一种含有浅埋隐伏柱状溶洞灰岩顶板承载力的量化方法技术

本发明专利技术公开了一种含有浅埋隐伏柱状溶洞灰岩顶板承载力的量化方法，其方法为：步骤一、构建含有浅埋隐伏柱状溶洞灰岩顶板稳定性分析的空间轴对称计算模型；步骤二、求解得到能够反映含有浅埋隐伏柱状空洞围岩空间应力分布特征的完备解；步骤三、推导得到含有浅埋隐伏溶洞的灰岩顶板承载力计算的数学表达式；步骤四、完成对顶板承载力的确定。有益效果：具有考虑全面、计算结果准确性和可靠性高等优点，能够为地面塌陷的防治工作开展提供科学的依据。操作简单，具有实际工程推广的可行性。

A quantitative method of bearing capacity of limestone roof with shallow buried and hidden columnar karst cave

【技术实现步骤摘要】
一种含有浅埋隐伏柱状溶洞灰岩顶板承载力的量化方法
本专利技术涉及一种顶板承载力的量化方法，特别涉及一种含有浅埋隐伏柱状溶洞灰岩顶板承载力的量化方法。
技术介绍
中国是世界上岩溶最为发育的国家之一，可溶性岩石的分布面积达到3.43×106km2，占据了国土总面积的1/3。与国外的分布特征不同，在这总共3.43×106km2的可溶性岩石中，仅有1.25×106km2裸露在外，其余均处于隐伏状态，覆盖型岩溶分布广泛。由于具有可溶性的岩石与酸性水体之间的相互作用，在近地表区域就会有隐伏空洞形成。伴随着经济的快速发展和城市化进程的稳步推进，为了满足人们的需求，工程建设在规模和速度上均有大幅度的提升，由于土地资源本身用途的转变以及对于灾害易发区不间断地持续开发，地面塌陷在工程建设实施和运行过程中不断涌现。据不完全统计，我国24个省(市、区)内共发生岩溶地面塌陷2841处，塌陷坑40119个，造成年经济损失达1.2亿元以上，其造成的损失涉及农业工程、公路工程、铁路工程、矿业工程以及工业与民用建筑工程等多个方面[7]-[12]。因此，岩溶地区地面塌陷的防治工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有浅埋隐伏柱状溶洞灰岩顶板承载力的量化方法，其特征在于：其方法如下所述：/n步骤一、综合考虑浅埋隐伏柱状空洞的空间三维特性、上覆岩土层自重应力、原岩应力、内部填充和外部竖向荷载共同作用，构建含有浅埋隐伏柱状溶洞灰岩顶板稳定性分析的空间轴对称计算模型；/n步骤二、选取柱状坐标系，构建拉普位移函数，通过理论解析，求解得到能够反映含有浅埋隐伏柱状空洞围岩空间应力分布特征的完备解；/n步骤三、将通过理论解析求得的步骤二中的完备解、顶板塌陷破坏的模式和莫尔-库伦强度理论相结合，推导得到含有浅埋隐伏溶洞的灰岩顶板承载力计算的数学表达式；/n步骤四、将实际工程中测得的地层竖向荷载、岩土层重度、岩土...

【技术特征摘要】
1.一种含有浅埋隐伏柱状溶洞灰岩顶板承载力的量化方法，其特征在于：其方法如下所述：
步骤一、综合考虑浅埋隐伏柱状空洞的空间三维特性、上覆岩土层自重应力、原岩应力、内部填充和外部竖向荷载共同作用，构建含有浅埋隐伏柱状溶洞灰岩顶板稳定性分析的空间轴对称计算模型；
步骤二、选取柱状坐标系，构建拉普位移函数，通过理论解析，求解得到能够反映含有浅埋隐伏柱状空洞围岩空间应力分布特征的完备解；
步骤三、将通过理论解析求得的步骤二中的完备解、顶板塌陷破坏的模式和莫尔-库伦强度理论相结合，推导得到含有浅埋隐伏溶洞的灰岩顶板承载力计算的数学表达式；
步骤四、将实际工程中测得的地层竖向荷载、岩土层重度、岩土体的泊松比、上覆地层厚度、柱状空洞的高度、柱状空洞的截面半径的数据代入步骤三中的数学表达式进行计算，就可以完成对顶板承载力的确定。


2.根据权利要求1所述的一种含有浅埋隐伏柱状溶洞灰岩顶板承载力的量化方法，其特征在于：所述的步骤一中空间轴对称计算模型及相关参数如下：
p1—柱状空洞顶面上覆岩土层自重与外部竖向荷载pz之和，p1＝pz+γh；
p2—原岩地层水平荷载，p2＝μ[pz+γ(h+z)]/(1-μ)；
p3—地层竖向荷载，p3＝pz+γ(h+H)；
γ—岩土层重度，单位kN.m；
μ—岩土体的泊松比；
h—上覆地层厚度，单位m。

【专利技术属性】
技术研发人员：谢朋，文海家，马广坤，陈博，梁润坤，李兆庭，蒋璐，王元韬，杨雨轩，谢婧，刘冰洋，介少龙，符晶晶，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：海南;46