高陡山体下煤层重复采动诱发岩质斜坡变形破坏过程分析

为研究高陡山体下煤层重复采动诱发岩质斜坡变形破坏过程,采用离散元数值模拟的方法,建立了高陡地形条件下煤层采动数值计算模型,从水平位移云图和纵向位移云图来分析煤层重复采动诱发岩质斜坡变形的渐进破坏过程。得出高陡山体下重复采动诱发坡体崩塌经历了3个阶段,即煤层初始变形阶段、重复采动导致坡体不均匀沉陷开裂阶段,坡体整体失稳垮塌阶段;同时得出坡体的不均匀变形引起整个坡体不同位置产生不同形式的破坏,坡表的最终失稳形式有滑坡和崩塌2种,主要由坡体的原始地形坡度和地层岩性决定。     

煤矿开采条件下滑坡的变形机理

采空滑坡的变形及破坏系由地下采煤诱发,以某采空滑坡为例,采用有限元方法,探讨采空区的受力特征以及采空滑坡的变形过程。结果表明:采空区的变形破坏主要在4种应力的作用下逐渐形成,并产生相应的应力集中区,即:拉张应力集中区、压应力集中区、剪应力集中区、鼓胀应力集中区。同时,通过对开挖前后滑坡的位移、应力以及应变的分析,推断出坡体的变形过程为:煤层开采-后缘拉裂-中部下陷-前缘剪切-滑坡发生。     

地下资源开采诱发的一种滑坡模式研究 ——以采空触发滑坡为例

矿山开采必然会带来一系列地质灾害问题,采动滑坡作为其主要灾害之一,严重影响着人类生产活动。然而,凭借笔者多年的工程实践经验,对山西煤矿区发生的滑坡灾害进行调查研究后发现,有一类滑坡从发育位置、变形特征、形成机理等方面均有异于传统意义上的"采动滑坡",但又受采动间接影响,兹称其为"采空触发滑坡"。通过对山西煤矿区此类型滑坡的典型案例进行研究分析,总结该类型滑坡特征,区分其与传统采动滑坡的异同点,主要有以下4个方面:采空触发滑坡通常发育在采空沉陷影响区以外的一定范围内;其变形一般在采空沉陷结束后才开始显现,且变形通常持续时间较长;开采沉陷并非滑坡形成最直接的影响因素,而是由坡体内部软岩蠕变破坏所致;采空触发滑坡的发生是一个能量逐渐累积的过程,即具有聚能效应。结合笔者前期研究成果,最后对采空触发滑坡的形成过程和成因机理进行了初步分析发现,该类型滑坡形成机理分为4个破坏阶段,分别为应力调整阶段、蠕动变形阶段、变形加速阶段与斜坡失稳阶段,与其对应的破坏模式为采空沉陷结束—坡体内部岩体应力松弛—软岩蠕变—蠕变作用向坡顶发展—坡体挤压变形、破坏。     

近北庄铁矿采空区影响下露天边坡稳定性分析

针对近北庄铁矿露天采场边坡不同程度的变形开裂破坏、地表沉降等失稳现象,在实地勘察基础上,考虑到地下采空区等相关因素影响,应用不平衡推力法计算及有限元法对露天边坡进行数值模拟,通过分析应力场与变形场的分布对边坡变形特征展开研究,结果显示,主要由地下采空区顶板塌陷变形导致坡体不断沉降、滑塌,引发坡体整体失稳。坡体安全系数低于其安全储备系数1.10,有滑坡可能性。     

采动滑坡变形机理分析

地下煤层的开采会形成大范围的采空区,继而破坏上覆岩层结构,诱发山体滑坡。以山西某采动滑坡为例,采用有限元法,针对边坡在地下煤层采空的情况,对其进行建模分析其位移场的变化,同时探讨出采动滑坡的变形过程。     

地下采空诱发含软弱夹层顺层岩质斜坡变形破裂的相似模拟

以重庆武隆鸡尾山顺层岩质滑坡为例,依据相似原理,利用重庆大学变滑面顺层斜坡相似模拟试验装置,进行地下顺坡开采、逆坡开采、留设上下边界矿柱形成不同采空区影响下顺层岩质斜坡变形破裂响应相似模拟试验。试验结果表明:1顺层岩质斜坡在滑动面下沉量变化最大位置,坡体变形破坏剧烈,裂隙发育明显。2同样地质环境和采矿条件下,逆坡开采后形成的采空区对斜坡变形破裂影响最严重,更易诱发坡体破坏失稳,其次是顺坡开采,留设上下边界矿柱开采相对影响斜坡变形破裂较小。斜坡下逆坡开采采空区范围较小,越易造成坡脚岩体发生断裂破坏崩滑。3不同的岩层性质及距滑动面法向距离,其形变移动响应特征不同,但坡体均出现沿滑动面向临空面的滑移。4地下采空区影响下含软弱夹层缓倾斜顺层斜坡的变形机制为弯曲-断裂、挤压-滑移-拉裂。     

窑街矿区采动影响的山体滑坡机理探讨

为了分析矿区采动影响的山体滑坡机理,以金和一号矿井后山采动斜坡山体滑坡为研究对象,分别运用极限平衡理论、有限差分数值方法分析了采空区上覆山体滑坡的内在机理,并将斜坡失稳归结为:地下采空-后缘坡坏-剪切蠕动的推动式顺层滑坡破坏模式.     

