岩溶塌陷机理定量研究的初步思考

金晓文; 陈植华; 曾 斌; 张文慧; 史婷婷

岩溶塌陷机理定量研究的初步思考

1.
中国地质大学（武汉）环境学院
2.
教育部长江三峡库区地质灾害研究中心

基金项目: 本文由浙江省交通运输厅《浙江省高速公路岩溶勘察处治关键技术》（编号：2011H14）和中央高校基本科研业务费专项资金优秀青年教师基金(CUGL100219)和中国博士后科学基金资助项目（2013M531760）共同资助

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出版历程
- 收稿日期: 2013-07-25
- 发布日期: 2013-12-25

Preliminary thinking of quantitative research on the mechanism of karst collapse

1.
School of Environmental Studies, China University of Geosciences
2.
Three Gorges Research Center for geo-hazard, Ministry of Education, China University of Geosciences

摘要

摘要: 岩溶塌陷作为世界上岩溶地区最为普遍的地质灾害和环境地质问题之一，对人类社会发展、工程建设等方面产生了严重的危害。二十世纪七十年代以来，国内外学者对岩溶塌陷的发育规律、分布特征、致塌原因、成因机理、勘测技术、防治措施、监测预报和数值模拟等方面做了大量的工作，取得了丰富的研究成果，由于岩溶塌陷发生和发展在地表以下而不易察觉和探测，其具有突发性、隐蔽性、多因素性、不确定性和模糊性等特点，目前统一的、系统的、权威的岩溶塌陷的成因机理及定量预测等理论和认识仍在逐步完善中。本文根据岩溶塌陷机理研究现状及发展趋势，从复杂性科学角度探讨了岩溶塌陷机理定量研究中的基本科学问题，对岩溶塌陷机理定量研究进行了初步思考，在参考借鉴多个相关领域技术方法的基础上，梳理了定量研究的内容，探讨了定量研究的方法、技术思路，以期在一定程度上丰富岩溶塌陷机理定量研究理论体系，推动岩溶塌陷机理定量研究进程。
- 岩溶塌陷机理 /
- 复杂性科学 /
- 定量研究 /
- 数值模拟
Abstract: The karst collapse, as most widespread geological disasters and environmental geological problems in karst areas in the world, has had a serious hazard for the development of human society and the construction of engineering projects as well as other aspects. Since the 1970s, both domestic and foreign scholars have done a lot of works on fields as development regularity, distribution characteristics, collapse cause, genetic mechanism, survey techniques, control measures, monitoring and forecasting as well as simulation of karst collapse, which have achieved abundant research results. Being buried deep below the surface and difficult to be detected and probed, karst collapse is of the following features as sudden, concealment, multiple influence factors, uncertainty and ambiguity, so the unified, systematic and authoritative theory and understanding on the mechanism and quantitative prediction of karst collapse are still in gradually perfecting process. Based on the mechanism of karst collapse status and development trend, from the perspective of complexity science, the basic scientific questions of the mechanism and quantitative prediction as well as quantitative study methods are discussed in this paper. On the basis of referencing multitechnical methods from several related subjects, in order to enrich karst collapse mechanism quantitative research, this paper has methodized the contents of quantitative research, explored the quantitative research methods, analyzed quantitative research techniques and put forth research approaches.
- karst collapse mechanism /
- complexity science /
- quantitative research /
- numerical simulation

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参考文献(64)

