岩溶地区大桥桩基下伏溶洞稳定性研究

【摘要】：岩溶地貌在我国分布比较广泛。岩溶会使岩体强度降低，给岩溶地区建筑基础的安全稳定性造成极大的影响。河南郑州西南绕城高速公路郑密段互通式立交桥在建设中发现在大桥桩基下存在大量的岩溶溶洞和裂隙，以至于大桥桩基难以施工。原大桥设计者不得已更改设计，将大桥桩基作用在溶洞薄顶板上。本文在此基础上，对大桥桩基下伏溶洞进行了稳定性分析，并得到一些有意义的结论。以期给相似工程提供一定的借鉴作用。 首先，本文讨论了岩溶失稳的机理，以岩石力学理论为基础，对桩基和溶洞相互作用系统进行概化，得出一概化模型。在此模型基础上，采用传统定量计算方法对岩溶溶洞顶板稳定性进行了分析。 其次，本文运用三维数值模拟分析软件FLAC~(3D)，对大桥桩基和溶洞相互作用系统进行数值模拟。在数值模拟过程中采用了静载和动载两种方式，以期最大程度接近实际情况。并将数值模拟的结果与前面所做的理论计算结果相比较，进行溶洞的稳定性分析。 最后，采用理论计算和数值模拟相结合的方法，分析了影响溶洞稳定性的因素，如溶洞几何形状、桩径大小、荷载等。通过比较，得出影响溶洞稳定性的敏感因素，并进行分析。 通过研究发现，将桩基作用在溶洞顶板上是可行也是可靠的。上部荷载主要通过桩基和周围岩土的摩擦力承担。桩基和下部溶洞整体处于一种稳定的状态。这给岩溶地区的建筑基础设计提供了一种可行的解决途径。另外，数值模拟的方法在这类稳定性分析问题中显示出良好的适用性和可靠性，将有很大的应用前景。