上海地区由管线渗漏引发地面塌陷数值模拟研究

上海市城市道路发生的地面塌陷主要原因为浅部砂层分布区域地下排水管线渗漏引发流砂,导致地下土体流失,地表硬壳层承载力下降。将有限元和离散元二者进行耦合,从管线渗漏位置和对邻近管线影响两个方面诱发地下空洞机理进行数值模拟研究。研究结果表明,管道表面顶部局部渗漏引起地表以下土体流失量最大,底部渗漏造成的影响范围较小;管道断裂渗漏引起的地面塌陷范围比管道局部渗漏大得多,但深度较管道顶部局部渗漏引起的塌陷深度小;邻近管道埋深越大,地表以下土体流失量越大,引起塌陷影响区域范围越大,而埋深较浅时,其所受邻近渗漏管道的影响较大;在对地面塌陷进行监测与预防时,不应仅关注地表沉降变形,关注管道周边的土体变形是一种更加及时有效的方法。     

上海地区由管线渗漏引发地而塌陷数值模拟研究

上海市城市道路发生的地面塌陷主要原因为浅部砂层分布区域地下排水管线渗漏引发流砂,导致地下土体流失,地表硬壳层承载力下降。将有限元和离散元二者进行耦合,从管线渗漏位置和对邻近管线影响两个方面诱发地下空洞机理进行数值模拟研究。研究结果表明,管道表面顶部局部渗漏引起地表以下土体流失量最大,底部渗漏造成的影响范围较小;管道断裂渗漏引起的地面塌陷范围比管道局部渗漏大得多,但深度较管道顶部局部渗漏引起的塌陷深度小;邻近管道埋深越大,地表以下土体流失量越大,引起塌陷影响区域范围越大,而埋深较浅时,其所受邻近渗漏管道的影响较大;在对地面塌陷进行监测与预防时,不应仅关注地表沉降变形,关注管道周边的土体变形是一种更加及时有效的方法。     

也论覆盖型岩溶地面塌陷机理

为了更好地给覆盖型岩溶地面塌陷的处置和防治提供理论依据,根据可溶岩上覆盖层物质成分、地质结构及其物理力学性能的差异,首次将覆盖型岩溶地面塌陷机制区分为沙漏型、土洞型和泥流型3种类型。砂性土层分布区,由外界因素的触发导致沙颗粒向岩溶通道和溶洞漏失而产生的地面塌陷现象称为沙漏型塌陷。重力和岩溶提供的有效空间是产生沙漏型塌陷的必要条件,地下水作用加速了沙漏型地面塌陷发生,缩短了塌陷发生的过程。发生在黏性土和密实砂性土层中、由于土洞洞顶拱效应失效而产生的地面塌陷现象称为土洞型塌陷; 天然土洞通过地表水侵蚀与地下水潜蚀作用、砂土漏失和软土流失等3种方式形成; 土洞的形成和发展时期内洞顶上方土体是稳定的,在外部因素触发而导致洞顶拱效应失效时才发生地面塌陷; 土洞型塌陷具有隐蔽性和突发性的特点。由软弱土体流失而产生的地面塌陷现象称为泥流型塌陷。泥流型地面塌陷是软弱土体向溶蚀通道和溶洞中流失的结果。岩溶地面塌陷的触发因素包括地下水作用(垂直和水平渗流、土/岩界面处地下水位频繁波动)、外加荷载(动荷载和静荷载)和土洞顶板抗力降低(顶板强度降低、厚度减薄和结构破坏)等方面。这些外因触发了岩溶地面塌陷的发生。     

广东佛山市高明区李家村岩溶塌陷群成因机理分析

以自然诱发的李家村岩溶塌陷群为研究对象,在系统收集区域地质、构造、工程、水文、环境、气象、历史灾害等资料的基础上,结合钻探揭露结果,查明了李家村岩溶塌陷群所在区域地质环境条件和岩溶发育特征,分析了形成过程,并探讨了成因机理。结果表明:（1）李家村岩溶塌陷群所在区域覆盖层为带“天窗”的“隔?透”交替型地质结构、基岩可溶岩砾状灰岩中方解石含量高易溶蚀,为土洞和溶洞形成和发展起到决定性作用;北东向和北西向断裂交叉叠加作用、紧靠西江和存在古河道,为地下水潜蚀强径流和频繁交换提供通道,对岩溶发育起到主导作用;地表水和地下水连通性好有助于降雨诱发岩溶塌陷;（2）李家村岩溶塌陷群的发生过程经过三个阶段:前期水渗气压阶段→中期软化塌陷阶段→后期振动群塌阶段,致塌模式属渗压?重力?软化型。（3）李家村岩溶塌陷群是在特殊的“岩?土?水?气”组合地质环境条件下,由强降雨作用诱发并导致土洞垮塌而引起一连串自然塌陷所形成的。     

