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倾斜地下水位线下岩溶地面塌陷的试验及机理研究

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倾斜地下水位线下岩溶地面塌陷的试验及机理研究

作者：刘煌海湖南大学

学位级别：硕士

岩溶地面塌陷属于地面塌陷类型地质灾害。由于地面塌陷的普遍性、危害性、复发性、隐蔽性以及骤发性等特性受到越来越多的关注和研究,但是目前还未形成统一的、系统的理论体系,因此对于地面塌陷的诱发因素、塌陷机理以及灾害防治等多方... 详细信息

岩溶地面塌陷属于地面塌陷类型地质灾害。由于地面塌陷的普遍性、危害性、复发性、隐蔽性以及骤发性等特性受到越来越多的关注和研究,但是目前还未形成统一的、系统的理论体系,因此对于地面塌陷的诱发因素、塌陷机理以及灾害防治等多方面的研究一直在开展。本文主要分为模型设计、室内试验以及理论分析三个过程研究不同倾斜角度的地下水位线工况下的岩溶地层受到岩溶水位下降为诱发因素的塌陷演化规律:岩溶地面塌陷的演化过程是基岩、土体以及水流之间的相互作用,是应力场、渗流场等多场耦合的问题,基于已有的类岩体制备模具情况调研,设计了一种制备控制结构面的开度、形状以及产状等参数的类岩体试件模具,可以用于研究岩体与水流之间的相互作用。为了探究土体与水流之间的相互作用,设计了一套包括模型箱、集砂水袋以及悬吊装置的物理模型装置,可以实现地下水位线倾斜角度和岩溶水位高度的控制。确定模型试验方案及流程的基础上,架设了地表中心线沉降量、岩溶通道渗流总量、土体内的水土压力、漏砂级配以及塌陷体空间形态等多个变量的监测系统,获取岩溶地面塌陷过程中的致塌因素或响应参数的时变曲线。基于地下水位线水平试验组的孔隙水压力、地表中心处沉降量、岩溶通道渗流总量以及竖向土压力等试验数据,分为岩溶地面塌陷前后、岩溶地面塌陷的两个阶段以及内部塌陷阶段三个部分,不断细化各个阶段的演化特征勾勒出地下水位线水平下的岩溶地面塌陷演化过程。进而对比了不同倾斜角度试验组的岩溶地面塌陷演化过程的异同。建立了岩溶通道渗流量的理论模型,推导了初始状态下岩溶通道渗流量计算公式,对于岩溶水位下降后地下水位高度和渗透系数的变化分析提出了计算方法,并通过试验数据分析定性验证方法的合理性。基于松动土压力理论推导了无水、静水压以及稳定渗流三种不同状态下的松动区内竖向应力计算公式,在此基础上,不考虑黏性的情况下分别对地下水位线水平试验组不同状态的土洞洞顶松动土压力进行求算和分析;考虑黏性的情况下分别对不同倾斜角度试验组中的土洞洞顶松动土压力进行求算和分析。

关键词：岩溶地面塌陷地下水位线倾斜角度岩溶水位土拱效应

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地下水位升降对黄土冻结温度的影响分析

南方农机 2024年第15期55卷 1-3,11页

作者：王秦泽陕西省土地工程建设集团有限责任公司陕西西安710075

【目的】研究地下水位升降对渭北旱塬区黄土冻结温度的影响。【方法】以陕西省宝鸡市千阳县高崖镇高标准农田灌溉区的黄土为研究对象,通过室内冻结试验,进行了不同水盐含量下的冻结温度试验,研究了地下水位升降对黄土水盐迁移通道长度... 详细信息

