覆蓋型巖溶塌陷模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究.pdf

1、工程實(shí)踐表明，野外覆蓋型巖溶塌陷地質(zhì)條件復(fù)雜，對(duì)地下水運(yùn)移能力起重要作用的巖溶通道主要特征參數(shù)變化較大，溶洞開口大小也很難確定。由于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)存在著各方面限制，直接開展典型的標(biāo)準(zhǔn)系列試驗(yàn)以查清隱伏的巖溶通道特征和對(duì)應(yīng)的塌陷狀況難以實(shí)現(xiàn)。因此，在對(duì)安徽省沿江地區(qū)覆蓋型巖溶塌陷發(fā)育現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的基礎(chǔ)上，構(gòu)造蓋層-溶洞塌陷系統(tǒng)模型，開展模型試驗(yàn)?zāi)M研究，歸納總結(jié)了區(qū)內(nèi)巖溶塌陷的形成機(jī)理，進(jìn)而采用三維數(shù)值模擬的方法，對(duì)水位下降致塌進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。

2、本文安徽省沿江地區(qū)巖溶塌陷情況為研究背景，采用模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬方法對(duì)巖溶塌陷臨界水位降幅進(jìn)行研究，以期為工程實(shí)踐提供理論依據(jù)。主要得出了以下成果:
　　(1)地下水位波動(dòng)致塌，特別是水位下降致塌為主要致塌模式。人為開采地下水過程和礦山排水初期礦井突水引起的水位快速下降極易導(dǎo)致巖溶塌陷的發(fā)生，其致塌機(jī)理以潛蝕式塌陷為主，伴隨真空負(fù)壓效應(yīng)。
　　(2)提出水位下降過程中塌陷發(fā)生的臨界水位降幅公式，利用正交試驗(yàn)原則設(shè)計(jì)四組覆蓋型

3、巖溶塌陷模型試驗(yàn)，對(duì)不同溶洞開口大小，覆蓋層厚度和土體密實(shí)程度進(jìn)行塌陷過程模擬。運(yùn)用臨界水位降幅實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)公式進(jìn)行評(píng)價(jià)，驗(yàn)證結(jié)果表明所提出的計(jì)算臨界水位降幅的方法是可行的。
　　(3)覆蓋型巖溶塌的臨界水位降幅與巖土體蓋層的厚度、強(qiáng)度指標(biāo)、巖溶的溶洞開口（土洞規(guī)模）半徑、溶洞內(nèi)氣壓大小、地下水位變化幅度和地下水流速等因素有關(guān)，其中溶洞開口大小是影響塌陷發(fā)生的關(guān)鍵因素。
　　(4)在物理模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行