岩溶场地岩土工程勘察

会计学1岩溶场地岩土 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 勘察等效剪切波速(m/s)场地类别I0I1IIIIIIVVse>8000800≥Vse>5000500≥Vse>250<5≥5250≥Vse>150<33～50>50Vse≤150<33～15>15～80>80（2）场地类别与覆盖层厚度第1页/共75页3.特征周期 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 地震分组场地类别I0I1IIIIIIV第一组0.200.250.350.450.65第二组0.250.300.400.550.75第三组0.300.350.450.650.90第2页/共75页烈度建筑抗震设防类别甲乙丙丁8专门研究200(300)100(200)-9专门研究400(500)200(300)-（4）发震断裂的最小避让距离（m）第3页/共75页（5）砂土液化判别-----详判经初步判别认为需进一步进行液化判别时，应采用标准贯入试验判别法判别地面下20m深度范围内土的液化。当饱和土标准贯入锤击数（未经杆长修正）小于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。式中：Ncr—液化判别标准贯入锤击数临界值；N0—液化判别标准贯入锤击数基准值值，按表3.4.2采用；ds—饱和土标准贯入点深度(m)；dw—地下水位(m)；ρc—粘粒含量百分率，当小于3或为砂土时，应采用3。β—调整系数，设计地震第一组取0.80，第二组取0.95，第三组取1.05。第4页/共75页设计基本地震加速度（g）0.100.150.200.300.40液化判别标准贯入锤击数基准值710121619液化判别标准贯入锤击数基准值第5页/共75页IlE－液化指数；n－在判别深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数；Ni、Ncri－分别为i点标准贯入锤击数的实测值和临界值，当实测值大于临界值时应取临界值的数值；di－i点所代表的土层厚度(m)，可采用与该标准贯入试验点相邻的上、下两标准贯入试验点深度差的一半，但上界不高于地下水位深度，下界不深于液化深度；Wi－i土层单位土层厚度的层位影响权函数值(单位为m-1)。当该层中点深度不大于5m时应采用10，等于20m时应采用零值，5～20m时应按线性内插法取值。第6页/共75页液化等级轻微中等严重液化指数IlE0<IlE≤66<IlE≤18IlE>18液化等级与液化指数第7页/共75页某建筑场地设计基本加速度值为0.30g，设计地震动分组为第1组，地下水位深度为0.80m，粉砂和细砂的粘粒含量为2%，标贯及土层分布见下表，计算液化指数，判断液化等级。土层底板深度（m）土层名称标贯深度（m）标贯击数0.5素填土0.553.0粉砂1.072.087.0细砂4.0116.01212粘土9.01511.01617.0砂砾卵石20.0砂质粘土18.018第8页/共75页第9章岩溶场地岩溶又称喀斯特，是指可溶性岩石在水（特别是具有侵蚀性、腐蚀性的地下水）的溶蚀作用下，产生的各种地质作用、形态和现象的总称。可溶性岩石包括碳酸盐类岩石（石灰岩、白云岩）、硫酸盐类岩石（石膏、芒硝等）、卤素类岩石（岩盐）等。第9页/共75页在我国各类可溶性岩石中，碳酸盐类岩石的分布范围占有绝对多数。岩溶的发育与分布虽然在宏观上有一定的规律可循，但在微观上却无规律可循，且变异性很大，这就为岩溶场地的勘察和建设增加了不少困难，为此必须提出针对岩溶场地的岩土工程勘察技术要求，采取特殊技术措施对岩溶场地进行处理和整治。