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【摘 要】 随着城市工程建设突飞猛进的发展,岩溶分布区的岩土工程问题日异突出,加大对岩溶地区的勘察方法和对岩溶地区的地基加固处理技术的研究就显的十分迫切。本文主要对岩溶地区工程勘察及地基分析处理相关问题进行了简要分析。
【关键词】 岩溶地区;工程勘察;地基处理
一、岩溶地区工程地质特点
岩溶地貌也称喀斯特地貌,是指可溶性岩石,特别是盐酸盐类岩石受到含有二氧化碳的流水溶蚀,有时并加以沉积作用而形成的地貌。岩溶的发育和形成致使建设场地和地基的地质工程条件大为恶化,因此,在岩溶地区进行工程時,必须对岩溶进行地质研究,预测并解决因岩溶而引起的工程地质问题。
岩溶地貌的形成一般有一定的规律,基本表现是:
1、自上而下的发展,溶蚀程度先强后弱。
2、浅处溶洞中的填充物较多,深处溶洞中的填充物略少。
3、地下水活动越活跃的地区溶洞较发育。
4、溶洞发育在空间上的分布没有任何规律,岩溶场地岩面起伏变化大,溶沟、溶槽、石芽、石笋等发育,有的溶洞呈串珠状。
岩溶地貌的形成和地下水有着密不可分的关系,我们按照地下水存在的介质把它分为三类:
1、存在于断裂带中,这类型的地下水具有很强的连通性。
2、存在于残积层和冲洪积层的孔隙中,这种类型的地下水渗透性很强。
3、存在于下覆溶洞,暗河,溶蚀裂隙中,这种类型的地下水的水量巨大,连通性也很大。
二、岩溶岩土工程勘察方法及探测技术
在岩溶地区,岩土工程勘察分析方法及岩溶探测技术,除了常规的钻探手段外,目前国内主要采用以下方法或手段。
1、工程地质调查与测绘:包括岩溶地形地貌调查、地层岩性、水文地质调查、测量及试验等内容的野外调查,能够从宏观上把握岩溶发育的分布和特点,并据此进一步进行工程地质勘探工作,该方法简单,方便实用,能获得直观的野外工程地质基础资料。
2、遥感技术:地球资源卫星遥感(MSS、TM、SPOT)、航空遥感、热红外遥感、侧视雷达遥感等在70年代引进我国以后,具有调查面积大,重复性好等特点,对于研究岩溶地貌形态、岩溶层组划分、地质构造等都能取得较好的效果,被广泛应用于岩溶地区的工程地质勘察工作,该技术一般用于大型工程选址,而一般的工业与民用建筑用得不多。
3、工程地质原位测试技术:主要采用原位标准贯人试验、动力触探试验等测定溶洞和土洞中充填物、岩溶塌陷堆积物的工程地质性质和地基土承载力,该技术在各岩溶地区有较成熟的应用经验,施工简单,成本较低,应用广泛。
4、示踪试验:用示踪剂(荧光染料等)进行岩溶地下水联通试验以及长期观测的研究,以查明岩溶的发育程度和溶洞相互连通、分布情况,该方法简单,较方便可靠,但不适用于无地下水的溶洞。
5、模型试验:采用一定尺寸规模的试验装置,模拟砂、土层在各种条件下(如不同水动力条件)的岩溶地基的稳定性或岩溶塌陷过程一般用于岩溶塌陷的研究。
6、插钎:用一定长度钢钎(筋)按一定的间距插人上覆土层,用来查明土层中是否发育有岩溶土洞。例如广西桂林岩溶地区,在地基基坑开挖后,一般采用插钎来进一步查明土层中是否存在土洞或塌陷软弱层,实践证明该法效果显著。该方法还具有施工简单,经济实用的特点。
三、岩溶地区主要地基处理原则
1、溶洞处理方法:根据溶洞生成形态的不同,可以分为单层溶洞和重叠溶洞。
(1)单层溶洞处理:如果判定地基之下为单层溶洞时,应该考虑对洞体进行加固处理,前提是断定溶洞之上的地基不能满足承重需要或者存在较大的其它不确定因素。
(2)重叠溶洞处理:重叠溶洞的结构和状态稳定性较之单层溶洞都要复杂,因此其处理技术也相应的复杂和多样,应有针对性地选择使用以下技术或方法:
①避开溶洞位置,即适当调整柱与柱之间的距离和总体的平面设计布局,以达到灵活规避的目的。此方法相对比较经济,但会受到具体规划制约。
