岩溶区土洞发育机制的分析

岩溶区地下水或地表水的活动 ,将对土层产生潜蚀作用及崩解作用 ,进而形成土洞。真空吸蚀作用 ,有利于土洞的发育扩大。地下水位的变化 ,将使土洞周围土体的应力状态发生改变 ,并有可能导致土洞周围土体产生塑性破坏 ,使土洞进一步扩大甚至塌陷.     

基于单元生死技术的岩溶区域PE管道应力分析

采用ABAQUS有限元软件,基于单元生死技术构建了穿越岩溶区域的埋地PE管道管-土非线性耦合模型,研究了各个敏感因素对管道应力响应的影响规律,结合多元非线性回归理论得出了管道应力响应影响因素的敏感度排序。研究结果表明:(1)单元生死技术能够较为准确地模拟岩溶塌陷的发育特征。(2)随着岩溶土体塌陷长度及宽度的增加,管道应力峰值不断增大,但两者对管道应力响应的影响是有限的;随着岩溶覆盖层厚度增加,管道应力峰值不断减小,厚度增加到4m后管道危险截面由受拉区域转变至受压区域;增大壁厚可以延缓管道进入塑性区的时间,提高管道抵抗岩溶塌陷破坏的能力;在穿越岩溶区域时应选择合适的埋深以保证管道安全,最佳埋深为1m～1.5m。(3)岩溶塌陷作用下管道应力响应影响因素敏感度排序为:岩溶土体塌陷宽度岩溶土体塌陷长度岩溶覆盖层厚度管道壁厚管道埋深。     

岩溶地面塌陷神经网络预测

应用神经网络理论的原理 ,通过对收集到的岩溶地面塌陷实例进行学习 ,建立了岩溶地面塌陷评价及预测模型 ,对某市岩溶地面塌陷进行预测。结果表明 ,神经网络方法具有精度高、收敛速度快、容错能力强等特点 ,在岩溶地面塌陷研究中具有广阔的应用前景     

岩溶地面塌陷危险性模糊评价方法

岩溶地面塌陷危险性评价是一个复杂而亟待解决的问题,本文针对岩溶地面塌陷危险性评价的特点,在综合考虑影响岩溶地面稳定性的多种因素的基础上,引入系统层分析方法和多级模糊评价方法,并以正态函数为隶属函数,以实数的加乘运算作为合成运算规则,建立了岩溶地面塌陷危险性评价的二级模糊评价模型,并将评价结果分为:稳定、较稳定、较不稳定和不稳定4级。应用于广州市某建设场地地质灾害评估工程,结果表明该方法具有良好的可靠性。     

岩溶塌陷的类型、成因机制及防治途径──兼论武汉市岩溶塌陷勘查工作要点

按岩溶塌陷的类型, 对其成因机制作了分析。在此基础上, 提出了武汉市岩溶塌陷勘查与防治工作要点。     

桂林市岩溶塌陷及防治

根据收集的大量钻探资料统计, 分析了桂林市岩溶地面塌陷的成因机制、分布规律及防治措施, 对桂林市的市政工程建设具有一定的参考价值。     

深水位地下渗流诱发的地面塌陷模型试验

为研究深水位渗流侵蚀致塌问题,设计了一种常水头平面应变试验装置,测试不同土样的物理特性,观测塌陷的形成过程,探讨含水量、黏土含量、盐粒级配对空腔尺寸、模型表面沉降以及塌陷状态的不同影响.试验结果表明:土样的力学性能和渗透系数均会随土样成分的不同而产生较大波动;试验过程可分为空腔水下扩展、空腔水上扩展、模型塌陷3个阶段,...     

基于GIS广州市主城区地面塌陷危险性评价

地面塌陷是珠江三角洲城市地质灾害的主要类型之一。广州市主城区地面塌陷频繁发生且损失严重。采用信息量数学模型与GIS技术结合对其地面塌陷灾害进行危险性评价。选取了断裂构造、地壳稳定性、第四系覆盖层厚度、基岩岩性、地下水动力条件、地表人类活动强度和地下活动强度等7个指标中的21个变量构建了危险性评价指标体系,应用ArcGIS软件参与了数据的采集、管理、分析和评价结果表达等过程,将广州市地面塌陷灾害危险性分为极不稳定级、不稳定级、次不稳定级、基本稳定级和稳定级5个等级,极不稳定级主要分布在主城区西北角,次不稳定级分布面积最广。研究结果表明:复杂的地质环境和剧烈的人类活动相耦合,加剧了地面塌陷的发生。     

