覆盖型岩溶地区岩溶岩土工程技术研究

　　岩溶发育区可溶岩和已有岩溶洞穴在岩溶作用下易形成地下架空结构，导致地表沉降或地面塌陷等地质灾害的发生。岩溶发育的复杂性、多变性和特殊性，尤其是覆盖型岩溶的隐蔽性和探测方法的局限性，使其对岩溶区的工程建设造成很大的困扰。本文在前期收集的中石油云南安宁化工项目区域地质资料的基础上，采用综合勘察方法对该场地岩溶进行探测，分析安宁化工项目岩溶发育区溶洞形态及展布特征；采用多种方法对钻遇溶洞进行半定量评价，并结合FLAC3D数值模拟进行综合评价，为工程建设提供可靠依据；针对本场地的岩溶发育特点，提出有针对性的地岩溶地基处理措施及运营期地基稳定性监测方法；为解决数值建模的复杂性，编制了快速建模软件，为今后做类似的岩溶洞穴稳定性评价提供便利。

　　王玉洲 等

前言 第1章 绪论 1 1.1 研究背景及研究意义 2 1.1.1 研究背景 2 1.1.2 研究意义 2 1.2 国内外研究概况 4 1.2.1 溶洞稳定性研究现状 4 1.2.2 溶洞稳定性研究进展 6 1.2.3 溶洞稳定性软件设计 8 1.2.4 岩溶勘察研究 9 1.2.5 岩溶地基设计和处理研究 11 1.2.6 岩溶地基监测研究 11 1.3 研究内容方法路线 12 1.3.1 研究内容 12 1.3.2 研究方法 12 1.3.3 技术路线 13 1.3.4 可行性分析 13 1.4 本章小结 14 第2章 区域自然地理及地质背景 15 2.1 自然地理概况 15 2.1.1 交通位置 15 2.1.2 气象水文 16 2.1.3 区域地形地貌 19 2.2 区域地质条件 20 2.2.1 区域地层 20 2.2.2 区域构造 25 2.2.3 区域地质构造发展演化特征 30 2.3 区域水文地质条件 32 2.3.1 含水层组特征 32 2.3.2 水文地质结构特征 34 2.4 本章小结 35 第3章 安宁化工项目及周边岩溶环境地质特征 37 3.1 地形地貌 37 3.1.1 区域及周边地区地貌特征 37 3.1.2 区域地形地貌特征 39 3.2 构造与地层 40 3.2.1 安宁盆地岩溶地质构造特征 40 3.2.2 安宁化工项目地层分布特征 42 3.3 安宁化工项目附近水文地质条件 49 3.3.1 地下水系统的划分及命名 51 3.3.2 地下水系统特征 53 3.3.3 水文地质结构特征 56 3.4 安宁化工项目岩溶环境地质 61 3.4.1 水文地质特征 61 3.4.2 安宁盆地岩溶表现形式 62 3.4.3 安宁化工项目周边岩溶发育特征 65 3.5 本章小结 66 第4章 岩溶综合勘察 68 4.1 确定可溶岩具体分布范围 69 4.1.1 初步勘察 69 4.1.2 岩溶与岩性 69 4.2 岩溶物探适用性研究 72 4.2.1 物探工作试验研究路线 72 4.2.2 地球物理特征前提条件 73 4.2.3 岩溶专项测试 75 4.3 岩溶勘察物探技术 84 4.3.1 物探方法阐述 84 4.3.2 工作参数选取 86 4.3.3 高密度电法资料分析与解释 86 4.3.4 地震映像法资料分析与解释 89 4.4 研究区岩溶发育范围 93 4.4.1 物探实际工作布设 93 4.4.2 物探异常综合解释 97 4.4.3 物探异常钻孔验证对比分析 99 4.4.4 地形3D 效果展示图 111 4.5 研究区岩溶立体形态追踪 115 4.5.1 岩溶详细勘察 115 4.5.2 跨孔电磁波CT 探测 116 4.5.3 层析成像技术分析与解释 119 4.5.4 岩溶详细勘察成果 121 4.6 本章小结 122 第5章 岩溶发育规律及分布特征 124 5.1 安宁化工项目岩溶发育概述 124 5.1.1 寒武系中谊村组与渔户村组碳酸盐岩岩组及岩性特征 124 5.1.2 泥盆系中上统碳酸盐岩岩组及岩性特征 124 5.2 岩溶表现形式 127 5.2.1 浅覆盖与浅埋藏岩溶发育 127 5.2.2 碳酸盐岩与非碳酸盐岩接触带岩溶发育 152 5.3 研究区岩溶发育规律 152 5.3.1 岩溶发育一般规律 152 5.3.2 