| 地下水抽取对溶洞稳定性影响的流-固全耦合分析 |
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| 引用本文： | 梁文鹏,钱静,王明龙.地下水抽取对溶洞稳定性影响的流-固全耦合分析[J].科学技术与工程,2024,24(5):2026-2035. |
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| 作者姓名： | 梁文鹏 钱静 王明龙 |
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| 作者单位： | 中国科学院深圳先进技术研究院;深圳市地质环境监测中心 |
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| 基金项目： | 深圳市岩溶地区稳定性评价及岩溶塌陷防治对策研究专题、深圳市城市地质调查服务项目 |
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| 摘 要： | 岩溶区抽取地下水导致水位被迫下降将诱发溶洞坍塌及地面沉降等灾害，其实质是流场和力场相互作用的结果。为精确评判溶洞稳定性和沉降风险性，需构建流-固耦模型模拟地下水抽取过程中的流场和力场的时空分布。基于连续介质力学推导给出流-固全耦合控制方程，结合渗透率关系、应力-应变关系等本构方程给出闭合数学描述，通过经典算例验证模型有效性后分析全耦与传统解耦计算的差异。以深圳市场地工程地质条件为背景，根据勘察参数，计算分析不同抽水速率、洞径、洞形等多个关键因素下孔压、应力和塑性区的时空分布，阐述多物理场作用下岩溶塌陷及地面沉降的力学破坏机制，并基于灰色理论对各影响因素敏感性大小进行分析。结果表明：在重点分析土体渗流时，耦合作用不可忽视；与勘察结果一致，水力压降造成的应力集中是形成地面沉降和溶洞坍塌的主要因素；地面沉降对抽水速率、洞径和洞形更为敏感，溶洞稳定性对抽水速率和洞径更为敏感。研究成果可为岩溶塌陷防治提供参考。
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| 关 键 词： | 抽取地下水 数值模拟 溶洞稳定性 地面沉降 |
| 收稿时间： | 2023/4/3 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2023/11/9 0:00:00 |
A Fluid-solid Coupling Analysis for The Stability of Karst Caves During Extracting Groundwater |
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| Liang Wenpeng,Qian Jing,Wang Minglong.A Fluid-solid Coupling Analysis for The Stability of Karst Caves During Extracting Groundwater[J].Science Technology and Engineering,2024,24(5):2026-2035. |
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| Authors: | Liang Wenpeng Qian Jing Wang Minglong |
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| Institution: | Shenzhen Institute of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences, Shenzhen; Shenzhen Geo-environmental Monitoring Center |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | groundwater extraction Numerical simulation Cavern stability Land subsidence |
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