岩溶隧道开挖对溶洞处治结构影响的数值模拟分析

结合清连高速公路白须公特大岩溶隧道施工过程,采用三维有限元软件(ANSYS)对白须公隧道的处治结构与隧道开挖的相互作用进行了数值模拟。以隧道开挖中处治结构和围岩稳定性为研究对象,从而分析处治结构在隧道开挖过程中的受力特性,以及隧道围岩在隧道开挖过程中的位移。通过计算结果,对处治结构在岩溶隧道中的支护效果进行了评价,采用桩-承台-单边支撑墙-联系梁的处治方式是安全可靠的。在隧道开挖过程中,开挖面附近的桩基应变、支撑墙压力都加速变大,随后逐渐稳定,说明处治结构承担了一部分围岩压力,在岩溶隧道施工开挖中发挥了重要作用。分析结果与工程实测数据比较吻合,可为隧道穿越大型溶洞提供设计和施工方面的借鉴和参考。     

缅甸岩溶地质概况

缅甸岩溶地质研究正处于快速发展阶段,系统综合的岩溶地质资料有助于从宏观上了解缅甸岩溶情况。文章在系统收集资料的基础上,综合多种尺度地质图、水文地质图、构造图及其遥感资料,编制1∶100万缅甸岩溶地质分布图,从地质演化过程、岩性组合、气候环境等方面综合剖析岩溶作用的背景条件,以此总结缅甸岩溶分布规律和岩溶景观特征,为“全球岩溶地质”数据库提供基础支持。缅甸的岩溶分布面积达7×10⁴ km²,是东南亚岩溶分布面积第二大的国家,厚层的古生代碳酸盐岩地层、复杂的构造运动、温润多雨的气候、活跃的生物活动等均有利于岩溶作用的发生,其发育峰林、峰丛、洞穴岩溶景观,岩溶景观资源潜力巨大,具有全球最高的生物多样性,但同时也面临着生态被破坏、干旱、洪涝等地质环境问题。     

琵琶潭瀑布岩溶沉积物生物多样性研究

为了探索瀑布岩溶沉积物中生物多样特征, 2006年12月对贵阳市琵琶潭瀑布岩溶沉积环境进行了野外生态学调查,采集样品和标本25份。经室内初步分析和鉴定, 该瀑布岩溶沉积物中含有5大生物多样性类群共33个物种,它们是蓝细菌( Cya no bacteria) 2个种,原生动物( Pr oto zoan) 12个种,绿藻( Green algae ) 1个种,硅藻( Dia toms) 10个种和苔藓植物( Bry ophy tes) 8个种。生物多样性在琵琶潭岩溶沉积形成中的地质生态学贡献主要表现在: ( 1)生物表面为淡水碳酸钙晶体提供了附着基础; ( 2) 绿色植物光合作用转移了二氧化碳,有助于碳酸钙沉积;( 3)生物群落为瀑布岩溶沉积提供了骨架; ( 4) 生物群落在一定程度上控制和影响了岩溶沉积形态。      

岩溶区高速公路路堤及溶洞顶板稳定性数值分析

采用大型通用有限元软件ABAQUS对某室内模型试验进行了数值模拟,验证了三维有限元法进行洞室结构稳定性分析的可靠性。结合永武（永安-武平）高速公路A11合同段岩溶地质资料,将溶洞近似为与实际相近的椭球状,建立岩溶区路堤的三维有限元模型,分析溶洞顶板厚度、填方高度、溶洞位置以及溶洞充填状况对路堤及溶洞顶板稳定性的影响。为与现行顶板安全厚度确定方法进行比较,进行二维平面应变有限元分析。研究表明,对于较完整的顶板岩层,按顶板受拉破坏稳定安全系数为4确定的安全厚度过于保守,按梁板理论弯曲受拉破坏确定的安全厚度也偏于保守,是由于实际顶板岩层并不完全符合梁板理论的简化假设,而以有限元分析所得最大弯矩按梁板弯曲受拉破坏确定的安全厚度最为经济;实际工程中三维效应明显的溶洞,现行理论简化和二维数值分析法都较为粗糙,宜采用三维数值分析法。通过对上述问题的分析,为该高速公路岩溶区填方路段的设计和溶洞的处治与否提出指导性意见,已创造较好的经济效益和社会效益,可供类似工程应用时参考。     

