岩溶地区嵌岩桩安全性理论分析与应用-路基工程.PDF

胡德华，等：岩溶地区嵌岩桩安全性理论分析与应用 ·２３· 岩溶地区嵌岩桩安全性理论分析与应用 胡德华，胡文军，胡国祥 （武汉工程大学环境与城市建设学院，武汉　４３００７３） 摘　要：在岩溶地区进行嵌岩桩设计时，应选择具有一定安全厚度的基岩作持力层。基于溶洞顶 板均质、各项同性等基本假定，根据桩端直径与桩底溶洞大小、类型，模拟外荷载作用下混凝土板受 力变形破坏特征，并对溶洞基岩顶板进行简化分析，得到各种状况下的岩溶顶板安全厚度与桩端应力 值、岩石单轴抗压强度、溶洞类型与大小等相关数学表达式。该式简单、直观，较全面反映了影响溶 洞顶板安全厚度的各种因素，并得到实际工程验证。 关键词：岩溶；嵌岩桩；岩溶顶板；安全厚度 ＋ 中图分类号：ＴＵ４７３１１　　 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３－８８２５（２０１０）０３－００２３－０３ ０　引言 描述的为近似椭球体与涵洞管状体，溶洞顶部的形状 我国是世界上喀斯特———岩溶分布面积最大的国 简化为抛物线截面，椭球体或涵洞管状体截面平面投 家，从热带到寒带各种喀斯特地貌类型齐全，几乎所 影最大尺寸为Ｄ，桩端直径为ｄ。当ｄ Ｄ时，该溶 ≥ 有的省区都有喀斯特的分布。岩溶地质是危害较大的 洞称为小溶洞，反之称为大溶洞。 不良工程地质条件，在工程建设中经常遇到。由于岩 （４）对于溶洞来说，在它形成的漫长的地质历 溶发育破坏了岩石的完整性，在岩溶地区进行桩基设 史时期内，其应力已处于稳定的平衡状态，因此，不 计和施工，必须根据建筑地基基础规范 （ＧＢ５０００５－ 考虑自重应力对溶洞稳定性的影响，而主要考虑外荷 ２００２）强制性条文第 １０１６条的规定，桩底应有３ 重对溶洞稳定性的影响。 倍的桩径或５ｍ厚的完整基岩作持力层，以保证建筑 （５）基底压力作用面形状为圆形。对于大溶洞， 物基础的安全。但这一笼统规定没有涉及到桩端岩 除因抗弯能力不足而发生破坏外，还有可能发生冲切 性、岩石强度、桩端直径、溶洞的类型和大小与桩底 破坏。 荷载大小等关系，相对于岩性较好、荷载不大、节理 裂隙不发育或胶结良好的封闭式小溶洞往往偏于保 ２　不同类型溶洞顶板安全厚度理论分析 ［１］ 守 ；而对于大溶洞，大直径嵌岩桩的重大荷载，又 ２１　椭球体型小溶洞顶板 ［２，３］ 可能造成一定的安全隐患 。因此确定岩溶地区嵌 如图１设溶洞顶面至桩底的最小距离为Ｚ，桩底 岩桩的单桩承载能力及其岩层安全厚度是急需解决的 应力为ｐ，灰岩饱和单轴抗压强度 ，忽略岩石泊 σ ０ ｃ 重要问题。 １　溶洞顶板受力模型基本假定 （１）溶洞周围岩体视为均匀各向同性地下空间 半无限体，溶洞在天然状态下是稳定的，溶洞顶板完