基于三维地质结构模型的北京东城区地面塌陷成因分析

本文通过收集近年来北京市东城区地面塌陷实例,并通过钻孔等资料建立了该区的三维地质结构模型。利用模型分析了该地区地面塌陷事故发生的地质原因,提出了人工填土层不均匀沉降、砂质粉土层发生流砂,是塌陷发生的主要地质因素,降雨和地下管线渗漏是外在诱因。     

岩溶地面塌陷三机理理论及其应用

为了给岩溶地面塌陷预测、监测、防治和应急措施提供理论依据,全面总结了岩溶地面塌陷的发育规律,认为岩溶、土体和诱发因素是岩溶地面塌陷的三要素。岩溶为土体丧失提供通道和储藏空间。土的工程地质性质决定了土体塌陷方式:“黏土块”坍塌、砂颗粒漏失、软弱土流失;土体塌陷方式决定了土体塌陷机理;据土体塌陷方式提出了由“土洞型塌陷”“沙漏型塌陷”和“泥流型塌陷”构成的岩溶地面塌陷三机理理论:黏性土和密实砂性土层中,在外力作用下,土洞顶板拱效应失效而产生的地面塌陷现象称为土洞型塌陷;由于诱发因素的触发导致可溶岩上方松散砂层中砂颗粒漏失而产生的地面塌陷现象称为沙漏型塌陷;可溶岩上方软弱土体在外力作用下向可溶岩中流失而产生的地面塌陷现象称为泥流型塌陷。三机理理论关注土体塌陷方式,既解释了岩溶地面塌陷现象,更回答了土体“如何塌”的问题。诱发因素是塌陷的外部影响因素,不是塌陷机理的构成要素;诱发因素产生作用力;作用力改变土颗粒运动状态,使土颗粒由“静止→运动”,土体由“稳定→塌陷”。依据三机理理论,提出了岩溶地面塌陷综合地质预测方法,建立了基于三个塌陷机理的土体塌陷确定性预测模型,系统总结了岩溶地面塌陷监测、防治和应急措施方法,形成了从理论到实践的、完整的岩溶地面塌陷思想体系。      

沿河县谯家镇抬头井地面塌陷成因分析

基于乌江流域地质灾害详细调查资料,分析该地面塌陷的地质背景、形态特征和成因。地层岩性、地质构造和大气降雨构成其自然成因,而煤矿建设中的抽排地下水和爆破作业是其人为诱因。     

湖北武汉白沙洲隐伏岩溶区地质结构与岩溶塌陷分类

武汉市可溶岩大多隐伏于第四系土层及白垩—古近系红层下部,可溶岩分布地区地质结构与岩溶地面塌陷关系密切,已发生的岩溶地面塌陷中上黏下砂地质结构占绝大部分。以白沙洲岩溶条带长江两岸为研究区,根据盖层黏性土、砂性土、软弱土、非可溶岩（红层）的上下叠置关系及地面塌陷特征,将可溶岩分布区地质结构划分为3类、5型;岩溶塌陷的实质是土体塌陷,在岩溶区地质结构研究的基础上,根据土体物理力学特征差异,受力后塌陷过程中土颗粒的运移方式,即黏土块体塌落、砂颗粒漏失、软弱土流失,系统将研究区岩溶塌陷机理分为土洞型、沙漏型、泥流型3类,同时也存在多种类型复合型岩溶塌陷。     

歌乐山地区隧道工程诱发的岩溶塌陷发育规律与形成条件

歌乐山地区近年来因密集修建隧道工程诱发大量岩溶塌陷,然而对岩溶塌陷的分布、规模、成因和演化等尚缺乏系统性总结。通过资料整理、钻井资料分析、监测资料解译等手段,对歌乐山地区岩溶塌陷发育规律和形成条件进行了系统性分析,对致塌成因机理和演化过程进行了深入探讨,得出以下结论：岩溶塌陷多组群式发育在隧址区内第四系粉质黏土覆盖的宽阔岩溶洼地、沟槽或构造裂隙密集区;多级岩溶洞缝系统为岩溶塌陷的形成提供了良好的空间发育条件,致塌力主要来自隧道工程建设引发的地下水动力条件变化;岩溶塌陷主要成因机理是隧道工程建设改变局部地下水环境,在重建过程中产生的多效应致塌作用诱发易塌地质结构塌陷;岩溶塌陷发育演化包括孕育、形成、稳定3个时期。孕育期,隧道工程建设初步揭露富水岩溶缝洞系统,表层缝洞带内形成土体运移、坍塌的空间,覆盖层局部发生变形、脱落。形成期,隧道工程建设与运营通常采取引水排放措施,在引发的多效应致塌作用下岩溶塌陷最终形成。稳定期,隧道工程运营至一定阶段后,地下水环境逐渐趋于新的动态平衡,既有岩溶塌陷逐渐稳定,塌陷群不再向外扩展。研究结果可作为岩溶塌陷监测预警、生态修复和隧道规划等工作的参考依据。     

