岩溶地基的類型與評價

貴州密斯餘 發佈 2022-07-08T11:11:14.137279+00:00

(一)岩溶地基的類型由於岩溶發育,往往使可溶岩表面石芽、溶溝叢生,參差不齊;地下溶洞又破壞了岩體完整性。岩溶水動力條件變化,又會使其上部覆蓋土層產生開裂、沉陷。這些都不同程度地影響著建築物地基的穩定。


(一)岩溶地基的類型

由於岩溶發育,往往使可溶岩表面石芽、溶溝叢生,參差不齊;地下溶洞又破壞了岩體完整性。岩溶水動力條件變化,又會使其上部覆蓋土層產生開裂、沉陷。這些都不同程度地影響著建築物地基的穩定。

根據碳酸鹽岩出露條件及其對地基穩定性的影響,可將岩溶地基劃分為裸露型、覆蓋型、掩埋型三種,而最為重要的是前兩種。

1.裸露型

缺少植被和土層覆蓋,碳酸鹽岩裸露於地表或其上僅有很薄覆土。它又可分為石芽地基和溶洞地基兩種。

(1)石芽地基:由大氣降水和地表水沿裸露的碳酸鹽岩節理、裂隙溶蝕擴展而形成。溶溝間殘存的石芽高度一般不超過3m。如被土覆蓋,稱為埋藏石芽。石芽多數分布在山嶺斜坡上、河流谷坡以及岩溶窪地的邊坡上。芽面極陡,芽間的溶溝、溶槽有的可深達10餘米,而且往往與下部溶洞和溶蝕裂隙相連。基岩面起伏極大。因此,會造成地基滑動及不均勻沉陷和施工上的困難。

(2)溶洞地基:淺層溶洞頂板的穩定性問題是該類地基安全的關鍵。溶洞頂板的穩定性與岩石性質、結構面的分布及其組合關係、頂板厚度、溶洞形態和大小、洞內充填情況和水文地質條件等有關。

2.覆蓋型

碳酸鹽岩之上覆蓋層厚數米至數十米(一般小於30m)。這類土體可以是各種成因類型的鬆軟土,如風成黃土、沖、洪積砂卵石類土以及我國南方岩溶地區普遍發育的殘坡積紅粘土。覆蓋型岩溶地基存在的主要岩土工程問題是地面塌陷,對這類地基穩定性的評價需要同時考慮上部建築荷載與土洞的共同作用。

(二)岩溶岩土工程評價

岩溶地基穩定性定性評價屬於經驗比擬法,適用於初勘階段選擇建築場地及一般工程的地基穩定性評價。這種方法雖簡便,但往往有一定的隨意性。實際運用中應根據影響穩定性評價的各項因素進行充分地綜合分析,並在勘察和工程實踐中不斷總結經驗。或根據當地相同條件的已有成功與失敗工程實例進行比擬評價。

地基穩定性定性評價的核心,是查明岩溶發育和分布規律,對地基穩定有影響的個體岩溶形態特徵,如溶洞大小、形狀、頂板厚度、岩性、洞內充填和地下水活動情況等,上覆土層岩性、厚度及土洞發育情況,根據建築物荷載特點,並結合已有經驗,最終對地基穩定做出全面評價。根據岩溶地區已有的工程實踐,下列若干成熟經驗可供參考:

1.當溶溝、溶槽、石芽、漏斗、窪地等密布發育,致使基岩面參差起伏,其上又有鬆軟土層覆蓋時,土層厚度不一,常可引起地基不均勻沉陷。

2.當基礎砌置於基岩上,其附近因岩溶發育可能存在臨空面時,地基可能產生沿傾向臨空面的軟弱結構面的滑動破壞。

3.在地基主要受壓層範圍內,存在溶洞或暗河且平面尺寸大於基礎尺寸,溶洞頂板基岩厚度小於最大洞跨,頂板岩石破碎,且洞內無充填物或有水流時,在附加荷載或振動荷載作用下,易產生坍塌,導致地基突然下沉。

4.當基礎底板之下土層厚度大於地基壓縮層厚度,並且土層中有不致形成土洞的條件時,若地下水動力條件變化不大,水力梯度小,可以不考慮基岩內洞穴對地基穩定的影響。

5.基礎底板之下土層厚度雖小於地基壓縮層計算深度,但土洞或溶洞內有充填物且較密實,又無地下水沖刷溶蝕的可能性;或基礎尺寸大於溶洞的平面尺寸,其洞頂基岩又有足夠承載能力;或溶洞頂板厚度大於溶洞的最大跨度,且頂板岩石堅硬完整。皆可以不考慮土洞或溶洞對地基穩定的影響。

6.對於非重大或工程重要性等級屬於二、三類的建築物,屬下列條件之一時,可不考慮岩溶對地基穩定性的影響:

⑴基礎置於微風化硬質岩石上,延伸雖長但寬度小於1m的豎向溶蝕裂隙和落水洞的近旁地段;

⑵溶洞已被充填密實,又無被水沖蝕的可能性;

⑶洞體較小,基礎尺寸大於洞的平面尺寸;

⑷微風化硬質岩石中,洞體頂板厚度接近或大於洞跨。

岩溶地基穩定性的定性評價中,對裸露或淺埋的岩溶洞隙穩定評價至關重要。根據經驗,可按洞穴的各項邊界條件,對比表8-1所列影響其穩定的諸因素綜合分析,做出評價。

鑑於以下兩個原因,目前岩溶地基穩定性的定量評價較難實現:一是受各種因素的制約,岩溶地基的邊界條件相當複雜,受到探測技術的局限,岩溶洞穴和土洞往往很難查清;二是洞穴的受力狀況和圍岩應力場的演變十分複雜,要確定其變形破壞形式和取得符合實際的力學參數又很困難。因此,在工程實踐中,大多採用半定量評價方法。因目前尚屬探索階段,有待積累資料不斷提高。


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