第10页/共75页我国的岩溶无论是分布地域还是气候带，以及形成时代上都有相当大的跨度，使得不同地区岩溶发育各具特征。但无论是何种类型岩溶，其共同点是：由于岩溶作用形成了地下架空结构，破坏了岩体完整性，降低了岩体强度，增加了岩石渗透性，也使得地表面强烈地参差不齐，以及碳酸盐岩极不规则的基岩面上发育各具特征的地表风化产物——红粘土。这种由岩溶作用所形成的复杂地基常常会由于下伏溶洞顶板坍塌、土洞发育等引起大规模地面塌陷、岩溶地下水的突涌、不均匀地基沉降等，对工程建设产生重要影响。第11页/共75页岩溶的存在会直接影响到地基的稳定性，岩溶场地可能发生的岩土工程问题如下：1、石芽、溶沟、溶槽发育，基岩面起伏大，土层厚薄不一，岩面低洼处常有软土分布，从而导致地基土不均匀性十分明显。2、在自重及荷载作用下，可能发生不稳定溶洞顶板的坍塌。3、在地下水长期作用下，可在覆盖层中形成土洞，给建筑物造成隐患或发生地表塌陷等。4、排泄地表水的漏斗、落水洞以及其它岩溶通道被堵，造成季节性涌水，场地被淹。5、岩溶水一般无统一地下水面，水位及水量随季节变化大。当补给位置较高时，在雨季往往有较大的动水压力而造成对建筑物的破坏。第12页/共75页第一节碳酸盐岩类的岩溶发育机理1.碳酸盐溶蚀的复杂反应过程碳酸盐在纯水中的溶解度很低，如碳酸钙在25度纯水中的溶解度仅为14.2mg/L，而在每升天然地下水中碳酸钙的含量可达数百毫克，远高于其溶解度。原因：地表水尤其是地下水并非纯水，而是化学成分复杂的溶液，水中含有溶解的CO2、无机酸、有机酸及某些盐类，这些化学成分共同促进了碳酸钙的溶蚀。水中CO2的存在对碳酸盐岩类的溶蚀起决定作用。第13页/共75页第一节碳酸盐岩类的岩溶发育机理2.反应体系中CO2的来源和存在形式水中CO2主要来源于大气层和生物土壤层，部分来源于变质作用、火山活动及岩层中某些化学作用产生的CO2。气体中的CO2溶于水之后，经与水化合、解离，使水中出现游离CO2、H2CO3、HCO3-、CO32-、和H-等一系列离子和分子。当体系在一定温压下达到化学平衡后，这些组分浓度将保持一定数值，各个化学反应不再进行，CaCO3不再溶解，此时水中为平衡Ca2+、HCO3-等的游离CO2，称为平衡CO2。显然，只有水中溶有超出该温压条件下平衡CO2浓度的多余部分才能进一步溶解CaCO3，超出体系平衡的一部分多余CO2称为侵蚀性CO2。第14页/共75页第一节碳酸盐岩类的岩溶发育机理3.混合溶蚀效应实验表明，被溶解的CaCO3与平衡CO2的关系为非线性函数。混合溶蚀效应图解第15页/共75页混合溶蚀效应图解溶液类别溶液A溶液B溶液中CO2的量100700液液中溶解CaCO3的量110515处于平衡状态的两种溶液（mg/L）第16页/共75页第一节碳酸盐岩类的岩溶发育机理3.混合溶蚀效应由于两种不同来源水中CO2含量相差愈大，则其混合后的溶蚀能力愈强。因此凡有利于水混合地带，岩溶发育总是比其它地带强烈。这些地带包括：（1）垂直渗入水与地下水相混合的地下水面附近；（2）地下水面以下能使不同成分水面汇集的强径流带，如大的溶蚀裂隙或溶蚀管道，不同方向的溶蚀裂隙交汇带；（3）灰岩区地下水排泄区，如河岸地下水与地表水的混合带等。第17页/共75页岩溶发育过程的地球化学机理实质上是一个吸碳过程，它是自然界碳循环的一个重要环节。岩溶地区的吸碳过程，总是伴随着碳酸盐的化学溶蚀。第18页/共75页第二节岩溶发育的条件和规律1.岩溶发育的条件具有可溶性的岩层；具有有溶解能力（含CO2）和足够流量的水；具有地表水下渗、地下水流动的途径。岩溶发育的基本条件可归结为三个：可溶性的岩石、具溶蚀能力的水、良好的地下水循环交替条件。第19页/共75页第二节岩溶发育的条件和规律2.岩溶发育的规律(1)岩溶与岩性的关系岩石成分、成层条件和组织结构等直接影响岩溶的发育程度和速度。