岩溶区基坑边坡稳定性及岩溶塌陷防治技术研究

论文摘要

“一带一路”的不断发展,密切其他国家经贸联系的同时也推动了我国经济的发展,为我国西南地区的发展提供了新的契机,在经济大发展的环境下,基础设施建设变的刻不容缓。然而西南地区大面积岩溶发育使基础设施建设面临很多问题与挑战。在工程施工过程中由于岩溶塌陷和基坑边坡稳定性被破坏等地质问题造成的安全问题时有发生,因此研究影响岩溶区基坑边坡稳定性的地质问题,提出合理的岩溶塌陷处治对策,对保证工程施工质量与安全,具有重要的经济效益和社会效益。广西境内岩溶发育类型众多,面积广泛,占西南岩溶发育总面积的三分之一。本文以广西地区岩溶发育特点为背景,结合岩溶发育基本情况,从岩溶发育机理、影响因素和溶洞分类三个方面对影响建筑基坑边坡稳定性的岩溶问题进行了分析,着重研究浅埋溶洞对基坑边坡稳定性的影响。浅埋型溶洞规模较小,根据溶洞规模与埋深之间的关系将隐伏溶洞与基坑边坡间岩体简化为固支模型和悬臂模型。考虑到导致岩层失稳的因素众多,故选择了尖点突变理论分析基坑边坡岩体破坏机制,建立溶洞与基坑边坡临界面间岩体势能基于尖点突变理论的势函数,推导出岩层安全厚度计算公式,提出与基坑边坡周围隐伏溶洞处理与否的判别标准。根据岩层安全厚度计算公式可以看出影响基坑稳定性的因素有基坑开挖卸荷、岩溶水压力、岩体物理力学性质、溶洞形态与空间位置等。本文依托广西岩溶区“桂东广场”基坑边坡工程,利用ANSYS有限元软件进行数值试验,研究了岩溶水压力,岩层厚度、溶洞空间位置对基坑直立边坡稳定性的影响。研究表明,岩溶水压力加速了溶洞的破坏,当岩层厚度足够大时其对基坑边坡稳定性的影响随之减弱甚至消失;溶洞位于不同位置时,对基坑直立边坡变形的影响特征不同,固支梁模型直立边坡变形集中于固支梁中间界面周围较稳定,悬臂梁模型最大变形位置随岩层厚度与岩溶水压力变化敏感。根据岩层安全厚度解析解和数值试验,结合广西岩溶地质情况,从宏观区域预防到工程技术处治,从处治原则到具体处治措施,对岩溶塌陷处治技术进行了深入研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 选题背景及研究意义
•     1.1.1 选题背景
•     1.1.2 研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 岩溶发育机制、特征研究现状
•     1.2.2 地下空洞对边坡稳定性影响研究现状
•     1.2.3 岩溶区不良地质灾害处治技术研究现状
•   1.3 研究内容及方法
• 第2章 溶洞发育机制及特征分析
•   2.1 岩溶发育机制及影响因素
•     2.1.1 岩溶发育机制
•     2.1.2 岩溶发育影响因素
•   2.2 溶洞分类
•     2.2.1 溶洞主要分类方法
•     2.2.2 其他分类方法
•   2.3 广西溶洞发育特征
•     2.3.1 广西地区概况
•     2.3.2 广西溶洞发育特性
•   2.4 桂东广场工程地质情况
•     2.4.1 工程概况
•     2.4.2 地质构造
•     2.4.3 地形地貌及工程环境
•     2.4.4 不良地质作用和地质灾害
•   2.5 本章小结
• 第3章 基于突变理论隐伏溶洞与建筑基坑边坡岩层安全厚度研究
•   3.1 隐伏溶洞与基坑边坡间岩层破坏机理
•   3.2 突变理论
•     3.2.1 突变理论简介
•     3.2.2 尖点突变模型
•   3.3 基于尖点突变理论隐伏溶洞与基坑边坡安全距离的确定
•     3.3.1 力学模型的建立
•     3.3.2 溶洞边坡系统势能确定
•     3.3.3 安全厚度的确定
•   3.4 桂东广场隐伏溶洞与基坑边坡间岩层安全厚度实例研究
•     3.4.1 桂东广场固支梁模型实例研究
•     3.4.2 桂东广场悬臂梁模型实例研究
•   3.5 本章小结
• 第4章 含隐伏溶洞建筑边坡稳定性数值模拟
•   4.1 数值模拟方法研究
•     4.1.1 数值模拟研究在工程领域的应用
•     4.1.2 ANSYS数值分析简介
•   4.2 隐伏溶洞与基坑边坡间岩层稳定性数值模拟
•     4.2.1 数值模拟参数选取
•     4.2.2 数值模拟本构模型选取
•     4.2.3 数值模拟
•     4.2.4 基于数值模拟的岩层安全厚度分析
•   4.3 基于数值模拟的工程实际岩层厚度分析
•   4.4 本章小结
• 第5章 岩溶塌陷防治技术研究
•   5.1 岩溶塌陷处治原则
•   5.2 区域预防
•     5.2.1 合理规划城市布局
•     5.2.2 加强水资源管理,合理利用地下水资源
•     5.2.3 保护环境
•     5.2.4 提高认识,群策群防
•   5.3 岩溶塌陷处治技术
•     5.3.1 岩溶分类
•     5.3.2 基于尖点突变理论岩层安全厚度计算公式的防治技术
•   5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
•   6.1 研究结论
•   6.2 研究展望
• 参考文献
• 个人简历、申请学位期间的研究成果及发表的学术论文
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵文兰

导师: 杨军平

关键词: 基坑边坡,溶洞,突变理论,数值分析,防治技术

来源: 桂林理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,地质学,工业通用技术及设备,建筑科学与工程

单位: 桂林理工大学

分类号: TU470;P642.25

DOI: 10.27050/d.cnki.gglgc.2019.000185

总页数: 64

文件大小: 3456K

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