②用嵌岩灌注桩穿过溶洞洞顶的方法达到目的。造价相对提高,但是能完全满足设计规划要求。
2、土洞处理方法土洞对火山岩地区地面上建筑物的破坏在很大范围内要强得多。因此有必要防止或处理该情况的发生。在此介绍填垫法和加固法两种主要处理方法:
(1)填垫法:此种方法适用于埋藏较浅且顶部稳定性相对不差的土洞。在洞的最底部,考虑用岩石物质填埋,目的是建造接近天然的反滤构造。
(2)加固法:面对距离地面较深或比较深的土洞,则应该考虑采用密钻灌浆法。根据土洞周围含水量等因素来选择具体的加固材料。
3、塌陷处理方法:在火山岩地形地区,地面出现塌陷是司空见惯的事情,我们可以考虑选择采用以下几种处理方式:
(1)换填法:挖出洞中的松软土壤,用砂质或岩石类材料重新填充,最后覆盖粘性土壤并夯实表面。
(2)跨越法:如果坑洞体积容量巨大,或者重新填充的方法行不通的时候,我们可以考虑采用跨越法。
(3)强夯法:在10至40米的高度让10~20吨的夯锤做自由落体运动,以对地面造成强有力冲击,达到对土体有效夯实的目的。
(4)灌注法:通过钻孔通道,将合适的浆状材料灌入地下,尽可能把所有的裂隙、岩石通道或者塌陷充实。
4、地基基础遇到地下水产生渗漏和突水问题时的处理方法
(1)对地基突水的处理,一般采用疏导的方法把地下水引入到基础外侧的边沟里或者基础中心的排水沟中。
(2)堵住落水洞、裂隙、岩溶管道等;用粘土直接进行铺盖;对地下水流出的地方修建截水墙;在落水洞四周围修建围墙;如果修建的建筑物所处位置邻近当地的水库或水坝,可以把地下水直接引入水库或水坝,让其流人下游。 四、基础处理的比选
1、冲孔灌注桩:如果溶洞数量较多但是单个洞体体积容量比较小,面对此种情况,我们应该考虑用桩打穿多层洞顶的方法。为了安全的保障,应该再做好探查工作,具体方法是做桩前,利用相关设备探清洞内状况,之后用冲击钻穿至符合设计要求的层数。
2、钻孔桩:如果地表崎岖不平、地下有独立岩石或桩体质量较大,可以考虑使用钻孔桩。此种技术受力明显,穿成的孔直径大,因此操作起来非常便利。钻孔桩的优点是:能简单利索地穿透夹层,能穿过独立岩石。但是使用的过程中也应该注意:不应该把这种技术用在浅层中存在没有充分发育的岩溶基层中。
3、预应力管桩:如果面对地表下存在淤泥、土洞或洞体与地下河流联通的状况,可以考虑采用预应力管桩,因为此种方法在应用过程中不会受到上述因素的影响,这种方法的优点是在观察压力时非常直观和便利,因为在压桩机上设计有可以观察压力数值的压力表,但是也存在一个显著的缺点,即在土壤岩石相对薄弱的地方较为容易发生断桩的麻烦。
4、群桩:如果面对地表面情况相对复杂、岩溶上部覆盖一定厚度的砂質层时,那么上述各种方式都会失去其应有的效用,任务质量难以保证。而群桩法,可以保证桩体有效性、安全保障度和作业顺利进行的条件下,有效、稳定、快速地解决这类复杂的地质状态。其优点是:群桩的端头并不一定要求固定在复杂的地表上,其方法很简单并且相当可靠,只要在端头覆盖的地面的压力泡可以有效分布在地表表面并且存有坚固的下卧层结构,群桩法就能有效规避复杂多变的岩溶表面对桩基形成的的破坏。群桩法有诸多解决问题的方法,其中静压预制管桩是相对较为有效和可靠的方式之一,其应用越来越广泛。
五、结束语
岩溶地区地质情况研究是一个较为复杂的问题,实际岩土勘探工作中遇岩溶问题时,我们应根据具体的情况,全面分析考虑当时的地质条件,从而采取合理有效的岩土勘察方法,以此清楚了解岩溶的发育状况和趋势,正确评价工作区地质环境,并提出合理的解决方案。
参考文献:
[1]罗坤等.隐伏岩溶场地建筑工程勘察实践[J].城市勘测,2009.
[2]许模,毛邦燕,张强.现代深部岩溶研究进展与展望[J]地球科学进展,2008.
