岩溶土洞演化及其数值模拟分析
贾龙
蒙彦
管振德
1.中国地质科学院岩溶地质研究所/国土资料部、广西壮族自治区岩溶动力学重点实验室，广西 桂林 541004; 中国地质科学院岩溶塌陷防治重点实验室，广西 桂林 5410042.中国地质科学院岩溶地质研究所/国土资料部、广西壮族自治区岩溶动力学重点实验室，广西 桂林 541004; 中国地质科学院岩溶塌陷防治重点实验室，广西 桂林 5410043.中国地质科学院岩溶地质研究所/国土资料部、广西壮族自治区岩溶动力学重点实验室，广西 桂林 541004; 中国地质科学院岩溶塌陷防治重点实验室，广西 桂林 541004
摘要：土洞是覆盖型岩溶区一种隐伏的不良地质现象。土洞在水的作用下发育演化最终形成塌陷，可通过地下水位的变化来研究土洞发育和塌陷的形成。同时土洞的演化会造成覆盖土体不均匀位移和应力重分布，可通过覆盖土体位移和应力变化来进行研究土洞演化过程。采用 FLAC3D 三维有限差分程序，分析覆盖层垂向位移场表明：最大垂向位移出现在土洞顶部，使拱顶出现拉张破坏，并可根据洞顶土层位移的数值模拟结果，划分“等沉面”确定土洞扰动的土层深度。分析覆盖层剪切应力场表明：在土洞拱趾部位出现剪应力集中，会造成拱趾的剪切破坏，并可根据洞顶“剪应力低值区”，判断覆盖层中土拱效应的存在。分析覆盖层塑性区表明：较为坚硬的黏土层中，土洞以拱顶塌落和拉张破坏为主，最终可以形成坑壁较为陡直的桶状或坛状塌坑。土层较为松散时，以拱趾的剪切破坏为主，最终可以形成锥碟形塌陷坑。利用“剪应力低值区”，“等沉面”和“塑性区”可综合判断土洞的稳定性以及覆盖层所能形成的极限土洞大小。岩溶土洞演化规律及数值模拟研究对岩溶塌陷(土洞)早期监测和评价有着重要的理论及工程意义。
关键词：岩溶塌陷土洞FLAC3D数值模拟
分类号：P641.25(水文地质学与工程地质学)
资助基金：国家自然科学基金(41302255)国家自然科学基金(41302288)
论文发表日期：2014-01-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：5( 294-298 )
英文信息