锚杆支护方式对深埋洞室隔冲击效果影响的数值模拟研究

与浅埋洞室相比,随着埋深增加而产生的高地应力现象使深埋洞室安全性评价更加复杂。本研究在考虑地应力平衡的前提下,采用有限元与无限元相结合的方法,对冲击荷载作用下深埋洞室的锚杆支护方式进行了设计与优化。计算结果表明：在平衡初始地应力之后,Mises应力会随着锚杆长度、疏密程度的增加略有增长。当锚杆长度和疏密程度增至某一特定值时,洞室洞壁的位移和塑性应变将达到最小值,洞室围岩将达到相对安全状态。锚杆间隔布置下,长锚杆数量的增加将提高洞室围岩的安全性。当对洞室拱脚进行重点支护时,整个洞壁的位移均有所减小。     

K0≠1时的地基临塑载荷和临界载荷近似计算公式

地基弹塑性承载力p_cr、p_1/4的公式在推导过程中,为方便求解,一般假设地基土体的静止土压力系数K₀=1,即把自重应力场看成是静水应力。这一假定实际上人为地增加了地基土的侧向压力,使土体处于加密状态,从而过高地估计了地基承载力。考虑K₀≠1的前提下,由地基土中一点的应力状态,根据莫尔-库伦破坏准则,得到该点的临塑、临界荷载的近似公式。该公式修正了一些学者在K₀≠1时推导地基弹塑性承载力公式过程中的缺陷,也弥补了现有公式的局限性,得到了土体抗剪强度参数c、φ在不同的K₀下对地基临界载荷p_1/4的影响,给出了该近似公式的适用条件。     

大瑶山隧道岩溶涌水系统分析

本文以系统论和控制论为指导分析了大瑶山燧道岩溶涌水系统。通过利用地质结构特征、水化学场和同位素场的综合信息分析,详细阐述了岩溶涌水的补给来源和范围以及水动力的补排关系。建立了较逼真的岩溶涌水水文地质模型和数学模型,并对涌水过程进行了数值模拟分析。最后分析了涌水所造成的地面塌陷机理并给出其整治方案。     

大跨度采空影响顺倾构造山体侧向变动的复合机理

采空区地表山体侧向变动,不同于一般天然山坡,也与采空区一般上覆岩层的变形破坏有异;它是二者复合机理的效应。本文在分析考察了毗邻电厂的横山顺倾构造山体,剖析了地下采空情况后认为,山体侧向变动中,软弱夹层有决定性作用;变动范围、速率与规模,与地下采空有关。从而又利用地质力学模型试验和数值模拟,探索了采动引起山体应力场及变动规律。结果表明,山体岩层的变形、位移、破坏,由直接顶板向地表发展;采空坍陷诱发了软弱夹层的蠕滑,则产生山体侧向滑移;电厂区地表隆起变形是山体侧向滑移挤压地基土的反映。通过现场实际调究、变形观测资料分析与数值模拟和模型试验的对比研究,提出了“坍落拱梁”的成生效应、挤压蠕滑效应、失稳效应;揭露了顺倾构造山体在采空影响下,具有地表、地下的“复合临空面”的“复合应力场”中“复合变动”的“复合机理”;并提出这种山体侧向变动机理的典型地质模式,借以论证山体稳定性。     

危岩体崩塌灾害监测预警试验研究

岩体崩塌破坏的突发性使其成为最难预防的地质灾害之一, 严重威胁人类的生命财产安全. 边坡岩块体崩塌破坏多是系统不稳定导致的动力破坏, 因此应用动力学指标进行监测预警更为有效. 本研究通过引入多种时域动力学监测指标, 开展了岩体崩塌破坏全过程的监测预警实验研究. 通过振动幅值、峭度指标等时域动力学指标监测, 可有效识别岩体分离破坏前兆现象, 提前55 s实现岩块体崩塌的早期预警. 多个时域动力学指标均可识别岩体破坏前的非协调性动力特征, 其中变异系数在识别这一振荡特征上优势明显, 可通过识别这一震荡特征实现崩塌灾害的早期预警. 此外, 破坏前岩体的振动速度是稳定岩体的2.1倍, 岩体破坏发生时刻赋存较大的冲击能量, 是岩体启程剧动的主要原因之一, 可通过综合分析峭度指标等时域动力学指标, 实现分离破坏前兆更为合理的判识. 本研究不仅为岩体崩塌灾害早期预警提供了新的数据与技术方法支持, 也为崩塌岩体启程剧动机制与破坏后运动特性研究提供了新的启示.      

