重慶地區(qū)地下工程建設(shè)誘發(fā)巖溶塌陷的機(jī)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(qiáng)的隱蔽性和突發(fā)性等特點(diǎn)。當(dāng)?shù)叵鹿こ探ㄔO(shè)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(gè)方面，因此其致塌模式多種，其形成機(jī)制也必須考慮各方面的作用力。本文以地下工程建設(shè)過程中大量抽排地下水從而改變其水動(dòng)力

2、條件為主要著手點(diǎn)，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(xué)機(jī)制，并利用巖溶模型試驗(yàn)?zāi)M水位下降致塌過程及水位差與真空負(fù)壓力的關(guān)系。主要研究成果如下:
　　(1)針對地下工程建設(shè)排水導(dǎo)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(kuò)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(xì)分析典型圓柱狀蓋層土體塌陷判據(jù)的計(jì)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(jī)理及其起始條件、力學(xué)機(jī)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(shí)，巖溶塌陷判據(jù)的變化，得出土體本身性質(zhì)、地下水位降落時(shí)產(chǎn)生真空負(fù)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(jì)算算例，建立巖溶塌陷區(qū)蓋層土體的力學(xué)模型，分析其是否能發(fā)育土洞，經(jīng)計(jì)算，溶洞上覆土

4、體厚度h均滿足條件h≥2h';運(yùn)用土洞擴(kuò)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(diǎn)的實(shí)際現(xiàn)場資料，將各參數(shù)代入公式進(jìn)行計(jì)算，得到判定系數(shù)均小于1，即土體均塌陷，驗(yàn)證了塌陷判據(jù)的準(zhǔn)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(yàn)裝置，實(shí)施了四個(gè)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(yàn)，獲得了實(shí)驗(yàn)中真空負(fù)壓力和塌陷坑尺寸數(shù)據(jù)。通過對試驗(yàn)過程的觀