基于尖点突变理论的城区孕育型土洞地陷判据研究

论文摘要

近年来,我国各大城市路面塌陷发生越来越频繁,造成了巨大的经济、财产的损失,同时伴随着生命的逝去,引起社会和媒体广泛关注。地面塌陷是指土中物质移动导致的地表渐进下陷或者突然坍塌,其表现形式以场陷为主,塌坑形状多呈圆锥形、圆柱形、球形。地面塌陷通常与地下孔洞存在密切关系。本论文采用突变理论、软件模拟及模型试验对地下孕有孔洞引起地陷进行了研究,主要工作和取得的成果如下:首先,查找相关文献和资料,分析大量文献资料,查看了解地表塌陷的研究现况;总结现有研究成果,针对地陷发生的特征提出地表塌陷研究的核心问题。其次,针对地陷骤发性特点,分析城市路面塌陷的演化过程,利用突变理论推导建立土洞上方地表失稳判据。然后,利用FLAC3D来模拟三维土洞发育过程,计算结果表明,建立地下孔洞发育过程中地表失稳的突变模型,推导得出的失稳判据,经塑性区、孔洞覆盖层土体位移趋势的一致性、同时性得到验证,定量计算判据与数值模拟结果吻合。临界覆盖层厚度对泊松比和弹性模量的变化不敏感,弹性模量越大的土层越容易发生骤发性塌陷。安全沉降值对弹性模量的变化比较敏感。临界覆盖层土厚度对于粘聚力的变化较摩擦角更敏感。基于回归正交试验得到粉土安全允许沉降值得回归方程。最后,设计了地面塌陷试验,利用视觉测量工具得到地表在土洞发育过程的动态位移量,得到土洞形成发育过程中的地面变形演化过程,结果对照吻合,且判据计算准确。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 选题背景
•   1.2 选题的意义和目的
•   1.3 国内外研究现状
•     1.3.1 城市地陷产生原因
•     1.3.2 城区地陷机理分析
•     1.3.3 城市地陷的分析方法
•   1.4 研究内容和技术路线
•     1.4.1 研究内容
•     1.4.2 技术路线
•   1.5 小结
• 第2章 突变理论基本原理
•   2.1 基本理论
•   2.2 尖点突变模型
•     2.2.1 尖点突变模型失稳判据原理
•     2.2.2 尖点突变模型特征
•   2.3 构建孕育型土洞地表失稳位移判据
•   2.4 本章小节
• 3D的地下孔洞数值模拟'>第3章 基于FLAC^3D的地下孔洞数值模拟
• 3D简介'>  3.1 FLAC^3D简介
• 3D基本本构模型'>  3.2 FLAC^3D基本本构模型
•   3.3 地表塌陷数值模拟
•     3.3.1 数值模拟及判定流程
•     3.3.2 地表塌陷范围的确立
•     3.3.3 土体各因素对覆盖层厚度的影响
•   3.4 安全允许沉降值的计算
•     3.4.1 回归正交试验设计
•     3.4.2 基本步骤
•   3.5 本章小节
• 第4章 地表塌陷室内模型试验研究
•   4.1 概述
•   4.2 模型试验的研究目的和研究内容
•     4.2.1 模型试验研究目的
•     4.2.2 模型试验研究内容
•   4.3 试验设计
•     4.3.1 试验装置组成
•     4.3.2 地表塌陷模型的堆建
•     4.3.3 记录监测系统的组装和布设
•   4.4 摄影测量系统简介
•   4.5 地表塌陷室内模型试验设计
•     4.5.1 模型物理力学参数测试
•     4.5.2 地表特定位置点的选定
•     4.5.3 地下孔洞发育模拟的实现过程
•   4.6 试验结果分析
•     4.6.1 地表动态位移变化曲线
•     4.6.2 位移判据计算
•   4.7 本章小结
• 第5章 工程实例
•   5.1 工程概况
•   5.2 塌陷数值计算条件
•   5.3 破坏过程
•   5.4 计算结果评价
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A（攻读学位期间所发表的学术论文目录）

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 周乾

导师: 苏永华,邹志鹏

关键词: 地陷机理,破坏过程,突变理论,失稳判据

来源: 湖南大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 湖南大学

基金: 国家自然科学基金(51878266)

分类号: TU43

DOI: 10.27135/d.cnki.ghudu.2019.002957

总页数: 88

文件大小: 7685K

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