江苏徐州地区岩溶塌陷致塌力学模型及水位控制红线

作者：武鑫; 王艺霖; 黄敬军; 潘欢迎; 万军伟岩溶塌陷致塌模式力学模型水位红线徐州地区

摘要：岩溶塌陷实际是覆盖层土体变形破坏的一种特殊类型。通过调查研究,将徐州地区岩溶塌陷概化为'单一透水型盖层'、'透—阻型盖层'以及'单一阻水型盖层'三种地质模式,破坏模式为渗透变形破坏和剪切变形破坏,致塌模式分别为'潜蚀渗透-超临界水力梯度致塌'、'潜蚀软化—吸蚀—渗透力致塌'以及'真空吸蚀致塌'。建立了内部塌陷阶段以及地表塌陷阶段的综合力学模型,经新生街塌陷和溶剂厂塌陷验证,计算结果与实际情况基本吻合。以徐州典型塌陷区为例,分别对不同覆盖层厚度(40 m、30 m、20 m、10 m)、不同溶洞直径(4 m、2 m、1 m、0. 2 m)、不同下伏黏性土厚度(5 m、10 m、15 m、20 m、25 m、30 m、35 m、40 m)的稳定性进行试算,得到稳定性系数随水位降深的变化关系曲线,结果表明:覆盖层厚度越大、下伏黏性土厚度越大、溶洞直径越小、水位降深越小,稳定系数越高,越不容易塌陷;当洞穴直径小于1 m时,自然条件下土体均处于稳定状态;以稳定系数等于1为变形破坏的极限平衡条件,确定了最大水位降深及其空间分布,并据此作为岩溶塌陷的水位控制红线,为研究区岩溶水安全合理开采提供指导意义。

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