缓倾煤层采空区滑坡形成机制数值模拟研究

以贵州都匀马达岭滑坡为例,采用离散元方法,研究了缓倾煤层采空区滑坡的变形发展过程,提出了该类矿区滑坡防治建议。研究结果表明:采空区顶板塌陷导致上覆岩层弯曲-沉陷,地表产生沉降变形,同时采空区边界部位产生倾倒式拉裂,在地表形成深大拉裂;采空区上部岩体沉陷变形导致坡脚部位岩层往坡外剪切滑移;中部滑面沿变形后倾向坡外的层面和陡倾节理组合形成阶梯状滑面。滑坡形成机制可概括为由采空区顶板变形引发的阶梯状蠕滑—拉裂—剪切滑移式滑坡。缓倾煤层采空区滑坡的防治应从防止采空区顶板塌陷入手,通过回填矸石或加强顶板的永久支护来防治采空区上覆坡体的变形。     

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。     

甘肃舟曲泄流坡滑坡变形破坏机制研究

泄流坡滑坡是受断裂构造和地震作用共同控制的巨型深层岩质老滑坡。泄流坡滑坡后期主要受降雨,其次是地震作用的影响,其变形破坏力学机制模式为蠕滑—拉裂;由于该滑坡规模巨大,对其进行了分区(滑坡Ⅰ区—滑坡Ⅳ区),并确定了各个分区的变形破坏机制:滑坡Ⅰ区和滑坡Ⅳ区为蠕滑拉裂型推移式,滑坡Ⅱ区为蠕滑拉裂型推移—牵引复合式,滑坡Ⅲ区为蠕滑拉裂型牵引式。在此基础上,利用有限差分法对该滑坡变形破坏机制进行了数值模拟研究。     

黄土沟谷区浅埋煤层开采斜坡变形破坏机理

为了分析浅埋煤层开采条件下黄土沟谷两侧斜坡的变形破坏机理,基于隆安煤矿深岩沟区域煤层开采地质条件,采用三维数值模拟计算以及理论分析相结合的研究方法,研究了煤层开采后上覆岩土体的应力分布规律、两侧坡体位移分布规律、变形破坏特征以及失稳破坏过程等。结果表明：沟谷两侧斜坡位移以竖直方向为主,水平方向位移均指向采空区中心。斜坡根据变形特征可分为4个变形区：采空区上方一定高度范围内的覆岩冒落塌陷区|采空区中部的松散土体弯曲沉陷区|松散土体弯曲沉陷区和地表移动边界之间的拉裂-倾倒区|地表移动边界之外的未影响区。斜坡的失稳破坏过程可以分为4个阶段：中部沉陷—两侧及后缘拉裂—剪切变形—失稳破坏。研究成果可以为黄土沟谷区域地质灾害评价、采动边坡变形破坏预测以及地表保护提供借鉴。     

基于褶皱构造背景的科牙滑坡形成机制分析

查明滑坡形成的地质环境条件,分析滑坡发生的诱发因素和变形机制不仅是滑坡勘查的主要内容之一,而且对于滑坡稳定性评价、滑坡治理方案的提出等具有重要意义。在对白龙江流域某水电站勘查过程中发现,发育于该电站工程区的科牙滑坡形成机制与以往变形及破坏模式有所不同,即该滑坡属层状岩体褶皱成因,该文基于滑坡形成的背景构造及现场地质调查与勘测,分析了该滑坡形成演化机制。分析认为滑坡经历顺层蠕滑阶段、锁固段剪切阶段、滑面贯通破坏阶段、滑坡体稳定堆积等四个形成演化阶段。     

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。     

新疆叶城县柴禾沟滑坡成因机理分析

为了研究二牧场滑坡的成因机制,以地质力学、地貌学为理论基础,分析地质环境条件和滑坡基本特征,通过Geostudio模拟软件建立数值模型,基于模拟结果得出:南疆（干旱—半干旱性气候）地区,突发强降雨和冰雪消融入渗是导致滑坡形成的直接诱因。降雨和冰雪消融后入渗,使孔隙水压力升高,土体抗剪强度下降,内摩擦角减小,滑动面贯通,在重力作用下发生高速滑动;柴禾沟滑坡的破坏过程为雨水冲刷阶段—蠕动变形产生拉裂阶段—局部滑动阶段—滑动破坏阶段;经历12 h降雨后,滑坡稳定性系数由1.124降至0.988,滑坡发生滑动,与实际情况相吻合。     

