[发明专利]一种预加应力检测岩溶路基顶板承载能力的方法

说明书

本发明涉及一种采用预加应力检测岩溶区路基顶板承载能力的方法，按以下步骤进行：对岩溶路基的顶板进行受力分析，根据岩溶路基顶板的受力分布情况，得到最大弯矩设计值M_max和最大剪力设计值Q_max；构建由均布荷载和集中荷载组成的简化力学模型，求取施加预应力集中荷载值；根据预应力荷载值确定锚固长度、锚杆材料和锚杆直径参数；在溶洞中部钻孔，插入锚杆并注浆锚固，设置混凝土底座和钢板作为承载板；利用预应力张拉设备施加集中荷载，锁定后监测应力变化并观察周边基岩和土体的状况，判定岩溶顶板的承载能力。本方法可以直观、有效地判定岩溶路基顶板是否满足路基设计荷载要求，是否需要进行相应的加固处理。

技术领域

本发明涉及一种采用预加应力检测岩溶区路基顶板承载能力的方法。

背景技术

岩溶是公路工程建设中常见的地质问题，处理不当将导致地下洞穴顶板坍塌，引起上部路基坍陷、下沉、开裂等病害，对路基的稳定造成重大影响。目前，对于深埋路基以下的洞穴型溶洞，判定方法有跨厚比法、坍塌堵塞估算法、破裂拱估算法等半定量分析方法，基于剪切概念和梁板弯矩受力的安全厚度定量分析法，以及基于有限元分析的数值法。但是由于岩溶埋于地下，现有的勘察技术手段尚无法准确的提供溶洞内部形状、顶板厚度分布、顶板基岩强度指标等技术参数，使得现有的判定方法准确性、可靠性均存在不足。

原位承载力检测是一种直观、有效的判定方法，但是目前尚没有原位测试的标准方法，现场模拟道路运行情况的等尺度荷载试验实施难度大，成本高，不易实现，所以需要有一种简便易行的，可靠有效的原位测试方法。CN 105862703 B一种岩溶地区路基承载能力的原位测试方法及测试装置，提供一种原位测试方法，确实可以直观有效的判定岩溶顶板是否满足荷载要求，但是采用的等效冲击荷载与一般路基承受的静态荷载方式存在一定差异，只能近似等效于路基荷载作用下受力情况，另外冲击荷载测试装置需要依专利制作，配置专用履带车设备，应用范围受到局限。

发明内容

为解决背景技术中技术问题，本发明提供了一种预加应力检测岩溶路基顶板承载能力的方法，通过预应力张拉施加集中荷载检测岩溶顶板的承载能力，能够有效模拟溶洞顶板受力情况，确保顶板整体受力在可靠范围内，彻底消除岩溶区路基由于基础资料不足、设计参数可靠性低等因素造成的岩溶区路基坍塌、开裂等病害隐患；也可以为溶洞处理与否提供可靠依据，避免一些过度处理造成的工程浪费；而且本方法可以直观、有效地判定岩溶路基顶板是否满足路基设计荷载要求，是否需要进行相应的加固处理。

为实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：

一种预加应力检测岩溶路基顶板承载能力的方法，其特征在于按以下步骤进行：对岩溶路基的顶板进行受力分析，根据岩溶路基顶板的受力分布情况，得到最大弯矩设计值M_max和最大剪力设计值Q_max；构建由均布荷载和集中荷载组成的简化力学模型，求取施加预应力集中荷载值；根据预应力荷载值确定锚固长度、锚杆材料和锚杆直径参数；在溶洞中部钻孔，插入锚杆并注浆锚固，设置混凝土底座和钢板作为承载板；利用预应力张拉设备施加集中荷载，锁定后监测应力变化并观察周边基岩和土体的状况，判定岩溶顶板的承载能力。

具体实施方法如下：

步骤1、对岩溶路基顶板的受力进行分析，根据岩溶路基顶板的受力分布情况，得到最大弯矩设计值M_max和最大剪力设计值Q_max；

依据《公路工程技术标准》JTG B01、《公路路基设计规范》JTG D30等相关技术标准和规范，可将岩溶路基顶板、覆盖层和填筑路基简化为均布荷载，将汽车荷载简化为集中荷载或均布荷载，根据岩溶路基顶板的受力分布情况得到最大弯矩设计值M_max和最大剪力设计值Q_max；

步骤2、构建由均布荷载和集中荷载组成的简化力学模型，求取施加的预应力集中荷载设计值；