溶洞上方条形基础地基极限承载力有限元分析

针对岩溶地区典型围岩条件,采用有限元方法对岩溶地区条形基础下溶洞顶板稳定性进行分析计算,得出溶洞顶板跨度、顶板厚度不同时地基的极限承载力;分析了极限承载力与各影响因素之间的关系,给出了溶洞顶板安全厚度的有限元分析结果。研究结果表明:溶洞顶板厚度在一定范围内,当顶板跨度从B增加到4B时,地基极限承载力降低1/3;当跨度一定时,地基极限承载力随溶洞顶板厚度增加而增加;当顶板厚度达到安全厚度时,溶洞对地基极限承载力影响可以不计。

岩溶陷落柱分布规律研究

岩溶陷落柱是岩溶空洞上覆岩层坍塌的产物,其往往成为导水通道,沟通上下含水层之间的水力联系,造成严重的矿井水害。通过分析胡底矿岩溶陷落柱的水文地质条件,从影响岩溶陷落柱发育的角度,总结出岩溶陷落柱的分布特点,为预测隐伏岩溶陷落柱的发育位置提供帮助,为资源安全开采提供依据。

石漠化治理对土壤中CO2、CH4变化特征及碳汇效应的影响

为探究石漠化治理对土壤中CO_2、CH_4变化特征及碳汇效应的影响,采用气相色谱法对重庆市南川石漠化治理示范区土壤中CO_2、CH_4浓度进行观测,结合土壤温度、土壤含水率、土壤容重和土壤有机碳对石漠化治理区(试验区)和对比区(未经过石漠化治理的荒草地)进行研究,并用溶蚀量数据估算岩溶区碳汇量。结果显示:土壤中CO2浓度随土壤深度的增加先增加后减小,变化范围为393～7 400mg·L^(-1);而土壤中CH_4浓度随土壤深度的增加先减小后增大,变化范围为1.13～3.42mg·L^(-1)。试验区土壤中CO_2浓度均值为2 131mg·L^(-1),CH4浓度均值为1.94mg·L^(-1);而对比区土壤中CO_2浓度均值为2 338mg·L^(-1),CH_4浓度均值为2.10mg·L^(-1)。土壤温度、土壤有机碳与土壤中CO_2浓度变化趋势呈显著正相关关系,而与土壤中CH_4变化趋势呈显著负相关关系,说明土壤温度和土壤有机碳是影响土壤中CO_2、CH_4浓度的主要因素;土壤温度与土壤中CO2浓度呈正相关关系且相关性随石漠化治理而变弱,说明经过石漠化治理土壤温度对土壤中CO2浓度的影响减弱。试验区岩溶试片溶蚀速率大于对比区,且经过石漠化治理,由岩溶作用产生的碳汇可提高0.66～9.42t·km^(-2)·a^(-1);说明石漠化治理对于岩溶区碳汇起到了促进作用。

两次条带法全柱开采技术研究及其工程应用

为了在利用条带开采有效控制岩层移动的同时,进一步提高煤炭资源采出率,基于保护体承受采动附加应力特点和两次条带法开采岩层移动变形规律,引入分次小变形开采理念,提出了第1次条带开采和第2次煤柱开采的两次条带法全柱开采技术。应用这种技术,一方面,可相应地提高建筑物的抗采动应力的能力,另一方面,可减少地表水平变形,能实现村庄不搬迁采出全部压煤。该技术在丰城矿区坪湖矿岩溶和建筑物压煤开采中得到了成功的应用,取得了良好的效果。