南平红桃山滑坡成因及治理措施

系统地调查了南平红桃山滑坡地质环境条件,分析了滑坡岩土体结构、滑坡周界、变形特征、影响因素,并对其变形破坏机制进行了深入研究。结果表明,该滑坡表现为"滑移-拉裂-剪断"的破坏模式。根据该滑坡成因,采取了上部削坡减载,局部锚杆格构及抗滑桩,坡脚采用抗滑桩加固等措施,取得了较好的治理效果。     

采空滑坡成因机制分析

在现场地质调查的基础上,对滑坡变形破坏特征和发育过程进行了分析,结果表明:滑坡失稳破坏系地下采空诱发,进而对地下采空诱发地表斜坡失稳机制进行了探讨。地下采空导致整个上覆坡体变形沉陷并发生地表浅部滑动破坏,其变形过程可以归结为4个阶段,即煤层开采、后缘拉张、坡体剪切、滑坡发生。     

采动影响区外缘上覆黄土滑坡形成力学机制

以山西省阳泉市坡头滑坡为例,在详细查明矿区工程地质条件、滑坡变形破坏特征、采空区与滑坡发育的空间位置关系以及采空沉陷规律的基础上,应用FLAC3D数值模拟软件分析了采动影响区外缘第四系黄土覆盖层的应力应变关系、位移变形特征.获得了该滑坡形成的力学机理:黄土滑坡受采空区上覆岩层移动变形控制;采动引起上覆岩层的蠕动对表层黄土的挤压变形具有放大作用;黄土滑坡的变形破坏具有聚能效应.     

基于多源数据的矿山边坡滑坡成因分析

针对某露天矿开采过程中边坡滑坡问题,采用无人机倾斜摄影测量与工程勘察联合调查的方式,基于多源数据对边坡滑坡的基本前兆特征及地质特征进行分析判断。结果表明,边坡滑坡的根本原因是开采形成高陡边坡后,边坡不良岩土体在应力重分布过程中向临空面方向产生塑性挤压变形,导致上覆岩层产生陡倾张裂隙;边坡滑坡变形的模式以蠕滑 拉裂的变形模式（表层蠕滑 后缘拉裂 潜在剪切面剪切）为主,破坏形式以滑塌为主;边坡潜在滑移面将在极软 软弱岩土层中发育;结合灰岩的分布特征判断,如边坡发生最终破坏,将以中浅层滑坡为主,滑动带深度多在20 m以内,滑坡后缘在新老裂缝发育区,剪出口位于+250 m平台以上。结果为边坡稳定性控制工作提供了理论依据。     

缓倾煤层采空区上覆岩体变形特征物理模拟研究

以贵州马达岭滑坡所在的自然边坡为原型,通过框架物理模型试验,研究了缓倾煤层采空区上覆岩体沿岩层走向方向的变形过程,分析采动滑坡变形破坏机制。研究结果表明：煤层开采后,上覆岩层发生应力重分布,采空区边界形成拉应力集中区;上覆岩层产生以沉降为主的弯曲变形,而在坡肩和坡脚部位产生较明显水平向外位移;变形过程中先在采空区后边界部位产生裂缝,回采煤柱后,裂缝贯通,形成潜在滑面。     

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.     

凉山州正街村4组堆积体滑坡破坏模式分析

该文在收集区域地质环境资料的基础上,通过现场钻孔调查研究,分析了正街村4组浅层堆积体滑坡的基本特征,利用传递系数法和有限元数值分析法分别对滑坡变形破坏模式进行分析,认为该滑坡的破坏模式为蠕滑-拉裂破坏,并针对该破坏模式提出了治理建议,可为该类滑坡的治理提供参考。     

平朔露天矿某黄土高边坡滑坡成因机理分析

从工程地质条件、水文地质条件及人类工程活动等方面入手,对山西平朔煤炭工业公司某露天矿黄土高边坡发生滑坡的成因机理进行分析。该滑坡表现出明显的牵引式破坏特征,其变形破坏过程可分为卸荷变形、蠕滑—拉裂、剧滑及趋稳等四个阶段。基于滑坡的成因机理,提出了相应的防治对策。     

顺层岩质边坡开挖变形破坏特征研究

为了研究贵州某场区开挖边坡的变形破坏特征,在相似原理的基础上,使用底摩擦的试验方法进行室内物理模拟试验。实验结果表明:在岩层倾角40°顺层开挖的情况下,斜坡的变形破坏机制一般为滑移-弯曲;在岩层倾角40°、开挖角度55°的情况下,斜坡变形破坏机制为滑移-拉裂。在2组试验中,斜坡后缘形成阶梯状滑面说明斜坡破坏是同时沿着多层软弱夹层产生滑动破坏。     

