岩溶区钻孔桩泥浆漏失引起土体变形机制与破坏模式试验研究

摘要

岩溶区桩孔常常钻穿溶洞诱发泥浆漏失，引起孔壁失稳、地面塌陷、设备陷落，阻碍施工顺利进行。掌握钻孔因泥浆漏失而塌陷机制对优化、确定桩孔的施工工艺非常重要。该文采用室内模型试验，研究岩溶区覆盖层为上部黏土、下部砂土条件下桩孔钻穿溶洞、泥浆漏失引起土体变形机制与破坏模式，为岩溶区桩基施工方案决策提供试验依据。结果表明：桩孔钻穿溶洞顶板引起上部黏土、下部砂土覆盖层塌陷的力学原理是桩孔钻穿溶洞顶板后，泥浆快速下窜导致孔壁应力失去平衡，砂土因单粒结构而率先移动、充填桩孔，进而引起的上层黏土失稳下沉。当砂土顶面与水平面形成的夹角约等于内摩擦角时，砂土滑动停止；砂土滑动停止后，上层黏土下沉持续而形成土拱；土拱形成以后，地面趋于稳定；钻孔泥浆下窜诱发地面沉降的历程分为快速下沉、缓慢下沉、稳定3个阶段，整个过程历时约1 min，地面形成下沉盆。工程中，建议对溶洞顶板上部砂土采用注浆法加固，防止桩孔钻穿溶洞顶板引起地面塌陷，确保设备人员安全、施工顺利。

关键词

基础工程 / 岩溶 / 桩孔垮塌 / 地面塌陷 / 泥浆下窜 / 模型试验