一种岩溶土洞竖向增强体竖向承载力预测方法技术

本发明专利技术涉及一种岩溶土洞竖向增强体竖向承载力预测方法，包括如下步骤：确定岩溶土洞的几何尺寸(长度L、宽度W和高度H)和覆土深度；确定出岩溶土洞注浆孔的数量n、深度L0和直径d；确定出竖向增强体的抗压强度σs、极限侧摩阻力qs和极限端阻力qp；确定出土洞底部土体的地基承载力特征值fak；确定出扩大体的底面净面积Ac；确定出由圆柱体和扩大体共同确定的极限承载力Qu1；确定出由圆柱体抗压强度确定的极限承载力Qu2；确定出只由圆柱体确定的极限承载力Qu3；确定出竖向增强体的竖向极限承载力Qu；确定出竖向增强体的竖向设计承载力Ra。本发明专利技术具有结构简单、流程性强和结果可靠的优点，能够较为可靠度预测出岩溶土洞竖向增强体竖向承载力。

A Prediction Method of Vertical Bearing Capacity of Vertical Reinforcement Body in Karst Soil Cave

【技术实现步骤摘要】
一种岩溶土洞竖向增强体竖向承载力预测方法
：本专利技术属于地质灾害整治领域，尤其涉及一种岩溶土洞竖向增强体竖向承载力预测方法。
技术介绍
：我国岩溶塌陷是一种常见的突发性地质灾害，一旦产生，破坏性极大。岩溶土洞一般覆盖在土体内部，具有较强的隐蔽性，对工程建设极为不利。工程建设前，需对岩溶土洞进行处理才能满足承载力、变形和稳定性的要求。土洞处理方法较多，其中在内部设置竖向增强体是较为常用的方法，如通过地下钻孔将普通混凝土、泡沫混凝土等材料灌注到土洞里，土洞内及其上下方形成竖向加固体，包括由注浆孔形成的圆柱体和由土洞形成的扩大体两部分，起到整治土洞的作用，基本上能够彻底解决土洞塌陷的问题，同时能够大大提高地基承载力、减少不均匀沉降等灾害。然而，经整治后的竖向承载力为多大，目前尚无可靠的预测方法。
技术实现思路
：本专利技术针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本专利技术所要解决的技术问题是提供一种岩溶土洞竖向增强体竖向承载力预测方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种岩溶土洞竖向增强体竖向承载力预测方法，包括如下步骤：步骤S1：确定岩溶土洞的几何尺寸和覆土深度z，岩溶土洞的几何尺寸包括土洞长度L、宽度W和高度H；步骤S2：确定出岩溶土洞注浆孔的数量n、深度L0和直径d；步骤S3：确定出竖向增强体的抗压强度σs、极限侧摩阻力qs和极限端阻力qp；步骤S4：确定出土洞底部土体的地基承载力特征值fak；步骤S5：确定出扩大体的底面净面积Ac，步骤S6：确定出由圆柱体和扩大体共同确定的极限承载力Qu1，步骤S7：确定出由圆柱体抗压强度确定的极限承载力Qu2，步骤S8：确定出只由圆柱体确定的极限承载力Qu3，步骤S9：确定出竖向增强体的竖向极限承载力Qu，Qu＝min{Qu1,Qu2,Qu3}；步骤S10：确定出竖向增强体的竖向设计承载力Ra，Ra＝Qu/2。进一步的，在步骤S1中，根据物探和钻探方法确定出岩溶土洞的几何尺寸和覆土深度。进一步的，在步骤S3中，取一定体积的竖向增强体，加工成边长为15cm的正方体标准试样，放到压力机上测试出其抗压强度σs；利用竖向增强体与土体之间的拉拔试验，确定出其极限侧摩阻力qs；利用竖向增强体与土体之间的抗压试验，确定出其极限端阻力qp。进一步的，在步骤S4中，在土洞底部土体处进行深层平板或螺旋板载荷试验，确定出地基承载力特征值fak。与现有技术相比，本专利技术具有以下效果：本专利技术具有结构简单、流程性强和结果可靠的优点，能够较为可靠度预测出岩溶土洞竖向增强体竖向承载力。具体实施方式:下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步详细的说明。本专利技术一种岩溶土洞竖向增强体竖向承载力预测方法，包括如下步骤：步骤S1：确定岩溶土洞的几何尺寸和覆土深度z，根据物探和钻探等方法确定出岩溶土洞的几何尺寸，包括土洞长度L、宽度W和高度H，进一步确定出其顶面离地面的覆土深度z。步骤S2：根据施工条件和设计条件，确定出岩溶土洞注浆孔的数量n、深度L0和直径d。步骤S3：确定出竖向增强体的抗压强度σs、极限侧摩阻力qs和极限端阻力qp；取一定体积的竖向增强体，加工成边长为15cm的正方体标准试样，放到压力机上测试出其抗压强度σs；利用竖向增强体与土体之间的拉拔试验，确定出其极限侧摩阻力qs；利用竖向增强体与土体之间的抗压试验，确定出其极限端阻力qp。