云南临沧某机场岩溶发育规律及地基稳定性研究

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岩溶区面积约占中国国土面积的三分之一,包括云南在内的整个西南地区石灰岩连成一片,面积共达55万km~2。岩溶发育致使工程场地地质条件大为恶化,容易产生建筑地基塌陷、水库渗漏等问题。拟建机场地处碳酸盐岩裸露区,岩溶发育程度较高。研究岩溶发育规律及其工程效应,对指导机场建设显得异常重要。本文在充分了解前人岩溶研究的基础上,通过现场大比例工程地质测绘、物探、钻探、岩土体物理力学实验、模糊综合评判、FLAC数值模拟等,系统研究拟建机场岩溶发育特征、分布规律、发育机制及岩溶地基的稳定性,主要取得了以下结论和研究成果:(1)研究区处于南北走向的台地分水岭部位,岩溶发育以垂向为主,总体发育中等,槽谷等地带强烈发育。(2)场址西南端为石芽残丘岩溶地貌,中~北部为溶蚀侵蚀峰丛岩溶地貌。总体上,前者的岩溶发育程度高于后者。地表岩溶表现为石芽、溶沟溶槽、岩溶漏斗、落水洞等,地下岩溶以裂隙型溶洞、强溶蚀带、土洞为主。溶沟溶槽、石芽遍布整个场区;漏斗、落水洞总共发育69个,线密度一般3~5m个/km;溶洞以裂隙型为主,钻孔遇洞率23.59%,岩溶率5.99%;土洞零星分布。(3)平面上,自南西至北东岩溶发育程度逐渐降低。岩溶漏斗、落水洞常呈线状、串珠状定向排列,石芽残丘区最为发育;存在7个溶洞集中分布区,间隔300~500m,强溶蚀破碎带呈SN向的条带状展布。(4)垂向上,岩溶发育层状分布显著。1780m附近,漏斗、落水洞发育;1780~1810m高程段溶洞、溶蚀带最为发育,向两侧逐渐递减。(5)岩溶的发育受岩性、地质构造、新构造运动、气候、岩溶水控制。岩石溶解形式主要为白云质灰岩的不均匀溶蚀;南北向岩溶形态最为发育,表现出“多层性”、“叠加性”和“分带性”,岩溶地貌在平面上沿沟谷分带;剖面上位于垂直渗流带,垂向溶蚀强烈。(6)岩溶地貌纵向上表现为多旋回岩溶迭加发育的特点,一个岩溶期内可划分为原始地貌、溶隙—溶沟、峰丛谷地、峰林谷地、溶丘谷地、溶原几个阶段;横向上同期异形,西南端、中~北部差异显著。(7)岩溶发育机制方面:溶洞由溶隙发展而来,沿节理面或层面发育,具有狭长状特点;影响土洞形成的最大因素是地下水的动态变化,临界水位波幅Hcr及临界流速vcr是引起土洞发育的重要参数,软塑土体中土洞更易形成;漏斗、落水洞主要有溶蚀型及塌陷型两类,以溶蚀型为主。(8)采用模糊综合评判法对岩溶地基进行稳定性评价,溶洞基本处于较稳定~稳定状态,占88.9%(90%)。《民机规范》的评价结果稳定状态的溶洞占71%,但由于该规范考虑重点是“溶洞顶板坍塌后自行填塞程度”,而计算本身却未考虑溶洞的充填程度,计算结果偏保守。对《民机规范》评价稍作修正后认为处于稳定状态的溶洞达91%,与模糊综合评判结果具有较好的一致性。(9)FLAC数值模拟结果认为埋藏浅、顶板破碎的溶洞围岩应力集中、塑性区明显,位移量大,灌浆的治理效果明显优于跨越方式治理。
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