基于概率积分法的潜山型地裂缝空间预测方法研究

苏南地区锡北镇地裂缝灾害活跃,且为典型的基岩潜山型抽水沉降地裂缝。以无锡锡北镇杨墅里地裂缝为研究对象（31.703174°~31.705488°N,120.452707°~120.453410°E）,基于非连续介质理论,运用概率积分方法建立基岩潜山条件下的抽水沉降裂缝空间预测数学模型。运用该理论模型计算得出基岩潜山上覆岩土体的差异性沉降规律、地表倾斜程度及地表曲率变化规律,并指出地表倾斜程度与地表曲率为地裂缝易发位置的重要评价指标。将地裂缝空间预测数学模型计算出的沉降规律、地裂缝发生位置等结果与物理模型试验结果进行对比研究,结果显示：1）当W"（x）=0时,地表倾斜函数取得极值,此时x=±0.8 m,表明距模型左边界2.6 m与4.2 m处地表倾斜程度最大,差异性沉降最为明显。2）当W"'（x）=0时,地表曲率函数取得极值,x=0,表明在距模型左边界3.4 m处地表曲率最大,为拉应力集中位置。3）模型试验地裂缝集中发生2.4~2.6 m、3.3~3.5 m和3.9~4.2 m这3处;基于概率积分方法的潜山型地裂缝空间预测结果与物理模型试验结果基本一致。预测模型能够合理解释物理模型试验中潜山山腰及潜山山顶三处地裂缝的发生位置,验证了其正确性,为地裂缝空间预测方法提供了新的研究思路。

     

巨厚煤层综采工作面顶板离层的形成机制及判别方法

针对巨厚煤层在综放开采条件下的煤矿工程实例, 分析采场覆岩的扰动破坏规律, 探究顶板离层空间形成的基本条件, 并对研究区空腔型离层空间位置进行判别, 得出顶板覆岩共有5处可发育有空腔型离层空间, 根据经验公式法得出巨厚煤层的采厚-裂高采厚比的拟合曲线, 计算得出覆岩导水裂隙带发育的最大高度为221.8m。通过数值模拟FLAC3D, 模拟了煤层开采过程, 得出顶板覆岩垂向位移的变化情况, 验证了理论计算结果的正确性。     

基于FBG传感器的降雨边坡模型试验

在降雨条件下边坡失稳过程中存在一系列失稳预兆。文章用基于布拉格光纤光栅(FBG)传感器的模型试验方法进行验证降雨是造成边坡失稳的重要因素之一, 并用数值模拟方法解释降雨诱发边坡失稳机理。运用多种监测方法对降雨条件下顺层岩质边坡进行模型。利用TDR-3土壤水分传感器对边坡含水量进行实时监控, 并观察坡体破坏前被冲刷状况, 得出降雨过程实质为边坡含水量变化以及软弱夹层被冲刷软化的过程, 利用FBG传感器监测顺层边坡层间应变变化趋势, 得出滑坡时间-应变关系, 并确定滑面入口以及潜在破坏位置, 利用百分表得出滑体位移-时间演化数据, 从而识别滑速演化情况, 最终将顺层岩质边坡失稳过程划分为3个阶段:启动阶段、蠕动滑动阶段、加速滑动阶段, 并指出各阶段演化特征, 同时提出描述顺层岩质边坡滑移演化指标滑速柱状图, 并利用滑速柱状图对降雨边坡失稳进行预测预报。     

苏南地区碳酸盐岩的溶蚀性分析

为了解江苏南部地区碳酸盐岩地层的岩溶发育潜力,采集代表性岩石样品,并制作成统一规格的试片,开展一个水文年的溶蚀试验。结果表明,本地区碳酸盐岩的平均溶蚀速度约为1.42 mm?ka-1,与国内其它地区相比处于较低的水平,大致相当于西南地区的1/30,略高于北方岩溶区。实验证明了苏南地区二叠系、三叠系碳酸盐岩具有最强的溶蚀性,这为解释上述地层区的岩溶现象提供了地质依据。研究还表明,岩石的溶蚀性与Ca含量关系密切,同时也受岩石矿物成分、微构造影响,一般高Ca碳酸盐岩具有较高的溶蚀性。苏南地区的岩溶发育性以岩石溶蚀性为基础,但水动力条件也十分关键,宜兴地区二者兼备,岩溶最为发育。     

江苏常州地区地面沉降变形特征与生命过程研究

系统分析了江苏常州地区近40年的地面沉降分层标沉降与水位监测数据,掌握了地下水禁采前后的土体变形特征。1983-2005年地面沉降主要层位为第二承压隔水顶板（累计压缩327.74 mm,占比58.3%）与第二承压含水砂层（累计压缩68.34 mm,占比12.2%）;1995-2001年第二承压含水砂层与隔水顶板压缩速率呈逐年减小,表明在该水位埋深状态下（70～80 m）含水砂层固结接近完成,隔水顶板也由主固结阶段进入次固结阶段;2005年地下水全面禁采完成后,地下水位持续回升,含水砂层与隔水层均出现回弹,表现为弹性形变,其中第二承压隔水顶板是主要回弹贡献层,2006-2020年累计回弹44.82 mm（占比53.5%）。从生命周期的角度将常州地区地面沉降生命过程划分了五个阶段,识别出三个临界水位,其对地面沉降防治与地下水科学利用具有重要意义。     

