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岩溶塌陷的致塌力学模型研究——以泰安市东羊娄岩溶塌陷为例

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自然灾害学报 2011年第4期20卷 119-125页

作者：王滨李治广董昕陈立石家庄经济学院工程学院河北石家庄050031 河北省水资源可持续利用与开发重点实验室河北石家庄050031 中国地质科学院水文地质环境地质研究所河北石家庄050061

2003年5月泰安市东羊娄村发生大型岩溶塌陷地质灾害,仅塌陷坑面积就达750m2。经调查研究,真空吸蚀致塌和重力致塌是该岩溶塌陷形成的致塌力学机制,致塌力主要为覆盖层土体自身重力和地下水快速下降过程中形成的真空负压吸蚀力。根据岩... 详细信息

2003年5月泰安市东羊娄村发生大型岩溶塌陷地质灾害,仅塌陷坑面积就达750m2。经调查研究,真空吸蚀致塌和重力致塌是该岩溶塌陷形成的致塌力学机制,致塌力主要为覆盖层土体自身重力和地下水快速下降过程中形成的真空负压吸蚀力。根据岩溶塌陷形成机理的分析结果,分3部分建立了岩溶塌陷的致塌力学综合模型,即基于普氏天然平衡拱理论的土洞极限平衡高度公式、基于极限平衡理论的桶状塌陷坑形成判别公式和基于莫尔-库伦强度理论的漏斗状塌坑形成判别公式,经东羊娄村岩溶塌陷后验分析,计算结果与岩溶塌陷的实际情况基本吻合。

关键词：岩溶塌陷形成机制力学模型泰安市东羊娄村

岩溶塌陷易发区地下水安全开采控制——以珠三角广花盆地城市应急水源地为例

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中国岩溶 2019年第6期38卷 924-929页

作者：蒙彦郑小战祁士华雷明堂李卓骏贾龙中国地质大学(武汉) 武汉430074 中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室广西桂林541004 广州市地质调查院广州510440

以珠三角广花盆地城市应急水源地为例,通过野外现场抽水和室内临界水力梯度试验对比,分析了地下水安全开采的控制条件。结果显示:广花盆地的岩溶塌陷是可通过控制水位降深等方法进行防控的,当地下水开采水位降深控制在9 m以内时,可大幅... 详细信息

以珠三角广花盆地城市应急水源地为例,通过野外现场抽水和室内临界水力梯度试验对比,分析了地下水安全开采的控制条件。结果显示:广花盆地的岩溶塌陷是可通过控制水位降深等方法进行防控的,当地下水开采水位降深控制在9 m以内时,可大幅度降低岩溶塌陷概率。该结果可直接作为企业进行地下水安全开采的控制性指标和政府管理部门安全管控的决策性指标。由于地质条件的差异性,在实际开采地下水过程中,不能机械地依赖单一的地下水水位降深控制指标,应根据抽水影响半径以及各地不同的临界水力坡度分地段控制地下水位降深,或者改变开采方式,以达到充分利用地下水资源的目的。建议在实际抽水期间制订突发灾害预案,加强地下水监测工作,实时掌握地下水和其他影响因素变化动态。

关键词：岩溶塌陷安全开采水力梯度珠三角水源地

防治公路岩溶塌陷的土工合成材料设计理论研究

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岩土力学 2011年第10期32卷 2983-2988页

作者：付宏渊殷苗苗贺炜长沙理工大学岩土工程研究所长沙410004

高速公路路基岩溶塌陷通常可以采用水平加筋体防治,系统地研究其受力特性及设计理论具有重要的工程意义和实际价值。首先,针对公路路基荷载及岩溶塌陷的特点,分析了塌陷坑上方水平加筋体的受力和传力特性,采用太沙基土拱理论,计算溶洞... 详细信息

高速公路路基岩溶塌陷通常可以采用水平加筋体防治,系统地研究其受力特性及设计理论具有重要的工程意义和实际价值。首先,针对公路路基荷载及岩溶塌陷的特点,分析了塌陷坑上方水平加筋体的受力和传力特性,采用太沙基土拱理论,计算溶洞上方荷载。深入探讨了水平加筋体设计方法,认为锚固段端部加筋体应变及锚固段传力长度是设计中的关键值,且其与锚固段端部加筋体拔出量密切相关。然后,引入水平加筋体与土体界面的线弹性-全塑性模型,由基本方程导出锚固段水平加筋体弹塑性解答,并结合边界条件建立了锚固段端点拔出量及传力长度的解算流程。在此基础上,引入某实际工程计算参数进行分析,将该方法结果与基于全塑性模型的分析结果进行对比,探讨了不同临空段宽度、加筋体刚度、上覆土体高度、界面摩擦角等因素对临空段端部拔出量计算误差的影响,并分析了上覆土体高度与锚固段传力长度之间的关系。由分析可知,基于线弹性-全塑性模型计算的拔出量和传力长度均较全塑性模型计算结果大,某些情况下,传力长度的计算误差高于40%,若采用全塑性模型计算有可能引起较大的误差,导致设计偏于不安全。

