采矿引起的边坡倾倒滑移变形机理与变形安全性分析研究—以抚顺西露天矿边坡为例

在矿山开发、水电建设过程中倾倒变形问题日渐突出。倾倒变形边坡一般具有反倾边坡结构,变形的过程和机理比较复杂、涉及的变形岩体范围较大、危害严重。论文以抚顺西露天矿边坡为例,通过岩体位移监测资料的跟踪分析、底面摩擦模拟试验,以岩体力学、松散介质力学原理为理论基础,探讨了采矿影响下边坡倾倒滑移体的变形机理,分析认为采矿引起的倾倒滑移变形问题是在特定的地质构造和采矿工程条件下产生的,并提出了岩体变形安全性分析方法。通过工程实例,验证了方法的实用性,并针对实际问题提出了变形整治对策。     

开挖引起倾倒滑移边坡变形、破坏分析

倾倒滑移边坡变形破坏一般比较剧烈、变形量大、变形影响范围广,对开挖边坡和地面围岩及工业设施破坏严重,本文研究抚顺西露天矿北帮西区W200～W600区段边坡变形破坏(图1)[1-11]。     

岩质边坡倾倒变形机理及稳定性研究综述

倾倒破坏是岩质边坡的一种典型失稳模式,目前对于岩质边坡倾倒变形的稳定性分析与评价仍存在很多问题与争议。本文在回顾和总结国内外边坡倾倒失稳案例的基础上,阐述了岩质边坡倾倒变形的分类和破坏机理。从块体倾倒、弯曲倾倒、块体—弯曲倾倒和次生倾倒的角度详细介绍了倾倒边坡解析方法的研究现状,进一步论述了数值方法和物理模型试验的研究进展。基于悬臂梁力矩平衡思路,提出了岩质边坡弯曲倾倒的解析方法。最后,讨论了各种稳定性分析方法的不足与适用性,指出了以后研究的重点和有待深入探讨的问题。     

大型倾倒滑移边坡变形治理效果模拟分析

采用ＦＬＡＣ大变形有限元技术对抚顺西露天矿北帮西区Ｗ２００－Ｗ６００倾倒滑移边坡变形机理进行了数值模拟分析，并对采取的抗滑桩加固工程和疏干减压工程效果进行了评价，为边坡整治工程设计提供了技术指导和依据。     

某倾倒边坡开挖下的变形特征及加固措施分析

以皖南某高速公路一个反倾边坡为例,在详细地质调查基础上分析了边坡以倾倒-滑移为主要特征的倾倒变形力学机理.调查结果显示在边坡原有倾倒变形的基础上,开挖爆破等工程扰动首先使开挖面顶部出现倾倒变形并伴有后缘拉裂隙,同时坡体内部断续结构面逐渐贯通,最下级台阶面出现外鼓等.上述现象的出现显示出边坡具有整体失稳破坏的趋势.在上述地质概念模型基础上,应用离散单元法对边坡变形全过程进行模拟,验证上述变形破坏机理,并揭示了边坡在深度方向上的变形分区现象,即倾倒-折断区、强烈倾倒区、倾倒影响区和正常岩层区.     

斜坡倾倒变形的工程地质分析

近10年来,在山区,尤其是西部山区的工程建设和灾害防治实践中,我们发现越来越多的以“倾倒”为特征的岩质边坡变形破坏和稳定性问题,其出现的频度和造成的危害大有比肩“滑动”破坏这一边坡失稳的传统主题,成为困扰地质工程师和岩石力学工作者的又一难题。这类问题之所以难,是因为建立在以“滑动”为基础的传统边坡稳定性分析方法不再适用这类边坡。本文在大量工程实例的基础上,分析了边坡倾倒变形和破坏的基本特征,从“倾倒”变形破坏的地质过程和变形稳定性分析的基本理念出发,建立了描述倾倒边坡不同变形程度的工程地质模型,这个模型将倾倒边坡分为倾倒-坠覆、倾倒-错动、倾倒-张裂、倾倒-松弛4个区,分别对应不同的变形程度和稳定性状况,提出了各个区的具体特征和定性指标与量化指标相结合的描述指标体系,从而将倾倒的地质显现、力学机理和变形稳定性有机统一,实现了对倾倒边坡稳定性的工程地质评价。与传统的“滑动”问题不同的是,本文没有强调对这类问题采用强度稳定性的评价思路,而建议采用变形稳定性评价的理念,这似乎更适合倾倒变形这类问题的分析和评价。     