【目的】研究地下水位升降对渭北旱塬区黄土冻结温度的影响。【方法】以陕西省宝鸡市千阳县高崖镇高标准农田灌溉区的黄土为研究对象,通过室内冻结试验,进行了不同水盐含量下的冻结温度试验,研究了地下水位升降对黄土水盐迁移通道长度的影响和表层黄土水盐含量的变化,分析了不同水盐含量状态下黄土冻结温度的变化规律。【结果】地下水位线降低,黄土水盐迁移通道加长,迁移到黄土表层的水盐含量降低;地下水位线升高,黄土水盐迁移通道缩短,迁移到黄土表层的水盐含量增加;含盐黄土冻结温度随含水量的增加而非线性升高,且无限接近0 ℃,土中影响冻结温度的主要是毛细水;冻结温度随含盐量的增加而近似线性降低。【结论】高标准农田灌溉区黄土的水盐含量受地下水位升降的影响,地下水位升降会改变水盐迁移通道长度及水盐迁移量,影响表层黄土的水盐含量,进而影响表层黄土的冻结温度,本研究对工程实践具有指导意义。

关键词：地下水位线水盐迁移通道水盐含量冻结温度

渗流效应下富水粉砂地层盾构隧道端头开挖安全性分析

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：张佳华杨小丽蒋贤勇张道兵张标湖南科技大学公共安全与应急管理研究院湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南科技大学土木工程学院

盾构在富水地层中掘进，始发或到达前破除洞门极易造成端头地层失稳破坏。为了分析富水地层盾构隧道端头的安全性，预防坍塌灾害的发生，基于PERAZZELLI等提出的富水盾构隧道开挖面附近的水头分布经验公式，忽略横断面上的渗流影响，将... 详细信息

盾构在富水地层中掘进，始发或到达前破除洞门极易造成端头地层失稳破坏。为了分析富水地层盾构隧道端头的安全性，预防坍塌灾害的发生，基于PERAZZELLI等提出的富水盾构隧道开挖面附近的水头分布经验公式，忽略横断面上的渗流影响，将复杂的三维渗流难题简化为二维渗流问题，得到了富水盾构隧道开挖面附近的二维渗流场。假定渗流过程中静水头保持恒定，引入二维渗流模型，结合极限分析上限法构建了渗流效应下富水粉砂地层盾构隧道端头坍塌破坏机制，推导了产生破坏的渗透力功率和岩体重力功率以及抵抗破坏的内能耗散率，并采用穷举算法求解了安全系数的最优上限解。研究结果表明，水头差、岩体抗剪强度指标、开挖洞径、埋深比对盾构隧道端头的安全性有显著影响，尤其是水头差，假定水头差为0，即不考虑渗流效应会明显高估盾构隧道端头的安全性。与不降水情况相比较，降水处理后盾构隧道端头地层的安全性显著提高，且处于安全状态，然安全性不再与埋深有关，而是取决于地层的抗剪强度以及开挖洞径。研究成果成功应用于长沙地铁5号线与2号线，分析了降水前后富水盾构隧道端头地层的安全性，同时也验证了其处理方案的合理性。本文方法可为今后富水地层盾构隧道端头安全性分析提供理论指导。

关键词：盾构隧道端头渗透力安全系数降水地下水位线

地下水位不同的基坑开挖对地面沉降影响的数值模拟研究

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地下水 2022年第6期44卷 77-79页

作者：王帅深圳市广汇源环境水务有限公司广东深圳518100

现阶段含地下水的基坑已相当普遍,那么若地下水位置不同,但基坑开挖、排水和支护措施相同的情况下,地面沉降是否相同,针对此问题,选择两个工程地质相同、但地下水位线不同的基坑,其次通过MIDAS GTS完整还原基坑开挖、排水和支护的全过程... 详细信息

现阶段含地下水的基坑已相当普遍,那么若地下水位置不同,但基坑开挖、排水和支护措施相同的情况下,地面沉降是否相同,针对此问题,选择两个工程地质相同、但地下水位线不同的基坑,其次通过MIDAS GTS完整还原基坑开挖、排水和支护的全过程,最后分析以上两种基坑的处置对地面沉降的影响。研究结果表明,若地下水位较浅,且地下水位线接近的基坑,相同的处置措施对地面沉降的影响相近,此研究成果可为类似的基坑工程做参考。

