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伴随经济平稳快速增长,我国基础建设的需求不断提高,电网覆盖面积的不断扩大密集,在电网建设工程中不可避免地会穿越不良工程地质条件区域,同时对工程施工及运营过程中安全稳定性的要求也逐步提到。我国是世界上岩溶发育最为广泛的国家之一,岩溶分布之广,面积之大,类型之多在世界实属罕见。在岩溶区进行电网建设,尤其是大型变电站地基主要受力范围内,由于上部建筑物附加荷载的作用,可能导致空洞坍塌,从而引起其上建筑物发生塌陷、下沉、开裂或垮塌等,将对电力运输和生产建设产生极为不利的影响。岩溶作为不良地质条件之一,其形成机理、破坏形式、探测方法、评价方法以及处理措施等方法均受到国内外学者的高度重视。其中岩溶地基稳定性评价是目前国内外各类工程建设的技术难题之一,对于这一关键问题的理论和实践方面的研究有十分重要的意义。
本文总结现有评价方法,对岩溶地基的稳定性做出综合评价,对该项目工程的施工设计有一定的指导作用,同时对类似工程起到一定的借鉴作用。本文所做的主要工作内容如下:
(1)调查研究区的工程地质、水文地质条件,并统计黄石冶钢岩溶变电站地基下伏岩溶发育情况和分布规律；
(2)针对黄石冶钢变电站岩溶地基,选取合理的影响因素,建立正交试验模型,进行正交试验,利用极差分析方法和方差分析法分析该岩溶地基影响岩溶稳定性的显著因素。
(3)根据正交试验所得结果与传统定性方法相结合,对该岩溶地基以钻孔为基本单元运用顶板厚跨比进行评判进行稳定性评价；
(4)根据正交试验结果,简化各剖面模型,对各剖面进行数值模拟,记录各钻孔点溶洞项板的稳定性状况,绘制出该地基溶洞顶板稳定性分布图；
(5)将模糊综合评判、顶板厚跨比法与数值模拟相结合,对岩溶地基稳定性进行评价。针对以上主要研究内容,本文主要通过室外调查与室内研究相结合,理论研究和实际应用相互促进的方法,在野外地质调查的基础上,掌握岩溶区工程地质条件和岩溶发育情况；通过查阅大量文献,综述现有的岩溶稳定性评价方法；利用正交试验原理、模糊综合评判法、顶板厚跨比法以及数值模拟对该区岩溶地基稳定性进行评价,得出如下结论:
(1)针对岩溶地基的特点及其复杂性,运用正交试验模型。影响黄石冶钢变电站岩溶稳定性因素从大到小一次为顶板厚跨比、上覆土层厚度、溶洞性质、溶洞大小和土层性质；其中顶板厚跨比、上覆土层厚度具有高度显著性,溶洞性质和溶洞大小具有显著性,非显著因素有土层性质。
(2)本文利用模糊综合评判,再结合正交试验结果分析以及前人资料研究建立判断矩阵,运用层次分析法分析各因素的权重因子。对每个钻孔点进行稳定性评判,绘制岩溶地基稳定性分布图。由分布图可得,岩溶地基稳定性主要集中于稳定区和不稳定区,这是由于该区域岩溶项板厚度普遍偏薄的原因。该研究区稳定与不稳定性呈东西分布,东部主要集中岩溶地基稳定区,西部集中岩溶地基不稳定区。
(3)本文利用顶板厚跨比分析法对各个钻孔溶洞岩溶稳定性进行分析,从而得出该区地基岩溶稳定性分区图,通过该稳定分区图,可以得出黄石冶钢变电站岩溶不稳定性地区与较不稳定区分布。图中岩溶地基稳定区域与模糊综合评判分区图稳定区域基本一致,该评价方法的不稳定区域与模糊综合评判的较稳定、较不稳定、不稳定区相一致。
(4)本文运用数值模拟技术,利用正交试验结果简化模型,将该区各剖面分别进行数值模拟,然后得出各个钻孔点岩溶顶板稳定性情况。运用正交试验研究敏感因子,进而得出各因素的显著性,简化了数值模拟的模型以及计算时间,从而可以在有限的时间内对该区域所有剖面进行数值模拟,得出相应的数据。从而完成溶洞顶板的稳定性分布图。从结果成图可知,图中岩地基稳定的区域与模糊综合评判稳定区和较稳定区基本一致,不稳定区与模糊综合评判计算的不稳定区和较不稳定区基本保持一致。
(5)运用模糊综合评判、半定量评判方法以及数值模拟方法对岩溶地基进行综合评价。三种方法评价结果大致相同,提高了评判结果的准确性,针对不稳定和稳定分布区域结合相关地质条件提出了相应处理措施和防治对策,在现场调查时,可以根据这些因素的利用顶板厚跨比发进行简易的分区,从而有效地处理岩溶地基溶洞稳定性的防灾减灾工作。