岩溶土洞演化及其数值模拟分析

• Published in: 中国岩溶 Vol. 33; no. 3; pp. 294 - 298
• Main Author: 贾龙 蒙彦 管振德
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国地质科学院岩溶塌陷防治重点实验室，广西 桂林 541004 2014; 中国地质科学院岩溶地质研究所/国土资料部、广西壮族自治区岩溶动力学重点实验室，广西 桂林 541004
• Subjects: FLAC3D; 土洞; 岩溶塌陷; 数值模拟; 岩溶塌陷; 土洞; soil cave; FLAC3D; karat collapse; 数值模拟; numerical simulation
• ISSN: 1001-4810

土洞是覆盖型岩溶区一种隐伏的不良地质现象。土洞在水的作用下发育演化最终形成塌陷，可通过地下水位的变化来研究土洞发育和塌陷的形成。同时土洞的演化会造成覆盖土体不均匀位移和应力重分布，可通过覆盖土体位移和应力变化来进行研究土洞演化过程。采用 FLAC3D 三维有限差分程序，分析覆盖层垂向位移场表明：最大垂向位移出现在土洞顶部，使拱顶出现拉张破坏，并可根据洞顶土层位移的数值模拟结果，划分“等沉面”确定土洞扰动的土层深度。分析覆盖层剪切应力场表明：在土洞拱趾部位出现剪应力集中，会造成拱趾的剪切破坏，并可根据洞顶“剪应力低值区”，判断覆盖层中土拱效应的存在。分析覆盖层塑性区表明：较为坚硬的黏土层中，土洞以拱顶塌落和拉张破坏为主，最终可以形成坑壁较为陡直的桶状或坛状塌坑。土层较为松散时，以拱趾的剪切破坏为主，最终可以形成锥碟形塌陷坑。利用“剪应力低值区”，“等沉面”和“塑性区”可综合判断土洞的稳定性以及覆盖层所能形成的极限土洞大小。岩溶土洞演化规律及数值模拟研究对岩溶塌陷（土洞）早期监测和评价有着重要的理论及工程意义。