关键词：路基工程岩溶塌陷水平加筋体线弹性-全塑性模型传力长度

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广州市白云区岩溶塌陷风险初探

岩土力学 2013年第9期34卷 2589-2600页

作者：潘健周森林培源马勇华南理工大学土木与交通学院广州510640 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广州510640 广东省轻纺建筑设计院广州510080 广东省土木建筑学会广州510160

识别出广州白云区岩溶塌陷风险因素,构建岩溶塌陷层次递阶结构模型,运用层次分析法的相关原理计算出基本风险因素对岩溶塌陷风险事件的影响权重。定义极易塌陷区Ⅰ、易塌陷区Ⅱ、次易塌陷区Ⅲ、不易塌陷区Ⅳ和稳定区Ⅴ共5个岩溶塌陷等... 详细信息

识别出广州白云区岩溶塌陷风险因素,构建岩溶塌陷层次递阶结构模型,运用层次分析法的相关原理计算出基本风险因素对岩溶塌陷风险事件的影响权重。定义极易塌陷区Ⅰ、易塌陷区Ⅱ、次易塌陷区Ⅲ、不易塌陷区Ⅳ和稳定区Ⅴ共5个岩溶塌陷等级分区,建立各基本风险因素5个等级与岩溶塌陷等级分区的对应关系。为实现岩溶塌陷风险的定量评价,定义单因素致塌概率pi,引入伯努利试验建立岩溶塌陷概率计算模型,选取覆盖层厚度、岩溶发育程度、地下水位埋深、基岩岩性、覆盖层结构与底板岩性、地下水开采强度、地下活动强度和地表施工加载与振动等8个基本风险因素参与评价单元塌陷概率计算,并据此确定岩溶塌陷风险等级狭义标准,为区域岩溶塌陷等级分区的划分提供参考依据。岩溶塌陷风险等级分区表明:极易塌陷区集中在分析区内的江村、古楼岗、泉溪、西湖、社岗一带;易塌陷区和次易塌陷区主要分布在江高镇和原石井镇等地带。风险等级分区与白云区已有岩溶塌陷历史统计资料及塌陷危害程度评价结果较为吻合,从而验证了评价方法的有效性。

关键词：白云区岩溶塌陷风险评价层次分析法概率计算风险等级分区

岩溶塌陷倾向性等级的KPCA-SVM预测模型

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中国安全科学学报 2015年第3期25卷 60-65页

作者：邵良杉徐波辽宁工程技术大学系统工程研究所

为了快速、有效地预测岩溶塌陷倾向性等级,在统计分析大量观测实例的基础上,选取岩性系数、岩体结构系数、地下水系数、覆盖层系数、地形地貌系数和环境条件系数作为特征指标。利用核主成分分析(KPCA)方法在高维空间提取岩溶塌陷影响因... 详细信息

为了快速、有效地预测岩溶塌陷倾向性等级,在统计分析大量观测实例的基础上,选取岩性系数、岩体结构系数、地下水系数、覆盖层系数、地形地貌系数和环境条件系数作为特征指标。利用核主成分分析(KPCA)方法在高维空间提取岩溶塌陷影响因子的主成分,将获取的主成分作为支持向量机(SVM)的特征向量,建立基于KPCA的岩溶塌陷倾向性等级的SVM预测模型。将12组观测数据作为学习样本对模型进行训练。采用回代估计法进行回检,误判率为0。利用训练好的模型对2组待判样本进行预测。结果表明:经KPCA后指标个数减少,相关性降低,SVM运算的复杂度降低。用该模型所得预测结果的准确率为100%。

关键词：岩溶塌陷分类预测核主成分分析(KPCA) 支持向量机(SVM) 回检

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唐山市岩溶塌陷区域风险评价

岩石力学与工程学报 2001年第2期20卷 180-189页

作者：胡瑞林王思敬李焯芬向缉熙中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 香港大学土木工程系香港中国地质矿产经济研究院北京100083

对唐山市自 1978年以来岩溶塌陷有增无减的原因进行了简要分析 ,并以此确立了岩溶塌陷区域风险的影响因子和评价模型 ,进而在市中区划分出了 3个具有不同风险程度的区域。

