚀、动力作用。
  二氧化碳是岩溶地貌形成的必要条件,空气、矿物风化以及有机物的分解是水中二氧化碳的主要来源。二氧化碳与水反应生成的碳酸,这个反应赋予了水溶蚀的能力。流水的动力作用增强了水的溶蚀能力,流水作用使水中的二氧化碳得到及时补充,以保证水的溶蚀作用不断进行,溶蚀能力不断加强巩固。与此同时流水带动水中砂石碎粒与岩石产生机械摩擦,进一步的侵蚀有利于岩溶作用的不断加强与深入。
  2.4气候的影响
  我国西南地区地表径流较为稳定,流水下渗作用连续,得益于这些地区湿润的气候条件,降水规律且降水量大使流水得以及时补充和更新,岩溶作用得以不断进行。
  3.岩溶地区工程施工存在的问题
  3.1地基稳定性受岩溶引起的地表破坏、形变影响
  水库渗水、桥涵下沉开裂、建筑物损坏等现象是岩溶作用的结果。岩体洞穴顶板形变造成地基不稳定;岩溶岩面起伏造成土质地基的不均匀压缩形变;岩溶水流无规则变化造成工程施工及建筑使用的不便。这些现象不仅阻碍生产生活的顺利进行,并且危及人的生命财产安全。
  3.2工程施工的地基处理受岩溶影响存在一定难度。
  岩溶地区地基处理异常复杂受诸多因素影响,如岩溶面的标高起伏高低不一,各溶洞连通性难以确定, 水流变化无规律,形成岩洞的大小方位无规律可循,时常有同一垂直面出现多个岩洞的情况。
  4.岩溶地区岩土工程勘察方法及探测技术
  目前岩溶地区岩土工程勘察方法及探测技术,通常采用钻探这一常规手段, 但由于该法成本高、勘探周期长,不可能全面探明复杂的岩溶分布情况。因此要求采用综合物探的方法对岩溶进行立体勘探,才能解决某些地质学方法无法解决的问题。
  4.1工程地质调查与测绘
  包含了地层岩性、水文地质、岩溶地形地貌的调查测量及试验。如勘察岩溶的一般发育区,应重点摸清溶沟、溶洞的分布状况、规模大小,以及充填性、危害性等等。勘察岩溶的发育区:由于岩溶发育区地基十分复杂,应重点摸清基岩溶洞的分布状况、规模大小,以及充填性,溶洞间连通性,地下水的径流流向,地下水与地表水的水力联系等。工程地质调查与测绘的方法实用简单,能较为直观获得野外工程地质资料。
  4.2地球物理勘探
  岩体中复杂的岩溶洞穴的探测适用此法,除了电阻率法、无线电波透射法、声波透射法、射气测量高密度电法、地面地震反射波法、微重力法等, 在岩土工程勘察过程中得以广泛应用的还有层析成像、地质雷达等技术。这些技术在确定岩溶溶洞、土洞及塌陷等的形态分布以及充填情况时起着不可替代的作用。由于岩溶塌陷具有复杂性、隐蔽性和突发性,单纯监测地面沉降、地面和建筑开裂情况来监测塌陷的效果并不理想,此时采用层析成像等直接监测和间接监测技术来监测塌陷则能收到良好的效果。对于隐伏的岩溶问题监测,首选地质雷达、微重力和地震面波法,其次是地震反射波法、地震折射波、电阻率成像法等。作为最理想的勘探方法之一,地球物理勘探在勘探大面积岩溶发育和深部岩溶分布状况上有着不可替代的作用,但探测结果的准确性易受地理位置地等因素干扰影响。
  4.3工程地质原位测试技术
  通过采用动力触探试验、原位标准贯入试验,对溶洞、土洞中充填物、岩溶塌陷堆积物的地基土承载力和工程地质性质进行探测。该技术具成本低、操作简单的特点,在各岩溶地区得以广泛应用。
  4.4遥感技术
  包括航空遥感、侧视雷达遥感、热红外遥感、地球资源卫星遥感(MSS、TM、SPOT)等技术,遥感技术具有重复性好、勘测范围大等特点,利于从总体研究岩溶地形地貌、地质构造、岩溶层组划分等,因此被广泛应用于岩溶地区大型工程的岩土工程勘察工作,而民用与工业建筑不常用。
  4.5示踪试验
  用荧光染料等示踪剂对岩溶地下水联通进行测试及长期监测研究,以测明岩溶的发育程度和溶洞分布、连通情况。该方法简单方便,可信度高,但不适用于无地下水的溶洞。
  4.6模型试验
  采用一定规模的模拟试验装置,模拟土层沙砾在诸如不同水动力条件的岩溶塌陷过程,以此探求岩溶地基的稳定性。该法通常用于研究岩溶的塌陷。
  4.7插钎试验
  在地基基坑开挖后,用一定长度钢钎以相同间距插入上覆土层的方法,探明土层中是否存在发育中的岩溶土洞或塌陷软弱层。该法具有施工简单、经济实用、效果显著的特点。

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