廣西武宣土洞發育水動力條件評價

姜伏偉

(1.貴州理工學院資源與環境工程學院, 貴州 貴陽 550003；2.中國地質科學院巖溶地質研究所，廣西 桂林 541004)

廣西武宣土洞發育水動力條件評價

姜伏偉1,2

(1.貴州理工學院資源與環境工程學院, 貴州 貴陽 550003；2.中國地質科學院巖溶地質研究所，廣西 桂林 541004)

本文分析了武宣土洞發育的地質背景、水動力誘發土洞的過程，在理想條件下，建立了土體滲透破壞形成土洞的管道流機理模型，根據管道流理論，分析得出土洞發育水動力條件表達式。通過自行設計的管道流測試儀裝置，進行管道流模擬試驗，計算得出研究區土洞發育的臨界切應力為21.20 Pa。運用電子掃描電鏡技術，測試研究區孔隙等效直徑為31.6 nm，計算得出研究區土洞發育的臨界水流為0.530 cm/min。對比臨界水流和現場監測的實際地下水流，評價土洞發育的可能性。結果表明，目前情況下，地下水流未達到臨界值，不具備引起黏土流失形成土洞的水動力條件。

土洞；管道流；水動力條件；臨界切應力；臨界地下水流

巖溶塌陷是常見的地質災害，是巖溶區工程安全主要危險因素之一。據已有資料，96.7%的已知巖溶塌陷為土洞塌陷[1]。由于隱蔽性強，規模小，不易發現，土洞塌陷災害隱患嚴重影響巖溶區工程建設及人民生命財產安全。目前，多數學者關于土洞的研究主要集中在成因機理[2～9]及試驗模擬[10～14]等方面，基本都認為地下水動力因素是土洞塌陷的主要基本條件，并對地下水的作用進行了探討。如萬志清等[15]認為地下水動力對土體推拉、剪切作用是形成土洞的主要原因；……