应用浅层地震技术勘查岩溶及溶洞

本文结合工程勘查实例，介绍了浅层地震技术（高密度地震映象法和横波法）在解释工程勘查中探岩溶，溶洞问题的应用，分析岩溶，溶洞等在浅层地震勘探中表现的特征和规律，并探讨其应用效果。     

腾格尔坳陷砂岩型铀矿控矿成因相特征及远景预测

本文在现有钻探资料的基础上,对腾格尔坳陷赛汉组上段铀成矿环境、砂分散体系、体系域、控矿成因相的特征进行了分析研究,并圈定了三级成矿远景区。研究认为,研究区周缘铀源条件优越,陆源碎屑具有近物源、粒度粗,成熟度低,搬运水动力强的特征。赛汉组上段发育高位体系域和低位体系域,具有完整的进积-退积型准层序组,与赛汉组下段湖侵体系域构成"细-粗-细"粒序结构。赛汉组上段控矿沉积体系为辫状河沉积体系河道亚相、辫状河三角洲体系三角洲平原亚相、三角洲前缘亚相。控矿沉积体系内砂体连通性较好,有利于流体运移及潜水-层间氧化带发育,控制了矿体、矿化异常的产出。控矿成因相类型为辫状河三角洲潜水-层间氧化带型、扇三角洲潜水-层间氧化带型、古河谷型潜水-层间氧化带型。     

无锡某地基埋藏型岩溶发育特征及充填物来源

研究埋藏型岩溶的发育特征和充填物来源对拟建超高层建筑的选址及持力层的选择具有重要意义。本文通过跨孔地震CT对溶洞和破碎带进行探测,并对部分代表性溶洞的充填物进行比重试验、颗粒分析和X射线衍射分析,结合现场工程地质情况,研究了距地表以下80余米处岩溶的规模、分布情况、岩溶发育特征及溶洞充填物来源。结果表明:溶洞发育规模较小,面积多在2m2以下,在垂直方向具有多层性;溶洞充填率达到92.7%,多为硬塑泥质全充填,承载力较大,可作为基础持力层;溶洞填充物的矿物成分基本相同,且与上覆基岩一致,充填物来源主要为上覆基岩的剥蚀;溶洞之间不存在大的连通通道,且地下水位已降至场地溶洞以下,故该处溶洞不会进一步发育,不会对上部地基稳定性造成威胁。      

喀斯特洞穴灯光照明系统研究述评与展望

灯光照明是开展洞穴旅游的必备条件,是喀斯特洞穴旅游开发与可持续发展的重要内容。文章通过对万方数据、CNKI、Springer Link、Elsevier SDOL、EBSCO、Google Scholar、Google、超星学术发现系统等8个国内外数据库和搜索工具进行检索,结合纸质文献,最后获得有关洞穴灯光照明系统的研究文献56篇（部）。研究内容主要涉及洞穴灯光照明的起源与发展、洞穴照明光源的类型及选择、洞穴照明灯具的选择与安装、洞穴灯光照明系统的设计、洞穴灯光的操控系统、洞穴灯光照明系统的安全控制、洞穴灯光照明等7个方面。学术界对该领域的研究历史较长、研究方法多样,但研究成果数量有限,研究的视角较为微观,研究成果的普适性较弱。在未来的研究中应重点关注以下问题：研究的系统性、多学科的融合性、研究的针对性、洞穴灯光照明系统技术标准的制订、新材料与新技术在洞穴照明中的应用、洞穴灯光照明系统的经济性、洞穴照明光源的比较研究等。     

旋挖钻机在岩溶地区干作业成孔方法与质量控制

在沪昆铁路盘州站桩基施工中,采用旋挖钻机干作业成孔,成孔过程中近1/3的桩基遇到了溶洞。通过分析不同病害情况,针对在岩溶地层施工中遇到的无充填和半充填溶洞地质条件,分别采取了土石回填筑壁、反转复压,素混凝土挤扩成孔、分段成型,钢护筒护壁、挡截桩混凝土,斜岩找平、重新钻进,定位回填、水泥固化等技术措施,完成了桩基的施工任务。     

桂林附近陷落地震分布,形成及特征

隐落地震是石灰岩喀斯特区溶洞或上洞塌陷所引起的特殊类型的地震,在我国南方及西南喀斯特区域分布较为广泛,是一类低震级高烈度的地震,在震中区造成较大的震灾。本文以桂林附近喀斯特区为研究范围,从古往今来的地震记录中分析提炼出其分布、形成及特征。     

