1 前言 1
1.1 选题依据及研究意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 岩溶塌陷的致塌机理 3
1.2.2 岩溶塌陷研究的主要方法及研究状态 5
1.2.3 岩溶塌陷研究的发展趋势 6
1.3 研究技术路线 9
1.4 主要研究内容及取得的主要成果 11
2 岩溶塌陷地质概化模型研究 14
2.1 概述 14
2.2 盖层的地质概化模型 14
2.2.1 单一阻水型盖层地质概化模型 15
2.2.2 单一透水型盖层地质概化模型 16
2.2.3 无盖层地质概化模型 18
2.2.4 阻－透型盖层地质概化模型 18
2.2.5 透－阻型盖层地质概化模型 19
2.2.6 阻－透－阻型盖层地质概化模型与透－阻－透型盖层地质概化模型 20
2.3 岩溶介质的地质概化模型 20
2.3.1 概述 20
2.3.2 岩溶地下空隙的地质概化模型 21
3 岩溶塌陷致塌力的叠加耦合与机理模型 24
3.1 概述 24
3.2 单一阻水型盖层中水位下降时的应力耦合模式 24
3.3 单一透水型盖层渗透力耦合模式 25
3.4 岩溶致塌中水位恢复时的叠加耦合模式 26
3.5 岩溶致塌中的动荷载叠加耦合模式 26
3.6 岩溶塌陷的机理模型讨论 28
3.6.1 水位下降致塌机理模型 28
3.6.2 水位恢复致塌机理模型 29
3.6.3 动荷载致塌机理模型 29
3.6.4 静力加载致塌机理 29
3.6.5 地表水下渗致塌机理 30
4 静荷载条件下的土洞稳定性及其预测评价研究 31
4.1 概述 31
4.2 土洞稳定致塌机理的讨论 31
4.3 典型实例概况 32
4.4 塌陷机理的数值模拟研究 33
4.4.1 模拟方法简介 33
4.4.2 计算模型的建立 36
4.4.3 成果分析 39
5 地下水位波动致塌的力学效应及其预测与评价分析 48
5.1 地下水位受迫下降的力学效应分析 48
5.1.1 概述 48
5.1.2 岩溶演化与洞穴发育特征 48
5.1.3 基岩面以上地下水位受迫下降时的地表失稳效应 49
5.1.4 岩溶区地下水位受迫降至基岩面以下时的力学效应 50
5.2 地下水位恢复时的力学效应研究 52
5.2.1 概述 52
5.2.2 气爆效应中的塌陷机制分析 52
5.2.3 关于压力释放系数的讨论 53
5.2.4 水位恢复时的气压效应描述 54
5.2.5 “气爆塌陷”的发育条件及土层最大安全厚度的讨论 55
5.3 典型实例的数值模拟研究 57
5.3.1 概述 57
5.3.2 实例 57
5.3.3 计算模型的建立 59
5.3.4 阻－透型盖层塌陷的数值模拟过程 62
5.3.5 单一阻水型盖层塌陷的数值试验研究 66
5.3.6 单一透水型盖层塌陷的数值模拟研究 71
5.3.7 多个土洞存在时的数值模拟研究 75
5.3.8 岩溶水流的模拟讨论 76
6 振动致塌效应及其预测与评价研究 82
6.1 概述 82
6.2 铁路动荷载的数学力学模型 83
6.2.1 岩溶致塌中的动荷载模型 83
6.2.2 振波在土介质中的传递规律 85
6.3 铁路振动的野外测试 87
6.4 土介质中附加应力的衰减与土层安全厚度的讨论 89
6.5 铁路振动的附加应力及其致塌机理分析 90
6.6 典型实例的数值模拟研究 91
6.6.1 计算模型的建立 92
6.6.2 动力加载前的静力平衡与变形 95
6.6.3 动力加载及塌陷过程模拟 99
6.6.4 因素敏感性的数值模拟试验研究 104
7 结论 113
参考文献 115
附录 122
1 干洞几何数值模型主要语句 122
2 动荷载几何数值模型语句 132
3 抽水塌陷几何数值模型主要语句 144
4 Fish函数定义参数 152