步骤S4：确定出土洞底部土体的地基承载力特征值fak；根据工程经验，或在土洞底部土体处进行深层平板或螺旋板载荷试验，确定出地基承载力特征值fak。步骤S5：确定出扩大体的底面净面积Ac，步骤S6：确定出由圆柱体和扩大体共同确定的极限承载力Qu1，步骤S7：确定出由圆柱体抗压强度确定的极限承载力Qu2，步骤S8：确定出只由圆柱体确定的极限承载力Qu3，步骤S9：确定出竖向增强体的竖向极限承载力Qu，Qu＝min{Qu1,Qu2,Qu3}(5)。步骤S10：确定出竖向增强体的竖向设计承载力Ra，Ra＝Qu/2(6)。具体实施过程：福建省龙岩地区普遍发育覆盖型岩溶土洞，工程建设场地常分布有一定厚度的软弱土覆盖层，若直接在上部施工，容易导致上部结构的塌陷破坏。因此，施工前必须对下覆土洞进行整治，经多方论证决定采用轻质的泡沫混凝土进行注浆加固充填，形成竖向增强体，达到处理目的。在某处土洞处，经物探和钻探勘察表明，该土洞的长度L为9.0m，宽度W为5.4m和高度H为3.7m，其顶面离地面的覆土深度z为7.4m；根据现场施工条件和初步设计，注浆孔直径d为0.6m，间距为1.0m，正方形布设，注浆孔穿过土洞，进入土洞底部土体内部3.0m，所以土洞注浆孔的深度L0为14.1m，该土洞共打设的注浆孔数量n为40；取一定体积的竖向增强体，加工成边长为15cm的正方体标准试样，放到压力机上测试出其抗压强度σs为7.1MPa，现场进行竖向增强体与土体之间的拉拔试验，确定出其侧摩阻力qs为20.7kPa，现场进行竖向增强体与土体之间的抗压试验，确定出其端阻力qp为1206kPa；进一步，在土洞底部土体处进行螺旋板载荷试验，确定出地基承载力特征值fak为184kPa；进一步采用式(1)计算出扩大体的底面净面积Ac为37.3m2；利用式(2)计算出由圆柱体和扩大体共同确定的极限承载力Qu1为36719kN；利用式(3)计算出由圆柱体抗压强度确定的极限承载力Qu2为80258kN；利用式(4)计算出只由圆柱体(即圆柱体沿扩大体剪切破坏时)确定的极限承载力Qu3为35628kN；故考虑最不利条件，该土洞竖向增强体的竖向极限承载力Qu为35628kN，竖向设计承载力Ra为17814kN。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，凡依本专利技术申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利技术的涵盖范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种岩溶土洞竖向增强体竖向承载力预测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤S1：确定岩溶土洞的几何尺寸和覆土深度z，岩溶土洞的几何尺寸包括土洞长度L、宽度W和高度H；步骤S2：确定出岩溶土洞注浆孔的数量n、深度L0和直径d；步骤S3：确定出竖向增强体的抗压强度σs、极限侧摩阻力qs和极限端阻力qp；步骤S4：确定出土洞底部土体的地基承载力特征值fak；步骤S5：确定出扩大体的底面净面积Ac，

【技术特征摘要】
1.一种岩溶土洞竖向增强体竖向承载力预测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤S1：确定岩溶土洞的几何尺寸和覆土深度z，岩溶土洞的几何尺寸包括土洞长度L、宽度W和高度H；步骤S2：确定出岩溶土洞注浆孔的数量n、深度L0和直径d；步骤S3：确定出竖向增强体的抗压强度σs、极限侧摩阻力qs和极限端阻力qp；步骤S4：确定出土洞底部土体的地基承载力特征值fak；步骤S5：确定出扩大体的底面净面积Ac，步骤S6：确定出由圆柱体和扩大体共同确定的极限承载力Qu1，步骤S7：确定出由圆柱体抗压强度确定的极限承载力Qu2，步骤S8：确定出只由圆柱体确定的极限承载力Qu3，步骤S9：确定出竖向增强体的竖向极限承载力Qu，Qu＝min{Qu1,Qu2,Qu3}；步骤S10：确定出竖...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗才松，陈华艳，吴琛，叶建峰，郑永乾，郑莲琼，王启云，刘春亮，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：福建,35