黄土暗穴扩展诱发地面沉降分析

【目的】应用随机介质理论分析黄土暗穴扩展诱发地面沉降的科学规律,为黄土地区公路工程地基设计、施工以及灾害防治提供科学依据。【方法】针对黄土暗穴扩展趋势,借助数值分析软件MATLAB,从暗穴的扩展机理出发研究其扩展形态及过程,并对暗穴扩展诱因进行量化,结合暗穴的临界厚度来判断暗穴的稳定性态,最后利用随机介质理论计算暗穴扩展对地面沉陷的影响。【结果】暗穴抬升、扩容及黄土湿陷诱发地面沉降的分析表明,暗穴抬升过程中,当上覆土体厚度小于临界高度时暗穴会发生坍塌,地面发生约0.25m的最大沉陷,影响范围约为方圆8.0m左右;暗穴扩容比暗穴抬升引起的地面沉降量及影响范围更大;随着黄土自重湿陷系数的增大,暗穴引起的地面沉陷量也呈线性增大。【结论】基于随机介质理论的黄土暗穴扩展诱发的地面沉降分析,能够初步预测暗穴塌陷过程对地面的影响;不同深度处黄土的湿陷性差异是黄土暗穴形成的重要原因,黄土的崩解性是诱发地面塌陷的关键因素。