地上地下工程建设地质环境适宜性一体化评价——以连云港城市规划区为例

工程建设地质环境适宜性评价是国土空间规划编制的基础。以连云港城市规划区为例,探索地上地下工程建设适宜性一体化评价指标体系和方法。一体化评价是一个空间综合决策问题,涉及多个层次多种因素。借鉴经济领域的负面清单模式,基于自然因素的负面清单建立一体化评价指标体系。一体化评价地上和地下评价指标差异性较为明显,地上评价考虑地形坡度、地基承载力、桩基埋深等11因素,而地下空间评价则不考虑地形坡度、桩基埋深等因素。基于层次分析法与熵权系数法的综合评价方法来确定评价指标的权重,采用GIS平台采用多目标线性加权函数模型进行了工程建设一体化分区评价。评价结果显示：工程建设适宜性好区和较好区分布广泛,占比73.94%-93.22%。随着竖向深度增加,地下空间开发地质适宜性好的区域面积显著增加。地上空间适宜性主要受软土、腐蚀性土及地质灾害影响。浅层（0-15 m）地下空间开发地质适宜性主要受浅埋厚层软土的影响,地下空间开发面临软土变形的风险。次浅层（15-30 m）与次深层（30-50 m）地下空间开发地质适宜性主要受砂层涌水量和岩土结合面的影响。从评价结果看,地下空间工程建设适宜性优于地上,建议地下空间分为3个竖向分层进行开发,充分开发利用15 m以浅的地下空间,超前规划次浅层与次深层地下空间,工程建设应尽量避开适宜性一般区和差区。适宜性好区和较好区国土空间规划编制时应着重考虑。     

江苏常州横林地裂缝成因机理分析

江苏常州横林地裂缝1989年始发,是苏锡常地区最早被发现的地裂缝,整体沿NE向走向,落差100~500mm,裂缝带宽度50~350m,局部地裂缝分布和走向受古潜山控制.地裂缝空间上主要发育于古潜山的边缘及砂层与岩溶接触带,时间上其发展与地下水主采层水位下降速度加快、岩溶水水位低于第Ⅱ承压水水位的阶段相对应.综合分析推断,横林地裂缝是由地下水过度开采、基岩起伏导致的不均匀沉降,以及岩溶土洞等因素共同诱发的,兼具岩溶塌陷型与基岩潜山型特点.     

采水型地裂缝发育演化模型试验研究

为了研究苏南地区采水型地裂缝成因演化机制,设计建成了抽水与潜山条件大型物理模型系统,运用光纤传感监测技术手段,模拟地裂缝演化进程,并对其分布规律、成因机制做出总结归纳。试验结果表明:（1）模型试验中光纤传感技术能够较为准确地对水位、应力-应变分布等参数进行监测;基于光纤传感技术的模型试验系统为地裂缝研究提供新的方法与手段;（2）岩土体张应力集中区与地裂缝发育位置基本对应,岩土体的张应力集中是判断地裂缝发育阶段的重要标志;（3）通过地裂缝走向玫瑰花图显示,模型平坦区地裂缝发育方向沿排水孔呈放射状分布;而潜山区域地裂缝发育具明显的方向一致性,且与潜山等高线平行;（4）地裂缝分布同时受抽水差异性沉降及潜山形态位置控制。     

地上地下工程建设地质环境适宜性一体化评价——以连云港城市规划区为例

工程建设地质环境适宜性评价是国土空间规划编制的基础。以江苏连云港城市规划区为例,探索地上地下工程建设适宜性一体化评价指标体系和方法。一体化评价是一个空间综合决策问题,涉及多个层次多种因素。借鉴经济领域的负面清单模式,基于自然因素的负面清单建立一体化评价指标体系。一体化评价地上和地下评价指标差异性较为明显,地上评价考虑地形坡度、地基承载力、桩基埋深等11因素,而地下空间评价则不考虑地形坡度、桩基埋深等因素。基于层次分析法与熵权系数法的综合评价方法来确定评价指标的权重,采用GIS平台采用多目标线性加权函数模型进行了工程建设一体化分区评价。评价结果显示：工程建设适宜性好区和较好区分布广泛,占比73.94%～93.22%。随着竖向深度增加,地下空间开发地质适宜性好的区域面积显著增加。地上空间适宜性主要受软土、腐蚀性土及地质灾害影响。浅层(0～15 m)地下空间开发地质适宜性主要受浅埋厚层软土的影响,地下空间开发面临软土变形的风险。次浅层(15～30 m)与次深层(30～50 m)地下空间开发地质适宜性主要受砂层涌水量和岩土结合面的影响。从评价结果看,地下空间工程建设适宜性优于地上,建议地下空间...