紫坪铺水利枢纽工程地基危害分析

2025-09-30 理论教育版权反馈

【摘要】：在泄洪洞、冲沙放空洞、引水发电进水塔等主体建筑物荷重较大,地基中由于煤洞的存在,在自重及动水压力作用下易产生变形,有可能造成上部建筑物产生变形、移位和不均匀沉陷,甚至破坏。据中国建筑工业出版社2003年《注册岩土工程师专业考试复习教程》,当建筑物处于小窑采空区影响范围内,可按下式验算地基的稳定性。这些段基本分布在泥质粉砂岩夹煤质页岩中。因此在地基处理时应引起高度重视。

煤洞开采形成洞穴、架空和一定范围的松弛区,采空区一般高1.5～3m,大部分充填煤屑、岩块等,其结构松散,承载力低。在泄洪洞、冲沙放空洞、引水发电进水塔等主体建筑物荷重较大,地基中由于煤洞的存在,在自重及动水压力作用下易产生变形,有可能造成上部建筑物产生变形、移位和不均匀沉陷,甚至破坏。

据中国建筑工业出版社2025年《注册岩土工程师专业考试复习教程》,当建筑物处于小窑采空区影响范围内,可按下式验算地基的稳定性。设基底单位压力为P0,则作用在煤洞顶板上的压力Q为:

式中:G为煤洞单位长度顶板上岩层所受的总重力,kN/m,G=γBH；B为煤洞宽度,m；f为煤洞单位长度侧壁的摩阻力,kN/m；γ为顶板以上岩层的重度,kN/m3；φ为顶板以上岩层的内摩擦角,(°)；H为煤洞顶板的埋藏深度,m。

当H增大到某一深度,使顶板岩层恰好保持自然平衡(即Q=0),此时H称为临界深度H0,则

当H＜H0时,地基不稳定；(https://www.chuimin.cn)

H0＜H＜1.5H0时,地基稳定性差；

H＞1.5H0时,地基稳定。

根据岩体情况,顶板以上岩层的综合内摩擦角φ取40°,计算出各种煤洞大小情况下的煤洞顶板岩体临界深度大约是洞直径的9倍。但在大多数情况下,因煤层的厚度较小,加上地层产状的因素,这种计算情况是偏于安全的。

例如:1号泄洪洞进水塔塔基岩性为含煤含砾中粒砂岩,其中在塔基前缘分布有一层厚约17m的薄层状泥质粉砂岩夹煤质页岩,地层产状N15°～25°E/SE∠50°～55°,以中陡倾角倾向山内,前期24号勘探平硐位于塔基前缘,高程756.25m,勘探掘进过程中约20m的地方发现有一废旧煤洞,因垮塌延伸方向不明。紧邻上游约20余m的1号导流洞(底高程745m,顶板高程约760m)开挖中在桩号0+65～0+68m、0+88～0+92m、0+95～0+99m、0+100～0+104m、0+110～0+113m、0+117～0+125m等6处发现了废旧煤洞,它们多分布在左边顶拱—中心线顶拱一带,顺层开采为主,煤洞已垮塌,见较多支撑木,并有地下水,其中0+117～0+125m采空区范围较大,可见宽约8m的松散块碎石堆积,在右拱角发现一垂直向上的通气洞。进水口基础处理灌浆过程中在0+36m以前段发现有灌浆异常段分布,存在异常的孔有8个,每孔灌浆量达19.7～54.4t,最大达99t,灌浆量大的段分布在孔深12m以下,最大异常段在28～36m之间,灌浆段单位水泥注入量437.3～816.4kg/m,最大可达8801.4kg/m。这些段基本分布在泥质粉砂岩夹煤质页岩中。这些资料综合表明,泄洪洞进口底板下伏的泥质粉砂岩夹煤质页岩及层内错动带(Lc)中存在有废旧煤洞采空区,分析危及进水塔的安全。因此在地基处理时应引起高度重视。

紫坪铺水利枢纽工程地基危害分析

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