[1]	康彦仁，项式均，陈健，等. 中国南方岩溶塌陷［M］. 南宁：广西科学技术出版社，1990：142.
[2]	贺可强，王滨，杜汝霖. 中国北方岩溶塌陷［M］. 北京：地质出版社，2005.
[3]	雷明堂，蒋小珍. 岩溶塌陷研究现状、发展趋势及其支撑技术方法［J］. 中国地质灾害与防治学报，1998，9（3）：1-6.
[4]	雷明堂，袁道先. 我国岩溶塌陷研究现状与减轻途径［C］. 北京：中国科学技术出版社，1998.
[5]	张丽芬，曾夏生，姚运生，等. 我国岩溶塌陷研究综述［J］. 中国地质灾害与防治学报，2007，18（3）：126-130.
[6]	蒋忠诚，裴建国，夏日元，等. 我国"十一五"期间的岩溶研究进展与重要活动［J］. 中国岩溶，2010，29（4）：349-354.
[7]	王建秀，杨立中. 国外岩溶塌陷研究的发展及我国的研究现状［J］. 中国地质灾害与防治学报，1997（S1）：14-18.
[8]	Karl Terzagh. Der grundbruch an stauwerken und seine verhuetung［J］. Die Wasserkraft，1922（17）：445-449.
[9]	徐卫国，赵桂荣. 试论岩溶矿区地面塌陷的成因及防治设想［J］. 化工矿山技术，1978（4）：19-27.
[10]	何宇彬，徐超. 论喀斯特塌陷的水动力因素［J］. 水文地质工程地质，1993（5）：39-42.
[11]	代群力. 岩溶矿区地面塌陷成因新说——共振论［J］. 中国煤田地质，1991，3（3）：66-68.
[12]	代群力. 论岩溶地面塌陷的形式机制与防治［J］. 中国煤田地质，1994，6（2）：59-63.
[13]	康彦仁. 论岩溶塌陷形成的致塌模式［J］. 水文地质工程地质，1992，19（4）：32-34.
[14]	刘嘉平. 岩溶区地面塌陷成因的新解析［J］. 水文地质工程地质，1991，18（6）：29-32.
[15]	江明，段启杉. 勘察场地岩溶地面塌陷评价方法探讨——压力差效应理论的工程意义［J］. 贵州地质，2002，19（4）：274-276.
[16]	李前银. 再论岩溶塌陷的形成机制［J］. 中国地质灾害与防治学报，2009，20（3）：52-55.
[17]	冯佐海，陈南春，韦继武. 桂林市柘木岩溶塌陷成因及其分布的基本特征［J］. 中国地质灾害与防治学报，1998，9（3）：85-89.
[18]	骆银辉，马刚，顾荣生，等. 云南南伞盆地岩溶塌陷机制初探［J］. 水文地质工程地质，2003，30（2）：53-55.
[19]	万志博，武雄，徐晟，等. 枣庄市十里泉岩溶塌陷机理分析［J］. 水文地质工程地质，2006，33（3）：109-111.
[20]	许领，金艳丽，简中华，等. 杭州市环西湖覆盖型岩溶地面塌陷成因及预防［J］. 中国地质灾害与防治学报，2008，19（1）：36-39.
[21]	马金荣，韩宝平. 徐州市塌陷区岩土体特性与塌陷机理［J］. 中国地质灾害与防治学报，1996，7（6）：51-56.
[22]	杜正民，吴光明，洪亮. 潜蚀作用导致岩溶塌陷地质灾害的实例分析［J］. 水文地质工程地质，2007，34（3）：89-92.
[23]	於崇文. 地质系统的复杂性——地质科学的基本问题（Ⅰ）［J］. 地球科学——中国地质大学学报，2002，27（5）：509-519.
[24]	於崇文. 地质系统的复杂性——地质科学的基本问题（Ⅱ）［J］. 地球科学——中国地质大学学报，2003，28（1）：31-40.
[25]	李世海，李晓，刘晓宇. 工程地质力学及其应用中的若干问题［J］. 岩石力学与工程学报，2006，25（6）：1125-1140.
[26]	高明. 典型区岩溶土洞形成环境研究［D］. 北京：中国地质科学院，2012.
[27]	汤连生. 水-土化学作用的力学效应及机理分析［J］. 中山大学学报（自然科学版），2000，39（4）：104-109.
[28]	张信贵，吴恒，方崇，等. 水土化学体系中钙镁对土体结构强度贡献的试验研究［J］. 地球与环境，2005，33（4）：62-68.
[29]	陈国亮. 岩溶地面塌陷的成因与防治［M］. 北京：中国铁道出版社，1994：294.
[30]	蒋咏秋. 弹性力学基础［M］. 西安：陕西科学技术出版社，1984：364.
[31]	万志清，秦四清，李志刚，等. 土洞形成的机理及起始条件［J］. 岩石力学与工程学报，2003，22（8）：1377-1382.
