基于LBM-DEM 細觀數值模擬的水力誘導覆蓋型巖溶地面塌陷發育過程分析

陶小虎，葉 明，龔建師，王赫生，胡曉雨

（1.中國地質調查局南京地質調查中心，江蘇 南京 210016；2.自然資源部流域生態地質過程重點實驗室，江蘇 南京 210016；3.佛羅里達州立大學地球、海洋與大氣科學學院，佛羅里達州塔拉哈西 32306；4.江蘇省水資源服務中心，江蘇 南京 210029）

0 引言

覆蓋型巖溶地面塌陷的形成是自然環境變遷的一個組成部分，而人類活動對巖溶發育地區自然平衡狀態的干擾增多，大大加快了這一地質災害發生的進程，由此引發的地面塌陷問題日趨頻繁、后果嚴重，已成為巖溶地區可持續發展的一大障礙[1-2]。在眾多覆蓋型巖溶塌陷形成過程中，由地下水位變化引起的巖溶塌陷居多，地下水流提供了最主要的動力。地下水過量開采、水庫蓄水等引起的地下水位變化為主要誘發因素[3-6]。

長期以來，國內外學者對地下水位變化引起的覆蓋型巖溶地面塌陷問題一直十分關注并開展了卓有成效的研究。在數學解析方面，基于滲透力學、極限平衡理論、牛頓摩擦定律等方法建立簡單力學模型，獲得宏觀規律，確定巖溶塌陷的機制及其臨界條件的研究[7-9]。在物理實驗方面，覆蓋型巖溶塌陷模型試驗研究從單一致塌因素研究到多因素組合、從簡單的二維定性研究到三維定量分析以及從真實土到透明土可視化分析都體現了試驗研究的巨大進步[10-12]。在數值模擬方面，基于連續介質理論，在巖溶塌陷臨界條件、主控因素、塌陷模式等內容的研究上取得了較好的成果[13-14]。……