对碳酸盐类岩石，化学成分、矿物成分和结晶结构对岩溶发育影响显著。碳酸盐类岩石是碳酸盐类矿物含量超过50%的沉积岩，主要由方解石、白云石和酸不溶物（泥质和硅质）组成。第20页/共75页白云石：化学成分为CaMg[CO3]2方解石：化学组成为CaCO3方解石白云石第21页/共75页第二节岩溶发育的条件和规律甲组：灰岩、云质灰岩、灰质云岩、云岩乙组：泥质灰岩、泥质云灰岩、泥质灰云岩、泥质云岩丙组：泥灰岩、泥云岩第22页/共75页第二节岩溶发育的条件和规律根据溶蚀试验成果得到的结论：(1)岩石中方解石含量愈多，则溶蚀愈强烈；(2)酸不溶物含量越大，岩石愈不容易溶蚀；(3)含有石膏、黄铁矿等矿物的碳酸盐岩类溶蚀较强烈；(4)含有有机质、沥青等杂质的碳酸盐岩类，不利于溶蚀发育；在野外发现有些白云岩和白云质灰岩的岩溶发育往往较纯灰岩更为强烈，说明仅用岩石成分来解释碳酸盐岩类的溶蚀性有一定的局限性。第23页/共75页第二节岩溶发育的条件和规律碳酸盐岩类的结晶结构与岩溶发育的关系碳酸盐岩类按结晶结构可分为粒屑、泥晶、亮晶等数种。泥晶结构主要由粒径小于10um的碳酸盐软泥组成，泥晶相当于泥质砂岩中的粘土基质；粒屑结构是由流水搬运或波浪作用形成的，是非正常化学沉积物，粒屑和粒径较大，一般大于10um，相当于砂岩中的砂粒。亮晶结构是由粒径大于10um的结晶碳酸盐组成，是正常化学沉积的碳酸盐所特有的结构。溶蚀指标大小关系依次为：泥晶>粒屑>亮晶第24页/共75页第二节岩溶发育的条件和规律2.岩溶发育的规律(1)岩溶与岩性的关系岩石成分、成层条件和组织结构等直接影响岩溶的发育程度和速度。硫酸盐类和卤素类岩层岩溶发展速度较快，碳酸盐类岩层则发育速度较慢。质纯层厚的岩层，岩溶发育强烈，且形态齐全，规模较大；含泥质或其它杂质的岩层，岩溶发育较弱。第25页/共75页第二节岩溶发育的条件和规律2.岩溶发育的规律(2)岩溶与地质构造的关系节理裂隙裂隙的发育程度和延伸方向通常决定了岩溶的发育程度和发展方向，在节理裂隙的交叉处或密集带，岩溶最易发育。断层沿断裂带是岩溶显著发育地段，常分布有漏斗、竖井、落水洞、溶洞、暗河等。往往在正断层处岩溶较发育，逆断层处岩溶发育较弱。第26页/共75页第二节岩溶发育的条件和规律2.岩溶发育的规律(2)岩溶与地质构造的关系褶皱褶皱轴部一般岩溶较发育，在单斜地层中，岩溶一般顺层面发育。在不对称褶曲中，陡的一翼岩溶较缓的一翼发育。岩层产状倾斜或陡倾斜的岩层，一般岩溶发育较强烈；水平或缓倾斜的岩层，当上覆或下伏非可溶性岩层时，岩溶发育较弱。可溶性岩与非可溶性岩接触带或不整合面岩溶往往发育。第27页/共75页第二节岩溶发育的条件和规律2.岩溶发育的规律(3)岩溶与新构造运动的关系地壳强烈上升地区，岩溶以垂直方向发育为主；地壳相对稳定地区，岩溶以水平方向发育为主；地壳下降地区，即有水平发育又有垂直发育，岩溶发育情况较复杂。第28页/共75页第二节岩溶发育的条件和规律2.岩溶发育的规律(4)岩溶与地形的关系地形陡峻、岩石裸露的斜坡上，岩溶多呈溶沟、溶槽、石芽等地表形态；地形平缓地带，岩溶多以漏斗、竖井、落水洞、塌陷洼地、溶洞等形态为主。(5)地表水体同岩层产状关系水体与层面反向或斜交时，岩溶易于发育；水体与层面顺向时，岩溶不易发育。第29页/共75页第二节岩溶发育的条件和规律2.岩溶发育的规律(6)岩溶与气候的关系在大气降水丰富、气候潮湿地区、地下水经常得到补给，水的来源充沛，岩溶易发育。(7)岩溶发育的带状性和成层性岩石的岩性、裂隙、断层和接触面等一般都有方向性，造成了岩溶发育的带状性。可溶性岩层与非可溶性岩层互层、地壳强烈的升降运动、水文地质条件的改变等则往往造成岩溶分布的成层性。第30页/共75页第三节岩溶勘察拟建工程场地或其附近存在对工程安全有影响的岩溶时，应进行岩溶勘察。