山区高速公路岩溶塌陷机理与数值模拟研究

摘要

我国岩溶发育地区分布广泛，为岩溶塌陷地质灾害的孕育提供了先决条件。近几年来，四川、广西、福建、湖南等多地接连发生岩溶塌陷地质灾害，使岩溶塌陷再次成为舆论关注和科学研究的热点。
　　本文在参考大量国内外文献资料的基础上，对岩溶塌陷的研究现状进行了归纳和总结，阐述了我国岩溶塌陷地质灾害的分布情况，并对岩溶塌陷的分类进行了补充。在此基础上，本文通过一些勘察实例和已有岩溶塌陷的性质，从成灾过程的差异性，提出了隐伏顶板岩溶塌陷模式，并对其塌陷机理进行了研究。
　　通过对隐伏顶板岩溶塌陷的力学分析，指出影响其塌陷的主要因素为上覆土层厚度、土层物理力学性质、岩溶洞穴跨度、岩溶顶板厚度以及岩溶顶板的物理力学性质。并将岩溶顶板分为较完整型和裂隙型，分析认为其塌陷机理主要为失托吸蚀和潜蚀滑落。其塌陷形式可分为两种:即直接塌陷至地表（称之为“直塌型”）和形成岩溶土洞雏形（称之为“土洞型”）。
　　应用FLAC3D数值模拟软件，建立了特定情况下隐伏岩溶顶板塌陷的计算模型。选取上覆土层厚度、岩溶顶板跨度和岩溶顶板厚度这三个影响因素，得出其在不同组合下岩溶塌陷的临界点，绘制了该三个影响因素条件下岩溶顶板塌陷的三维临界曲面。研究表明，当土层厚度小于3倍的岩溶顶板跨度时，将形成直塌型岩溶塌陷;反之，则形成土洞型。

目录

声明

摘要

一 引言

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 岩溶塌陷研究历史及现状

1．2．2 岩溶土洞塌陷机理研究

1．2．3 岩溶顶板稳定性研究

1．2．4 岩溶塌陷预测评价

1．2．5 存在问题

1．2．6 技术路线

二 我国岩溶塌陷的分布及分类

2．1 我国岩溶塌陷的分布规律

2．1．1 岩溶发育区分布

2．1．2 岩溶塌陷的分布

2．2 我国岩溶塌陷的分类

2．2．1 岩溶塌陷单因素分类

2．2．2 岩溶塌陷多级分类

三 岩溶塌陷模式及机理

3．1 隐伏顶板岩溶塌陷的存在性

3．2 隐伏顶板岩溶塌陷模式

3．3 隐伏顶板岩溶塌陷机理及力学原理

3．4 小结

四 岩溶塌陷数值分析

4．1 岩溶顶板稳定性影响因素

4．2 数值分析基本原理及其特点

4．2．1 三维空间离散

4．2．2 空间差分

4．2．3 节点运动方程与时间差分

4．2．4 数值求解技术

4．2．5 屈服准则

4．3 岩溶顶板稳定性分析

4．3．1 计算模型的建立

4．3．2 岩土体参数的选取

4．3．3 计算方案

4．3．4 岩溶顶板破坏临界条件

4．3．5 岩溶顶板塌陷临界条件

4．4 小结

五 主要结论与创新点

5．1 主要结论

5．2 创新点

参考文献

在学期间的科研成果及发表的论著

致谢