关键词：地下水位线排水和支护数值模拟沉降

考虑不同地下水位基坑开挖对地面沉降影响的研究

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陕西水利 2022年第8期 133-135页

作者：张盼安徽三洲水利建设有限公司安徽宿州234000

现阶段基坑处置过程中若地下水位线位置差别不大,则基坑的排水和支护措施变化也不大,相同措施是否会对地面沉降造成不同的影响,此问题有待进一步研究。针对此问题,本文结合某两个不同地下水位的基坑,采用地面沉降监测的方法,对不同开挖... 详细信息

现阶段基坑处置过程中若地下水位线位置差别不大,则基坑的排水和支护措施变化也不大,相同措施是否会对地面沉降造成不同的影响,此问题有待进一步研究。针对此问题,本文结合某两个不同地下水位的基坑,采用地面沉降监测的方法,对不同开挖次数基坑的排水、支护方案下的地面沉降进行观察,观察结果表明,若地下水位不超过4m,且地下水位线接近时,相同的处置措施对地面沉降的影响相同。以上的研究思路和方法可为同类型的基坑处置提供参考。

关键词：基坑地下水位线现场监测沉降

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地下水位对雾江滑坡体稳定性的影响

长江科学院院报 2017年第1期34卷 104-108页

作者：陈勋辉黄耀英李春光张如强左全裕林莉三峡大学水利与环境学院湖北宜昌443002 黄河上游水电开发有限责任公司大坝管理中心西宁810008 中国科学院武汉岩土力学研究所武汉430071 湖南涔天河工程建设投资有限责任公司湖南永州425500

边坡稳定安全系数受多方面因素的影响,其中地下水位线的不同处理方式对边坡稳定的影响较大。由于实际工程问题的复杂性,一般需要基于某种假定获得新的地下水位线。基于极限平衡理论,结合雾江滑坡体工程,对比分析2种地下水位线处理方式... 详细信息

边坡稳定安全系数受多方面因素的影响,其中地下水位线的不同处理方式对边坡稳定的影响较大。由于实际工程问题的复杂性,一般需要基于某种假定获得新的地下水位线。基于极限平衡理论,结合雾江滑坡体工程,对比分析2种地下水位线处理方式对安全系数的影响,同时探讨了不同水位下的的临界地下水位。分析表明:假定库水位与原始地下水位水平直接相连,古滑带安全系数随着水位上升呈现先缓慢增加后逐渐减小的趋势;而假定考虑滑坡体内地下水位变化,古滑带安全系数随着蓄水位的上升呈现逐渐减小的趋势,即考虑库水位引起地下水位变化后,安全系数有一定的降低,安全系数偏于保守;并且不同库水位都存在一个临界地下水位比例系数,且比例系数位于0~1之间。

关键词：地下水位线安全系数滑坡体稳定性分析临界地下水位

真空联合堆载预压加固软基中的地下水位监测成果分析

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工程勘察 2004年第5期32卷 27-30页

作者：朱建才李文兵龚晓南浙江大学岩土工程研究所浙江杭州310027 台州市交通勘察设计院浙江台州318020

地下水位的变化是影响真空联合堆载预压加固效果的重要因素之一。本文对浃里陈大桥试验段的地下水位测试方法与监测成果进行了分析 ,分析结果表明用水位计所测得的地下水位基本能反映真空状态下的地基中的实际水位情况 ;地下水位的变化... 详细信息

地下水位的变化是影响真空联合堆载预压加固效果的重要因素之一。本文对浃里陈大桥试验段的地下水位测试方法与监测成果进行了分析 ,分析结果表明用水位计所测得的地下水位基本能反映真空状态下的地基中的实际水位情况 ;地下水位的变化与抽真空的作用时间、距真空泵的距离、与塑排的间距、堆载以及降水渗漏等因素相关。水位在抽真空的初始阶段下降较快 ,在路基堆载阶段有所上升 ,联合堆载预压阶段逐渐下降至基本稳定状态 ,形成一个稳定的渗流场。

关键词：真空联合堆载地下水位线真空度监测分析

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库岸边坡地下水位动态与稳定性研究

库岸边坡地下水位动态与稳定性研究

作者：贾韵洁长安大学

学位级别：硕士

随着我国国民经济的快速发展,国家投入越来越多的资金用于发展水电工程,但是由于人类工程活动改变岸坡的地质环境而导致的岸坡失稳的事件屡见不鲜。究其原因,主要是我们对库水作用下的岸坡稳定性评价及治理设计的认识还不够全面深入,不... 详细信息

