昆明某建筑场地地基岩溶发育规律及三维可视化研究

论文摘要

研究区位于一级大地构造单元扬子淮地台的西南缘,三江褶皱系的东侧约170 km,地壳动力学背景复杂。区内地质构造复杂,白邑-横冲断裂、逆冲推覆构造、宝象河断裂及其他次级断裂交汇其中,致使该区域岩溶较为发育。鉴于研究区工程项目的重要性及场地岩溶地基的复杂性,本文对研究区岩溶发育规律及三维可视化的研究不仅具有重要的地质意义,而且具有重大的现实意义。本文综合采用现场地质调查、测绘、钻探-物探资料的深度研判的方法,准确查明了工程场区及其附近区域自然地理环境、地质环境条件、水文地质特征,进而对场区岩溶、场区外围岩溶形态进行分述,并就场区岩溶发育的平面分区、垂向分带、深部岩溶说明研究区岩溶发育规律,从而分析研究区岩溶发育影响因素和岩溶作用。在全面分析的基础上,通过耦合钻孔资料、工程地质剖面图、地形地质图等多元数据构建场区三维地层结构模型,并根据所构建的三维模型对场区岩溶化进行分析,同时基于其模型进行场地溶洞围岩稳定性数值模拟。通过分析研究,主要取得了以下结论和研究成果:（1）场区地基总体表现为“粘土+卵砾石层+基岩”的三元结构,其中地基岩性北东为寒武系龙王庙组白云岩-灰岩（（?）1lS）,南西为寒武系沧浪铺组（（?）1c）粉砂岩、细砂岩及少量泥页岩和白云岩。工程区外围岩溶形态主要以长轴-短轴比相对较小的洼地、落水洞及漏斗为主,区内地基岩溶强烈发育,主要形式有溶孔、溶缝、溶洞、溶蚀破碎带。（2）场区岩溶在平面上基于钻孔线溶率分为极强烈、强烈、中等、微弱发育四个分布区,且岩溶发育程度为场地北东侧强于南西侧,场地靠近宝象河一侧岩溶发育更为强烈;在垂向上划分为强岩溶化带和相对弱岩溶化带两个垂向分带,强岩溶化带的主体下限标高在1915 m左右,靠近宝象河断裂的场地南东侧的岩溶发育程度高于北西侧;场区区域侵蚀基准面（滇池盆地）以下发育大规模深部岩溶的可能性较小。（3）白邑-横冲断裂、DP→Z?推覆构造及宝象河断裂共同造就了研究区（?）1lS的高度岩溶化,其中后两者所起的作用是决定性的。DP→Z?推覆构造造成推覆边界下伏寒武系地层的碎裂化,为该组地层的岩溶化提供了基础支撑;宝象河断裂形成于滇池盆地形成以后,其时代晚、级别低、规模小,但它对工程区寒武系地层岩溶发育所起的作用却是决定性的,这主要体现在加剧地基岩体碎裂化、为岩溶水排入滇池提供径流通道及孕育宝象河流域三个方面。（4）研究区域地下水的活动也极大促进了场区地基岩溶的发育,场区位于地下水径流区,其地下水主要接受宝象河和大气降水的补给,以正常径流方式流经栗子园断面并最终汇入滇池。岩溶水运动以水平运动为主,运移空间以岩溶管道为主,包括厘米尺度的岩溶空间;地下水径流速度比较缓慢且主要为层流,尤其厘米尺度溶蚀空间内的水流,工程区地下水位主要受控于宝象河。（5）基于场区三维地层结构模型的岩溶化分析可知,场地北东侧的岩溶化程度要高于南西侧,9栋的岩溶最为发育,这与地基岩性（地层单元）的空间变化是一致的,局部由于受到断裂构造控制,岩溶化程度更高一些;场地靠近宝象河一侧岩溶化程度高于其它地方。（6）基于场区三维模型（概化模型）的数值模拟计算表明,扁平形状溶洞围岩的应力分布特征与隧道等圆形、椭圆形地下洞室应力分布特征有显著差异,受溶洞形状控制而呈现出侧壁受力大于顶、底部的规律。同时,溶洞围岩稳定性与溶洞长短轴尺寸及顶板厚度有密切关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 选题的背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 岩溶发育规律的相关研究
•     1.2.2 三维可视化的相关研究
•   1.3 研究内容及技术路线
•     1.3.1 主要研究内容
•     1.3.2 技术路线
• 第二章 岩溶发育环境
•   2.1 自然地理及工程概况
•   2.2 区域地壳稳定性
•     2.2.1 大地构造位置
•     2.2.2 地震
•   2.3 区域地质环境
•     2.3.1 地形地貌
•     2.3.2 地层岩性
•     2.3.3 地质构造
•       2.3.3.1 区域构造
•       2.3.3.2 近场构造
•       2.3.3.3 区内构造
•   2.4 区域水文地质条件
•     2.4.1 岩土层含水特性
•     2.4.2 水文地质单元划分
•     2.4.3 岩溶水的补给-径流-排泄
•   2.5 本章小结
• 第三章 岩溶发育特征
•   3.1 研究区岩溶发育形态
•     3.1.1 研究场地外围岩溶
•     3.1.2 场区地基岩溶
•       3.1.2.1 场区地基结构及地层单元
•       3.1.2.2 场区地基岩溶形态
•   3.2 场区岩溶空间分布规律
•     3.2.1 岩溶发育平面分区
•     3.2.2 岩溶发育垂向分带
•     3.2.3 深部岩溶问题
•   3.3 场区岩溶发育的受控因素分析
•     3.3.1 地层岩性及产状控制岩溶的发育程度
•     3.3.2 地质构造影响岩溶的发育趋势
•     3.3.3 地下水影响岩溶的发育范围
•   3.4 场区岩溶作用
•     3.4.1 岩石与岩体
•     3.4.2 构造
•     3.4.3 场区地基岩溶发育史
•   3.5 本章小结
• 第四章 岩溶发育规律的三维可视化
•   4.1 三维地质建模理论
•   4.2 三维建模软件（SKUA-GOCAD）简介
•   4.3 场区三维地层结构模型的构建
•     4.3.1 资料收集与整理
•     4.3.2 不同地质界面的构建
•     4.3.3 三维地质模型的构建
•   4.4 场区地基岩溶化分析
•     4.4.1 基于场区地基三维模型的岩溶化分析
•     4.4.2 基于勘察钻孔三维视图的岩溶化分析
•   4.5 本章小结
• 第五章 基于场区三维模型的场地溶洞围岩稳定性数值模拟
•   5.1 计算模型结构概化
•   5.2 模型介质参数选取
•   5.3 场地溶洞围岩稳定性三维数值分析
•     5.3.1 模型构建
•     5.3.2 计算结果分析
•   5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录 （攻读硕士学位期间参与的课题研究及论文发表）

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘文祥

导师: 徐则民

关键词: 岩溶,发育规律,成因机理,三维可视化,数值模拟

来源: 昆明理工大学

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: 昆明理工大学

分类号: TU45

DOI: 10.27200/d.cnki.gkmlu.2019.000851

总页数: 107

文件大小: 15230K

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