微动HVSR法在岩溶区探测地下河管道和溶洞的有效性研究

微动HVSR（Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio）法是一种简单有效的被动源地震勘探方法,当测点下方介质存在明显的速度变化时,HVSR曲线会呈现相应的异常形态。为探索该方法在岩溶区探测地下河管道和溶洞的有效性,选择桂林毛村地下河流域内的大岩前村作为研究区,并在此开展野外试验。研究区发育有一条地下河管道,通过精准的洞穴测量,获得了此地下河管道的平面位置和洞高等信息。在研究区的地下河管道上方地面布设3条物探测线,均进行微动HVSR法测量,并用探地雷达法测量作对比。结果表明,两种物探方法的异常位置与测线下方地下河管道的实际平面位置基本一致,证明微动HVSR法可作为一种有效的地下河管道和溶洞探测方法。     

高密度电阻率法在勘察黄土洞穴及岩溶中的装置适用性研究

为了探究高密度电阻率法各种装置的适用性,基于有限差分法进行高密度电阻率法二级排列、三级排列、温纳装置、偶极装置、微分装置、偶极—偶极装置、斯伦贝谢装置等7种装置高、低阻异常体正演模拟.通过模拟结果可以看出,偶极装置对于低阻异常体和高阻异常体的探测效果均比较好,温纳装置仅适用于高阻异常体的探测以及高低阻异常体分界面的划分,其他装置模拟得到的高、低阻异常体的形态或位置与实际情况有一定偏差.将模拟结果运用于黄土洞穴、岩溶勘察中,取得了较好的探测效果,可供类似工区参考使用.     

岩溶土洞稳定临界深度的初步研究

在岩溶土洞发育地区进行工程建设时需要确定土洞是否会发展成地面塌陷和对工程结构物稳定性有影响,分析表明土洞临界深度可作为评价土洞稳定和加固深度的依据。本文采用有限元分析方法,以土洞塑性区贯通至地面或路基表面作为土洞发展成地面塌陷和临界深度的标准。研究表明,土洞的临界深度与土洞形状、土洞尺寸、位置和路基填土厚度有关;土洞断面形状为圆形时临界深度最小,土洞尺寸越大,路基填土越厚,相应土洞临界深度越大。     

贵州岩溶地区输水渡槽的基础选型分析

贵州一输水渡槽跨越岩溶区域,可能会产生岩溶塌陷、向临空面失稳等工程地质问题。本文在地质钻探、物探和现场调查的基础上,通过基于地质力学的地质轮廓法进行裂隙配套,判断节理裂隙性质及其对岩溶的影响,结合深浅埋洞穴的界定初步判断其稳定性,并采用基于规范、标准的半定量稳定性分析及含节理裂隙的二维有限元分析、三维有限差分分析,从位移、应力分布及塑性区发展及破坏模式角度来判断溶洞在上部荷载作用下的稳定性。研究表明:本工程溶洞顶板的受力同深梁的受荷模式,节理裂隙很大程度上影响顶板的稳定性,顶板容易沿节理裂隙和层面产生剪切、拉伸作用。最后结合长期安全稳定运行综合给出基础选型建议。      

重庆市张关溶洞景观照明研究

溶洞照明推进了溶洞旅游业的发展,不科学的溶洞照明引起溶洞内灯光植物生长,破坏了溶洞内部特殊环境。通过对张关溶洞内灯光植物和人工光源的调研测量,研究了人工光源光谱、光照强度与溶洞灯光植物的生长关系,结果表明:光照强度高于20 000 lux或低于100 lux的传统光源及光谱能量分布在500～600 nm的窄光谱光源,能够有效抑制溶洞内灯光植物的生长;根据人工光源光谱、光照强度对灯光植物生长的抑制作用,提出了保持溶洞内特殊生态环境的景观照明技术指标。      

基于BP神经网络的测井相分析及沉积相识别

测井相分析是研究地层沉积相的一种手段。利用基于BP神经网络的测井相分析进行沉积相识别研究,首先将已知地区地层剖面划分为有限的测井相,通过对岩心及其对应的沉积相进行研究,用数学方法及知识推理确定各个测井相到沉积相的映射转换关系,并利用这种关系,建立沉积相库。在此基础上,运用MATLAB中的工具箱建立BP神经网络模型,把已知沉积相的测井曲线特征作为样本进行训练学习,并将提取的测井曲线特征进行分类识别,从而确定地层的沉积相。应用表明,BP神经网络能够快速完成沉积相识别,可靠性较高,可以用于测井相分析及沉积相研究。     

