覆盖型岩溶塌陷动态演化数值模型研究

预测不同水动力环境下岩溶覆盖层土洞发育规模和极限规模尺寸对于评价覆盖层稳定性意义重大.以武汉市烽火村覆盖型岩溶塌陷为实例,利用弹塑性理论和变饱和渗流理论建立了渗流-应力单向耦合控制方程,结合土洞剥蚀判据提出覆盖型岩溶塌陷动态演化数值模型,并以此模型预测在不同孔隙水位与岩溶水位之差△H水动力环境下覆盖层中潜在土洞的发育规...     

2019年湖南攸县7·15大型岩溶地面塌陷的发育分布规律及形成机理

2019年7月15日,湖南株洲市攸县樟井村发生大规模岩溶地面塌陷,严重威胁当地人民群众的生命和财产安全。为查明7·15大型岩溶地面塌陷的形成机理,通过地球物理勘探、水文地质工程地质钻探、地下水监测、水化学分析等多种手段对岩溶地面塌陷区开展了详细的调查研究,分析了该岩溶地面塌陷的发育规律及致灾因素。结果表明：7·15大型岩溶地面塌陷是由降雨主导,在地表覆盖层软化减强、岩溶气爆和渗流潜蚀效应等多种不良因素共同作用诱发的自然塌陷;地面塌陷位于断层、褶皱等构造密集发育的可溶性碳酸盐岩区域,区内岩溶强烈,广泛发育的溶洞、落水洞、泉、地下暗河等岩溶形迹为地面塌陷的形成提供了条件;7·15大型岩溶地面塌陷的形成演化可分为降雨诱发的地表覆盖层土体软化减强和封盖增荷、降雨导致地下水水位上升引发的岩溶气爆、地下水渗流潜蚀加速顶板垮塌形成土洞、土洞扩大及顶板失稳4个阶段。该研究结果可为类似地质条件地区的岩溶地面塌陷预测预报与防治提供科学依据。     

岩溶区地下水位下降致塌的数值模拟研究

文章运用三维数值模拟的方法对复杂的岩溶塌陷机理及过程进行了系统性研究,探讨了Flac3D三维数值模拟应用于岩溶塌陷的模拟技术及方法,为岩溶塌陷的客观评价及预测开辟了有效途径。在研究中成功地应用数值模拟的方法时地下水面以上的土洞塌陷机制进行了模拟,并对岩溶区的典型地质概化模型的致塌机理进行验证。     

矩形独立承台受柱冲切模型在岩溶塌陷计算中的应用

结合"湘中岩溶塌陷调查项目"成果及认识,将岩溶塌陷划分为土洞发育、地面塌陷、坑壁趋稳三个阶段;通过引入基础工程学领域的矩形独立承台受柱冲切计算模型,经一定推导得出岩溶地面塌陷阶段的计算公式,并对该公式的力学意义进行了简要分析;最后以湘中典型地区岩溶塌陷为实例,对该岩溶地面塌陷计算公式进行了验证。结果表明:公式计算结果与实际情况基本相符,表明该公式可以应用于岩溶地面塌陷的预测,但需进一步验证公式的适用性和正确性,以期为岩溶塌陷灾害的防治提供依据。     

苏州市金庭镇蒋东岩溶塌陷地质条件及形成机理研究

通过野外地质调查、钻探、岩土样品测试等手段,研究了苏州市金庭镇蒋东岩溶塌陷的地质条件及形成机理。蒋东碳酸盐岩质纯、层厚、岩溶发育程度高,第四系覆盖层较薄且遇水后力学强度大幅降低,这是塌陷形成的内在地质条件,矿山开采是塌陷形成的外在诱发因素。该塌陷模式可概化为真空吸蚀-重力致塌,致塌力主要为溶洞管道内重力水流、水位快速下降产生的真空负压吸蚀力和覆盖层土体自重。根据塌陷区地质条件和诱发因素,建立了基于极限平衡理论的真空吸蚀-重力致塌力学模型。模型计算结果表明,在真空吸蚀作用形成过程中,塌陷体的稳定系数K>1.0,必然产生剪切变形破坏,模型计算结果符合岩溶塌陷的实际情况。     

库水位变化与降雨作用下库岸斜坡稳定性分析

三峡水库正常蓄水后,库水位在175-145m之间周期性波动,库岸斜坡地下水渗流状态将会发生较大的改变.可能导致斜坡失稳.本文采用数值模拟方法,以巴东县西壤坡为例,分析了在库水位升降与降雨联合作用下斜坡体内地下水渗流场的变化过程,通过渗流场与应力场的耦合模拟分析,探讨了库岸斜坡在水位变化及降雨作用下稳定性的变化特征.     