盐津县白水江二级电站右坝肩滑坡地质特征与防治措施

在综合研究云南省盐津县白水江二级电站右坝肩滑坡的工程地质条件及滑坡体基本特征的基础上,介绍了该滑坡的结构及变形特征.从滑坡形成条件、诱发变形因素两方面分析了滑坡形成的原因及诱发坡体失稳的主要因素,根据岩土样品的试验值、现场大剪值,结合地区经验值及反算值,确定计算滑坡稳定性及剩余滑坡推力的抗剪强度参数,考虑到滑坡实际工况对滑坡体进行稳定性计算.结果表明,在开然及地震作用情况下,滑坡基本处于稳定状态,在工程开挖情况下滑坡处于临界平衡及失稳状态.结合工程实际,对滑坡治理进行研究,提出坡脚支挡、坡体锚固、坡面喷射混凝土防护、坡外截水、坡面排水、坡内泄水等综合治理措施.     

降雨诱发采动滑坡物理模拟试验研究

采动滑坡是岩土工程中极具挑战性的问题之一,采动滑坡为矿区地质灾害的主要类型,其危害性相较于其他类地质灾害更加严重。采煤会诱发平缓结构斜坡发生强烈的地面变形,研究结果表明天然状况下采煤结束后一定时间内地面变形将趋于稳定,采动滑坡的发生受降雨影响显著。以贵州马达岭滑坡为地质原型,马达岭斜坡为平缓倾内的层状结构斜坡,具有上硬下软和上陡下缓结构特征,是受采矿和降雨影响诱发的滑坡。采用物理模拟方法,应用模型箱和相似材料根据相似比建立滑坡模型,采用土压力监测计、孔压力监测计和三维激光扫描仪对模型进行监测,研究了模型在开采与降雨两类工况下变形及内部应力的变化情况和在开采与降雨共同作用下斜坡变形破坏过程,再现了滑坡从孕育到发生的全过程,分析强降雨诱发采动滑坡形成的机制。研究表明:采空区形成后,坡内原有的应力平衡被打破,发生应力重分布,采空区顶板应力卸荷,边界部位应力集中,顶板位置首先发生弯曲沉陷,产生大量离层裂缝,裂缝不断向四周扩展,逐渐形成大量竖向拉张裂缝,采空区的边界部位出现多条斜向裂隙;同时采动的影响不断向上传播,采空区顶板处产生裂缝多与上覆岩体中发育的裂缝贯通形成大型裂缝;降雨作用下,坡内裂缝持续发展,降雨导致采空区及上覆岩体中形成稳定水位,增大坡后的静水压力,使裂缝不断增大,推动斜坡向临空面发生变形,雨水下渗作用下,逐渐沿下部"阶梯状"裂缝、采空区、竖向拉张裂缝形成基本贯通的潜在滑动面,最终在水压作用下,剪断锁固段形成贯通的滑面,发生整体滑动。马达岭滑坡其演化过程可分为3个阶段:①采空区覆岩-斜坡变形阶段:由于开采使上覆岩层产生变形破坏,模型坡表及内部发育大量裂隙,为雨水的入渗提供有利条件;②降雨诱发斜坡整体变形演化阶段:雨水入渗模型,加剧裂缝发育,使模型向临空向发生变形,坡内裂隙已基本贯通,模型到达失稳的临界点;③滑面扩展-滑坡发生:降雨作用下,岩体不断被软化,同时,模型内裂缝充水,使裂缝不断发育直至贯通,导致滑坡发生。因此其变形破坏机制可总结为采空区覆岩-斜坡变形→降雨诱发斜坡整体变形演化→滑面扩展-滑坡发生。     

基于UDEC的山区浅埋煤层数值模拟研究

受地下采动影响,坡体发生移动变形,内部应力重新分布,同时,开采使地表产生裂隙,坡体很容易失稳,甚至发生滑坡、泥石流等大型地质灾害,并且也加剧了环境损害[1]。本文根据贵州山区煤矿地质复杂条件,运用二维离散元程序UDEC(universal distinct element code)对贵州某矿3号煤层进行数值模拟,研究随着工作面的推进长度,分析其上覆岩层移动规律及裂隙发育过程。