安太堡露天矿边坡蠕滑区滑动机理与稳定性分析

针对安太堡露天矿西北帮边坡出现的蠕滑现象,介绍了边坡的工程背景和滑坡现状,结合位移监测数据,研究了边坡蠕滑区滑坡的主要形成因素和滑动机理,简述了蠕滑边坡的失稳预测方法。结果表明：露天矿边坡蠕滑区滑坡机理为前缘沿红黏土顺层持续蠕滑,后缘产生大量拉裂带,中部阻滑段最终被剪断导致边坡产生陡倾切层滑动;持续的强降雨是造成边坡滑坡的主要外在因素,不利的地形与地貌和地质特征与构造是导致边坡蠕滑变形的内在因素;可以通过判定边坡后缘拉裂带的裂缝深度对边坡失稳进行预测。运用基于有限单元法的MIDAS-GTS软件构建了边坡蠕滑区三维地质模型,采用强度折减法计算了边坡稳定系数,并进行了边坡的变形破坏分析和稳定性评价。结果表明：边坡天然状态下稳定系数为1.06,整个边坡蠕滑区处于临界破坏状态;边坡蠕滑区位移自上而下逐渐减小,坡顶最大位移达到0.43 m,位移变化最显著的区域分布于红黏土层,说明其发生了蠕滑变形,并形成了剪切破坏带,与坡顶拉裂带有贯通的趋势,滑坡的可能性较大,应该采取必要的工程防治措施。     

多层采空区隔离顶板安全性强度折减法

引入强度折减法研究多层采空区隔离顶板的安全储备。提出多层采空区隔离顶板剪切与拉裂安全系数的双安全系数的概念,以双层椭圆柱采空区隔离顶板为例,研究隔离顶板剪切安全系数与顶板跨度及厚跨比的关系,得出:隔离顶板厚度越大和跨度越小,顶板的剪切安全系数越大;隔离顶板跨度越大,拉裂安全系数越小,隔离顶板厚度对拉裂安全系数的影响不具有强规律性。指出在评价重叠顶板的安全性时应综合考虑顶板厚跨比和顶板跨度两个因素。探讨了剪切安全系数和拉裂安全系数的适用性,得出在不考虑顶板附加载荷的条件下剪切安全系数应该是评价隔离顶板安全性的首选指标,而拉裂安全系数是辅助性评价指标。     

基于PFC2D的缓倾顺层滑移-溃曲型岩质滑坡破坏机制分析

川东红层地区岩层倾角通常较缓,在缓倾顺向斜坡上出现了一种较为特殊的滑移-溃屈变形破坏形式。相对于缓倾岩层的顺层滑移,其破坏、受力和变形显得较为复杂。本文在分析兴浪坡滑坡变形模式的基础上,基于PFC2D软件对其进行破坏过程及微观力学分析。结果显示：受川东宽缓褶皱影响滑坡所处地形呈上陡下缓的特点,岩层变缓和老滑坡堆积造成的应力集中是斜坡发生滑移-溃曲的原因。变形破坏模式解析其分为滑移-弯曲鼓胀、强烈弯曲-隆起和滑移-溃屈破坏3个阶段。模型破坏云图位移显示滑坡中部监测点2位置存在应力集中导致的岩体错断和剪断特征,与实际调查相符合。滑坡中部溃曲处在滑动前主要表现为压应力集中,当应力集中到一定程度,岩体沿着层面或破碎带剪切贯通,形成滑移-弯曲-溃曲变形模式。研究结果对于其他类似边坡的稳定性评价和识别具有参考意义。     

广西合山煤田浅埋煤层采空区塌陷机理数值分析

针对广西合山煤田煤炭资源的枯竭,煤层开采引发的地面塌陷日益增多,地质灾害问题突出的现状,以煤田上塘矿区中南部的4个浅埋采空区为研究对象,在野外调查的基础上,利用离散元法建立三维数值模型,进行采空区顶板和地表的变形与应力分析,探讨了采空塌陷机理模式。分析结果表明:①采空区规模直接决定了地表变形程度,表土层厚度的影响作用是双向的;②地表水平移动极大值向下山方向偏移,下山方向顶板覆岩更易断裂和垮落;③采空区上覆岩层发育"两带",主要破坏形式为拉张破坏和剪切破坏;④浅埋采空塌陷的形成可归纳为开始、发展、贯通和稳定4个阶段,不同阶段均有典型的变形和受力表征。