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1、工程勘察GEOTECHNICALENGINEERINGWORLDVo.l12No.3高层建筑地基多层采空区探查研究穆满根(中国地质大学(北京)北京100029)摘要利用钻孔进行直达波地震勘探,同时运用地质雷达探查,可以有效地查明场地内煤矿多层复杂的采空区分布。在此基础上,预测分析采空区的残余沉降变形,这对于评价场地的工程地质稳定性和工程建设适宜性有着重要的指导意义,从而对采空区提出经济合理安全可靠的治理措施。关键词多层采空区建筑地基探查研究目前,我国因煤炭多年的开采,形成了大面积的研究区内的上覆地层表层为人工填土,上部为冲煤矿采空区,给工程
2、建设带来了极大的安全隐患。对洪积成因的第四系全新统粉土、卵石层及粉质粘土层。采空区上方建设的建(构)筑物,急需总结有效的勘查下伏基岩为石炭系太原组的岩石组合。研究区内的主手段,预测采空区的残余沉降变形,从而对场地的工要岩土层工程地质性质指标及承载力参见表1。程地质稳定性和工程建设适宜性做出较好的评价。2研究区的采空区勘查1工程概况根据拟建场地的实际情况,选择了4个孔位布#拟建某高层住宅小区为6栋住宅楼,长37~59m,置钻探,设计孔深穿过15煤底板,通过钻探初步探####宽17~24m,1~3楼层高10~15层,4~6楼层查拟建场地的煤层分
3、布、开采状况、岩溶分布等问高21层,拟建小区建设用地南北长约151m,东西题。同时,利用钻探孔作为地震勘探的震源孔,进行2宽约140m,面积约15612m。直达波地震勘探,进一步圈定采空区和溶洞在全场#拟建小区先期详勘时发现场地内存在13煤、地的分布状况。##15煤采掘巷道、采空区以及K2灰岩溶洞,其中13211钻探勘查与注水试验#煤厚度约015~115m,15煤厚6114~9179m。根通过钻探,Z孔揭露了13#煤采空区(掉钻,该1#据调查访问,研究区内的13煤经历过小窑开采,局地段采空区密实度较低,且有空洞),Z4孔揭露了#部地段的15
4、煤经历过规模较大的开采,开采时间#15煤采空区,同时钻探揭露部分地段存在岩溶发育约在20世纪60年代,甚至更早。的现象。(1)地质构造与区域地壳稳定性:研究区地层#根据Z1~Z4孔揭露的15煤底板数据,通过插为单斜构造,走向NE,倾向NW,倾角为4b~6b,东#值拟合计算,可得到拟建场地内的15煤底板等高南角可达10b~14b。自第四纪以来,研究区所在的线图(图1)。区域地质构造运动以上升为主。拟建场地仅在第四系赋存有少量浅层地下水,(2)水文地质与工程地质特征:研究区区域内而在基岩中地下水位埋深较大,且溶洞、采空区等导含水层相当发育,如山
5、西组中的第三砂岩带、太原组致钻井液漏失,钻进过程中钻井液基本上不能循环。中K3灰岩与K2灰岩之间的所谓/怪砂岩层0等,但为了测试岩层的完整性、采空区的覆岩垮落和随着采矿活动的加剧,破坏了原有的、天然的地下水压密状况,在Z2、Z3、Z43个钻孔中进行了注水试验,系统,造成地下水位下降,勘探深度范围内未见地下试验中记录注水量、地下水位的变化、试验时间等数水。据。研究区地势相对较低,且第四系覆盖层较厚,因钻探勘查和注水试验的结果表明:此场地内赋存有浅层潜水,地下水类型为河流冲洪#(1)Z1孔在揭露13煤采空区时发生掉钻,说积成因的堆积物中的孔隙潜
6、水,地下水位埋深为明该地段采空区密实度较低,且存在空洞;5170~10180m,地下水的补给来源为大气降水。1收稿日期22008-09-1118岩土工程界第12卷第3期工程勘察表1岩土层工程地质性质指标及承载力含水量重度孔隙比液限塑限塑性指数液性指数粘聚力内摩擦角压缩模量层号岩土名称wC/e0wLwPIPILcUEs1-2/%kN#m-3/%/%/kPa/b/MPa1杂填土标贯:7.2击2粉质粘土18.120.30.57826.416.89.60.1634.232.510.473卵石层推荐承载力:f=240kPaak4粉土23.619.60
7、.70427.218.58.70.597.475中砂标贯:10.2击;推荐承载力:fak=150kPa6卵石层标锥:11.9击;推荐承载力:fak=350kPa7砂岩推荐承载力:强风化fak=600kPa;中等风化fak=1500kPa8泥岩推荐承载力:强风化fak=400kPa;中等风化fak=1000kPa9石灰岩推荐承载力:强风化fak=1000kPa;中等风化fak=2500kPa10泥岩推荐承载力:强风化fak=400kPa;中等风化fak=1000kPa12泥岩推荐承载力:强风化fak=400kPa;中等风化fak=1000kP
8、a13砂岩推荐承载力:中等风化fak=1500kPa14石灰岩推荐承载力:中等风化fak=2000kPa15泥岩推荐承载力:中等风化f=1000kPaak16石灰岩推荐承载力:中
