(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111466825.9 (22)申请日 2021.12.0 3 (71)申请人 中国石油化工股份有限公司天然气 分公司 地址 101312 北京市顺 义区天竺镇府前一 街13号4幢4层402室 申请人 中交第二 航务工程勘察设计院有限 公司 (72)发明人 代卫强　张学亮　薛文河　高辉　 刘思良　邓冬　栾波　曲靖祎　 刘健　陈刚　谭志平　王汉臣　 李莎　张明　林剑锋　 (74)专利代理 机构 湖北武汉 永嘉专利代理有限 公司 42102 代理人 张惠玲(51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) E02D 33/00(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 深覆盖岩溶场地桩基溶洞顶板稳定性分析 方法 (57)摘要 本发明涉及一种深覆盖岩溶场地桩基溶洞 顶板稳定性 分析方法， 包括如下步骤： S1、 搜集并 分析项目区域地质资料， 了解场地岩溶宏观发育 特征； S2、 进行场地勘探， 采用优化瞬变电磁法进 行勘探； S3、 进行场地地震反射法勘探； S4、 根据 所述优化瞬变电磁法和所述地震反射法对比确 定的岩溶异常部位， 圈定岩溶 发育范围； S5、 依据 桩基设计方案， 对于桩端下顶板岩体有坍塌可能 的溶洞或土洞， 对于顶板岩层厚较大的石灰岩层 中的溶洞， 按极限平衡条件顶板受剪切承载力顶 板稳定性进行验算； S6、 针对顶板为裂隙发育的 破碎岩体和较高强度、 较完整的厚层岩体， 验算 顶板安全厚度； S7、 确定溶洞顶板安全厚度。 本发 明有效控制桩长， 降低工程造价， 缩短工期。 权利要求书2页 说明书3页 附图1页 CN 114036807 A 2022.02.11 CN 114036807 A 1.一种深覆盖岩溶场地桩基溶洞顶板稳定性分析 方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1、 搜集并分析项目区域 地质资料， 了解场地岩溶宏观发育特 征； S2、 进行场地勘探， 采用优化瞬变电磁法进行勘探； S3、 进行场地 地震反射法勘探； S4、 根据所述优化瞬变电磁法和所述地震反射法对比确定的岩溶异常部位， 圈定岩溶 发育范围； S5、 依据桩基设计方案， 对于桩端下顶板岩体严重风化、 裂隙发育、 有坍塌可能的溶洞 或土洞， 采用坍塌填塞法公式进行验算， 对于顶板岩层较完整、 强度较高、 层厚较大的石灰 岩层中的溶洞， 按极限平衡条件顶板受剪切承载力顶板稳定性进行验算； S6、 针对顶板为裂隙发育的破碎岩体和较高强度、 较完整的厚层岩体， 选用采用madis   GTS NX软件， 分别进行有限元 数值模拟分析计算 求解， 验算顶板安全厚度； S7、 确定溶洞顶板安全厚度。 2.根据权利要求1所述的深覆盖岩溶场 地桩基溶洞顶板稳定性分析方法， 其特征在于， 所述步骤S2中， 所述优化瞬变电磁法的具体内容为： 沿岩溶发育带走向布置测线， 采集点间 距2‑5m， 采用具备低通滤波功能的软件、 瞬态弛豫反演法进行数据解译， 约束系数取0.8 ‑ 1.2， 反演系数取0.1 ‑03， 通过反演获得二维电性结构剖面， 按照低阻异常区圈定溶蚀洞隙 位置。 3.根据权利要求1所述的深覆盖岩溶场 地桩基溶洞顶板稳定性分析方法， 其特征在于， 所述步骤S 3中， 所述场地地震反射法勘探的具体内容为： 沿岩溶发育带走向布置测线， 采用 120KG重锤、 2.5m落锤高度， 覆盖数为 12次， 采用非对称规则观测系统； 对原始记录进行球面 扩散能量补偿， 基于多道频谱分析方法， 通过F ‑K变换， 对二维频率 ‑波数分析， 确定有效波 和干扰波的频率 ‑波数特性， 根据有效波和干扰波的频率 ‑波数特性对低频低速干扰波进 行 滤波。 4.根据权利要求1所述的深覆盖岩溶场 地桩基溶洞顶板稳定性分析方法， 其特征在于， 所述步骤S4中， 所述圈定岩溶发育范围具体内容如下： 布置钻孔结合管波测试进行详细勘 察和验证， 分析场地岩溶发育特征， 查明桩基影响范围内溶洞的位置、 顶板厚度及完整性、 形态、 尺寸、 充填情况、 岩溶水与上部水体的水力联系， 采 取岩土样进行物理力学试验， 获得 桩基设计和验算 参数。 5.根据权利要求1所述的深覆盖岩溶场 地桩基溶洞顶板稳定性分析方法， 其特征在于， 所述步骤S5中， 所述坍塌填塞法进行验算采用的公式为： H＝H0/(K‑1) 其中， H所需塌落高度， H 0为塌落前洞体最大高度， K为岩石松散系数， 所述顶板受剪切承载力顶板稳定性进行验算采用的公式为： H＝P/SL 其中， H所需顶板岩层厚度， P顶板所受总荷载， S岩体 计算抗剪强度， L溶洞平面周长 。 6.根据权利要求1所述的深覆盖岩溶场 地桩基溶洞顶板稳定性分析方法， 其特征在于， 所述步骤S6中， 具体内容如下： S601、 根据地质信息和桩基设计信息创建场地三维地质模型和桩基模型， 并进行岩土 层和桩基模型的网格划分；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114036807 A 2S602、 运用岩土材料莫尔库伦本构模型为各岩土层赋材料属性， 运用弹性模型为桩基 赋材料属性； S603、 添加荷载， 包括自重荷载、 水压力及桩基设计荷载； S604、 进行桩基溶洞顶板三维稳定性分析计算 求解； S605、 进行结果分析和后处 理， 验算顶板安全厚度。 7.根据权利要求1所述的深覆盖岩溶场 地桩基溶洞顶板稳定性分析方法， 其特征在于， 所述步骤S7中， 具体内容如下： 对比坍塌填塞法 ‑有限元数值模拟分析结果、 顶板受剪切承 载力验算 ‑有限元数值模拟分析结果， 分析坍塌填塞法、 顶板受剪切承载力验算所取经验参 数的合理性和有限元分析边界条件的合理性， 根据桩基所受荷载大小、 溶洞顶板完整程度 和性质、 顶板埋深及以下地下 水活动规 律综合确定溶洞顶板安全厚度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114036807 A 3