碳酸岩地区钻孔入岩深度分析

1、碳酸岩地区钻孔入岩深度分析张俊贵州省地质矿产勘查开发局一o地质大队摘要：在碳酸岩地区勘察钻探中，当溶洞埋深较大时，对溶洞的钻探变得非常困难和 不经济，将溶洞顶部岩体简化为简支梁模型，通过验算溶洞顶部岩体强度，并 与建筑物荷载基础要求强度作对比，以确定溶洞顶部岩体厚度，从而确定勘察 过程中的钻探深度。关键词：碳酸盐;溶洞;钻探深度;作者简介：张俊（1982-），男，硕士，工程师收稿日期：2017-09-18the drill hole depth analysis in carbonatite areazhang junguizhou province geological and minera

2、lexploration and development bureau, 101geological brigade;abstract：tn carbona te area survey dri 11 ing, when the 1 imestone cave dep th is large, the detection of limes tone cave becomes very diff icu it and uneconomiceil, so t his dtti cle is simplified the top of limes tone cave's rock to be

3、 a beam model, by checking the strength of the rock top of the limestone cave, and contrast the load of the building foundation strength requirements for comparison, to determine the thickness of the top of the limestone cave rock, so as to determine the drilling depth in the process of investigatio

4、n.keyword：corboneit itc; limes tone cave; dr 订 ling depth;received： 2017-09-18碳酸盐地区发育的溶洞对建筑物基础安全性有着极大的隐患，目前对溶洞的探 测主要依靠物探11詔1和钻探等方式，因为溶洞主要发育于中风化基岩内，溶洞 周边岩性变化小，物探对溶洞的水平宽度测量较为准确，但在垂直深度上，由 于溶洞上部岩土性质变化较大，物探对溶洞的垂直埋深探测误差较大，此时， 需要以钻探的方式确定溶洞垂直埋深。以钻探方式确定溶洞逵直埋深存在一个缺点，即当溶洞埋深较大时，钻探深度 相应较大，一方面增加了钻探成本，另一方面也增加了勘察周期

5、。溶洞顶部基岩具备一定强度，当顶部基岩厚度够人吋，其有能力承受上部建筑 物荷载而不会导致溶洞的坍塌，此时，钻孔深度只需达到可承担建筑物荷载的 基岩厚度要求即可，本文将溶洞横跨以简支梁为模型，利用建筑物荷载、基础形 式、岩体物理力学特性和物探测得的溶洞水平宽度等参数，在保证建筑物基础安 全条件下，确定溶洞顶部基岩的最小厚度要求，从而确定钻探深度要求。1各项参数的确定1）溶洞水平宽度的确定。溶洞水平方向上岩性均为中风化基岩，岩性均匀，物探结果误差较小，故溶洞 水平宽度可采用物探方式确定。2）溶洞上部建筑物荷载、基础形式的确定。溶洞上部建筑物荷载和基础形式由结构设计方提供，本次采用验算基础形式为 碳

6、酸盐地区最常见的基础设计形式独立柱基形式。3）岩体物理力学参数。中风化碳酸盐按照岩体基木质量分级属iii类岩，其抗剪强度可按相关规范结合 岩体试验综合取值。2溶洞顶部岩体所承受剪力及岩层厚度要求 溶洞顶部岩体承受剪力可以简化为简支梁模式ai进行计算(以三个独立柱基为 例)，具体如图1所示。图1计算图例 下载原图注:f为独立柱基基础轴力及基础自重力;f1为溶洞顶部岩体所承受的剪力根据力矩平衡法验算，fl3/2f。根据上述计算结果，溶洞顶部岩体需要承受的最大剪力为兀贝9：其中，c为岩体粘聚力©为溶洞顶部中风化岩体最低厚度要求值(钻孔进入中 风化岩体最小深度要求)。3溶洞顶部岩体所承受弯矩

7、及岩层厚度要求图2简支梁计算模式 下载原图如图2所示，溶洞顶部岩体各段弯矩计算采用简支梁模式(以三个独立柱基为 例)，具体如下固：a-b段弯矩：f】xxo=3/2fxxo；最大弯矩为当x。二x吋，则m二3/2fx;a-c段弯矩：xxo-f (x0-x) =l/2fx0-fx;最大弯矩为当 x0=x+l 时，则 m二 1/2fl-1/2fx;a-d段弯矩：f( xxo-f (xo-x) -f (xo-x-l)二2fx+fl-l/2fx°最大弯矩为当 x0=x+l 时,则m二1/2fl+3/2fx;a-e段弯矩:最大弯矩为当x0=x+2l吋，则m二3/2fx。综上所述，因为xv,则溶洞受

8、到上部建筑物的最大弯矩为a-d段弯矩m=l/2fl+3/2fxo根据混凝土结构设计规范m溶洞顶部中风化岩体能承受最大弯矩为:其中，为溶洞顶部中风化岩体能承受的最大弯矩;f为岩体承载力特征值;也为 溶洞顶部中风化岩体最低厚度要求值（钻孔进入中风化岩体最小深度要求）。取mlm （建筑荷载产生的最大弯矩）二1/2fl+3/2fx时：4钻孔进入中风化岩体深度取值1）根据溶洞顶部中风化岩体能承受的最大剪力，得出钻孔须进入中风化岩体最 小厚度山二（3/2f） /co2）根据溶洞顶部中风化岩体能承受的最大弯矩，得岀钻孔须fl+fx进入中风化岩体最小厚度 3）碳酸盐地区勘察钻孔进入中风化岩体深度取值须大于溶洞顶部中风化岩体最 低厚度要求值（山和d2中的最人值），为确保建筑物安全，建议对钻孔进入中风 化岩体深度取山和d?屮的最大值，并在此z上乘以一个安全系数n,安全系数n 建议按照建筑物勘察等级取值，本次建议n取值1. 35o参考文献1 刘永锋，闫维华，游连强eh-4在贵州碳酸岩地区岩溶勘查中的应用j.资 源信