[发明专利]一种空洞型岩溶地面稳定性评估方法

权利要求书

1.一种空洞型岩溶地面稳定性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：首先，通过勘测和试验的手段获取空洞本身和相关影响因素的量化数据；具体数据包括待评估地面区域内的空洞地面投影的直径的平均值D，待评估地面区域内空洞顶板以上的岩土体不同形成层的天然重度的平均值γ_i、厚度的平均值h_i、粘聚力的平均值c_i、内摩擦角的平均值孔隙率的平均值n_i以及泊松比的平均值μ_i；还需要获取对于待评估地面区域内地表积水的深度的平均值h_w、在地表水渗流过程中通过上覆土体的每一个岩土层形成的水力梯度的平均值J_i以及当地下水位下降到顶板以下形成的水头差的平均值△H；在进行数据获取过程中，需要取得m组平均值，m为大于或等于6的自然数；并且每组平均值的确定需要包含不少于3个样本数据；

步骤2：将步骤1中获取的m组参数数值，分别代入到公式1完成单次安全系数KS_v的计算；

公式1：

公式中，

D—待评估地面区域内的空洞地面投影的直径的平均值，单位m；

γ_i—待评估地面区域内空洞顶板以上的岩土体不同形成层的天然重度的平均值，单位N/m³；

h_i—待评估地面区域内空洞顶板以上的岩土体不同形成层的厚度的平均值，单位m；

n_i—待评估地面区域内空洞顶板以上的岩土体不同形成层的孔隙率的平均值；

J_i—在评估地面区域内地表水渗流过程中通过上覆土体的每一个岩土层形成的水力梯度的平均值；

—待评估地面区域内空洞顶板以上的岩土体不同形成层的内摩擦角的平均值，单位°；

μ_i—待评估地面区域内空洞顶板以上的岩土体不同形成层的泊松比的平均值；

c_i—待评估地面区域内空洞顶板以上的岩土体不同形成层的粘聚力的平均值，单位MPa；

i—待评估地面区域内空洞顶板以上的岩土体不同形成层的编号；

γ_w—待评估地面区域内地面水的天然重度，单位N/m³；

h_w—待评估地面区域内地面积水深度的平均值，单位m；

ΔH—在评估地面区域内当地下水位下降到顶板以下形成的水头差的平均值，单位m；

a_h—水平向设计地震加速度代表值；

ξ—地震作用效应的折减系数，取0.25；

g—重力加速度，N/m³；

α—地震加速度分布系数对于地基，可取α＝1.0；

u—为测量得到的待评估地面区域内空洞顶板以上的岩土体形成层的总层数；

利用通过公式1求得的m个单次安全系数计算安全系数平均值K_S，m为等于或大于6的自然数；

当计算结果为Ks1时，判定研究地面处于稳定状态；当计算结果为Ks＝1时，判定研究地面处于临界状态；当计算结果为Ks1时，判定研究地面处于不稳定状态。

2.如权利要求1所述的空洞型岩溶地面稳定性评估方法，其特征在于，当步骤2中，当判定研究地面处于临界及不稳定状态时，进一步继续执行下述步骤；

步骤3：定义功能函数Z即公式2；

公式2：

公式中，各字符意义和公式1相同；

步骤4：对于步骤1中获取的D、h_i、γ_i、J_i、ΔH、n_i、μ_i、h_w参数数值进行统计分析，得到各参数的分布函数；将上述确定的各参数的分布函数代入公式2确定功能函数Z的分布函数f(x)和模拟次数N；

步骤5：运用随机函数在0-1范围内进行抽样，得到随机数x；将得到随机数x代入由步骤4确定的功能函数的分布函数，即可得到功能函数的分布函数f(x)对应的数值；

步骤6：重复步骤5的计算，直至达到模拟次数N，计算失稳概率P_f；失稳概率计算方式为，重复步骤5计算结果等于和小于零的次数L除以模拟次数N的比例；然后即可得出非稳定的空洞型地面失稳的量化指标。