应用逐步判别法预测岩溶塌陷探讨——以桂林岩溶区为例

本文着重论述在岩溶塌陷评价和预测中采用多元统计——逐步判别分析法,并以桂林岩溶区的实际资料为例进行电算,说明该方法的具体效果,以便在类似的岩溶区,类似的塌陷形成条件下建立判别函数式,从而预测或区划未知塌陷区与相对稳定区。      

砂土液化预测的Fisher判别分析模型及应用

针对砂土地震液化预测问题,基于Fisher判别分析原理(FDA),选用平均粒径、不均匀系数、标贯击数、地下水水位、砂层埋深、剪应力与有效上覆应力比、地震烈度.震中距等8个实测指标为判别因子,建立Fisher线性判别函数模型,对砂土液化进行预测.研究结果表明,Fisher判别分析结果与神经网络输出结果一致,优于规范法和Seed法判别结果,验证了该模型的合理性和可靠性.运用该模型进行判别分析,简易方便,分类效率高,对砂土液化判别快速、有效,模型适用性强,具有一定的工程应用前景.     

江苏徐州地区岩溶塌陷致塌力学模型及水位控制红线

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。     

平原区深层隐伏岩溶塌陷主控因子地球物理调查方法适用性分析

岩溶塌陷研究目前主要关注100 m以浅的浅部岩溶,埋深大于100 m的深层隐伏岩溶塌陷的研究较少,也未形成成熟的调查方法和标准。深埋岩溶区存在岩溶塌陷的风险,以往资料表明,断裂构造、覆盖层结构等对深埋岩溶塌陷具有重要控制作用。要评价深层隐伏岩溶塌陷的危险性,查明各主控因子的发育特征是前提条件。文章以北京平原区东部深层隐伏岩溶塌陷为例,分析对比了重力测量、电阻率测深、可控源音频大地电磁测深(CSAMT)、高密度电法及微动测量等5种方法在调查断裂构造、碳酸盐岩地层顶板破碎程度、覆盖层厚度以及覆盖层底部土层结构等4个主控因子的适用性。结果表明:在平原区调查深层隐伏岩溶塌陷主控因子,断裂构造特征建议选择重力测量法和CSAMT;碳酸盐岩地层顶板破碎程度以电阻率测深和CSAMT为好;适用于覆盖层厚度探测的方法为CSAMT、微动测量法和电阻率测深法;覆盖层底部土层结构的探测可优先选择微动测量法和电阻率测深法。     

武山铜矿岩溶塌陷规律分析及防治

武山铜矿岩溶地面塌陷主要影响因素包括岩溶地下水水位降落漏斗范围扩展,覆盖层岩性、厚度、构造及岩溶的发育程度等。对武山铜矿南矿带岩溶塌陷进行稳定性分区:南矿带基本稳定区(Ⅰ区);南矿带南部岩溶塌陷不稳定区(Ⅱ区);南矿带南部岩溶塌陷未来不稳定区(Ⅲ区)。提出从时空上及规模上对岩溶塌趋势进行预测预报;做好地面防渗透工作;合理开采,减少沉降等防治岩溶塌陷的对策和建议,对于该地区避免造成居民的生命和财产损失有重要指导意义。     

基于PCA法和Fisher判别分析法的岩体质量等级分类

岩体质量等级分类在实际的工程中有着很重要的作用。基于主成分分析（PCA）法和与Fisher判别分析法相结合建立岩体质量等级判别模型,选取单轴抗压强度、岩体体积节理数、声波纵波速度、节理面风化变异系数、节理面粗糙度系数和透水性系数6种指标作为岩体质量分级判别的判别因子。以永平铜矿露天矿区工程岩体特征资料中的20个样本为训练样本,10个为待判样本,对该模型进行检验和应用,并与传统的RMR法、Fisher判别分析模型的结果进行比较,相应正确率分别为87%、70%、77%,判断结果表明利用主成分分析法和Fisher判别分析法建立的模型判别能力更高。     

