飛天山旅游文化產業園洞穴酒店穩定性評價研究

摘 要：文章通過定性和參考FLAC技術方法，根據實際情況建立合理評價指標，結合飛天山洞穴酒店開發現狀，對洞穴穩定性作出評價，并提出防治措施建議。

關鍵詞：洞穴;穩定性;FLAC技術

中圖分類號：P901 文獻標識碼：A文章編號：1674-1064（2021）07-089-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.07.044

1 基本情況

飛天山旅游文化產業園洞穴酒店位于郴州市蘇仙區飛天山旅游景區內，整個場地分為1#片區（編號PQ1）和2#片區（編號PQ2）。PQ1共有18處洞穴酒店和1處走廊入口（編號D1～D19），D1～D13洞穴中部為1處走廊。D1～D19地面標高125.50m～129.56m，洞頂標高128.78m～133.99m。PQ2共有21處洞穴酒店（編號D1～D21），D1～D3洞穴后部為1處走廊，D19～D21洞穴后部為1處走廊。D1～D21地面標高125.40m～138.99m，洞頂標高128.60m～139.77m。洞穴一般高度2m～6m，跨度一般2m～3m，均掘進于白堊系下統紅色中風化砂巖中[1]。1#片區全貌、2#片區全貌，如圖1、圖2所示。

2 環境地質條件概述

2.1 氣象條件

該區域氣候屬亞熱帶濕潤季風氣候，具有氣候溫暖、四季分明、熱量充足、雨水集中、春溫多變、夏秋多旱、嚴寒期短、暑熱期長等特點。多年年均降水日173.2天（>0.1mm），年均蒸發量1596.2（小型蒸發器）/927.9（大型蒸發器）mm，春夏兩季降雨量占年總降雨量的68%，其中4月～9月（州汛期）占年降雨量的63%。

2.2 地貌條件

場地屬丘陵地貌區，為典型的丹霞地貌。場地山坡自然坡度一般約20°～50°，局部峭壁處達到70°以上，地勢起伏變化較大。丘坡植被發育較好，主要植被類型為灌木、雜草。

2.3 地層巖性及地質構造

區域內為出露的地層，主要為第四系殘坡積粉質粘土，下伏地層為白堊系下統紅色砂巖。區內主要為單斜地質構造，褶皺及斷裂構造均不發育。

2.4 巖土類型及工程地質

據場地及周邊先前開展過的勘查工作、巖石的固結情況、堅硬程度、巖性及力學性質，分為巖體、土體兩大類。

2.4.1 可塑—硬塑狀土體（Q4）

巖性為殘坡積粉質粘土，主要成分為粘粒、粉細砂、石英、云母等物質，結構較為松散，孔隙比大，粘聚力低，遇水易散。根據周邊場地勘察成果，其主要物理力學指標為：天然濕密度為2.00g/cm3～2.02g/cm3，孔隙比0.66～0.71，壓縮系數為0.27MPa-1～0.35MPa-1，壓縮模量為4.6MPa～6.0MPa，內摩擦角為20.3°～26.2°，粘聚力為26kPa～31kPa。巖土體物理力學性質較差，其厚度一般約為0.5m～2m，其承載力一般約為160kPa。

2.4.2 巖體

表層巖體風化較強烈，呈全～強風化，風化層較厚約1m～2m，下部巖體風化程度降低呈中風化。根據周邊場地勘察成果：

全風化砂巖呈紅褐色，原巖結構已完全破壞，巖芯呈砂土狀，其承載力一般約為180kPa。

強風化砂巖呈紅褐色，結構構造已部分被破壞，風化不均勻，鉆探巖芯以塊狀為主，含少量短柱狀結構，進行重型動力觸探試驗時極易反彈，其承載力一般約為300kPa。

中風化砂巖呈紅褐色，粉砂質結構，泥鈣質膠結，厚～巨厚層狀構造，裂隙不甚發育，巖芯較完整，多呈短柱狀、柱狀，風干后易開裂，RQD值約為50%～75%，飽和抗壓強度14.2～23.5，巖體較完整，巖體基本質量等級為Ⅳ級，其承載力一般約為3 500kPa。該層巖體為洞穴酒店主要分布層位，區內全～強風化層厚度一般，巖土體工程地質條件一般，工程地質性質一般，綜合評價場地巖體工程性質屬較軟巖體。

2.5 水文地質條件

擬建場地周邊地表水系發育，臨近場地水系均為東江河支流，位于東江北側。調查期間，該段東江河水位約為122.30m;另據調查，該段東江最高洪水位約為125.00m。PQ1場地地坪內最低標高為125.40m，PQ2場地地坪內最低標高為125.35m，均接近最高洪水位，可能受到東江河洪水位影響，建議做好防洪措施。