北京市地面塌陷特征与致灾因子分析

年北京地面塌陷呈波动式上升趋势,威胁严重.在讨论其孕灾环境和时空分布特征的基础上,分析引起地面塌陷的因素.研究把此区地面塌陷分为采矿地面塌陷和工程地面塌陷两种类型.采矿地面塌陷主要分布于西山门头沟,致灾因子包括开采深度、矿体倾角、降雨、和大量疏排水.工程地面塌陷主要分布于城区,致灾因子包括管线渗漏与侵蚀、地下水过度开采...     

Erosion-creep-collapse mechanism of underground soil loss for the karst rocky desertification in Chenqi village,Puding county,Guizhou, China

Carbonate rocks distribute widely in China. The total area of the carbonate rocks is about 3,430,000 km², and the exposed area of the carbonate is approximately 13 % of China’s territory. In 2003, soil loss in Yunnan, Guizhou, and Guangxi provinces reached 179,600 km², which is almost 40.1 % of the total area, causing rocky desertification. In this study, the erosion-creep-collapse mechanism of underground soil loss for the karst rocky desertification in Chenqi village, Puding county, Guizhou province is proposed. The mechanism occurs under the following geological environment: slope surface undulation, underlying bedrock surface fluctuation and thin and inhomogeneous soil overlying, overlying soil generation by bedrock weathering, underground karst development, and large groundwater depth and lying water table under the bottom of soils. The erosion-creep-collapse mechanism of underground soil loss in the karst slopes is explained as follows: power loss due to human cultivation activities that destroy the soil structure, hydraulic force formed by rainfall infiltration, wet–dry cycle generated by rainfall, erosion effect caused by rainfall penetration, creeping and flowing of plastic-stream soil, and collapse. The erosion-creep-collapse mechanism of underground soil loss has seven steps: disturbance of soils filled in underground karst cave by human activities, internal soil erosion and partial collapse caused by hydraulic power, internal free surface formation within the soil in the filled karst cave, internal soil creeping, soil pipe formation, soil pipe collapse, and ground surface collapse and filling. Soil loss develops slowly, and sudden transportation occurs by collapse. Soil loss can be explained by the proposed mechanism, and soil loss can be prevented by controlling soil collapse.     

岩溶地下工程地质环境影响区范围划定初步研究

在大量建设城市地下轨道交通及城市更新工程的背景之下,我国城市岩溶地质灾害日趋严重。文章以深圳市3个岩溶地面塌陷事件为例,开展岩溶地下工程地质环境影响区的划定研究。首先运用高频岩溶地下水气压力监测技术对工程影响实际范围进行监测分析,然后结合工程施工参数、岩溶塌陷主要影响因素与水文地质试验参数,采用定性分析和量化计算的综合研究方法,推导出岩溶地下工程地质环境影响范围理论计算经验公式。结果表明:岩溶地下工程影响范围主要与渗透系数、工程深度成正比,与土层厚度成反比,推导的半定量理论公式适用于岩溶承压水条件下,可快速为缺乏地下水监测资料的岩溶地区地下工程安全建设及城市防灾减灾工作提供依据。      

南京玄武湖水底交通隧道工程与环境效应分析

南京玄武湖隧道,既在城市中心,又在水下,是脆弱环境下典型的地质工程。影响水下隧道施工的不权有环境工程地质条件,还有城市环境约束因素;另外,隧道施工会对城市环境产生不良影响。作者对上述问题作了具体分析,并用系统工程的思想对隧道出口及施工方案的选择进行了初步评价。     

变形监测在耒宜高速公路路基工程中的应用

根据耒宜高速公路路基的地质特殊性，研究了适合路基沉降的监测方法，对煤层采空区路基、岩溶路基、软土路基在路堤荷载作用下沉降变形进行了监测，分析了这些特殊地基条件路基的变形规律，对其他类似山区公路建设具有参考价值。     