[32]	谢忠球，万志清，钱海涛. 人工抽水引起土洞扩展条件的分析［J］. 吉林大学学报（地球科学版），2007，37（4）：778-782.
[33]	王滨，贺可强. 岩溶塌陷临界土洞的极限平衡高度公式［J］. 岩土力学，2006，27（3）：458-462.
[34]	雷明堂，蒋小珍，李瑜. 岩溶塌陷试验、评估与管理方法研究［J］. 地质灾害与环境保护，2002，13（1）：18-22.
[35]	孙金辉. 覆盖型岩溶塌陷临界参数模型试验与数值模拟研究［D］. 成都：西南交通大学，2011.
[36]	任新红，郭永春，王清海，等. 覆盖型岩溶潜蚀塌陷临界裂隙开度模型试验研究［J］. 水文地质工程地质，2012，39（5）：84-87.
[37]	苏铭德，黄素逸. 计算流体力学基础［M］. 北京：清华大学出版社，1997：497.
[38]	董学晟. 水工岩石力学［M］. 北京：中国水利水电出版社，2004：518.
[39]	程星. 岩溶塌陷机理及其预测与评价研究［M］. 北京：地质出版社，2006：157.
[40]	高俊强，严伟标. 工程监测技术及其应用［M］. 北京：国防工业出版社，2005：250.
[41]	蒋小珍，雷明堂，陈渊，等. 岩溶塌陷的光纤传感监测试验研究［J］. 水文地质工程地质，2006（6）：75-79.
[42]	廖红建，王铁行. 岩土工程数值分析［M］. 北京：机械工业出版社，2006：274.
[43]	黎斌，范秋雁，秦凤荣. 岩溶地区溶洞顶板稳定性分析［J］. 岩石力学与工程学报，2002，21（4）：532-536.
[44]	石祥锋. 岩溶区桩基荷载下隐伏溶洞顶板稳定性研究［D］. 武汉：中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所），2005.
[45]	赵帅军. 武广客运专线英德段厚覆盖型岩溶区土洞顶板稳定性研究［D］. 成都：成都理工大学，2009.
[46]	籍长志. 基于桥基荷载作用下的溶洞顶板稳定性研究——以深圳地铁为例［D］. 成都：西南交通大学，2010.
[47]	石根华. 数值流形方法与非连续变形分析［M］. 北京：清华大学出版社，1997.
[48]	雷晓燕. 岩土工程数值计算［M］. 北京：中国铁道出版社，1999：305.
[49]	唐辉明，晏鄂川，胡新丽. 工程地质数值模拟的理论与方法［M］. 武汉：中国地质大学出版社，2001：364.
[50]	张强勇，李术才，焦玉勇. 岩体数值分析方法与地质力学模型试验原理及工程应用［M］. 北京：中国水利水电出版社，2005：194.
[51]	马行东. 地震动荷载作用下地下洞室响应的初步分析［D］. 武汉：中国科学院武汉岩土力学研究所，2005.
[52]	袁臻. 地下采动及溶洞路基失稳数值模拟［D］. 长沙：长沙理工大学，2005.
[53]	陈新强. 土石坝心墙结构对土石坝抗震的影响［D］. 哈尔滨：中国地震局工程力学研究所，2009.
[54]	房明. 交叉隧道盾构施工作用机理与沉降计算控制研究［D］. 广州：中山大学，2010.
[55]	黄秋枫. 基于FLAC的岩质边坡地震动力稳定性分析［D］. 宜昌：三峡大学，2010.
[56]	姚邦华. 破碎岩体变质量流固耦合动力学理论及应用研究［D］. 徐州：中国矿业大学，2012.
[57]	张国新，武晓峰. 裂隙渗流对岩石边坡稳定的影响——渗流、变形耦合作用的DDA法［J］. 岩石力学与工程学报，2003，22（8）：1269-1275.
[58]	曾远. 土体破坏细观机理及颗粒流数值模拟［D］. 上海：同济大学，2006.
[59]	张刚. 管涌现象细观机理的模型试验与颗粒流数值模拟研究［D］. 上海：同济大学，2007.
[60]	游碧波. 堤基管涌演化机制及其数值模拟研究［D］. 广州：中山大学，2009.
[61]	马海涛，贺红生，王云海. 采空塌陷影响因素分析及颗粒元数值模拟研究［J］. 矿冶工程，2010，30（1）：1-4.
[62]	李祥龙，唐辉明，熊承仁，等. 岩石碎屑流运移堆积过程数值模拟［J］. 工程地质学报，2011，19（2）：168-175.
[63]	陈宜楷. 基于颗粒流离散元的尾矿库坝体稳定性分析［D］. 长沙：中南大学，2012.
[64]	石崇，王盛年，刘琳. 地震作用下陡岩崩塌颗粒离散元数值模拟研究［J］. 岩石力学与工程学报，2013，32（z1）：2798-2805.