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1、-------第34卷第5期中国岩溶Vol.34No.52015年10月CARSOLOGICASINICAOct.2015췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍赵博超,朱蓓,王弘元,等.浅谈岩溶塌陷的影响因素与模型研究[J].中国岩溶,2015,34(5):515-521.DOI:10.11932/karst201505y04浅谈岩溶塌陷的影响因素与模型研究赵博超1,朱蓓2,王弘元2,赖柄霖3(1.中国水利水电科学研究院岩土工程研究所,北京100044;2.河海大
2、学水利水电学院,江苏南京210098;3.河海大学大禹学院,江苏南京210098)摘要:文章分析了国内外岩溶塌陷形成机理的研究现状,指出岩溶塌陷机制的多样性以及成因的复杂性;介绍了岩溶塌陷的三个基本条件,以及分析了岩溶发育、地下水位降低、地下水补给、岩土性状、地质构造、人类活动等重要因素对岩溶塌陷的影响机理;介绍了岩溶塌陷的相关数学模型研究的理论和方法,以及相关物理模型现阶段进展。展望岩溶塌陷的进一步研究方向,应着眼于结合多领域综合分析,完善定量研究体系和模型试验的功能。如今岩溶地区地下资源开采日益增多,通过对岩溶塌陷的形成机
3、理和预测技术的基础性研究,深度了解岩溶塌陷的特征规律,既是社会发展需求,也具有推进相关领域学术研究的意义。关键词:岩溶;塌陷;形成机制;影响因素;数学模型;模型试验中图分类号:P642.25文献标识码:A文章编号:1001-4810(2015)05-0515-070引言陷,也可能是多成因的。徐卫国等[2]对岩溶地区(矿区)由于采矿排水、矿井突水、水资源开发等引起的岩近几十年来,随着经济的快速发展、工农业生产溶塌陷提出“真空吸蚀论”;田级生等[3]倾向于渗透潜和人民生活用水量的增加,地下水抽取与坑道排水越蚀作用;代群力[4]的“
4、共振论”认为对于具弹性介质的来越频繁,从而使岩溶塌陷日益增多。作为我国六大盖层,当地下水或气压波动与盖层固有频率一致时,地质灾害之一,岩溶塌陷一直受到国内外相关学者的将会出现共振现象,引发塌陷,对于松散岩土的盖层,高度重视。但由于岩溶塌陷的发生具有突发性、隐蔽地下水或气压的波动,可以通过松散土粒间空隙内压性、多因素性、不确定性、模糊性,无论其产生的背景力大小的变化对盖层产生破坏,其特例即岩溶塌陷的条件、机理还是孕育发展的过程都存在着一定的争“液化论”。这些理论多是针对某一类诱发因素或现议,缺乏统一的、系统的、权威的理论[1]。
5、基于此,本象,难以全面地对岩溶塌陷机理做出合理解释,存在文梳理了国内外对于岩溶塌陷认识的发展,总结了促一定的争议。何宇彬等[5]提出潜蚀、吸蚀、气爆,重力使其发生的影响因素,介绍了目前通过数值模拟和物作用、地震作用等不足以视为塌陷的机理,真正引起理试验所取得的对岩溶塌陷进一步认识的成果,以期塌陷的机理是水流的水动力条件变化;陈国亮等[6]提为岩溶塌陷的研究提供参考。出当地下水位变动时产生的压强差效应是导致塌陷的主要成因机理,压强差效应既有压强差的作用,又1岩溶塌陷形成机制研究有由此而产生的潜蚀和气蚀作用,而并非单一的真空负压或
6、潜蚀(管涌);左平怡[7]将形成塌陷的力概括为1.1岩溶塌陷的形成垂向力与侧向力、塌力和抗塌力,提出塌陷实质上是岩溶塌陷的形成机制极其复杂,重力、水动力、气塌力和抗塌力综合作用的结果,不同力在塌陷形成阶动力、振动力等都是导致塌陷的力,即使是同一个塌段中所起的作用也不同。康彦仁[8]总结提出了8种-----------第一作者简介:赵博超(1990-),男,硕士研究生,研究方向:土石坝渗流。E-mail:zhaobochao1990@163.com。收稿日期:2014-05-09-----------516中国岩溶2015年基本
7、的岩溶致塌模式,即重力致塌式、潜蚀致塌式、冲岩溶分布地区,岩溶塌陷体为可溶岩上部地层(或上爆致塌式、真空吸蚀致塌式、振动致塌式、荷载致塌覆松散层),或可溶岩和上部地层的组合(或上覆松散式、溶蚀致塌式、根蚀致塌式,即利用多种机制致塌模岩)[12]。式研究各种条件下致塌力的作用效果。李前银[9]分1.4岩溶地下水系统析了“潜蚀论”和“真空吸蚀论”的理论基础和实验数岩溶地下水系统是岩溶形成、岩溶塌陷和陷落柱据,认为研究岩溶塌陷,不能离开覆盖土层的物理力发展不可缺少的因素[12]。岩溶地下水系统是岩溶动学性质,土层物理力学性质不一,变
8、形破坏方式也不一样。岩溶塌陷的形成发生是多种作用的共同结果,力系统中的一个子系统,是以水循环为主要形式的物质能量传输系统。同时提出了“溯源潜蚀”和“土体流变”的观点。Ar-thurNPALMER等[10]指出天坑大部分空间体积的形成都是地下河大规模搬运崩塌堆积物的结果。强烈变