岩溶地区隐伏溶洞顶板稳定性及变形分析

溶洞顶板以及溶洞本身的变形是评价含隐伏溶洞岩溶地基稳定性最为直观的技术指标,在岩土自重和桩基的外附荷载作用下,确定桥基隐伏溶洞顶板安全厚度为8.0 m能够满足稳定性要求,突破了设计规范中对溶洞厚跨比必须大于0.8的要求。利用有限元计算,预测了桥基下溶洞及顶板的变形规律,采用钻孔多点位移计实现了在施工荷载施加过程中对溶洞及顶板岩体的变形的实时监测,有效验证了数值计算结果的合理性。监测结果表明：溶洞顶板不同岩层及溶洞本身的变形在荷载施加初期发展较快,相同施工荷载作用下洞体本身的应变最大,而顶板表层的应变又高于洞体上部岩层应变。     

辽东古元古代菱镁矿矿床与硼酸盐矿床——同期异相沉积成矿探讨

辽东地区古元古代辽河群火山-沉积建造中发育有大规模的菱镁矿矿床和硼酸盐矿床,是中国非金属矿产镁、硼的主产地。文章对这两类非金属矿床进行了主微量元素、稳定同位素(硫和碳)和LA-MC-ICP-MS锆石UPb定年测试。同时,结合部分前人的同位素测试结果对成矿作用进行了探讨,研究表明:1菱镁矿矿石及内部的石膏岩的δ34SV-CDT为15.6‰~26.5‰,硼矿石及其周缘硬石膏和大理岩围岩的δ34SV-CDT值和δ11B值分别为11.6‰~24.3‰和8.8‰~13.9‰,显示为海相蒸发沉积的特征;2菱镁矿矿体内黄铁矿δ34SV-CDT值为16.0‰~20.7‰,硼酸盐矿体内黄铁矿δ34SV-CDT值为12.3‰~13.2‰,显示海相硫酸盐热还原成因的特征;3菱镁矿矿石的δ13CV-PDB值为0.3‰~1.6‰,硼酸盐矿床周缘新鲜大理岩围岩的δ13CV-PDB值为-1.5‰~4.6‰,记录有受古元古代Lomagundi海相蒸发事件影响的碳同位素"正异常"现象;4菱镁矿矿石和硼矿体周缘的镁质大理岩均具有相似的页岩标准化稀土元素配分图和较高的硼含量;5菱镁矿和硼矿矿体上、下盘中的各类变粒岩和浅粒岩的岩浆锆石阴极发光图像相似,均具有的2.2 Ga左右的峰期岩浆锆石年龄。因此,辽吉裂谷北缘斜坡区的菱镁矿矿床和中央凹陷区的硼酸盐矿床可能均形成于2.2 Ga左右的海相蒸发沉积环境,形成于大规模火山喷发沉积活动的间歇期,属裂谷内南北两侧同期异相海相蒸发沉积的产物。     

岩溶洞穴调查的技术规范体系初探

岩溶洞穴调查技术规范目前在我国尚属空白,本文以我国岩溶洞穴调查现状为基础,论述构建规范体系的必要性和意义,强调了制订的原则和思路,借鉴其它地学领域技术标准体系的建设经验,以规范体系层次分类为基础,尝试性提出了岩溶洞穴调查技术规范体系的基本框架结构,分析了规范体系建设中的关键节点,阐述了岩溶洞穴基础测量规范和数据库建设规范是近期体系建设的核心和重点,指出技术规范体系是制订针对岩溶洞穴调查各项工作内容具体性规范的基础,这对岩溶洞穴学科科研水平的提高和实现更高的社会经济价值有着重要的意义。      

黔东北及邻区早震旦世成锰期岩相古地理及菱锰矿矿床

笔者应用层序地层学及事件地层学的理论和方法,结合近10年来在黔东北及邻区发现的一些新类型菱锰矿矿床地质成果,重新对黔东北及邻区下震旦统进行高分辨率层序地层划分和对比,在此基础上编制了新一代岩相古地理图,并建立了相应的沉积相模式。根据已经发现和探明的菱锰矿矿床的区域分布规律与成矿条件,指出了该区大中型或中小型矿床的沉积环境分布范围,圈出了隐伏区一些聚锰盆地的大致位置,为今后找矿勘探工作提出了优选靶区。