基于颗粒流的覆盖型岩溶地面塌陷动态演化特征研究
师海1
贾智磊2
白明洲3
张晔2
孙子冰2
1.北京交通大学土木建筑工程学院,北京 100044;轨道工程北京市重点实验室,北京 1000442.北京交通大学土木建筑工程学院,北京 1000443.北京交通大学土木建筑工程学院,北京 100044;北京市轨道交通线路安全与防灾工程技术研究中心,北京 100044
摘要：为揭示铁路周边覆盖型岩溶土洞扩展的动态演化规律和细观致塌机理,以京沪高铁(江西段)某典型岩溶塌陷点为依托,通过颗粒流(PFC2D)压缩试验对塌陷土体的强度参数进行标定,引入接触黏结模型,建立覆盖型岩溶地面塌陷流固耦合模型,从细观角度揭示了岩溶地面塌陷的动态演化过程与变形特征,探究不同溶洞开口大小、覆盖层厚度、地下水位高度对覆盖型岩溶地面塌陷变形特征的影响.研究表明:地表沉降、土体孔隙率等随塌陷演化发展而逐渐增大;地下水位高度越高,土洞扩展越快,地表沉降越明显,塌陷也越易发生;溶洞开口越大,地面沉降深度和范围随之增大,塌陷越易发生;覆盖层厚度越小,地表沉降变化越明显;从细观角度可知,塌陷过程中颗粒间接触力变化过程近似为"应力平衡-应力拱形成-应力拱破坏-应力再次平衡-…-应力拱断裂"的规律.研究从细观角度揭示了岩溶地面塌陷演化的全过程,可为高速铁路建设、运营期周围环境覆盖型岩溶地面塌陷的防灾减灾提供参考.
关键词：覆盖型岩溶土洞扩展颗粒流数值模拟动态演化
分类号：P642.5(水文地质学与工程地质学)
资助基金：国家自然科学基金(41907260)国家自然科学基金(42172311)中央引导地方科技发展资金项目(216Z3802G)
论文发表日期：2024-10-28
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：11( 1110-1120 )
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