[3]应金泉.浅议岩土工程勘察施工中存在的问题及解决方法[J].中国高新技术企业,2009.
【关键词】 岩溶地区;工程勘察;地基处理
一、岩溶地区工程地质特点
岩溶地貌也称喀斯特地貌,是指可溶性岩石,特别是盐酸盐类岩石受到含有二氧化碳的流水溶蚀,有时并加以沉积作用而形成的地貌。岩溶的发育和形成致使建设场地和地基的地质工程条件大为恶化,因此,在岩溶地区进行工程時,必须对岩溶进行地质研究,预测并解决因岩溶而引起的工程地质问题。
岩溶地貌的形成一般有一定的规律,基本表现是:
1、自上而下的发展,溶蚀程度先强后弱。
2、浅处溶洞中的填充物较多,深处溶洞中的填充物略少。
3、地下水活动越活跃的地区溶洞较发育。
4、溶洞发育在空间上的分布没有任何规律,岩溶场地岩面起伏变化大,溶沟、溶槽、石芽、石笋等发育,有的溶洞呈串珠状。
岩溶地貌的形成和地下水有着密不可分的关系,我们按照地下水存在的介质把它分为三类:
1、存在于断裂带中,这类型的地下水具有很强的连通性。
2、存在于残积层和冲洪积层的孔隙中,这种类型的地下水渗透性很强。
3、存在于下覆溶洞,暗河,溶蚀裂隙中,这种类型的地下水的水量巨大,连通性也很大。
二、岩溶岩土工程勘察方法及探测技术
在岩溶地区,岩土工程勘察分析方法及岩溶探测技术,除了常规的钻探手段外,目前国内主要采用以下方法或手段。
1、工程地质调查与测绘:包括岩溶地形地貌调查、地层岩性、水文地质调查、测量及试验等内容的野外调查,能够从宏观上把握岩溶发育的分布和特点,并据此进一步进行工程地质勘探工作,该方法简单,方便实用,能获得直观的野外工程地质基础资料。
2、遥感技术:地球资源卫星遥感(MSS、TM、SPOT)、航空遥感、热红外遥感、侧视雷达遥感等在70年代引进我国以后,具有调查面积大,重复性好等特点,对于研究岩溶地貌形态、岩溶层组划分、地质构造等都能取得较好的效果,被广泛应用于岩溶地区的工程地质勘察工作,该技术一般用于大型工程选址,而一般的工业与民用建筑用得不多。
3、工程地质原位测试技术:主要采用原位标准贯人试验、动力触探试验等测定溶洞和土洞中充填物、岩溶塌陷堆积物的工程地质性质和地基土承载力,该技术在各岩溶地区有较成熟的应用经验,施工简单,成本较低,应用广泛。
4、示踪试验:用示踪剂(荧光染料等)进行岩溶地下水联通试验以及长期观测的研究,以查明岩溶的发育程度和溶洞相互连通、分布情况,该方法简单,较方便可靠,但不适用于无地下水的溶洞。
5、模型试验:采用一定尺寸规模的试验装置,模拟砂、土层在各种条件下(如不同水动力条件)的岩溶地基的稳定性或岩溶塌陷过程一般用于岩溶塌陷的研究。
6、插钎:用一定长度钢钎(筋)按一定的间距插人上覆土层,用来查明土层中是否发育有岩溶土洞。例如广西桂林岩溶地区,在地基基坑开挖后,一般采用插钎来进一步查明土层中是否存在土洞或塌陷软弱层,实践证明该法效果显著。该方法还具有施工简单,经济实用的特点。
三、岩溶地区主要地基处理原则
1、溶洞处理方法:根据溶洞生成形态的不同,可以分为单层溶洞和重叠溶洞。
(1)单层溶洞处理:如果判定地基之下为单层溶洞时,应该考虑对洞体进行加固处理,前提是断定溶洞之上的地基不能满足承重需要或者存在较大的其它不确定因素。
(2)重叠溶洞处理:重叠溶洞的结构和状态稳定性较之单层溶洞都要复杂,因此其处理技术也相应的复杂和多样,应有针对性地选择使用以下技术或方法:
①避开溶洞位置,即适当调整柱与柱之间的距离和总体的平面设计布局,以达到灵活规避的目的。此方法相对比较经济,但会受到具体规划制约。
②用嵌岩灌注桩穿过溶洞洞顶的方法达到目的。造价相对提高,但是能完全满足设计规划要求。
