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在我国的西南部地区,岩溶特别发育,分布着大量的隐伏岩溶洞穴。随着西部大开发基础建设的加大和岩溶区洞穴旅游业的蓬勃发展,溶洞失稳事故也伴随发生,越来越倍受关注与重视。
本文在研读大量文献并总结前人工作经验的基础上,以桂林银子岩旅游洞穴等地的工程实例为研究对象,在传统的地质调查方法与现代模拟分析方法相结合的基础上,充分利用多学科知识交叉形成新的解决问题手段,为本文完成以下几个方面工作奠定基础。
第一、阐述了岩溶发育的一般规律。可溶性岩石的性质、地质构造形迹、水动力条件及气候等综合因素控制岩溶发育,对形成洞穴提供了充要条件。深入探讨岩溶区洞穴稳定性的诸多影响因子,综述当前洞穴稳定性评价方法,并提出评价洞穴稳定性的三大类破坏判定准则。
第二、通过选取当前流行FLAC岩土软件,系统地介绍了FLAC的基本原理,其中包括差分方程、运动方程、应力应变关系、位移和不平衡力求解,还讲述了FLAC程序运行的基本步骤。
第三、基于可视化FLAC软件的操作平台下,建立概化的三维地质模型,将强度折减技术应用到工程实例,通过优化原理的二分法进行岩土体的抗剪强度指标参数内聚力C和摩擦角Φ的折减,以拥有显式动态FLAC观察不平衡力一时步曲线不平衡力是否收敛,来获得洞穴稳定性的安全系数,并与前人应用有限元强度折减对比结果满足要求。
第四、结合工程实例有针对性地选取在加荷与卸荷下洞穴稳定性的重要影响因子,分别选用了FLAC内置的莫尔库仑模型和统一节理模型进行分析,然后通过ORIGIN7.5回归分析了在加荷下洞穴稳定性安全系数与各个影响因子的线性关系,通过敏感性分析得出影响程度顺序依次为:岩石性质>外加荷载>上覆岩土层厚度>洞穴跨度>洞穴高度。在卸荷下洞穴稳定性的关键点位移与选取影响因子的线性关系,由敏感性分析得出影响程度顺序依次为围岩类别>节理倾角>侧压力系数。
总之,针对不同具体问题,选择合理地洞穴稳定性的评价因子,然后对其数值量化,建立稳定性评价指标(强度理论、关键点突变位移、安全系数)与选取的评价因子关系,确定评价因子的重要程度,更好地抓清主次关系,还可以为类似工程提供依据与参考。