随着我国国民经济的快速发展,国家投入越来越多的资金用于发展水电工程,但是由于人类工程活动改变岸坡的地质环境而导致的岸坡失稳的事件屡见不鲜。究其原因,主要是我们对库水作用下的岸坡稳定性评价及治理设计的认识还不够全面深入,不能很好地解决水与岸坡相互作用的复杂问题。以往的研究由于条件的局限性往往在理论和研究方法上很难有所突破,在工程的适用性以及地下水位对岸坡稳定性的影响方面研究不够深入。本文针对岸坡地下水位的变化与岸坡稳定性的关系开展了以下几方面的研究。 1、在广泛地搜集前人的研究资料和理论成果的基础上,利用地下水动力学中布西尼斯克(Boussinesq)方程,建立了库水位稳定和变化时的数学模型,从而求解出了地下水位线计算公式。然后利用Excel办公自动化软件中多项式拟合功能,得出了便于工程应用的简化公式。最后对地下水位线计算公式中的几个参数进行了确定,而且对计算公式进行了推广,解决了岸坡地下水位不确定性问题。为研究地下水位与岸坡稳定性的关系、库岸的力学分析和数值模拟提供理论依据。 2、系统地总结了影响岸坡稳定性的因素,并结合具体工程实例,利用Excel办公自动化软件和Autocad制图软件强大的数据处理功能和制图功能,在剖面图中自动生成地下水位线,然后利用理正边坡稳定性分析软件,得出不同情况下的稳定系数,最后绘制了影响地下水位变化的各因素与岸坡稳定系数的影响曲线。 3、通过分析影响库岸边坡稳定性的主要不确定性信息,经综合分析,结合专家思路,选择影响库岸边坡稳定性的主要评价指标,采用层次分析法确定权值向量,建立岸坡稳定性多级模糊评判模型,并运用该模型对工程实例进行综合分析。然后利用拉格朗日差分法(FLAC)对工程实例在蓄水后的应力场分布和变形破坏的发展演化进行预测,对岸坡稳定前景做出合理评价。最后结合极限平衡法和工程地质综合分析法的分析结果,对岸坡的稳定性作出综合评价,避免了研究成果的局限性。

关键词：库岸边坡地下水位动态地下水位线影响曲线稳定性分析综合评价

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库水升降作用下浮托减重型滑坡稳定性研究

岩土力学 2013年第4期34卷 1017-1024页

作者：赵代鹏王世梅谈云志占清华三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002

大坝建成后形成众多涉水滑坡。为研究库水位升降作用对涉水边坡稳定性的影响机制,基于重大涉水滑坡分类,针对浮托减重型滑坡,运用自主研制的滑坡模型试验系统,建立浮托减重型滑坡模型进行库水升降作用试验。试验结果表明,库水位升高,滑... 详细信息

大坝建成后形成众多涉水滑坡。为研究库水位升降作用对涉水边坡稳定性的影响机制,基于重大涉水滑坡分类,针对浮托减重型滑坡,运用自主研制的滑坡模型试验系统,建立浮托减重型滑坡模型进行库水升降作用试验。试验结果表明,库水位升高,滑坡模型体内有效应力随之减小;库水位降低,有效应力随之增大。对于模型试验过程,运用Geo-studio软件进行渗流及稳定性计算,对照试验结果与数值模拟结果得出土压力及孔隙水压力渗流模拟变化情况与试验实测变化情况基本吻合。库水位上升阶段,滑坡稳定性系数随之减小;库水位下降阶段,滑坡稳定性系数随之降低。由此分析得出库水升降对浮托减重型滑坡稳定性的影响规律是:库水位上升引起滑坡体内阻滑段有效应力随之减小,导致滑坡稳定性降低;库水位下降引起滑坡体内阻滑段有效应力随之增加,使得滑坡稳定性提高。

关键词：库水升降有效应力地下水位线稳定性系数数值模拟