高校地质学报 ›› 2024, Vol. 30 ›› Issue (06): 714-725.DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2023074
张德宇1, 2,周 剑1, 2*,张路青3, 4,杨志法3, 4,傅 燕5,李紫怡1, 2
ZHANG Deyu1,2,ZHOU Jian1,2*,ZHANG Luqing3,4,YANG Zhifa3,4,FU Yan5,LI Ziyi1,2
摘要: 龙游石窟古地下洞室群是中国重点保护的不可移动的文物,具有上千年的历史,但其岩体强度呈现劣化趋势。近20年内多次现场调查发现3号洞室顶板围岩中的裂缝快速发展,顶板岩层较薄位置出现局部掉块。为进一步分析龙游石窟3号洞室顶板裂缝的演化和扩展规律,该研究中采用三维激光扫描技术获取了该洞室轮廓点云数据,结合岩体结构信息建立了几何模型和地质模型,借鉴强度折减法对龙游石窟3号洞室顶板的裂缝发展过程开展了数值模拟和分析。研究结果表明:高精度三维激光扫描点云数据结合地质调查能够准确构建龙游石窟3号洞室的三维地质模型,基于高精度网格模型的数值模拟的结果能够准确反映3号洞室顶板裂缝的演化和扩展规律。龙游石窟3号洞室顶板的裂缝主要产生在洞口和岩柱的周围,扩展形态以环状为主。随着岩体强度折减系数增大,顶板围岩的拉应力集中区分布在已有裂缝尖端以及多条裂缝中间的区域,拉裂缝的纵向扩展主要集中于洞室顶板最外侧围岩内。顶板岩体位移场的变化呈现空间非均匀性特征,3-1号岩柱北侧裂缝集中区最大位移为6 mm,而3-3号岩柱北侧裂缝集中区最大位移达到12.14 mm。该研究首次获得了龙游石窟3号洞室顶板裂缝分布、形态和发展趋势,与现场调查数据基本一致,可为洞室围岩的力学行分析和石窟的长期保护提供参考。
中图分类号: