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建筑结构 2023年第S1期53卷 2561-2567页

作者：全江涛周英博李吕满乔诗慧陈然国网湖北省电力有限公司武汉430077 国网湖北省电力有限公司经济技术研究院武汉430077

高压输电杆塔在施工过程中一般会对杆塔基础底部土层进行处理,却往往容易忽略杆塔基础底部邻侧潜在土洞发育造成的威胁。鉴于此,建立最不利因素下的简化理论计算模型,推导了岩溶土洞发育对邻侧输电杆塔基础底部产生的诱发应力,继而通过... 详细信息

高压输电杆塔在施工过程中一般会对杆塔基础底部土层进行处理,却往往容易忽略杆塔基础底部邻侧潜在土洞发育造成的威胁。鉴于此,建立最不利因素下的简化理论计算模型,推导了岩溶土洞发育对邻侧输电杆塔基础底部产生的诱发应力,继而通过参数分析讨论了土洞位置以及土洞的发育特征对杆塔底部地基诱发应力场的影响规律。在此基础上,结合鄂西某工程实例,采用FLAC3D有限元软件分析了杆塔地基邻侧下卧土洞在不断发育扩大的过程中对500kV输电杆塔稳定性的影响。在计算分析时通过监测地基周围土的应力状态和变形情况,得到了距离杆塔底部侧向不同位置处对应的土洞发育半径的最大允许值。研究成果可为岩溶地质区域输电杆塔安全运营和灾害评估提供参考。

关键词：岩溶土洞土洞发育输电杆塔诱发应力基底变形稳定性分析

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黔北岩溶区土洞发育特征及工程地质性质──以贵州珍酒厂工程建筑场区为例

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贵州地质 1998年第2期15卷 176-181页

作者：杨先寿丁坚平王武军贵州工业大学资源工程系贵阳550003

本文通过对红粘土中土洞的勘探、测试、分析研究，总结了土洞存在的条件、形成机制及特征类型，评价了建筑场区的工程稳定性特征。

关键词：岩溶区土洞发育工程地质地质性质建筑场区

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覆盖型岩溶区地面塌陷灾变规律与影响因素研究

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应用基础与工程科学学报 2024年

作者：杨磊张耀磊宋光啸覃剑文潘光明山东大学岩土与结构工程研究中心中铁工程设计咨询集团有限公司济南设计院广西壮族自治区地质环境监测站山东省煤田地质局第四勘探队

覆盖型岩溶区地面塌陷灾害频发、危害巨大，开展塌陷灾变规律与影响因素研究是进行灾害预警与防控的基本前提。基于岩溶塌陷灾变模拟试验，研究了岩溶构造尺寸、地下水位变化幅度和上覆土层厚度对单岩溶构造致塌规律的影响，分析了塌陷... 详细信息

覆盖型岩溶区地面塌陷灾害频发、危害巨大，开展塌陷灾变规律与影响因素研究是进行灾害预警与防控的基本前提。基于岩溶塌陷灾变模拟试验，研究了岩溶构造尺寸、地下水位变化幅度和上覆土层厚度对单岩溶构造致塌规律的影响，分析了塌陷过程中上覆土层变形特征，总结了相邻岩溶构造联合致塌模式，提出了相邻岩溶构造尺寸与间距对土洞发育及联合致塌过程的影响规律。研究表明：岩溶构造尺寸、水位变化幅度与土洞发育规模及速率呈正相关关系，而上覆土层厚度增大有利于提升土洞的稳定性并降低岩溶塌陷风险；土洞发育致塌过程中上覆土体主要发生沉降变形，沉降量及变形速率与岩溶构造尺寸、上覆土层厚度密切相关；多个下伏岩溶构造易诱发群塌灾害，相邻岩溶构造的联合致塌模式可分为不连通、弱连通和强连通三种基本类型，而相邻构造联合致塌过程可分为土洞快速发育阶段、土洞稳定发展阶段和相邻土洞连通致塌阶段；相邻岩溶构造尺寸与间距对联合致塌模式具有显著影响，岩溶构造尺寸越大，相邻土洞之间的连通时机明显提前，当岩溶构造间距小于其直径的40%时，易发生连通型塌陷，而当构造间距大于其直径的80%时，相邻土洞独立发展，呈不连通型塌陷模式。

关键词：岩溶地面塌陷灾变规律土洞发育影响因素土层变形相邻岩溶构造联合致塌

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城区地表塌陷发育破坏机制研究

城区地表塌陷发育破坏机制研究

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作者：廖君橙湖南大学

学位级别：硕士

近年来我国城市规模不断扩张,建设工程的施工导致了频繁的路面塌陷事故,造成了重大的损失,并引起社会的广泛关注。地表塌陷是指在城市开发过程中,建设项目对地层不断造成扰动,致使土层中形成土洞并逐步发展直至地层土体达到承载能力极... 详细信息