下垫面变化对喀斯特坡地地下产流产沙的影响

通过人工模拟降雨试验,探索表土剥离对喀斯特坡耕地侵蚀产沙的影响。采用钢槽装填土石模拟喀斯特坡地的"二元结构",通过正交试验分析了下垫面类型(坡耕地、裸坡地)、雨强(0.5,0.8,1.3mm/min)和地下孔(裂)隙度(1%,2%,3%,4%,5%)对坡地地下产流、产沙的影响。结果表明:表土剥离导致下垫面土壤物理性质改变,是影响坡地产流、产沙特征变化的主要因素。降雨强度主要影响坡地地下产流量和产沙量,地下孔(裂)隙度主要影响径流和泥沙在地表和地下的分配比例。表土剥离后表层土壤的容重和土壤颗粒分形维数呈显著性增大,导致土壤透水性、孔隙大小等发生改变。相比之下,在0.5mm/min雨强下,裸坡地的地下产流量、产流系数、产沙比重均大于坡耕地,雨强增大至0.8,1.3mm/min后,则是坡耕地大于裸坡地。同时,随着降雨强度的增大,坡耕地产流量和产沙量随雨强的变化顺序为0.5mm/min雨强>0.8mm/min雨强>1.3mm/min雨强。而裸坡地的产流量大小随雨强的变化顺序为0.8mm/min雨强>1.3mm/min雨强>0.5 mm/min雨强,产沙量大小随雨强的变化顺序为0.5 mm/min雨强>0.8mm/min雨强>1.3mm/min雨强。增大地下孔裂隙度能显著(p<0.05)的增大两种坡地的地下产流、产沙的贡献量。地下孔裂隙度为1%~3%条件下,2种坡地地下侵蚀产沙比重存在极显著差异(p<0.01),随着地下孔(裂)隙度增大至4%和5%,两者间的差异缩小。虽然裸坡地的地下侵蚀产沙量小于坡耕地的,但是其地下产沙比重更大。在喀斯特地区进行开发建设时,应注重地下漏失的防治工作。研究成果能够为喀斯特坡地土壤侵蚀研究和水土流失防治提供重要参考。

喀斯特坡地裸露心土层产流产沙模拟研究

通过人工降雨探索表土剥离后喀斯特坡地侵蚀产沙特征及机制,为该地区开展地下水土流失研究及指导水土流失防治工作具有重要的理论和现实意义。试验采用钢槽装填土石模拟喀斯特地区表土剥离后坡地的"二元结构",通过人工模拟降雨揭示了雨强(30、50、80mm h^(-1))、坡度(10°、15°、20°、25°)和地下孔(裂)隙度(1%、2%、3%、4%、5%)对坡地土壤侵蚀的影响,并在此基础上进一步讨论了各因子对剥离表土后的坡地造成的影响。结果表明:(1)表土剥离后地下漏失的隐蔽性增强,小雨强的坡地土壤侵蚀容易被忽视,30、50 mm h^(-1)雨强条件下,仅当坡地坡度≥15°时地表出现径流,坡地侵蚀产沙以地下流失为主,地下产流量、产沙量随雨强先增大后减小。(2)喀斯特地区坡地土壤侵蚀治理不应只重视地表水土流失,更应关注垂直方向上的土壤侵蚀——地下漏失,低坡度(坡度≤15°)条件下,地表近乎无产流产沙,坡地侵蚀产沙集中在地下孔(裂)隙,而坡度为20°、25°的坡地,其地下产沙比重仍分别高达0.85~0.97、0.59~0.84。剥离表土后的坡地水土保持应从地表、地下两个方向进行,避免由地下漏失引起的岩溶塌陷。增大地下孔(裂)隙度能显著提高地下产流量和产流系数,并促进地下孔裂隙产沙量和产沙比重的增加。

乌蒙山地区岩溶地下水流系统结构及其找水应用

为推动乌蒙山贫困缺水区生态环境建设、地下水资源合理利用,以昭通市作为重点调查区,基于地质调查、泉流量统计、水质检测,展开岩溶地下水富集规律及物探找水方法的研究。结果表明:①研究区岩溶地下水系统以条带岭谷型、埋藏型为主。条带岭谷型岩溶地下水系统以现代岩溶为主,目标含水层多、发育深度有限、岩溶发育及富水程度差异大,富水块段为背斜核部及两翼、向斜核部、断层影响带;埋藏型岩溶地下水系统以古岩溶为主,目标含水层单一、发育深度较深且极不均匀,富水块段为断陷谷盆埋藏的古岩溶。②地下水化学类型以HCO_(3)型、HCO_(3)·SO_(4)型为主,条带岭谷型、埋藏型岩溶水分别占96.73%,92.93%,水质总体较好,综合水质评价Ⅰ~Ⅲ类水占比分别为80.84%,64.41%。③建议对>50 L/s大泉进行提引、丰储冬用,对富水块段进行综合物探探测和钻探验证的方法找水。④综合物探找水方法:先通过高密度电法、联合剖面法查明岩溶破碎带及断层,再激电测深确定极化率高的含水层,最后综合测井和钻孔揭露确定具体出水段及涌水量,找水成功率为86.67%,适用于条带岭谷型及浅埋岩溶地下水。

马岭水利枢纽工程地下厂房岩溶防渗处理

马岭水利枢纽工程地下厂区在施工开挖过程中遇到岩溶管道,岩溶渗漏及涌水问题突出。通过对厂区岩溶发育规律、岩体地质结构及岩溶管道进行分析,提出了具体的防渗设计方案及工程处理措施,经过处理后,达到了预期效果,可为类似工程提供参考。