地下水分類中有散巖類孔隙水、基巖裂隙水兩大類型，現分述如下：

松散巖類孔隙水。松散土層孔隙潛水主要分布于粉質粘土的裂隙中，因含有大量砂粒，含孔隙水，透水性相對較強，富水性一般。根據相關資料顯示，其水位埋深一般為2.5m，單位涌水量0.0187L/s·m，但含水性受降雨影響大，區內主要接受大氣降雨的入滲補給，水量及地下水位隨季節變化大，以蒸發型排泄及沿下伏基巖面潛水型排出兩種方式為主。

基巖裂隙水。其廣泛分布于場地內，主要含水部位為淺部巖層裂隙，巖性破碎、節理裂隙較發育，地下水主要賦存風化裂隙中，富水性弱。表層持水條件差，降雨迅速排泄，地下水以降水和河流為補給水源，水量一般。

3 評價方法及影響因素

本項目擬采取定性評價的方法對飛天山旅游產業園洞穴酒店穩定性做出評價。根據洞穴圍巖的各項邊界條件，對比表1影響洞穴穩定的各項因素進行綜合分析并做出評價。

3.1 巖性及厚度

洞穴酒店主要分布于白堊系下統中風化砂巖中，該層砂巖紅褐色，粉砂質結構，泥鈣質膠結，厚～巨厚層狀構造，裂隙不甚發育，巖芯較完整，多呈短柱狀、柱狀，風干后易開裂，RQD值約為50%～75%，飽和抗壓強度14.2MPa～23.5MPa，巖體較完整，其承載力一般約為3 500kPa。據《巖土工程勘察規范》（GB 50021-2001）（2009年版）3.2.2-1～表3.2.2-3，巖石堅硬程度分類屬較軟巖，巖體基本質量等級分類屬Ⅳ級，綜合評價對穩定有利。

3.2 節理裂隙狀況

從區域地質資料及現場調查可知，場地內主要為單斜地質構造，褶皺及斷裂構造均不發育。洞穴酒店主要分布的白堊系下統中風化砂巖中，總體裂隙不甚發育。據現場調查可知，其中5處洞穴裂隙較發育，其主要特征如表2所示。

3.3 巖體產狀

據《1：5萬郴縣幅地質圖》查詢可知，區內下伏白堊系下統砂巖地層產狀323°∠7°，巖體走向53°，洞軸一般60°～140°。巖體走向與洞軸主要呈斜交，產狀平緩，綜合評價對穩定不利。

3.4 洞穴形態與埋藏條件

全部洞穴一般高度2m～6m，跨度一般2m～3m，總體洞徑小、呈扁平狀復體相連。PQ1場地地面高程122.37m～146.70m，洞穴酒店分布標高125.50m～133.99m;PQ2場地地面高程122.34m～162.20m，洞穴酒店分布標高125.40m～139.77m，埋藏較淺，綜合評價對穩定不利。

3.5 頂板情況

場地內洞穴頂板厚度一般5m～15m，洞穴一般高度2m～6m，跨度一般2m～3m，頂板巖層厚度與洞徑比值較大;頂板呈板狀、拱狀;局部洞穴裂隙較發育，綜合評價對穩定影響一般。

3.6 地下水

據調查，洞穴及裂縫內無水滴、水流，綜合評價對穩定有利。

3.7 充填情況

全部洞穴未充填，洞中無近期塌落物，綜合評價對穩定影響一般。

4 洞穴穩定性綜合評價

根據以上評價方法及各項因素綜合分析，對洞穴酒店穩定性做出綜合評價如表3所示。

5 防治措施建議

建議后期場地建設過程中，對洞穴酒店的支護工程與主體工程，應同時設計、同時施工、同時投入使用。擬對全部洞穴實施洞穴位移監測，擬對目前已經出現裂縫的PQ1D15、PQ1D16、PQ1D17、PQ1D18實施裂縫變形監測。全部洞穴洞口擬施工鋼架梁支撐，全部洞穴洞口頂部擬施工防護欄防治掉塊。全部洞穴洞口頂部一定高度擬施工系統截排水工程，防止大氣降水沿裂隙滲透，降低巖體強度。對目前已經出現裂縫的PQ1D15、PQ1D16、PQ1D17、PQ1D18、PQ2D4擬施工裂縫注漿，并配比適當的膨脹材料，對目前裂縫發育的PQ1D18、PQ2D4，在裂縫處擬施工連系梁支撐。

參考文獻

[1] 劉回鐘.飛天山旅游文化產業園洞穴酒店地質災害危險性評估及穩定性評價[R].郴州：湖南省湘南工程勘察公司，2018：8.

[2] 楊新文.基于FLAC技術的洞穴穩定性分析[D].桂林：桂林工學院，2003.