黏土颗粒含量对土洞稳定性影响试验研究

摘要

多发的城市地面塌陷主要是土洞塌陷,基岩覆盖层的黏土颗粒含量对土洞稳定性有重要影响。选取以高岭石为主要矿物成分的黏土颗粒,混合粉砂粗颗粒,组成黏土颗粒含量百分比不同的土盖层,测得黏土颗粒含量与土层渗透系数之间的曲线关系,依据渗透系数将试验土盖层划分为透水型和阻水型两种基本类型。通过室内模型试验研究这2种土盖层中不同半径的土洞稳定性,试验结果表明:不含黏土颗粒的砂土盖层中不能形成稳定土洞;透水土盖层中的土洞稳定性差,不能形成大型土洞;阻水土盖层中的土洞的稳定性随着黏土颗粒含量的增加而增加,可形成接近临界顶板厚度的大型土洞,黏土颗粒含量接近30%的土洞稳定性最佳。基于试验结果和工程现象,将常见的覆盖层地面塌陷分为碟状塌陷和筒状塌陷2种,并阐释了其破坏机制与危害性。