摘要
云南省岩溶面积约11.1万km2，约占云南省面积的三分之一；而长水机场大部分区域处于岩溶区，岩溶发育强烈，地质构造复杂，该地区主要出露古生代的可溶性岩石，如碳酸盐岩和碎屑岩。其中碳酸盐岩占多数，仅局部出露碎屑岩，岩溶发育为场地内主要不良地质作用，易造成地表不均匀沉降、岩溶塌陷、土体变形等问题。因此，查明场区内岩溶发育规律，特征及机制，加以指导机场建设，显得尤为重要，具有重大的现实意义。 本文综合运用了多种手段，包括现场地质调查、工程地质测绘、钻探、物探、现场测试、水文地质测试和室内测试，以耦合数据资料及总结前人研究成果综合分析，准确查明了区域内自然地理及地质概况、工程地质条件、水文地质特征及工程活动情况，进一步研究了场地的地表和地下岩溶形态、尺度、地段等，并从岩溶发育的平面规律、垂向分带及断层控制等方面分析了岩溶分布规律。在深入分析的基础上，定性及半定量评价场区岩溶地基稳定性，并基于ANSYS数值模型就溶洞围岩稳定性进行数值模拟。通过分析计算研究，主要取得了以下结论和研究成果： （1）研究区位于云南高原中部，所处地势为云南省第二大阶梯，该阶梯由西北向东南递减。昆明地区岩溶属扬子准地台元古界至中生界碳酸岩系岩溶区之滇东溶原-丘峰高原亚区；本场区属溶原区的岩溶准残丘区域，岩溶总体上较为发育，主要以垂向发育为主，水平发育较少。 （2）场区地表的岩溶包括岩溶洼地（约57个，形状不规则圆形、椭圆形、狭长形、纺锤形等）、落水洞（2处）、石牙、溶沟和溶槽。场区内还有地下岩溶，主要表现为地下溶洞、溶蚀破碎带和土洞；钻孔揭露地下溶洞174个，土洞2个。 （3）岩溶发育规律主要呈现为两种：平面分布（正向岩溶形态和负向岩溶形态）和垂向分布（竖向的岩溶管道垂直入渗）。从平面分布上来看，场地岩溶主要是集中分布于断裂、褶皱发育的区域，不同岩性接触带附近（地层界线附近）以及沟谷（冲沟）底部地表水汇集径流区域，在地形坡度较陡地段岩溶相对不发育；从垂向分布上来看，溶蚀作用主要在包气带和强水平渗流带内、垂直入渗带和强水平径流带（季节变化带及其下一定深度范围内）发育，沿着岩溶管道垂直入渗。 （4）场区岩溶影响因素众多。主要包括地形地貌、地质构造、地层岩性和水文地质条件。其中，断层占主要控制因素，大尖山—羊桃箐断裂(F10)规模较大，控制了工程区的构造发育，破坏了该区构造的连续性,控制南北两侧构造的演化,断层处岩溶极发育，岩溶空间高度极大。 （5）场地岩溶发育机制研究及塌陷机理研究。岩溶的发育机制主要受岩性约束、F10断层分区，水化学溶蚀作用及机械能作用，负地形的封闭性和地面的坡度的主导；岩溶塌陷主要为3种作用：（1）地质结构改变；（2）降雨入渗；（3）地下水位下降； （6）采用ANSYS对航站楼溶洞进行稳定性计算，选取zk332钻孔揭露典型的溶洞，形态为水平不规则溶洞，洞径变化大，无充填，并施加柱荷载；模拟10种工况，分析发现位移、应力、应变变化较小，几乎是mm、个位数MPa之间变化，场地岩溶处于稳定状态。
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