1.各勘察阶段的要求(1)可行性研究勘察应查明岩溶洞隙的发育条件，并对其危害程度和发展趋势作出判断；(2)初步勘察应查明岩溶洞隙的分布，发育程度和发育规律，并按场地的稳定性和适宜性进行分区。第31页/共75页第三节岩溶勘察1.各勘察阶段的要求(3)详细勘察应查明拟建工程范围及有影响地段的各种岩溶洞隙的位置、规模、埋深、岩溶堆填物的性状和地下水特性，对地基基础的设计和岩溶的治理提出建议；(4)施工勘察应针对某一地段或沿待查明的专门问题进行补充勘察。当采用大直径嵌岩桩时，尚应进行专门的桩基勘察。第32页/共75页第三节岩溶勘察2.岩溶勘察的主要内容和方法岩溶勘察宜采用工程地质测绘和调查、地球物理勘探和勘探取样等多种手段结合的方法进行。A。工程地质测绘和调查除应满足现行规范、规程的一般要求外，岩溶地区应重点调查下列问题：第33页/共75页第三节岩溶勘察2.岩溶勘察的主要内容和方法A。工程地质测绘和调查(1)岩溶形态岩溶洞隙的类型、位置、大小、分布规律、充填情况、成因及其与地表水和地下水的联系。尤其要注意研究各种岩溶形态之间的内在联系以及它们之间的特定组合规律。岩溶洞隙类型一般可分为：地表岩溶地貌：包括石芽、溶沟、溶槽、漏斗、竖井、落水洞、溶蚀洼地、溶蚀谷地、孤峰和峰林等。地下岩溶地貌：主要为溶洞和地下暗河。第34页/共75页第三节岩溶勘察A。工程地质测绘和调查(2)岩溶发育与地貌、地质构造、地层岩性、地下水的关系岩溶发育与所处地貌部位、地貌发展史、水文网、相对高程的关系；地质构造：地质构造部位，断裂带的位置、规模、性质，主要节理裂隙的延伸方向，新构造运动的性质和特点；地层岩性：可溶性岩层和非可溶性岩层的分布和接触关系，可溶性岩层的成分、结构和溶解性，第四纪土层的成因类型和分布等。岩溶地下水的埋藏、补给、径流和排泄情况，水位动态变化及水力连通情况，场地受岩溶地下水淹没的可能性。第35页/共75页第三节岩溶勘察A。工程地质测绘和调查(3)岩面起伏、形态和覆盖层厚度。(4)地下水赋存条件、水位变化和运动规律。(5)当地治理岩溶的经验。第36页/共75页第三节岩溶勘察2.岩溶勘察的主要内容和方法B。地球物理勘探工作特点：地球物理勘探多用于可行性研究和初步勘察阶段，使用时应注意其适用条件，不宜以未加验证的物探成果直接作为施工图设计和地基处理的依据。应尽量采取多种方法相互印证，综合判译。工作量布置：物探测线、测点宜按先面后点、先疏后密、先地面后地下、先控制后一般的原则布置实施。测线一般应垂直于岩溶发育带。当发现或预计有可能存在危害工程的洞隙时，应加密测点。第37页/共75页第三节岩溶勘察2.岩溶勘察的主要内容和方法B。地球物理勘探工作方法：复合对称四级剖面法辅以联合剖面法、浅层地震法、钻孔间地震法等，主要用于探测岩溶洞隙的分布、位置及相关的地质构造、基岩面起伏等。无线电透视法、波速测试法、探地雷达法、电测深配合电剖面法、电视测井法等，主要用于探测岩溶洞穴的位置、形状、大小及充填情况等。第38页/共75页第三节岩溶勘察2.岩溶勘察的主要内容和方法B。地球物理勘探工作方法：充电法、自然电场法可用于追索地下暗河河道位置、测定地下水流速和流向等。地下水位畸变分析法：在岩溶强烈发育地带，尤其在管状通道（暗河）处，地下水由于流动阻力小，将会形成坡降相对较平缓的“凹槽”；而在其它地段，将形成陡坡的“坡”。同时其水位的稳定过程也有很大不同。在不同的钻孔中，同时进行各钻孔的地下水位的连续观测工作，可以帮助分析、判断基岩中各地段的岩溶发育程度。第39页/共75页第三节岩溶勘察2.岩溶勘察的主要内容和方法C。