巖溶土洞穩(wěn)定性分析及TDR監(jiān)測預警研究——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的TDR 監(jiān)測技術的研究，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，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系。研究成果主要表現在以下幾個方面：
　　 （1）通過三方面調研了土洞失穩(wěn)判據分析：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地下水位恢復時土洞穩(wěn)定性。通過數值模擬方法，模擬研究了不同土洞跨度、不同的土層性質下土洞頂板的厚度的關系。最后對桂林-陽朔高速公路K9～K23 段土洞穩(wěn)定性做出分析。最后得出當土洞的穩(wěn)定性可從穩(wěn)定性系數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)定性系數與土洞的埋深無關，其穩(wěn)定性系數取決于土洞半徑，半徑越大，穩(wěn)定性系數越小。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。跨度相同時，埋深越大，土洞在無上部荷載時的穩(wěn)定性系數越??；
　　 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系。再對TDR監(jiān)測信號分析，并對應用到桂陽路段的信號進行采集分析評價。通過數值模擬得出當TDR同軸電纜埋設深度為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)現除了在埋設x3線的TDR同軸電纜可能因為土洞變形造成的斷點破壞以外，直至現在（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同軸電纜產生剪切破壞。而x3線的斷電破壞已經發(fā)出預警，