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我国岩溶发育地区分布广泛,为岩溶塌陷地质灾害的孕育提供了先决条件。近几年来,四川、广西、福建、湖南等多地接连发生岩溶塌陷地质灾害,使岩溶塌陷再次成为舆论关注和科学研究的热点。 本文在参考大量国内外文献资料的基础上,对岩溶塌陷的研究现状进行了归纳和总结,阐述了我国岩溶塌陷地质灾害的分布情况,并对岩溶塌陷的分类进行了补充。在此基础上,本文通过一些勘察实例和已有岩溶塌陷的性质,从成灾过程的差异性,提出了隐伏顶板岩溶塌陷模式,并对其塌陷机理进行了研究。 通过对隐伏顶板岩溶塌陷的力学分析,指出影响其塌陷的主要因素为上覆土层厚度、土层物理力学性质、岩溶洞穴跨度、岩溶顶板厚度以及岩溶顶板的物理力学性质。并将岩溶顶板分为较完整型和裂隙型,分析认为其塌陷机理主要为失托吸蚀和潜蚀滑落。其塌陷形式可分为两种:即直接塌陷至地表(称之为“直塌型”)和形成岩溶土洞雏形(称之为“土洞型”)。 设计制造了用于模拟岩溶顶板塌陷的大型试验平台,该平台由模型箱柱体、供排水设施和监测系统三部分组成,能够模拟不同尺度下岩溶顶板及岩溶土洞塌陷试验。本文完成了上覆土层不同和下伏岩溶项板性质、厚度不同的多组岩溶塌陷试验,再现了降雨及抽水条件下隐伏顶板岩溶塌陷的过程,验证了本文所提的岩溶塌陷模式和机理,得出土层的厚度与岩溶洞穴的跨度,决定着隐伏项板岩溶塌陷的形式。并且通过试验中对岩溶土洞塌陷的观测,得出了在抽水产生负压阶段,岩溶土洞的发育高度与时间的关系。 在模型试验的基础上,应用FLAC3D数值模拟软件,建立了特定情况下隐伏岩溶项板塌陷的计算模型。选取上覆土层厚度、岩溶顶板跨度和岩溶项板厚度这三个影响因素,得出其在不同组合下岩溶塌陷的临界点,绘制了该三个影响因素条件下岩溶项板塌陷的三维临界曲面。研究表明,当土层厚度小于3倍的岩溶顶板跨度时,将形成直塌型岩溶塌陷;反之,则形成土洞型。 以宜巴高速公路舒家槽段为例,该区隐伏岩溶洞穴发育,分析认为该区岩溶塌陷机理主要是吸蚀增荷作用和水压冲爆作用,适合本文所提隐伏顶板岩溶塌陷模式,计算得到了该区隐伏岩溶顶板在吸蚀增荷作用下的塌陷临界曲面,对区内隐伏岩溶隐患点在自然条件下和路基填土条件下的稳定性进行了预测评估,得出在路基条件下,有2处隐患点将形成土洞型塌陷,有1处将形成直塌型塌陷。