勘探与取样勘探方法：岩芯钻探和土层钻探：主要用于(a)查明岩石或土层的成分、性质、结构、厚度、产状、地质构造；(b)基岩面起伏和埋藏深度；(c)溶洞顶板厚度、溶洞充填情况、充填物性质等；(d)地下溶洞、暗河的分布、形状、规模；(e)地下水埋深、性质、动态变化及水动力特征等。钻探也用于验证工程地质测绘和物探成果对岩溶状况的判断以及采取试样进行室内试验工作。第40页/共75页第三节岩溶勘察2.岩溶勘察的主要内容和方法C。勘探与取样勘探方法：井探、槽探、洞探：当钻探方法难以准确查明地下情况或基岩浅埋且岩性是控制因素时，可采用井探、槽探，主要用于查明浅部岩溶洞隙的形态、规模和发育状况，断层分布、岩组分界等；对大型工程，必要时可采用洞探。第41页/共75页第三节岩溶勘察2.岩溶勘察的主要内容和方法C。勘探与取样勘探点布置----勘探点的间距勘探线沿建筑物轴线布置，勘探点间距满足规范要求外，在下列地段应进行重点勘探，并加密勘探点：地面塌陷、地表水消失的地段；地下水强烈活动的地段；可溶性岩层与非可溶性岩层接触的地段；基岩埋深较浅且起伏较大的石芽发育地段；软弱土层分布不均的地段；第42页/共75页第三节岩溶勘察2.岩溶勘察的主要内容和方法C。勘探与取样勘探点布置----勘探点的间距勘探线沿建筑物轴线布置，勘探点间距满足规范要求外，在下列地段应进行重点勘探，并加密勘探点：物探成果异常或基础下有溶洞、暗河分布的地段；对于复杂场地，每个独立基础或重设备基础处均应布置勘探点；对一柱一桩工程，宜每柱布置勘探点。第43页/共75页第三节岩溶勘察2.岩溶勘察的主要内容和方法C。勘探与取样勘探点深度当基础底面以下土层厚度不大于独立基础宽度的3倍或条形基础的6倍，且具备形成土洞或其它地面变形条件时，应有部分或全部勘探点钻入基岩；当预定深度内有洞体存在，且可能影响地基稳定时，应钻入洞底基岩面下不少于2m，必要时圈定洞体范围。对重大建筑物基础勘探点深度应适当增加。第44页/共75页第三节岩溶勘察2.岩溶勘察的主要内容和方法C。勘探与取样勘探点深度对大直径嵌岩桩，勘探点逐柱布置，勘探深度应不小于桩底面下3倍桩径并不小于5m，当相邻柱底的基岩面起伏较大时应适当加深。为验证物探异常带布置的勘探点，一般应钻入异常带以下适当深度，但总深度可不大于30m。第45页/共75页第三节岩溶勘察2.岩溶勘察的主要内容和方法D。测试、试验和观测岩溶勘察的测试、试验和观测宜符合下列要求：追索隐伏洞隙的联系时，可进行连通试验；当评价洞隙稳定性时，可采取洞体顶板岩样和充填物土样做物理力学性质试验，必要时可进行现场顶板岩体的载荷试验。为了推测溶洞的形成和发育历史，尚可用热释光法测定钟乳石的绝对年龄，用C14法测定洞中堆填物的绝对年龄。第46页/共75页第四节岩溶地基稳定性评价1.岩溶对地基稳定性的影响在地基主要受力层范围内，若有溶洞、暗河等，在附加荷载或振动荷载作用下，溶洞顶板塌陷，使地基突然下沉；溶洞、溶槽、石芽、漏斗等岩溶形态造成基岩面起伏较大，或者有软土分布，使地基不均匀下沉；基础埋置在基岩上，其附近有溶沟、竖向溶蚀裂隙、落水洞等，有可能使基础下岩层沿倾向于上述临空面的软弱结构面产生滑动；基岩和上覆土层内，由于岩溶地区较复杂的水文地质条件，易产生新的岩土工程问题，造成地基恶化。第47页/共75页第四节岩溶地基稳定性评价2.地基稳定性的定性评价（1）当场地存在下列情况之一，可判定为未经处理不宜作为地基的不利地段：浅层洞体或溶洞群，洞径大，且不稳定的地段；埋藏的漏斗、槽谷等，并覆盖有软弱土体的地段；岩溶水排泄不畅，可能暂时淹没的地段；第48页/共75页第四节岩溶地基稳定性评价2.地基稳定性的定性评价（2）当场地基属下列条件之一时，对二级和三级工程可不考虑岩溶稳定性的不利影响：基础底面以下土层厚度大于独立基础宽度的3倍或条形基础宽度的6倍，且不具备形成土洞或其它地面变形的条件；基础底面与洞体顶板间土层厚度虽小于上面的规定，但符合下列情况之一时：(a)洞隙或岩溶漏斗被密实的沉积物填满且无被水充蚀的可能；(b)洞体由基本质量等级为I级或II级的岩体组成，顶板岩石厚度大于或等于洞跨；第49页/共75页第四节岩溶地基稳定性评价2.