岩溶洞穴塌陷稳定性分析模型及的应用.doc

岩溶洞穴塌陷稳定性分析模型及的应用 　　摘 要：岩溶塌陷的形成是多种因素共同作用的结果，具有很强的复杂性。该文利用极限平衡理论，提出合理的假设，并对岩溶洞穴的塌落体进行受力分析，确定致塌力和抗塌力，建立岩溶洞穴力学稳定性分析模型。当安全系数K时，塌落坑失稳塌陷；=1时，塌陷体处于极限平衡状态；1时，塌落坑稳定，以此对尚未发生岩溶塌陷的洞穴进行预测、预警。 　　关键词：岩溶塌陷 极限平衡理论 稳定性 安全系数 塌落体 　　中图分类号：P642.25 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（c）-0092-03 　　Abstract： The formation of karst collapse is the result of a variety of factors， which is very complex. In this paper， the limit equilibrium theory is used to make reasonable assumptions， and the stress analysis of the collapse body of karst caves is carried out to determine the collapse force and the anti-collapse force， and the mechanical stability analysis model of karst caves is established. When the safety factor K1，the collapse of the pit stability， in order to have no karst collapse of the cave to predict. 　　Key Words： Karst collapse； Limit equilibrium theory； Stability； Safety factor； Collapse body 　　在我??的广西、贵州以及重庆等西南喀斯特地区，岩溶塌陷是常见的地质灾害之一。随着科学技术的发展和进步，人们对环境资源的需求面积越来越大，也更加重视对环境资源的保护和对各种地质灾害的防治。岩溶塌陷对人类生命财产安全造成极大的威胁，引起了国内外学者的高度重视。 　　由于地质环境的差异，岩溶塌陷的发育具有很强的复杂性。重力、渗透力、气动力、振动力等都是导致塌陷的力。为此，国内外学者做了大量的研究。康彦仁[1]等总结提出了重力致塌式、潜蚀致塌式、冲爆致塌式、真空吸蚀致塌式、振动致塌式、荷载致塌式、溶蚀致塌式、根蚀致塌式8种基本的岩溶致塌模式，其中潜蚀论和真空吸蚀论比较得到大家的认可；李前银[2]提出了“溯源潜蚀”和“土体流变”的观点；陈国亮[3]等提出导致塌陷的主要成因机理是当地下水位变动时产生的压强差效应，压强差效应并非单一的真空负压或潜蚀（管涌），既有压强差的作用，又有由此而产生的潜蚀和气蚀作用。 　　岩溶塌陷的形成发生，往往是多种作用的共同结果。岩溶塌陷发育的基本条件是：一定发育程度的岩溶，一定厚度的松散覆盖层和水动力条件易于发生改变的岩溶地下水系统[4]。所以为了避免或者减小岩溶塌陷灾害引起的损失，需要对还未发生塌陷的地下洞穴的覆盖层进行稳定性分析，达到对塌陷提前预测预警的目的。 　　1 岩溶塌陷的成因机制 　　1.1 岩溶塌陷的成因机制分析 　　按岩溶塌陷产生的根本原因是盖层的部分土体受力失稳破坏，塌陷体受到的抗塌力小于致塌力。一般条件下，致塌力包括盖层岩土体自重力、地下水的垂向渗透力、侧向渗透力、岩土体空隙中气体的正压力或负压力、振动力、大气压力；抗塌力包括岩土体的内聚力、塌陷体周边的摩阻力、地下水的浮托力等。对一个岩溶塌陷来说，因为引起塌陷的作用和所处的地质环境不同，不可能同时受到上述所有力的作用，但由于受力状态和产生的力学效应的不一样，且有不同的成因机制，形成不同的致塌模式，所以岩溶塌陷的形成是多种因素共同作用的结果，单一成因论无法解释在任何条件下所形成的岩溶塌陷[5]。 　　影响岩溶塌陷的因素主要有：（1）隐伏岩洞、岩溶发育的程度和深度因素。当岩溶发育的程度和深度的不同，会导致塌陷的规模也不相同。（2）地下水位降低。地下水位下降，地下水的坡降流速增大，会对岩溶洞隙通道中的上部松散充填物和覆盖层产生冲刷、潜蚀和掏空作用。（3）地下水补给。当降水或地表积水入渗补给地下水时，会对覆盖层岩土体产生静水增荷效应、垂直渗透效应、吸水软化效应和负压封闭效应等综合效应。（4）岩土性状。土层组成影响土体的渗透破坏类型，砂砾石层以潜蚀为主，黏性土以流土破坏为主。（5）地质构