本文關(guān)鍵詞：弱透水蓋層巖溶塌陷的水—?dú)鈮毫χ滤鷻C(jī)理物理模型研究　出處：《成都理工大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 巖溶塌陷 真空吸蝕 正壓氣爆

【摘要】：弱透水蓋層具有較好的阻水、阻氣效果,與其下伏的巖溶空間形成相對(duì)封閉的空間。在相對(duì)封閉的巖溶空隙環(huán)境中,地下水水位在蓋層之下時(shí),真空吸蝕和正壓氣爆成為巖溶塌陷的主要致塌機(jī)理。而國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者對(duì)于巖溶塌陷的研究主要以潛蝕機(jī)理為主,而往往忽視水-氣壓力(真空吸蝕、正壓氣爆)的影響,尚未有學(xué)者專門對(duì)真空吸蝕和正壓氣爆機(jī)理進(jìn)行物理試驗(yàn)?zāi)M分析。在總結(jié)國(guó)內(nèi)外巖溶塌陷研究的基礎(chǔ)上,通過對(duì)巖溶塌陷的形成條件、塌陷的影響因素、典型塌陷的地質(zhì)概化模型的研究分析,選取粘土層作為巖溶覆蓋層,基于室內(nèi)沙箱試驗(yàn),對(duì)真空吸蝕致塌過程和正壓氣爆致塌過程進(jìn)行物理模擬試驗(yàn),分別模擬覆蓋層厚度、密度及供(排)水條件不同時(shí)蓋層的變形致塌規(guī)律,取得如下結(jié)論：(1)當(dāng)?shù)叵滤幌陆禃r(shí),蓋層塌陷體的自重與真空吸蝕力之和大于蓋層自身的抗剪切力時(shí),蓋層發(fā)生真空吸蝕塌陷；當(dāng)?shù)叵滤簧仙龝r(shí),溶腔內(nèi)正壓力與塌陷體自重之差大于蓋層的抗剪切力時(shí),蓋層發(fā)生氣爆塌陷。(2)在蓋層密度和溶腔內(nèi)氣壓變化相同的條件下,模擬蓋層不同厚度時(shí)的變形規(guī)律,在較小的正負(fù)壓條件下,蓋層厚度越大,其變形量越小,蓋層越穩(wěn)定。(3)在蓋層厚度和溶腔內(nèi)氣壓變化相同的條件下,模擬蓋層不同密度時(shí)的變形規(guī)律,在溶腔內(nèi)正負(fù)壓較低時(shí),稍松散的蓋層較稍密實(shí)的蓋層穩(wěn)定性更好。(4)在蓋層厚度、密度均相同的條件下,模擬溶腔內(nèi)正負(fù)壓不同時(shí)蓋層的變形規(guī)律,當(dāng)溶腔內(nèi)正負(fù)壓越大時(shí),蓋層的變形越大,蓋層越不穩(wěn)定；當(dāng)供水速率為6cm/min時(shí),蓋層發(fā)生巖溶氣爆現(xiàn)象,蓋層土體向四周噴出,并伴隨有爆破聲。(5)在本次試驗(yàn)條件下,蓋層發(fā)生巖溶塌陷的臨界變形量為0.724cm,采用Boltzmann方程對(duì)溶腔內(nèi)正壓與蓋層變形量之間的關(guān)系曲線進(jìn)行擬合,得到溶腔內(nèi)的臨界正壓值為4342Pa,預(yù)測(cè)得到發(fā)生塌陷時(shí)溶腔內(nèi)的臨界負(fù)壓值為5420Pa。(6)通過對(duì)蓋層受力分析,得到蓋層保持穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的最小安全厚度d。本次實(shí)驗(yàn)條件下,地下水位上升時(shí),蓋層保持穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的安全厚度d與溶腔內(nèi)正壓P'的關(guān)系可表示為：d≥1.15×10-3P'；地下水位下降時(shí),蓋層保持穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的安全厚度D與溶腔內(nèi)真空負(fù)壓的關(guān)系可表示為：D≥9.17×10-4P。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P642.26

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