地基稳定性的定性评价（2）当场地基属下列条件之一时，对二级和三级工程可不考虑岩溶稳定性的不利影响：基础底面与洞体顶板间土层厚度虽小于上面的规定，但符合下列情况之一时：(c)洞体较小，基础底面尺寸大于洞的平面尺寸，并有足够的支承长度；(d)宽度或直径小于1m的竖向裂隙、落水洞近旁地段；第50页/共75页第四节岩溶地基稳定性评价2.地基稳定性的定性评价（3）当不符合以上的条件，应进行洞体稳定性分析顶板不稳定，但洞内为密实堆积物充填且无流水活动时，可认为堆填物受力，按不均匀地基进行评价；当能取得计算参数时，可将洞体顶板视为结构自承重体系进行力学分析；有工程经验的地区，可按类比法进行稳定性评价；第51页/共75页第四节岩溶地基稳定性评价2.地基稳定性的定性评价（3）当不符合以上的条件，应进行洞体稳定性分析在基础近旁有洞隙和临空面时，应验算向临空面倾覆或沿裂面滑移的可能；当地基为石膏、岩盐等易溶岩时，应考虑溶蚀继续作用的不利影响；对不稳定的岩溶洞隙可建议采用地基处理或桩基础。常用的地基稳定性评价方法，是一种经验比拟方法，仅适用于一般工程。其特点是根据已查明的地质条件、结合基底荷载情况，对影响溶洞稳定性的各种因素进行分析比较，作出稳定性评价。第52页/共75页评价因素对稳定有利对稳定不利地质构造无断裂、褶曲，裂隙不发育或胶结良好有断裂、褶曲，裂隙发育，有两组以上张开裂隙切割岩体，呈干砌状岩层产状走向与洞轴线正交或斜交，倾角平缓走向与洞轴线平行，倾角陡岩性和层厚厚层块状，纯质灰岩，强度高薄层石灰岩、泥灰岩、白云质灰岩，有互层，岩体强度低洞体形态及埋藏条件埋藏深，覆盖层厚，洞体小（与基础尺寸比较），溶洞呈竖井状或裂隙状，单体分布埋藏浅，在基底附近，洞径大，呈扁平状，复体相连第53页/共75页评价因素对稳定有利对稳定不利顶板情况顶板厚度与洞跨比值较大，平板状，或呈拱状，有钙质胶结顶板厚度与洞跨比值小，有切割的悬挂岩块，未胶结充填情况为密实沉积物填满，且无被水冲蚀的可能性未充填，半充填或水流冲蚀充填物地下水无地下水有水流或间歇性水流地震设防烈度地震设防烈度小于7度地震设防烈度等于或大于7度建筑物荷重及重要性建筑物荷重小，为一般建筑物建筑物荷重大，为重要建筑物第54页/共75页第四节岩溶地基稳定性评价3.地基稳定性的定量评价（1）溶岩顶板坍塌自行填塞洞体所需厚度的计算顶板坍塌后，塌落体积增大，当塌落至一定高度H时，溶洞空间自行填满，无需考虑对地基的影响。所需坍落高度按下式计算：式中H0为塌落前洞体最大高度；K为岩石松散（涨余）系数，石灰岩取1.2，粘土取1.05。适用范围：适用于顶板为中厚层、薄层，裂隙发育，易风化的岩层，顶板有坍塌可能的溶洞，或仅知洞体高度时。第55页/共75页第四节岩溶地基稳定性评价3.地基稳定性的定量评价（2）溶岩顶板的总抗剪力计算根据极限平衡条件的公式计算：其中P为溶洞顶板所受的总荷载，T为溶洞顶板总抗剪力，L为溶洞平面的周长，H为顶板岩层厚度，S为岩体计算抗剪强度，石灰岩一般为允许抗压强度的1/12。第56页/共75页第五节岩溶地基处理措施对于影响地基稳定性的岩溶洞隙，应根据其位置、大小、埋深、围岩稳定性和水文地质条件等综合分析，根据实际情况选取下列处理措施：1.换填、镶补、嵌塞或跨盖对于洞口较小的洞隙，挖除其中的软弱充填物，回填碎石、块石、素混凝土或灰土等，以增强地基的强度和完整性，必要时可跨盖。2.梁、板、拱等结构跨越对于洞口较大的洞隙，采用这些跨越结构，应有可靠的支承面。梁式结构在岩石上的支承长度应大于梁高的1.5倍，也可以辅以浆砌块石等堵塞措施。