平邑县左庄石膏矿区塌陷机理探析与防治措施

左庄石膏矿区已发生过3次地面塌陷灾害,但井下调查发现采空区并未塌陷,作者根据矿区地质条件、矿体赋存状态、采矿方法及井巷工程布置等,分析认为致灾原因是矿山在建设初期将井巷工程布置得太靠近地表,在矿床回采时揭穿采空区顶板接触到第四系覆盖层,孔隙潜水携带泥砂流入矿坑发生潜蚀作用,在采空区顶板与第四系覆盖层之间形成“天窗式”砂漏,并逐渐在松散覆盖层中形成土洞,土洞塌陷后引发地面塌陷,形成“似岩溶塌陷”地质灾害,并由此提出了防治措施。     

苏锡常地区地质环境与经济可持续发展对策研究

苏锡常地区经济发达，人口稠密，城市化程度高，另一方面，由于大量的人类－工程活动，导致了系列严重的地持灾害和地质环境问题。从地区经济与资源，环境协调发展的角度讨论了地质环境和可持续发展的关系，分析了该区经济可持续 面临的主要地质环境问题的特征和影响，并提出了今后地质环境工作的研究内容和可持续发展对策。     

地下水对工程和环境的作用

地下水对上程建设和地质环境的作用与影响日趋显著,人们认识日益深化。实践表明,这类问题不完伞是纯水文地质问题。实质上,它是介乎于水文地质与工程地质之间,暂定名为工程水文地质学。专门进行在工程建设和环境地质中由于地下水作用而产生的各类工程地质问题或水文地质问题。为充分阐明问题,本文从水与岩土相互作用、基坑排水与潜蚀流沙、地基沉降与黄土湿陷、道路冻害与隧道涌水、矿抗突水与竖井破坏、坝基渗漏与稳定、坝基抗滑稳定以及与地下水有关的地质灾害问题等方面,进行了举例阐述,初步论证了重要性、问题和某些实质。目的在于,向人们揭示一个值得研究的方向,并给予充分的重视。     

雷州半岛玄武岩残积土的物质成分与结构特征

雷州半岛玄武岩残积土属于区域性特殊土,具有高液限、大孔隙比的较差的物理特性和高强度的较优的力学特性的异常组合,同时具有强收缩性、遇水湿化、易崩解的特殊性质。为探寻玄武岩残积土特殊的工程地质特性的机理,对其矿物成分、化学成分、结构形态、孔隙分布进行研究。结果表明,雷州半岛玄武岩残积土发育过程经历明显的富铝化、铁富集和盐淋失过程,黏土矿物以高岭石、三水铝石和伊利石为主,富含游离氧化铁、铝成分; 微观结构类型为凝块结构和絮凝结构,游离氧化铁作为胶结物质以包膜形式包裹颗粒形成团聚体,增强了土的结构强度; 孔隙以溶蚀孔隙以及团粒和絮凝体内微孔为主,微孔具有较大的比表面积和吸附能,吸水会产生较大的表面张力,引发软化、崩解现象。由于雷州半岛玄武岩残积土具有对水敏感,抗水性差特点,施工中应重点关注降雨引发的工程灾害。     

崩塌落石冲击埋地油气管道的动力响应机理研究

高位崩塌落石是造成长输埋地油气管道破坏的主要地质灾害之一.本文通过111处山区管道崩塌案例分析,归纳出崩塌与埋地管道相互作用的3种模式:冲砸管道、牵引管道及埋没管道,其中冲砸管道的危害性最大,并建立了崩塌与管道相互作用的地质力学模型.采用有限元仿真软件系统模拟了落石冲击、土体与管道变形响应过程及影响因素,发现落石冲击管...     

采动诱发滑坡的变形机理及治理设计研究

以山西某大型煤矿工业场地滑坡勘察与治理工程为例,分析了地下采矿对古滑坡稳定性的影响及复活机理:即采动变形降低了滑坡体土层的力学强度; 采动拉裂缝为地表水和雨水的下渗提供了渗透路径,导致滑带土发生软化; 滑坡前缘的采空移动变形对滑坡体起着牵引作用。采用工程地质测绘、钻探、物探及实时GPS监测系统等综合手段确定了滑坡周界、滑动面及滑动主方向与变形速率; 根据滑坡的空间形态、物质结构及变形特征对该滑坡体在空间上分区、剖面上分级,并据此设计了分区治理、分级支挡和留设地下抗滑煤柱等的滑坡治理方案。监测资料表明,经治理后的滑坡处于稳定状态。