汶川大地震触发地质灾害的断层效应分析

“5·12”汶川大地震(Ms=8.0)触发了数以万计的崩滑地质灾害,分布范围约10万km2。这些地质灾害的空间分布固然受地形地貌、地层岩性和人类工程活动等因素的影响,然而主要还是受到发震断层的控制,沿发震断裂呈带状分布。通过都(江堰)—汶(川)路、北川—安县、马公—红光3个地质灾害集中发育区的研究,发现汶川地震地质灾害具有以下断层效应：（1）由于属逆断型发震,地质灾害的分布表现出了明显的"上/下盘效应",发震断层上盘较下盘地质灾害分布密度高、范围广、规模大;（2）断层上盘0~7km范围为地质灾害强发育区,断层上盘7～11km范围和下盘0～5km范围为地质灾害中等发育区;绝大多数的大型滑坡都分布在距断层5km范围内;（3）断裂的转折和错列部位是地质灾害集中发育部位,大型地质灾害也往往发生在这些部位;（4）滑坡滑动的优势方向为NW-SE, 与映秀—北川断裂的空间展布方向基本垂直,这与地震波垂直于断层方向传播有密切的关系;（5）地震地质灾害主要集中发育在Ⅸ度及其以上烈度的区域。其中,Ⅺ度区发育密度与Ⅹ度区的基本相当,Ⅸ度区灾害密度只有前两者的1/3,而Ⅷ度区发育密度只有Ⅺ度区或Ⅹ度区的1/10。     

平寨坝址左岸岩溶发育规律及其对建坝条件的影响

地层岩性、水文地质、地质构造对平寨坝址的工程地质条件起着主要作用。从岩溶形态入手 ,对平寨坝址左岸岩溶的分布规律进行了研究 ,指出主要岩溶形态如洼地、漏斗、落水洞等在平面上呈带状分布 ;溶洞在垂向上具成层性、空间展布上具方向性以及平面分布具差异性等分布规律。对影响岩溶发育的因素进行了探讨的结果表明 :(1)灰岩的纯度越高、岩层越单一、层理的厚度越大 ,岩溶越发育 ;(2 )褶皱控制岩溶系统整体发育的方向、控制溶洞发育部位、规模及形态 ;(3)裂隙的发育程度和延伸方向决定岩溶发育的程度和发展方向。在岩溶发育规律的基础上对坝址左岸岩溶进行了如下预测 :(1)坝址左岸表层岩溶发育较强 ,岩体内部发育较弱 ;(2 )在坝轴线附近隐伏大规模溶洞的可能性较小 ;(3)平寨坝址河床深岩溶不发育。最后探讨了岩溶发育对建坝可能产生的渗漏与稳定性降低等问题     

土质边坡震裂机制物理模拟研究

为了研究地震中土质边坡(包括覆盖层边坡)在强震作用下破裂的成因机制,以 "5 ·12" 汶川特大地震为背景资料,采用震动台模拟试验进行了研究。模拟试验结果表明:斜坡震裂变形破坏与斜坡外形结构特征具有相关性。坡面转折点应力最易集中,破坏的可能性较大。震动条件下土质边坡完全破坏也具有一般性的规律,即以"一垮到底"的方式堆积于坡脚。本次震裂边坡形成机制研究初步显示了一定规律,但在地震条件下的动力响应问题还需进行更深入研究。     

铁路深埋隧道区岩溶发育特征研究

对圆梁山隧道毛坝向斜段揭露溶洞进行分析的基础上 ,结合向斜区岩溶分布的勘察 ,对毛坝段深层岩溶发育特征及影响因素进行了研究。认为岩溶水在水力坡度或压力水头 ,尤其是水重力的作用下有不断向深层运移的趋势 ,所以在水具有侵蚀性的前提下 ,岩溶也具有向深层发育的趋势 ,并在厚层隔水底板及排泄基准面附近形成岩溶较发育带。而岩溶分布的层位及构造部位 ,在同一地质单元中的浅层和深层区具有类似性     

强度折减有限元在堤防稳定分析中的应用研究

采用强度折减有限元法,研究非均值堤防塑性区的开展特征和失稳破坏过程,并根据堤防应力场分布和临界滑动面的形成来分析堤岸整体失稳破坏的机理。结果表明:把强度折减有限元应用到非均质土层的堤防边坡稳定分析,在理论上、数值模拟实现上都是可行的; 有限元静力平衡和位移计算不收敛作为堤防边坡整体失稳的标志,同时考察滑移面上某些特征点的位移与荷载增量的关系、参考土体内坡脚向坡顶上方贯通的塑性滑动带的形成,可以准确判别堤防边坡失稳破坏状态; 此外,堤防失稳时的应力场分布特征表明,有必要应用张拉-剪切复合屈服准则,以真实反映堤防边坡的临界滑动面形成机理。