广州市白云区岩溶塌陷风险初探

识别出广州白云区岩溶塌陷风险因素,构建岩溶塌陷层次递阶结构模型,运用层次分析法的相关原理计算出基本风险因素对岩溶塌陷风险事件的影响权重。定义极易塌陷区Ⅰ、易塌陷区Ⅱ、次易塌陷区Ⅲ、不易塌陷区Ⅳ和稳定区Ⅴ共5个岩溶塌陷等级分区,建立各基本风险因素5个等级与岩溶塌陷等级分区的对应关系。为实现岩溶塌陷风险的定量评价,定义单因素致塌概率pi,引入伯努利试验建立岩溶塌陷概率计算模型,选取覆盖层厚度、岩溶发育程度、地下水位埋深、基岩岩性、覆盖层结构与底板岩性、地下水开采强度、地下活动强度和地表施工加载与振动等8个基本风险因素参与评价单元塌陷概率计算,并据此确定岩溶塌陷风险等级狭义标准,为区域岩溶塌陷等级分区的划分提供参考依据。岩溶塌陷风险等级分区表明：极易塌陷区集中在分析区内的江村、古楼岗、泉溪、西湖、社岗一带;易塌陷区和次易塌陷区主要分布在江高镇和原石井镇等地带。风险等级分区与白云区已有岩溶塌陷历史统计资料及塌陷危害程度评价结果较为吻合,从而验证了评价方法的有效性。     

基于因子分析的GA-E LM模型岩溶地面塌陷预测

岩溶地面塌陷是多种因素共同作用的结果,具有隐蔽性和突发性的特点。为了快速、准确地对岩溶地面塌陷进行预测,提出了一种在因子分析的基础上利用遗传算法(GA)优化的极限学习机(ELM)岩溶地面塌陷预测模型。选取8个岩溶地面塌陷影响因素,利用因子分析提取5个公因子,然后输入GA-ELM模型进行预测。利用20组实例作为样本进行学习预测,以其中12组作为训练集,另外8组作为测试集。结果表明:进行因子分析后,不仅使ELM模型网络结构进一步简化,还提高了在相同隐含层神经元节点数情况下的预测正确率;在样本数较少的情况下,可以通过提高隐含层神经元节点数的方法来提高ELM模型预测正确率;GA-ELM模型相对于ELM模型的预测正确率明显提高,其具有更强的学习、预测能力;基于因子分析的GA-ELM岩溶地面塌陷预测是一种简单、准确、高效的方法。     

广东省某隧道区岩溶塌陷危险性评价

岩溶塌陷的产生会严重影响隧道的安全施工及运营,而隧道的开挖又加剧了岩溶塌陷发生的可能性,并使其发生机制变的更加复杂。本文选择隧道埋深、隧道涌水量及距离隧道的远近3个因素来衡量隧道开挖对岩溶塌陷的影响。并以长基岭隧道为例,运用模糊数学理论结合层次分析法,选择了包括隧道埋深、涌水量等在内的14个因素,建立研究区岩溶塌陷模糊综合评判模型,并通过程序与GIS集成实现了研究区岩溶塌陷危险性分区。评价结果对岩溶地区隧道的施工及运营提供依据。     

覆盖型岩溶土洞真空吸蚀致塌模型及影响因素分析

本文以覆盖型岩溶土洞为研究对象,通过建模分析,构建其因地下水骤降产生真空吸蚀致塌数学模型,依据玻义耳-马略特定律得出土洞塌落稳定系数表达式,同时推导出土洞空腔负压计算公式;并通过算例开展了初始地下水位、水位降深及土洞覆土厚度等参数对塌陷稳定性系数的影响分析,探讨其内在影响规律。研究得出:地下水骤降条件下,土洞塌陷稳定性系数K与土洞空腔(真空)负压ΔP呈反比关系;土体初始水位h'的大小和位置以及水位降深Δh,关系到土洞空腔(真空)负压ΔP形成和土洞塌陷稳定性系数K的变化;在一定的初始水位h'和水位降深Δh条件下,土洞上覆土厚度对塌陷稳定系数的影响非常明显,在中高初始水位及中高降深时,塌落稳定系数与覆盖层厚度呈正相关规律。     

