巖溶土洞穩(wěn)定性分析及TDR監(jiān)測預(yù)警研究——以桂-陽高速公路K9～K23段路基工程為例.pdf

1、本文以桂林-陽朔高速公路K9～K23 段路基工程為例，主要是針對目前國內(nèi)的TDR 監(jiān)測技術(shù)的研究，想通過研究土洞（塌陷）的演化過程，找到一個合理的土洞失穩(wěn)的判據(jù)，并對其穩(wěn)定性作出評價；對不穩(wěn)定的土洞采用TDR 監(jiān)測，考慮到其監(jiān)測的困難性想通過模擬計算得出一個最佳的監(jiān)測梁埋深與土洞頂板厚度及跨度的關(guān)系。研究成果主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
　　 （1）通過三方面調(diào)研了土洞失穩(wěn)判據(jù)分析：①無地下水活動時土洞穩(wěn)定性；②水位下降時土洞穩(wěn)定性

2、；③地下水位恢復(fù)時土洞穩(wěn)定性。通過數(shù)值模擬方法，模擬研究了不同土洞跨度、不同的土層性質(zhì)下土洞頂板的厚度的關(guān)系。最后對桂林-陽朔高速公路K9～K23 段土洞穩(wěn)定性做出分析。最后得出當(dāng)土洞的穩(wěn)定性可從穩(wěn)定性系數(shù)和能承受最大荷載兩方面考慮。①土洞位于地下水位以上，且上部無附加荷載時，土洞的穩(wěn)定性系數(shù)與土洞的埋深無關(guān)，其穩(wěn)定性系數(shù)取決于土洞半徑，半徑越大，穩(wěn)定性系數(shù)越小。②位于地下水位以上，相同跨度的土洞，能承受最大荷載隨土洞埋深增大而增大；也

3、相對不容易發(fā)生塌陷；或者說淺層土洞比深層土洞更容易發(fā)生塌陷。③土洞位于地下水水位以下時，土洞穩(wěn)定性是跨度和埋深的函數(shù)?？缍认嗤瑫r，埋深越大，土洞在無上部荷載時的穩(wěn)定性系數(shù)越?。?br>　　 埋深相同時，跨度越大，土洞在無上部荷載時的穩(wěn)定性系數(shù)越小，所能承受的最大荷載越大。④土洞在低水位時比高水位時穩(wěn)定，因此，高水位時的穩(wěn)定性對隱伏土洞的穩(wěn)定性起控制作用。
　　 （2）不穩(wěn)定的土洞采用TDR監(jiān)測。首先通過模擬計算得出一個最佳的監(jiān)

4、測同軸電纜埋深與土洞頂板厚度及跨度的關(guān)系。再對TDR監(jiān)測信號分析，并對應(yīng)用到桂陽路段的信號進(jìn)行采集分析評價。通過數(shù)值模擬得出當(dāng)TDR同軸電纜埋設(shè)深度為2m時，可以得到最佳檢測效果。最后對桂陽路段TDR檢測信號分析發(fā)現(xiàn)除了在埋設(shè)x3線的TDR同軸電纜可能因為土洞變形造成的斷點(diǎn)破壞以外，直至現(xiàn)在（論文完成之時）x1、x2、x4、x8線的監(jiān)測波形基本一致，暫時沒有存在因土洞變形造成的TDR同軸電纜產(chǎn)生剪切破壞。而x3線的斷電破壞已經(jīng)發(fā)出預(yù)警，