岩溶地区路基土洞勘察方法及处治措施适宜性研究 ——以桂林至阳朔高速公路段为例

论文摘要

岩溶土洞是一种特殊的岩溶现象,具有埋藏浅、发育快、分布密、易引发地面塌陷的特点,对公路路基的施工和以后安全运行将造成严重的危害,其稳定性受到严重威胁。找到有效、快捷的土洞勘察方法和处治措施势在必行。因此,对岩溶路基土洞勘察方法及处治措施的适宜性研究,具有重要的理论意义和现实价值。论文以桂林至阳朔高速公路为研究对象,分析其岩溶土洞的发育条件、影响因素及分布规律,运用不同地球物理勘探技术作为岩溶路基土洞勘察的手段,对岩溶土洞进行了研究,提出了各类物探方法的地质环境适宜性及岩溶路基土洞处治措施的环境适宜性,取得了以下认识和成果:（1）通过对岩溶地区土洞发育条件、主要影响因素及致塌机理的分析,提出了岩溶土洞在一次降雨前后致塌的受力叠加耦合模式,并总结了岩溶土洞的分布规律。（2）通过地球物理勘探技术（高密度电法、浅层地震法、地质雷达等）在浅层土洞（深度小于10m、直径小于3m）勘察中的运用,对其适宜性进行了研究,结果表明:①高密度电法只对高阻中的低阻不均匀体敏感,因而不适宜探测浅层土洞;②地震波场的复杂性及深度10米以内的浅层地震反射波为盲区,使得浅层地震反射法不适宜探测浅层土洞。③地质雷达探测方法,由于其采样快速及高分辨力、对浅层土洞的形态和空间位置反应灵敏,适宜探测浅层土洞。（3）通过工程实践经验和大型物理塌陷模型试验,提出了不同条件（埋深、规模、岩溶水等）下岩溶路基土洞的处治措施:①开挖换填法适宜于埋深在1～2m左右的浅层土洞;②强夯、堵塞封堵法适宜于对埋深在2m～3m、位于地下水位以上的土洞;③灌浆法适宜于埋深大于5m,洞径大于2m,位于地下水位附近的土洞;④针对在埋深2m～5m、位于地下水位附近的土洞治理中易形成新土洞的问题,论文首次提出了开挖-反滤层+土工布处治方法,并在工程实践中应用,效果良好。该方法一方面能防止路基中石块上部土体的流失,另一方面为地表水进入地下起了附加过滤的作用,保持了岩溶地区水环境平衡;⑥对于发育密集、规模较大的土洞或土洞下溶槽溶沟发育强烈时,适宜采用结构物跨越。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 立题依据及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 岩溶地区异常体物探方法国内外研究现状
• 1.2.2 岩溶土洞致塌机理国内外研究现状
• 1.2.3 岩溶土洞塌陷处治措施国内外研究现状
• 1.3 研究技术路线
• 1.4 主要研究内容及取得的主要成果
• 2 岩溶土洞形成机理及其分布规律
• 2.1 岩溶地区土洞发育的基本条件和主要影响因素
• 2.1.1 土洞形成的基本条件
• 2.1.2 影响岩溶地区土洞形成的主要因素
• 2.2 岩溶地区土洞形成、致塌的力学机制
• 2.2.1 岩溶土洞形成过程
• 2.2.2 岩溶土洞致塌的力学机制
• 2.2.3 岩溶土洞塌陷过程及阶段
• 2.3 岩溶地区土洞的分布规律
• 2.3.1 分布密度随下伏可溶盐岩岩溶发育的强弱而增减
• 2.3.2 岩溶土洞沿褶皱轴部及构造断裂带发育
• 2.3.3 多分布在土层较薄、结构单一的地段
• 2.3.4 多发生在地势低洼、地下水位浅或集中径流带地段
• 3 岩溶地区路基土洞勘察方法适宜性研究
• 3.1 岩溶路基土洞地球物理勘察理论与方法
• 3.1.1 物探工作面临的主要问题
• 3.1.2 物探的主要对象及特征
• 3.1.3 高密度电法及原理
• 3.1.4 浅层地震法及原理
• 3.1.5 地质雷达及原理
• 3.2 桂阳高速公路路基土洞勘察实例分析
• 3.2.1 桂阳高速公路工程场地概况
• 3.2.2 岩溶路基土洞物探勘察方法
• 3.3 岩溶路基土洞物探勘察方法适宜性
• 4 岩溶地区路基土洞处治措施适宜性研究
• 4.1 岩溶路基土洞处治方法
• 4.2 桂阳高速公路路基土洞处治措施实例分析
• 4.2.1 桂阳高速公路土洞发育的特点
• 4.2.2 岩溶路基土洞处治模型试验
• 4.2.3 岩溶路基土洞处治措施
• 4.3 岩溶路基土洞处治措施适宜性
• 5 结论
• 参考文献
• 附录
• 后记