岩溶区溶洞及土洞对建筑地基影响的研究

摘要

该文在野外调查的基础上,运用弹塑性理论、极限平衡理论、岩土力学理论、地下水动力学理论、土工试验等研究方法和手段,对岩溶区溶洞和土洞地基的稳定性、地基承载力、地基沉降变形及岩溶地基处理等方面进行了较为的系统的研究.取得了以下认识和成果:1.对溶洞和土洞的发育机制进行了分析.质纯层厚的石灰岩中较易发育溶洞.2.地质构造、结构面、岩层、洞体形态、地下水等,是定性评价含溶洞岩石地基稳定性的重要因素.首次运用弹塑性理论推求了含溶洞岩石地基稳定性理论计算公式.3.地下水或地表水活动是影响土洞地基稳定性最重要的因素.首次运用极限平衡理论、弹塑性理论及莫尔-库仑屈服准则,对土洞地基的稳定性进行了分析评价.4.土体的抗剪强度指标c、ψ值,是定量计算土洞地基稳定性最关键的参数.固结排水条件不同,土体的c、ψ值不同,提出了不同的土层需采用不同的固结排水条件抗剪强度试验结果.5.在人工抽水过程中,抽水量越大、距抽水井越近,越可能产生土洞塌陷.6.提出了岩溶地基小范围塌陷土层中的应力和沉降计算,不能按常规的方法(《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第5.3中的方法)进行计算,进而推求出塌陷土体的沉降计算和软弱下卧层验算的方法和公式.7.推求了岩溶地基承载力和土洞地基沉降变形的计算方法或公式.8.首次推求了梁板跨越处理岩溶塌陷时的地基极限承载力.9.利用灌浆过程中的浆液扩散的规律和理论,推求出灌浆过程中的临界最小灌浆压力和最大灌浆压力计算方法和公式.10.首次推求了调整柱距法处理岩溶地基时柱距距离的确定计算公式和方法.

目录

文摘

英文文摘

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前言

第一章岩溶区溶洞及土洞的发育机制

1.1岩溶区溶洞的发育机制分析

1.1.1碳酸盐岩的溶解作用

1.1.2溶洞的发育与地质构造

1.1.3溶洞发育的影响因素

1.2岩溶区土洞发育机制的分析

1.2.1潜蚀作用、崩解作用和真空吸蚀作用对土洞发育的影响

1.2.2地下水位升降对土洞发育扩大的影响

第二章溶洞对地基稳定性的影响

2.1溶洞对地基稳定性影响的定性评价

2.2含溶洞岩石地基稳定性分析

2.2.1含溶洞岩石地基整体破坏型式的稳定性分析

2.2.2含溶洞岩石地基局部破坏型式的稳定性分析

2.3已塌陷含溶洞岩石地基的稳定性分析

2.4含软弱结构面的溶洞地基稳定性分析

2.4.1极限平衡分析法

2.4.2弹塑性理论分析法

第三章土洞对地基稳定性的影响

3.1土洞地基稳定性的影响因素及定性评价

3.2岩溶区土洞地基稳定性分析

3.2.1整体破坏型式土洞地基的稳定性

3.2.2局部破坏型式土洞地基的稳定性

3.3土洞地基稳定性计算中土体c、φ值的选用

3.4人工抽水引起土洞塌陷的可能性分析

第四章溶洞及土洞对地基承载力和变形的影响

4.1溶洞及土洞对地基承载力的影响

4.1.1溶洞对地基承载力的影响

4.1.2土洞对地基承载力的影响

4.2岩溶地基中发育的土洞对地基变形的影响

4.2.1一般土层中发育的土洞对地基变形的影响

4.2.2软流塑粘性土中发育的土洞对地基变形的影响

4.2.3应用举例

4.3岩溶地基中塌陷土层应力和变形的计算分析

4.3.1塌陷土层中应力的计算

4.3.2塌陷土层中的沉降计算

4.3.3工程算例

第五章溶洞和土洞(塌陷)地基处理及几个重要问题的探讨

5.1溶洞和土洞的地基处理

5.2梁板跨越处理岩溶塌陷时的地基极限承载力

5.2.1采用板跨越时的地基极限承载力

5.2.2采用梁跨越时的地基极限承载力

5.2.3工程算例

5.2.4塌陷体内摩擦角φt对地基土极限承载力的影响

5.3岩溶区土洞地基灌浆处理中灌浆压力的确定

5.3.1灌浆过程中土洞洞壁的稳定性

5.3.2灌浆过程中地基土体上抬的判别

5.3.3灌浆压力的确定

5.3.4应用举例

5.4调整柱距处理岩溶塌陷地基的距离确定

5.4.1基础底面压力对塌陷土体的压力

5.4.2未塌陷地基土体局部稳定性判别

5.4.3未塌陷地基土体稳定性的影响因素

5.4.4地基整体稳定性判别

第六章结论

参考文献

致谢

攻读博士学位期间主要的研究成果