近年来我国城市规模不断扩张,建设工程的施工导致了频繁的路面塌陷事故,造成了重大的损失,并引起社会的广泛关注。地表塌陷是指在城市开发过程中,建设项目对地层不断造成扰动,致使土层中形成土洞并逐步发展直至地层土体达到承载能力极限状态并最终发生地表失稳的现象。本文采用室内模型试验与数值计算方法对塌陷土洞的发育机理进行了研究。首先,综合分析了国内报道的地表塌陷事故,对塌陷的形式进行分类,将塌陷土洞的发育破坏机制作为研究对象。其次,通过建立三维模型试验研究土洞的发育破坏过程,利用图像处理系统分析了试验过程中地表变形数据以及土洞的最终破坏形状,同时监测土洞发展过程中测量点土压力的变化过程。试验结果表明:土洞发生破坏时,洞顶沉降速度发生突变;土洞内部发生塌落的高度与土洞直径间的规律与普氏理论提出的几何规律吻合良好;土洞的破坏模式与其埋深有直接的关系,随着埋深变大,土洞由坛形破坏变化为直筒型破坏。然后,在室内模型试验的基础上,建立了研究土洞发育致塌的有限元分析计算方法,从土洞埋深以及其发育模式两方面模拟了土洞破坏的过程,数值模拟结果表明,埋深较浅的土洞发生塌陷事故时其地面的沉降更不易察觉,危险性相对较高,当土洞埋深进一步增加时,土洞产生漏斗式塌陷。进一步地,以有限元方法为基础,设计二次回归正交试验,讨论了浅埋土洞发育时填土粘聚力、泊松比、弹性模量、内摩擦角参数对土洞塌陷临界半径的影响,建立多因素影响下的土洞极限半径拟合方法,结果表明,填土粘聚力对土洞极限半径影响最大。最后选取塌陷事故案例进行有限元计算分析,计算结果与试验规律和现场塌陷结果相吻合。

关键词：地表塌陷模型试验土洞发育破坏模式正交试验

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地下水位变动诱发地表塌陷的机理和规律

地下水位变动诱发地表塌陷的机理和规律

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作者：王晓波湖南大学

学位级别：硕士

近些年来,随着我国经济高速发展、城镇化速度加快、建筑工程活动加强,地表塌陷事故愈发频繁,而且造成的危害巨大,已然成为一个严重的社会问题。本文采用模型试验、理论研究、数值模拟研究和工程实例分析相结合的研究方法,对地下水位变... 详细信息

近些年来,随着我国经济高速发展、城镇化速度加快、建筑工程活动加强,地表塌陷事故愈发频繁,而且造成的危害巨大,已然成为一个严重的社会问题。本文采用模型试验、理论研究、数值模拟研究和工程实例分析相结合的研究方法,对地下水位变动诱发地表塌陷的内在机理和规律进行研究。首先,通过设计制作室内模型试验装置,模拟了不同地下水位变动频率、地下水位变动幅度、土体含水率、上覆土层厚度以及岩溶开口宽度条件下渗流塌陷的孕育发展过程,对不同阶段土洞规模、土体内部土压力、孔隙水压力、土体表面沉降变化情况以及塌陷临界状态和塌陷最终形态进行对比分析,探讨了不同因素对地下水位变动致塌的影响。试验结果表明:通过监测土体内部土压力变化情况和孔隙水压力变化情况可以判断土体内部的塌陷情况,当土压力变化趋势突变并趋于稳定时,代表土体已经进入破坏极限状态,孔隙水压力的每一次小幅度突变,都表明了土体内部发生了较大的塌陷破坏,土洞正在进行不稳定扩展;随着地下水位升高频率和幅度的加快,土体崩解破坏速度越快,塌陷孕育历时明显缩短,最终形成的塌陷坑面积也越大,但是土体塌陷的临界覆土厚度几乎不受地下水位变动频率和幅度的影响,证明了土体塌陷时覆盖层土体存在一个极限平衡厚度,而且它只与土体物理特性有关,与外部作用因素无关;土体含水率的不同对土体的最终塌陷形态有着很大的影响,试验中出现了直筒型塌陷、漏斗型塌陷和坛型塌陷三种破坏模式;覆盖层土体厚度越小,土体抗塌陷能力越强,并且随着覆土厚度的减小,发育土洞的矢跨比明显减小;岩溶开口宽度越大,初始土洞洞径越大,在渗流作用下土洞拱脚更易发生溯源破坏,导致土体整体稳定性较差。其次,基于土中的拱效应,运用“合理拱轴线”理论对坍塌平衡法进行改进,推导塌陷发生时的临界覆土厚度公式。利用试验实际结果对改进坍塌平衡法进行准确性验证,发现公式误差在可接受范围内。然后,在模型试验的基础上,对几个典型塌陷阶段进行模拟分析,发现剪切应力集中区一般位于土洞拱脚处,并随着土洞的发育扩展向两侧移动;最大竖向应力也分布在土洞拱脚处,而在土洞顶部存在一个竖向应力低值区,当洞顶的应力低值区消失时,表明土洞发育进入不稳定状态。最后,针对某塌陷事故案例发生的原因,结合灾害实际情况,提出了探查下伏岩溶的地层构造、控制城区基坑降排水、定期维护地下有压管道、提前加固高风险区域土层等预防和治理塌陷事故的措施和建议。

关键词：地表塌陷地下水作用土洞发育临界状态塌陷模式模型试验

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