岩溶发育水平及垂向规律 170 5.3.3 溶洞充填物特征 195 5.4 本章小结 197 第6章 岩溶发育的影响因素分析 199 6.1 岩溶发育的影响因素概述 199 6.2 地形地貌对岩溶发育的影响 199 6.3 地层岩性对岩溶发育的影响 200 6.3.1 岩石成分对岩溶发育的影响 200 6.3.2 碳酸盐岩的组合类型对岩溶发育的影响 202 6.4 不同岩溶化程度影响岩溶发育的强度 202 6.4.1 强岩溶化岩组 202 6.4.2 较强岩溶化岩组 203 6.4.3 中等岩溶化岩组 203 6.4.4 弱岩溶化岩组 203 6.5 地质构造对岩溶发育的影响 203 6.6 气象水文因素对岩溶发育的影响 204 6.7 新构造运动影响和控制岩溶的发育 204 6.8 充填物和气候影响岩溶发育的速度和强度 205 6.9 本章小结 205 第7章 溶洞稳定性评价及其对地基稳定性影响分析 206 7.1 溶洞对地基稳定性影响研究概述 206 7.2 溶洞稳定性评价研究对象 207 7.2.1 天然应力状态 207 7.2.2 二次应力集中现象 207 7.2.3 岩性和结构 208 7.2.4 地下水 208 7.2.5 稳定性评价研究对象 208 7.2.6 溶洞稳定性影响因素分析 208 7.3 基于半定量方法的溶洞稳定性评价 209 7.3.1 顶板抗弯强度评价硐室稳定法 209 7.3.2 顶板抗剪强度评价硐室稳定法 210 7.3.3 塌落拱理论法 210 7.3.4 类比法 211 7.3.5 单跨梁模型 211 7.3.6 板梁模型 211 7.3.7 溶洞稳定综合分析 212 7.4 基于数值模拟的溶洞稳定性分析 221 7.4.1 计算软件及模拟方案 221 7.4.2 参数选取 226 7.4.3 稳定性评判标准 226 7.4.4 计算模型 227 7.4.5 计算结果 237 7.4.6 溶洞稳定综合分析 308 7.5 本章小结 308 第8章 岩溶复杂地质条件下的基础形式研究 311 8.1 岩溶地区的基础类型 311 8.2 研究区建构筑物基础选型 312 8.2.1 浅基础的选择 313 8.2.2 桩基础的选择 313 8.2.3 灌注桩施工工艺研究 314 第9章 岩溶地基处理方法概述 318 9.1 岩溶治理方法概述 318 9.1.1 岩溶地基处理原则 318 9.1.2 处理措施 318 9.2 岩溶地基注浆加固 319 9.3 注浆方案设计和工艺研究 319 9.4 施工工艺及技术要求 321 第10章 运营期地基稳定性监测 324 10.1 场区地下水系统水位模拟与监测 324 10.1.1 地下水位模拟与监测的意义 324 10.1.2 场区水文地质概念模型构建 324 10.1.3 场区地下水系统水位观测 330 10.1.4 水文地质试验 336 10.1.5 场区地下水系统水位数值模拟 338 10.1.6 场区地下水系统水位变化动态及预测 342 10.1.7 运营期场区地下水系统水位预警及应急措施 347 10.1.8 运营期场区地下水系统水位监测 349 10.2 建筑物沉降监测 352 10.2.1 沉降监测点的布置及监测方法 352 10.2.2 沉降监测计划 352 10.2.3 地基稳定性的判据 352 第11章 溶洞稳定性评价程序软件设计 354 11.1 设计软件目的 354 11.2 软件基本思路 355 11.3 Visual Basic 简介 356 11.4 软件开发和运行平台要求 357 11.4.1 硬件平台 357 11.4.2 软件平台 357 11.5 软件系统模块的划分与功能实现 357 11.5.1 系统模块的划分 357 11.5.2 主控界面 358 11.5.3 各个模块操作界面 360 11.5.4 软件正确性验证 365 11.6 建模操作实例 365 11.6.1 模型概化 366 11.6.2 溶洞模型模块设置 367 11.6.3 块模型模块设置 367 11.6.4 完成建模 367 第12章 结语 369 主要参考文献 372