云南炼厂溶洞稳定性评价及其软件包设计

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岩溶区岩溶洞穴在人为或自然岩溶作用下,往往会继续发育,形成地下架空结构,从而导致地表沉降或地面塌陷等地质灾害的发生。岩溶发育的复杂性、多变性和特殊性,使其对岩溶区的工程建设造成很大的困扰。岩溶稳定性评价经历了从定性-半定量-定量的过程,目前在国内还没有进行系统研究,总体上还处于初步探索阶段。  本文研究区为云南炼厂东北部的岩溶发育区,主要发育层位为泥盆系中上统(D2+3)。据云南炼厂岩溶详细勘察结果,研究区共布置岩溶勘察钻孔821个,其中揭示溶洞钻孔为250个,见洞率为30.4%,据相关技术规范,研究区岩溶发育等级总体为强。  在研究区岩溶详细勘察所得到的溶洞三维形态数据和岩体力学参数基础上,分别采用顶板抗弯强度评价洞室稳定法、顶板抗剪强度评价洞室稳定法、塌落拱理论法、类比法、单跨梁模型法和板梁模型法六种半定量方法对每个溶洞进行稳定性评价,结果显示,250个遇洞钻孔中,需要处理钻孔数为163个,比例为65.2%。再根据溶洞跨度和顶板厚度对250个遇洞钻孔进行分类并从中选取16个代表性溶洞进行FLAC3D数值模拟研究,模拟模型在天然基础和桩基础下不同工程荷载作用时的响应情况,通过模型的塑性破坏区大小和监测点的位移情况综合评价其稳定性。各种评价方法相互类比和相互补充,为工程建设提供可靠依据。  鉴于 FLAC3D评价溶洞稳定性的工作量巨大,而本文数值模拟建模时所采用的FLAC3D前处理软件“cave.exe”不能解决网格节点连接的问题,设计程序软件包对其进行改进和完善。软件包采用可视化操作软件Visual Basic编制,程序中包含溶洞模型、块模型、桩模型、材料参数、监测点布置、边界及初解、施加荷载和求解方式八个功能模块。软件专门针对溶洞稳定性评价,操作界面简单,便捷易懂,精简了工作量,提高工作效率,为FLAC3D评价溶洞稳定性提供新思路。
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