3)載荷試驗法
在有代表性的淺層洞體上,將頂板巖體鑿呈—梁狀,有條件時底面或側(cè)面亦可貼設(shè)電阻應(yīng)變片,于其上分級加荷,觀察其應(yīng)力與變形。通過試驗可以了解在特定條件下洞體的變形特征、破壞形式與順序。例如在貴陽某工程試驗中,隨荷載的增加,梁的受拉區(qū)逐次出現(xiàn)拱形脫落,最后在支座處剪切破損。此外,通過試驗可以反求頂板巖體參數(shù),建立它與巖樣強度指標,巖體縱波速度等的相關(guān)性,借此評價其他洞體的穩(wěn)定性。
土洞的評價
在巖溶區(qū)進行巖土工程勘察時,首先可在巖溶發(fā)育區(qū)內(nèi),劃出條件適宜土洞形成的區(qū)段,作為建筑區(qū)總圖布置的依據(jù)。例如可將巖溶發(fā)育區(qū)中,地下水最高水位高于基巖面的土層分布區(qū)以及其他有利于土洞發(fā)育的地段劃為土洞發(fā)育區(qū)。以便工程總體布局上避開成片密集分布的土洞發(fā)育帶。
具備下列條件的部位都可能是有利于土洞發(fā)育的地段,對于工程來說應(yīng)視為不利于建筑的地段。
1)土層較薄,土中裂隙發(fā)育,地表無植被或新挖方區(qū),地表水入滲條件好,其下基巖有通道、暗流或呈負巖面的地段;
2)石芽或出露的巖體與上覆土層交接處,巖體裂隙通道發(fā)育且是地面水經(jīng)常集中的入滲部位;3)土層下巖體中2組結(jié)構(gòu)面交會,或處于寬大裂隙帶上;
4)隱伏的深大溶溝、溶槽、漏斗等地段,鄰近基巖面以上有軟弱土層分布;
5)人工降水的降落漏斗中心;當巖溶導水性相對均勻,在漏斗中地下水流向的上游部位;當巖溶水呈集中管道流時,在漏斗中地下水流向的下游部位;
6)地勢低洼、地面水體近旁。
巖土工程評價中,可參照上述條件進行土洞分布區(qū)的猜測,同時可以根據(jù)已查明的土洞平面分布密度進行發(fā)育與穩(wěn)定程度的評價。如以地表塌陷的數(shù)字來劃分發(fā)育帶在有些著作中也可見到一些劃分的推薦數(shù)值,如以每平方公里中土洞數(shù)與地表塌陷數(shù)作為土洞分布或地基穩(wěn)定性的定量評價指標。但是,這一標準不適用于條件不同地區(qū)間的比擬。由前所述,由于土洞成因,土層厚薄,水的運行條件的差異,就不能僅憑目前單位面積上已有的土洞數(shù)或塌陷數(shù)認定其對工程的危害程度。
對于土洞單體穩(wěn)定性評價的問題,曾有按人工洞室評價的方法去評價土洞的穩(wěn)定。事實上,在自然條件下形成的土洞與土體中的人工洞穴不同,前者是在自然條件下發(fā)生和發(fā)展,其埋藏深度一般較淺,分布密集,突發(fā)性強,有時雖可以處于暫時穩(wěn)定,但一旦條件具備,便可繼續(xù)發(fā)展。以目前的勘探手段尚難查明單個土洞的幾何要素,而且,鉆探、釬探、觸探穿過土洞頂板,就可成為地表水下滲的通道,促使土洞喪失穩(wěn)定而繼續(xù)發(fā)展。后者是深埋于土體的人工空間,斷面尺寸可以隨土質(zhì)而定,頂部可鑿成拱形,必要時可加以襯砌,兩者情況迥然不同。因此在工程實踐中,對已查明的土洞無不進行工程處理,迄今尚未見某個土洞經(jīng)穩(wěn)定計算,未經(jīng)處理其上建筑物使用完好的先例。
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