重慶地區(qū)地下工程建設誘發(fā)巖溶塌陷的機制研究.pdf

1、巖溶塌陷是由于可溶巖中存在開口型巖溶洞隙，其上覆地表巖、土體在自然或是人為因素作用下，向下陷落，并在地面形成塌陷坑的現(xiàn)象。巖溶塌陷在所有塌陷中數(shù)量最多、分布最廣、發(fā)生頻率最高、誘發(fā)因素最多，且具有較強的隱蔽性和突發(fā)性等特點。當?shù)叵鹿こ探ㄔO不可避免地通過巖溶地貌發(fā)育地區(qū)，其施工過程極易誘發(fā)巖溶塌陷。巖溶塌陷的誘發(fā)因素囊括多個方面，因此其致塌模式多種，其形成機制也必須考慮各方面的作用力。本文以地下工程建設過程中大量抽排地下水從而改變其水動力

2、條件為主要著手點，通過普氏理論、極限平衡理論研究巖溶塌陷形成過程和力學機制，并利用巖溶模型試驗模擬水位下降致塌過程及水位差與真空負壓力的關系。主要研究成果如下:
　　(1)針對地下工程建設排水導致地下水位下降而誘發(fā)的巖溶塌陷，分析其發(fā)育過程，根據(jù)溶洞上覆土體破壞、塌陷狀態(tài)，將其分為整體垮塌型與土洞漸擴型塌陷，建立直接垮塌型巖溶塌陷的穩(wěn)定性判據(jù)，并詳細分析典型圓柱狀蓋層土體塌陷判據(jù)的計算過程。
　　(2)從形成土洞的必要條件、

3、影響土洞形成及發(fā)育的因素、土洞形成機理及其起始條件、力學機制四方面詳盡闡述土洞發(fā)育過程，并從控制抽/排水速度和地下水位差兩方面來控制總的排水量，從而控制土洞開始發(fā)育。分析了地下水位位于溶洞上覆蓋層土體中不同位置時，巖溶塌陷判據(jù)的變化，得出土體本身性質、地下水位降落時產生真空負壓力與否對巖溶塌陷形成的直接影響。
　　(3)以重慶市余家灣水庫巖溶塌陷為計算算例，建立巖溶塌陷區(qū)蓋層土體的力學模型，分析其是否能發(fā)育土洞，經計算，溶洞上覆土

4、體厚度h均滿足條件h≥2h';運用土洞擴展型塌陷判據(jù)公式，根據(jù)重慶余家灣水庫四處地面塌陷點的實際現(xiàn)場資料，將各參數(shù)代入公式進行計算，得到判定系數(shù)均小于1，即土體均塌陷，驗證了塌陷判據(jù)的準確性。
　　(4)根據(jù)巖溶塌陷物理模型，研制了降水致塌巖溶模型試驗裝置，實施了四個水位差1m、3m、6m、9m和4種土層厚度5cm、10cm、15cm、20cm共16種工況下的降水致塌試驗，獲得了實驗中真空負壓力和塌陷坑尺寸數(shù)據(jù)。通過對試驗過程的觀