隐伏碳酸盐岩区第四系松散盖层稳定性分析

在被第四系松散岩类覆盖的碳酸盐岩分布区，由于地下水动力条件改变（如水源超采、矿山排水、矿坑突水等引起的岩溶水位变化），常引发岩溶塌陷地质灾害。为了解第四系松散堆积物厚度与发生岩溶塌陷的关系，通过综合分析山东省岩溶矿区和供水水源地历年来发生的岩溶塌陷分布规律、形态特征及发生过程等，采用应力平衡法剖析了岩溶塌陷的形成机理与松散盖层的稳定性，为隐伏碳酸盐岩区工程地质勘察和岩溶塌陷防治提供参考依据。     

昆明市岩溶塌陷发育特征和防治措施

昆明市是岩溶塌陷危害较重的城市之一.岩溶塌陷主要集中分布在翠湖一圆通山、金马寺等8个地段,已形成塌陷坑405个,发生时间主要在6-9月,该时段形成的塌陷占全年发生数的73%.岩溶塌陷多发育于地下岩溶发育、松散盖层厚度小于15m、地下水位埋深小于20m的地段.碳酸盐岩岩溶发育、松散盖层厚度较小和水动力条件(降水、地表水和地下水)是昆明市岩溶塌陷产生的必要条件,其中地下水的作用对岩溶塌陷的形成至关重要.昆明市岩溶塌陷机理主要有地下水位升降致塌、地表水下渗致塌和动荷载致塌3种类型.防治方法主要包括避让、合理开采地下水的预防措施和防渗封闭、结构物跨越及地下加固处理的工程措施.      

覆盖型岩溶塌陷的空间预测与评价

针对危害性最大的覆盖型岩溶,建立考虑土盖层厚度和岩土体类型的典型岩溶地质结构模型,分析其在地下水位升降及地表水入渗情况下的塌陷机制。结合具体岩溶工程问题,提出“物理探测－工程勘察－岩、土物理力学试验－数值模拟－监测评价”的岩溶塌陷空间预测方法,并将该方法应用于湖北省黄石市一处典型覆盖型岩溶灾害区。在物理勘探、工程勘察和岩土物理力学试验的基础上进行的岩溶塌陷数值模拟表明,相对于地下水位快速升降,因地表水入渗导致黏土盖层软化引起的地面沉降更大。依据数值模拟结果,结合研究区地面及房屋裂缝的发展情况,划分出塌陷危险区的具体空间范围。实践证明,该岩溶塌陷空间预测方法具有较强的可操作性和较高的可靠性,可作为类似工程问题的研究方法予以推广     

熵权-正态云模型岩溶塌陷预测分析

为了研究岩溶地区的岩溶塌陷预测问题,根据大量岩溶塌陷实例确定6项岩溶地区典型的影响因子（岩性系数（RQC）、岩体结构系数（RMSC）、地下水系数（GWC）、覆盖层系数（SSC）、地形地貌系数（LPC）、环境条件系数（ECC））,采用熵权法计算各项影响因子的权重并结合云理论建立熵权正态云模型。通过模型对桂林西城区岩溶塌陷进行预测且结合实际塌陷情况进行比较分析,结果证明建立的熵权正态云模型的预测结果与实际结果比较接近。表明该模型对于岩溶塌陷的预测分析方面具有良好的适用性和可靠性,且能够为岩溶发育地区岩溶塌陷的非线性、复杂性预测判断提供一种新的思路和方法。     

