以福建省龍巖市樟坑自然村發(fā)生的巖溶區(qū)土洞塌陷為研究對象,通過室內(nèi)物理模型試驗及數(shù)值模擬分析,對巖溶區(qū)土洞塌陷過程中覆蓋層土體的應力、應變（位移）、塑性區(qū)分布規(guī)律等進行研究,從而再現(xiàn)土洞塌陷演化過程,總結土洞塌陷演化規(guī)律。結果表明,在土洞孕育、形成及擴展過程中,土體中始終存在土拱效應,其發(fā)揮程度受初始洞徑及覆蓋層厚度影響,土洞塌陷過程其實是土拱效應產(chǎn)生及失效過程。土體中最大剪應力主要集中于拱腳位置,而塑性區(qū)分布則以拱頂為主,土體豎向變形也以拱頂為中心向四周遞減。塌陷后土洞呈中心大、兩頭小的紡錘狀,其最大洞徑與初始洞徑及覆蓋層厚度呈線性正比例關系。同時,根據(jù)塌落土體累計質量的增量大小可將土洞塌陷演化過程簡化為三個階段:土洞發(fā)育形成、內(nèi)部塌陷擴展以及地表塌陷階段。 

【文章來源】：水利與建筑工程學報. 2020,18(03)

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

傳感器埋設示意圖(單位:mm)

在設計好5種不同洞徑的前提下，分別做覆蓋層厚度為1倍～4倍洞徑的相關性試驗。沿模型箱底部中心水平方向鋪設光柵串一根，其上分布5個光纖監(jiān)測點，對各點最大應變值進行監(jiān)測，分辨率可達0.1με，試驗結果如圖2和圖3所示(本文大部分只繪出最大、最小洞徑對應的最大、最小覆蓋層厚度的兩組圖，對應試驗1-A、1-D、5-A和5-D)。在圖2和圖3中，土體應變變化趨勢基本相同，離中心越遠，最大應變值越小，覆蓋層越厚，最大應變值越大。從試驗中觀察到的現(xiàn)象來看，底部空洞中心處首先發(fā)生塌落，該處土體最早有應變響應且較為迅速，而隨著土體不斷塌落，塌陷發(fā)展至空洞邊緣及遠處，但其變化相對于中心處要小得多。太沙基[16]認為，若土體中有支撐拱腳的存在，且土體在外力或自重作用下出現(xiàn)不均勻壓縮變形和應力傳遞現(xiàn)象，則極有可能產(chǎn)生土拱效應，從試驗現(xiàn)象和結果來看，土洞塌陷過程中極有可能出現(xiàn)該種情況。

在圖2和圖3中，土體應變變化趨勢基本相同，離中心越遠，最大應變值越小，覆蓋層越厚，最大應變值越大。從試驗中觀察到的現(xiàn)象來看，底部空洞中心處首先發(fā)生塌落，該處土體最早有應變響應且較為迅速，而隨著土體不斷塌落，塌陷發(fā)展至空洞邊緣及遠處，但其變化相對于中心處要小得多。太沙基[16]認為，若土體中有支撐拱腳的存在，且土體在外力或自重作用下出現(xiàn)不均勻壓縮變形和應力傳遞現(xiàn)象，則極有可能產(chǎn)生土拱效應，從試驗現(xiàn)象和結果來看，土洞塌陷過程中極有可能出現(xiàn)該種情況。2.1.2 土壓力分析

【參考文獻】：
期刊論文
[1]水位波動條件下覆蓋型巖溶塌陷試驗研究[J]. 張少波,簡文彬,洪儒寶,黃鵬,陳鴻志,劉奔.  工程地質學報. 2019(03)
[2]武漢市巖溶塌陷的演化機理研究[J]. 王飛,柴波,徐貴來,陳龍,熊志濤.  工程地質學報. 2017(03)
[3]水位變動及降雨入滲聯(lián)合作用對巖溶地面塌陷的影響分析[J]. 周建,張映錢,方億剛,劉宇.  水利與建筑工程學報. 2016(01)
[4]也論覆蓋型巖溶地面塌陷機理[J]. 羅小杰.  工程地質學報. 2015(05)
[5]巖溶土洞演化及其數(shù)值模擬分析[J]. 賈龍,蒙彥,管振德.  中國巖溶. 2014(03)
[6]再論巖溶塌陷的形成機制[J]. 李前銀.  中國地質災害與防治學報. 2009(03)
[7]我國巖溶塌陷研究綜述[J]. 張麗芬,曾夏生,姚運生,廖武林.  中國地質災害與防治學報. 2007(03)
[8]巖溶區(qū)土洞發(fā)育機制的分析[J]. 劉之葵,梁金城,周健紅.  工程地質學報. 2004(01)
[9]論巖溶塌陷形成的致塌模式[J]. 康彥仁.  水文地質工程地質. 1992(04)

碩士論文
[1]礦井疏干區(qū)巖溶塌陷的水擊氣爆作用研究[D]. 曹細沖.中國地質大學(北京) 2017
[2]弱透水蓋層巖溶塌陷的水—氣壓力致塌機理物理模型研究[D]. 丁慶忠.成都理工大學 2016



本文編號：3596984