第57页/共75页第五节岩溶地基处理措施3.灌浆加固、清爆填塞用于处理围岩不稳定、裂隙发育、风化破碎的岩体。4.洞底支承或调整柱距对于规模较大的洞隙，可采用这种方法，必要时可采用桩基。5.钻孔灌浆对于基础下埋藏较深的洞隙，可通过钻孔向洞隙中灌注水泥砂浆、混凝土、沥青及硅液等，以堵填洞隙。6.设置“褥垫”在压缩性不均匀的土岩组合地基上，凿去局部突出的基岩（如石芽或大块孤石），在基础与岩石接触的部分设置“褥垫”，（可采用炉渣、中砂、粗砂、土夹石等），以调整地基的变形量。第58页/共75页第五节岩溶地基处理措施7.调整基础底面面积当有平片状层间夹泥或整个基底岩体都受到较强烈的溶蚀时，可进行地基变形验算，必要时可适当调整基础底面面积，降低基底压力。当基底蚀余石基分布不均匀时，可适当扩大基础底面面积，以防止地基不均匀沉降造成基础倾斜。8.地下水排导对建筑物地基内或附近的地下水宜疏不宜堵。可采用排水管道、排水隧洞等进行疏导，以防止水流通道堵塞，造成场地和地基季节性淹没。第59页/共75页第六节土洞土洞是指埋藏在岩溶地区可溶性岩层的上覆土层内的空洞。土洞继续发展，易形成地表塌陷。当上覆有适宜被冲蚀的土体，其下有排泄、储存冲蚀物的通道和空间，地表水向下渗透或地下水位在岩土交界处附近作频繁的升降运动，由于水对土层的潜蚀作用，易产生土洞和塌陷。第60页/共75页第六节土洞1.土洞的成因分类（1）地表水形成的土洞在地下水埋深于基岩面以下的岩溶发育地区，地表水沿上覆土层中的裂隙、生物孔洞、石芽边缘等通道渗入地下，对土体起冲蚀、淘空作用，逐渐形成土洞。（2）地下水形成的土洞在地下水在上覆土层与下伏基岩交界面处作频繁升降变化的地区，当水位上升到高于基岩面时，土体被水浸泡，便逐渐湿化、崩解，形成松软土带；当水位下降到低于基岩面时，水对松软土产生潜蚀、搬运作用，在岩土交界处易形成土洞。第61页/共75页第六节土洞2.土洞的发育规律（1）土洞与下伏基岩中岩溶发育的关系土洞是岩溶作用的产物，它的分布同样受到控制岩溶发育的岩性、岩溶水和地质构造等因素的控制，土洞发育区通常也是岩溶发育区。岩溶洞隙是容纳覆盖层塌陷物质的空间，也是渗透水流运移塌陷物质的通道。第62页/共75页第六节土洞2.土洞的发育规律（2）土洞与土质、土层厚度的关系土洞多发育于粘性土中。粘性土中亲水、易湿化、崩解的土层、抗冲蚀力弱的松软土层易产生土洞；土层越厚，达到出现塌陷的时间越长。产生地面塌陷的地段第四纪覆盖层厚度较小，大多数地面塌陷区的覆盖层厚度小于10m。一般情况下，覆盖层厚度小于10m塌陷严重；10-30m塌陷数量较少；而厚度大于30m塌陷可能性很小。第63页/共75页第六节土洞2.土洞的发育规律（3）土洞与地下水的关系地下水渗流及其水动力条件的变化，是土洞和地面塌陷形成的动力因素。水动力条件的变化主要有：大流量抽（排）地下水引起水力梯度的急剧变化；连续降水引起地下水位急剧回升；大量抽水使岩溶含水层承压水位降低，形成真空或负压。地下水形成的土洞大部分分布在高水位与低水位之间，在高水位以上和低水位以下，土洞少见。第64页/共75页第六节土洞3.土洞的形成过程(a)当地下水动力条件改变时，原来被堵塞的洞隙及与其相连的下部排水通道复活，重新成为地下水集中活动的地段；(b)当地下水位上升，抗水性差的土强烈崩解，一部分顺喇叭口落入下部溶洞中，初步形成上覆土层中的土洞。(c)土颗粒沿岩溶洞隙继续被地下水带走，上覆土层中空洞逐渐扩大，向上呈拱形发展；第65页/共75页第六节土洞3.土洞的形成过程(d)土洞进一步扩大，向地表发展，顶板渐薄，当拱顶薄到不能支持上部土的重量时，便发生突然塌落；(d)坍塌后，地面成为地表径流汇集的场所，大量堆积物日益聚集，使底部逐渐接近碟形洼地。其后杂草从生，久而久之，地表夷平而无法辨认，土洞便暂时停止发展。