关键词：岩溶塌陷风险评价鱼骨模型唐山市灾害防治

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岩溶塌陷机理研究进展

中国岩溶 2023年第3期42卷 517-527页

作者：蒋小珍冯涛郑志文雷明堂张伟马骁伊小娟中国地质科学院岩溶地质研究所/中国地质调查局岩溶塌陷防治创新中心广西桂林541004 中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031 广东省地质环境监测总站广东广州510510

岩溶塌陷机理是开展岩溶塌陷监测、预警、防控及治理工作的基础。长期以来,岩溶塌陷机理研究都是以事后调查的定性推测为主,缺乏必要的科学观测数据支持,导致目前的岩溶塌陷机理仍然处于假设阶段,并成为岩溶塌陷灾害监测预警与防治方面... 详细信息

岩溶塌陷机理是开展岩溶塌陷监测、预警、防控及治理工作的基础。长期以来,岩溶塌陷机理研究都是以事后调查的定性推测为主,缺乏必要的科学观测数据支持,导致目前的岩溶塌陷机理仍然处于假设阶段,并成为岩溶塌陷灾害监测预警与防治方面的理论瓶颈问题。文章总结了近年来国内外岩溶塌陷机理的最新研究进展,提出目前的岩溶塌陷机理都可以归结为土岩体的渗透变形,但其临界或破坏指标还需进一步探讨,此外指出随着高频采样的水压力、加速度计及声波等传感器的实用化,塌陷机理研究将面临着从静水压力到动水压力方面的挑战,并且压力脉动造成的气蚀破坏、共振破坏也将是下步探究的重点。

关键词：岩溶塌陷形成机理渗透变形动水压力气蚀共振

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防岩溶塌陷加筋垫层大比例模型试验及设计理论研究

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岩石力学与工程学报 2016年第5期35卷 980-988页

作者：贺炜李昆王芳洪长沙理工大学土木与建筑学院湖南长沙410114 长沙理工大学现代公路交通基础设施先进建养技术湖南省协同创新中心湖南长沙410114

采用多层加筋垫层防治路基下部岩溶塌陷可降低工程造价、确保运营安全,其承载机制和设计方法仍有待深入研究。设计1∶5的大比例室内模型试验,通过实测塌陷过程中单层、三层及四层土工格栅加筋垫层应力–应变及变形量,分析路基中各层加... 详细信息

采用多层加筋垫层防治路基下部岩溶塌陷可降低工程造价、确保运营安全,其承载机制和设计方法仍有待深入研究。设计1∶5的大比例室内模型试验,通过实测塌陷过程中单层、三层及四层土工格栅加筋垫层应力–应变及变形量,分析路基中各层加筋体的变形特征,土拱效应与各层荷载分担比例,以及路基顶面沉降和底层加筋体挠度间的相关关系,结合测试成果,探讨多层加筋垫层设计中的关键问题及相关计算理论,试验结果与数据分析表明：采用多层加筋时,路基土拱拱脚将上移至顶层加筋体附近,出现＂双层土拱效应＂现象;多层加筋垫层中顶层加筋体所分担的荷载最大,而底层加筋体所承担的荷载较小,各层格栅荷载分布不均匀;路基顶面沉降变形与底层挠度间关系可采用不计入剪胀特性的方法简化计算;底层加筋体挠度控制路基表面的沉降发展,而顶层加筋体由于荷载分担比例较大,对承载力起控制作用。在试验成果基础上提出多层加筋垫层的设计流程,并进行工程实例分析,可供实际工程参考。

关键词：路基工程多层加筋垫层岩溶塌陷模型试验

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岩溶塌陷研究现状及趋势分析

中国岩溶 2019年第3期38卷 411-417页

作者：蒙彦雷明堂中国地质大学(武汉) 武汉430074 中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室/中国地质调查局岩溶塌陷防治重点实验室广西桂林541004

为全面掌握当前国际岩溶塌陷研究动态,促进岩溶塌陷综合防治水平提升,重点从成因机制、识别评价和监测预警三个方面总结了当前国内外岩溶塌陷研究现状,以此为基础,综合运用文献和项目数据对国内外岩溶塌陷研究趋势进行了分析。结果显示... 详细信息

为全面掌握当前国际岩溶塌陷研究动态,促进岩溶塌陷综合防治水平提升,重点从成因机制、识别评价和监测预警三个方面总结了当前国内外岩溶塌陷研究现状,以此为基础,综合运用文献和项目数据对国内外岩溶塌陷研究趋势进行了分析。结果显示:人类工程活动与岩溶环境相互作用关系是当前国际岩溶塌陷研究的热点;成因机理定量化、隐患识别快速化、监测预警精细化和风险防控时效化将是未来的重点攻关方向。

关键词：岩溶塌陷现状趋势大数据分析