基于逻辑回归模型的来宾市岩溶塌陷敏感性评价

岩溶塌陷是长期困扰广西的地质灾害现象。本文针对广西来宾市岩溶塌陷地质灾害,采用二分类变量非线性逻辑回归模型作为岩溶塌陷敏感性评价模型,借助于ArcGIS和SPSS软件工具,选取地形、地层岩性、断裂带、地下水位变幅、地下水位埋深、土壤渗透率、覆盖层厚度7个影响因子,将各因子归一化处理后借助于SPSS统计软件进行逻辑回归方法运算,计算每个影响因子的逻辑回归系数值,并根据逻辑回归模型得到研究区各单元的岩溶塌陷灾害敏感性概率,在ArcGIS中绘制研究区岩溶塌陷地质灾害敏感性分区图。经过模型验证和实地调查,表明逻辑回归模型模拟效果较好,可以用于指导研究区岩溶塌陷地质灾害防治。     

广州市大坦沙岛岩溶塌陷成因分析及防治对策

大坦沙岛是近年来对广州市城市规划和建设影响较大的岩溶塌陷区之一。通过详细的地质灾害综合勘查,在查明大坦沙岛地质环境条件和地质灾害诱发因素的基础上,分析岛上岩溶及岩溶塌陷的发育特征,并探讨了岩溶塌陷地质灾害形成的原因,进而提出具体的防治对策。结果表明:岛上可溶岩广泛分布,其内岩溶发育强烈,覆盖层土体结构松散、透水性好,其中土洞发育普遍,同时岛上断裂带切割地层,形成地下水渗流运移的良好通道;工程建设抽排地下水造成的地下水水位变化和基础工程施工机械贯穿隔水层直接诱发了岩溶塌陷,并伴生多处地面沉降;要做好施工前的地质勘查工作和施工过程中地面变形和地下水位的监测预警工作,减少抽排水量,以防治岩溶地面塌陷。     

济南白泉泉域地下水位动态对降水响应的年内时滞分析

利用1990~2011年间济南白泉泉域内4个碳酸盐岩裂隙岩溶水及泉域内及北侧3个松散岩孔隙水水位动态观测资料与同期降水数据,采用相关分析、交叉小波分析方法对研究区地下水位动态与降水的关系进行了研究。结果表明:1相关分析可概略的描述水位动态对降水响应的滞后特征。2交叉小波分析表明,全时段岩溶水观测点水位动态对降水时滞为101.41~141.56d,孔隙水为114.14~185.37d,泉域径流区及排泄区的各点对降水的滞后明显,且岩溶水径流路径越长,水位动态越滞后。3高降水时段岩溶水动态时滞为80.80~118.31d,孔隙水为128.59~167.52d,说明年降水量及降水组合形式对水位时滞有影响,总体降水量越大则地下水位响应越快。地下水位对降水响应的定量描述,可耦合入地下水位预测模型,从而对地下水资源的保护及合理开发利用起到积极作用。     

小降雨入渗的非饱和土边坡稳定性计算方法研究

降雨易导致非饱和土边坡稳定性降低甚至失稳破坏,研究降雨作用下非饱和土边坡稳定性具有一定意义。在考虑降雨强度较小且持续时间较长的情况下,将Richards非饱和土渗流方程应用到斜坡降雨入渗分析中,通过坐标变换、吸力水头分布假设,并结合土-水特征曲线,推导出降雨入渗条件下斜坡基质吸力分布解析解;在此基础上,将斜坡降雨解析函数引入到传统Sarma法中,进而对滑坡土条进行受力分析,得出当地下水位高于潜在滑面、地下水位与潜在滑面重合和地下水位在潜在滑面之下时,斜坡稳定性系数的求解公式;最后利用推导出的公式对实际问题进行求解与验证。结果表明:当降雨强度为0时,基质吸力最大,斜坡稳定性最大;随着降雨强度的增大,斜坡稳定性逐渐降低;当降雨强度等于饱和渗透系数时,斜坡稳定性最小,且稳定性比不考虑降雨时减小了12.8%;工程实例应用显示该方法对于计算持续小降雨状况下的斜坡稳定性是可行的。