在土洞形成过程中，堆积在洞底的塌落土体有时不能被水带走，起堵塞通道的作用。若潜蚀大于堵塞，土洞将继续发展，反之，土洞将停止发展。因此，并不是所有的土洞都能发展到地表塌陷的。第66页/共75页第六节土洞4.土洞勘察的重点部位岩溶发育地区的下列部位宜查明土洞和土洞群的位置：（1）土层较薄、土中裂隙及其下岩体洞隙发育部位；（2）岩面张开裂隙发育，石芽或外露的岩体与土体交接部位；（3）两组构造裂隙交汇处和宽大裂隙带；（4）隐伏溶沟、溶槽、漏斗等有上覆软弱土的地段；（5）地下水强烈活动于岩土交界面的地段和大幅度人工降水地段；（6）低洼地段和地表水体近旁。第67页/共75页第六节土洞5.土洞勘察的主要内容和方法凡是岩溶地区有第四纪土层分布的地段，都要注意土洞发育的可能性。应通过勘察查明：（1）土洞的分布、位置、大小、埋深；（2）土洞的成因和形成条件；（3）与土洞发育有关的溶洞、溶沟、溶槽的分布；（4）上覆土层的土性、厚度、地表水和地下水的分布和动态等。第68页/共75页第六节土洞5.土洞勘察的主要内容和方法土洞勘察的主要方法：（1）物探：以电法勘探为主，用于查明土层厚度与洞径相近的潜埋个体土洞效果较好；（2）原位测试：如静力触探、动力触探等，用于查明土洞和塌陷的位置、大小等；（3）钎探：用于查明浅埋土洞的位置、大小。布点宜先疏后密，间距决定于土洞个体大小，一般可为1-2m；对独立基础和设备基础，可按梅花形网格状布置；对条形基础可沿轴线布置。钎探深度一般为基础底面以下6-8米，遇基岩可停止钎探；第69页/共75页第六节土洞5.土洞勘察的主要内容和方法土洞勘察的主要方法：（4）夯探：用一定质量的夯锤沿基槽（坑）底夯击，对有空响回声的疑似土洞处，用钎探复查。可用于勘查基底下1-2m处浅埋的土洞；（5）井探、槽探：可用于查明浅埋土洞的位置、大小，上覆土层的土性、厚度，相关的岩溶洞隙的分布，地下水的分布等。第70页/共75页第六节土洞5.土洞勘察的主要内容和方法土洞勘察的主要方法：（6）当需查明土的性状与土洞形成关系时，可进行土的湿化、胀缩、可溶性和剪切试验；（7）当需查明地下水动力条件、潜蚀作用、地表水与地下水的联系，预测土洞和塌陷的发生、发展时，可进行水的流速、流向测定和水位、水质长期观测。第71页/共75页第六节土洞5.土洞勘察的主要内容和方法（8）钻探：用于查明深埋土洞的位置、大小；钻探深度：对于一般性钻孔，当基岩埋藏浅且上覆土层厚度小于10m时，应钻至基岩面；当上覆土层厚度大于10m时，钻孔深度可考虑为8-15m。对控制性钻孔，当最高、最低地下水位均在基岩中时，钻孔深度可为30m，遇基岩面可终止钻探；当基岩中溶岩较发育时，应按研究场地稳定性的需要确定钻孔深度，但深至岩溶水排泄基准面以下即可；当地下水位埋藏于土层中时，钻孔深度应至最低地下水位深度处。第72页/共75页第六节土洞6.地基稳定性评价（1）当场地存在下列情况之一时，可判定为未经处理不宜作为地基的不利地段：埋藏的漏斗、槽谷等，并覆盖有软弱土体的地段；土洞或塌陷成群发育地段；岩溶水排泄不畅，可能暂时淹没的地段。（2）有地下水强烈活动于岩土交界面的岩溶地区，应考虑由地下水作用形成的土洞对建筑地基的影响，并预估地下水位在使用期间变化的可能性及影响。总图布置前，勘察单位应提出场地土洞发育程度的分区资料；施工时，应沿基槽（坑）认真查明基础下土洞的分布位置。第73页/共75页第六节土洞7.地基处理措施（1）由地表水形成的土洞或塌陷地段，应采取地表截流、防渗或堵漏等措施；（2）对土洞应根据其埋深分别选用挖填、灌砂等方法处理；（3）由地下水形成的塌陷或浅埋土洞，应清除软土，抛填块石作反滤层，面层用粘土夯填；（4）对深埋土洞，宜用砂、砾石或细石混凝土灌填，同时采用梁板或拱跨越。（5）对重要建筑物，可采用桩基处理。第74页/共75页