覆盖型岩溶土洞降水负压致陷及其形态影响分析

作     者：郭锐剑 陈学军 

作者机构：湖南工程学院建筑工程学院 桂林理工大学地球科学学院 

出 版 物：《西南交通大学学报》 (Journal of Southwest Jiaotong University)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：07[理学] 0705[理学-地理学] 070501[理学-自然地理学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(41967037) 国家重点研发计划(2019YFC0507502) 湖南省教育厅科学研究项目(20C0497,21A0462) 

主　　题：降水土洞 负压致陷 稳定系数 形态影响 模型试验 

摘      要：为揭示覆盖型岩溶降水土洞洞内气压规律及其致陷机理，依据气体短管淹没出流理论，获得椭球形土洞气体渗流流量、气压及稳定性系数计算有限差分数值解，依此编制MATLAB源程序；并基于岩溶土洞降水致陷室内模型试验，验证所建理论计算方法的可行性。围绕土洞形态尺寸因素开展算例分析，指出：降水土洞气体状态参量（流量与气压）及其稳定性系数指标均由初始状态，经降水前期剧变、过降水后期缓变历程，逐步恢复至起初状态。降水土洞最大峰值流量与b正相关，与a/b及拱高负相关。降水土洞最小峰值气压均与a/b、b及拱高正相关；最小峰值气压抵达时间与拱高正相关，与a/b负相关，b影响甚小。降水土洞最小峰值稳定性系数与a/b及拱高正相关，与b负相关；最小峰值稳定性系数抵达时间与拱高正相关，与a/b则负相关，b影响甚微。同时，进一步开展株洲青龙湾地区降水控制技术探讨，给出了该区域降水速度控制建议值大小。