2、土洞处理方法土洞对火山岩地区地面上建筑物的破坏在很大范围内要强得多。因此有必要防止或处理该情况的发生。在此介绍填垫法和加固法两种主要处理方法:
(1)填垫法:此种方法适用于埋藏较浅且顶部稳定性相对不差的土洞。在洞的最底部,考虑用岩石物质填埋,目的是建造接近天然的反滤构造。
(2)加固法:面对距离地面较深或比较深的土洞,则应该考虑采用密钻灌浆法。根据土洞周围含水量等因素来选择具体的加固材料。
3、塌陷处理方法:在火山岩地形地区,地面出现塌陷是司空见惯的事情,我们可以考虑选择采用以下几种处理方式:
(1)换填法:挖出洞中的松软土壤,用砂质或岩石类材料重新填充,最后覆盖粘性土壤并夯实表面。
(2)跨越法:如果坑洞体积容量巨大,或者重新填充的方法行不通的时候,我们可以考虑采用跨越法。
(3)强夯法:在10至40米的高度让10~20吨的夯锤做自由落体运动,以对地面造成强有力冲击,达到对土体有效夯实的目的。
(4)灌注法:通过钻孔通道,将合适的浆状材料灌入地下,尽可能把所有的裂隙、岩石通道或者塌陷充实。
4、地基基础遇到地下水产生渗漏和突水问题时的处理方法
(1)对地基突水的处理,一般采用疏导的方法把地下水引入到基础外侧的边沟里或者基础中心的排水沟中。
(2)堵住落水洞、裂隙、岩溶管道等;用粘土直接进行铺盖;对地下水流出的地方修建截水墙;在落水洞四周围修建围墙;如果修建的建筑物所处位置邻近当地的水库或水坝,可以把地下水直接引入水库或水坝,让其流人下游。 四、基础处理的比选
1、冲孔灌注桩:如果溶洞数量较多但是单个洞体体积容量比较小,面对此种情况,我们应该考虑用桩打穿多层洞顶的方法。为了安全的保障,应该再做好探查工作,具体方法是做桩前,利用相关设备探清洞内状况,之后用冲击钻穿至符合设计要求的层数。
2、钻孔桩:如果地表崎岖不平、地下有独立岩石或桩体质量较大,可以考虑使用钻孔桩。此种技术受力明显,穿成的孔直径大,因此操作起来非常便利。钻孔桩的优点是:能简单利索地穿透夹层,能穿过独立岩石。但是使用的过程中也应该注意:不应该把这种技术用在浅层中存在没有充分发育的岩溶基层中。
3、预应力管桩:如果面对地表下存在淤泥、土洞或洞体与地下河流联通的状况,可以考虑采用预应力管桩,因为此种方法在应用过程中不会受到上述因素的影响,这种方法的优点是在观察压力时非常直观和便利,因为在压桩机上设计有可以观察压力数值的压力表,但是也存在一个显著的缺点,即在土壤岩石相对薄弱的地方较为容易发生断桩的麻烦。
4、群桩:如果面对地表面情况相对复杂、岩溶上部覆盖一定厚度的砂質层时,那么上述各种方式都会失去其应有的效用,任务质量难以保证。而群桩法,可以保证桩体有效性、安全保障度和作业顺利进行的条件下,有效、稳定、快速地解决这类复杂的地质状态。其优点是:群桩的端头并不一定要求固定在复杂的地表上,其方法很简单并且相当可靠,只要在端头覆盖的地面的压力泡可以有效分布在地表表面并且存有坚固的下卧层结构,群桩法就能有效规避复杂多变的岩溶表面对桩基形成的的破坏。群桩法有诸多解决问题的方法,其中静压预制管桩是相对较为有效和可靠的方式之一,其应用越来越广泛。
五、结束语
岩溶地区地质情况研究是一个较为复杂的问题,实际岩土勘探工作中遇岩溶问题时,我们应根据具体的情况,全面分析考虑当时的地质条件,从而采取合理有效的岩土勘察方法,以此清楚了解岩溶的发育状况和趋势,正确评价工作区地质环境,并提出合理的解决方案。
参考文献:
[1]罗坤等.隐伏岩溶场地建筑工程勘察实践[J].城市勘测,2009.
[2]许模,毛邦燕,张强.现代深部岩溶研究进展与展望[J]地球科学进展,2008.
[3]应金泉.浅议岩土工程勘察施工中存在的问题及解决方法[J].中国高新技术企业,2009.