随着公路建设发展和路网的加密,越来越多的新建高等级公路将不可避免地穿越石灰岩溶、火山岩熔隧道、采空区等空洞较为发育的地区(统称为“空洞地区”)。海南省地质环境特殊,火山活动过程中留下了大量的火山岩熔洞。该项目开展时在建的海南中线高速公路即穿越有大量火山岩熔洞存在的地区,而现阶段火山岩熔地区工程问题研究主要集中在多层玄武岩台地岩层中的软弱夹层(如古风化壳层)、柱状节理裂隙发育等引起的山体滑坡、岩体崩塌等工程病害处治,关于火山岩溶空洞地区的路基修筑技术缺乏系统性的研究。对于火山岩熔空洞工程地质特征的认识,火山岩熔空洞对公路路基与边坡的影响,火山岩熔空洞地区公路路基填筑技术、路基沉降计算与控制技术、路基与边坡处理和防护技术,施工质量检测技术,公路安全运营监测技术等,目前既无规范可依,有少有经验可参考。
该项目针对海南地区特殊火山岩熔不良地质环境公路建设的主要问题,通过现场勘测、室内外试验、理论分析等手段,重点研究了火山岩熔空洞不良地质的表现形式、空间分布、勘察方法、稳定性评价和工程治理等问题。主要研究成果和结论如下:
① 首次根据路基病害的表现形式,发育的基础条件及动力条件,对火山岩熔区域公路路基病害进行了综合分析和类别区分,编制了海南省火山熔岩不良地质区划图;
② 根据火山熔岩不良地质地形地貌特征,对地质雷达法、地震法、高密度电法及电测深法等物探方法的性能及适应性进行了现场对比试验,推荐了火山熔岩区不良地质勘探手段;
③ 提出了火山岩岩石的组成成分、密度、孔隙率、声波波速、电阻率等物理参数,获得了声波波速及电阻率随岩石孔隙率变化的规律及火山岩岩石随孔隙率的变化规律;
④ 根据海南火山熔岩不良地质的表现形式、发育程度及规模、对公路工程的影响程度等,研究获得了火山熔岩岩性和岩熔空洞几何参数对地基稳定性的影响规律,提出了空洞地基稳定性评价指标、标准及稳定性评价方法、流程;
⑤ 编制了《海南火山熔岩空洞地区公路路基修筑技术指南》,主要包括海南火山熔岩不良地质分布特征与熔岩路基病害分类、火山熔岩不良地质勘察方法、熔岩路基病害防治原则、熔岩路基施工技术方案等。