岩溶隧道涌突水灾害危险性评价指标体系及量化取值方法

深入分析了岩溶隧道施工过程中涌突水灾害的超前预测预报及风险评价体系的研究现状,提出了国内外关于岩溶隧道涌突水灾害的超前预测预报尚处于探索性研究阶段、如何提高预测预报的精度成为长大深埋隧道施工中涌突水灾害防治最为迫切、最为关键的问题。采用理论分析与实例统计相结合的方法,查明了岩溶隧道涌突水灾害的孕灾环境与主要致灾因子,选取“岩石可溶性、地质构造条件、地表汇水强度、地下水循环交替强度、隧道与地下水位的相对位置关系”5个评价因子,建立了岩溶隧道涌突水灾害危险性预测评价指标体系,并采用定性与定量化相结合的方法,重点对评价指标的量化取值方法进行了研究。     

砂土液化预测的Fisher判别模型及应用

基于Fisher判别理论建立了砂土液化可能性的Fisher判别分析（FDA）模型。在分析砂土液化影响因素的基础上,选取烈度、震中距、地下水位、砂层埋深、标贯击数、平均粒径、不均匀系数、剪应力比等8个实测特征指标作为FDA模型的预测指标。利用砂土液化的实测数据作为训练样本进行训练,建立FDA模型对砂土液化进行预测,并用其他未参加训练的实测数据进行了验证。研究结果表明,FDA模型简便可行、预测精度高,是解决砂土液化预测问题的有效方法之一。     

枣庄岩溶塌陷形成条件及主要影响因素

近年来枣庄市岩溶塌陷频繁发生。通过野外地质调查、现场采样和室内试验相结合的综合手段,对该区的岩溶塌陷覆盖层进行系统地取样并进行深入细致的实验及分析,论述了覆盖层特征对该区岩溶塌陷的影响;运用宏观调查、细观测量和微观分析相结合的研究方法详细论述了地质构造对岩溶塌陷的影响;结合历年水文动态资料、地下水开采量等论述了地下水活动对岩溶塌陷影响。综合认为,地层岩性、覆盖层性质、构造因素是枣庄岩溶塌陷频繁发生的内因,而超量开采地下水则是外部诱发因素。     

湖北省松宜矿区地面塌陷成因类型及形成条件分析

通过对松宜矿区地面塌陷调查研究,按煤层顶板埋深和塌陷成因的不同将其分为浅埋型采空塌陷和深埋型岩溶塌陷,前者系指煤层顶板为栖霞组、茅口组地层区域,在缓坡地带、构造、岩溶发育部位、煤层厚度大的采空区易形成采空塌陷,无序复采、矿柱遭受破坏是主要诱发因素;后者是在矿坑高强度疏排地下水导致地下水位大幅降低,形成以真空吸蚀为主要成因的岩溶塌陷。针对其成因机制,提出了防治建议,对矿区地质环境综合治理具有实际意义。     

烟台中桥岩溶塌陷发育特征及防治对策

中桥灰岩分布区是胶东岩溶地貌的典型代表,近些年岩溶塌陷较为严重,给当地人民生命财产造成严重威胁。文章以力学、构造地质学、水文地质学等理论为依据,宏观微观相结合,对岩溶塌陷发育特征和过程以及岩溶塌陷触发因素进行研究。结果表明:在塌陷诸多因素中,地层岩性是基本条件,地质构造为主导因素,而水动力条件是决定因素;从地貌角度看,距离河流300 m以内区域岩溶发育更强烈,岩溶塌陷均发生于河流与河流夹角V型区域内;从盖层及构造角度看,岩溶塌陷多发育于覆盖层厚度为10~15 m、断裂上盘1 km以内的岩溶区域,为岩溶塌陷脆弱区;在塌陷触发因素方面,在具备岩溶塌陷基本前提下,强降雨、过度采排地下水以及连续干旱,特别是水位在灰岩面上方0~2 m持续波动超过5 d以上更易触发塌陷。在岩溶塌陷防治方面首先要合理规划地下水采排方案,其次在区内建设地下水监测预警网络,在矿山周边建设止水帷幕工程。