抽水与注水引起的变形机理

根据室内抽水压与注水膨胀模拟试验成果，详细地分析了土骨架的抽水压密与水膨胀变形的基本特征，确定了适用解释含水层土骨架的抽水压密与水膨胀变形力学机制的 线性粘弹性应力－应力变关系。     

工程开挖引起的黄土边坡变形破坏机理分析

近年来,由于黄土高原地区经济快速发展,受地形限制的影响,很多工程建设无法避开已有的黄土滑坡,使得在边坡开挖过程中产生各种变形破坏迹象,危害十分严重。笔者以富县洛阳乡某挖方边坡为例。根据其地质环境、滑坡概况以及人类活动等情况,利用工程地质分析法定性阐述了在边坡开挖过程中的破坏机理,并将整个变形破坏过程分为3个阶段:坡脚卸载差异变形阶段、压致拉裂面贯通阶段、"V"型裂缝稳定阶段;其次,结合有限元数值模拟量化描述了边坡的变形破坏特征;最后,基于边坡应力分布情况,推算出蠕滑段发育的最大深度距剪出口约93m,同实际情况较为吻合。     

碎裂结构边坡变形机理及治理对策研究

碎裂结构边坡稳定性受多组相交结构面控制,且受降雨、地震等多因素影响强烈,具有一定的特殊性。本文以某花岗岩碎裂结构边坡为例,在边坡的地质条件和岩体结构研究的基础上,结合施工及监测反馈信息,深入分析了边坡变形破坏模式,并根据稳定性计算结果,提出锚索、钢筋桩与排水相结合的支护方案。研究结果表明:坡体内部陡倾卸荷裂缝发育形成后缘切割面,中下部滑面追踪陡缓两组结构面发展;支护措施实施后,边坡经历512地震及雨季,多点位移计监测结果表明,地震和降雨对边坡稳定性影响较大,支护措施较好地控制了边坡变形。     

地下采矿引起的程潮铁矿东区地表变形规律研究

金属矿山由于其矿体形态多变、地质条件复杂、多非充分采动、开采方法多样、构造应力显著及结构效应明显等特点,难以把握由地下采矿引起的地表变形和岩体的破坏形式。以程潮铁矿东区为例,依据近年（2010年3月至2015年9月）的地表变形实测数据,绘制出相应的监测成果图。结合三维激光扫描等新技术再现地表变形三维盆地,探究了地下开采影响下的地表变形规律和机制。对矿区上下盘地表变形规律等进行了比较分析,结果表明：程潮铁矿东区在采矿初期发生筒状冒落;变形传递到地表后,在采空区正上方形成大小不等的漏斗状塌坑群。上盘地表变形扩展与采矿推进度有较好的对应关系;水平应力是岩体变形的主动力,应力不断释放影响着地表变形特征。结构面倾向改变了上、下盘岩体的破坏形式,减缓和加速了上下盘岩体的破坏。同时,在坡体形态的影响下,地表变形在下坡方向总变形量增大和垂直变形增量更大。     

黄山高速滑移弯曲边坡变形机理分析及应急治理对策

黄山高速公路穿行于皖南山区,公路建设过程中,汤口互通A匝道高边坡产生了大范围变形,严重威胁已有构筑物和施工安全。为保证边坡稳定,成立“应急指挥小组”,建立快速反应机制,并采用工程地质测绘、勘探、监测等手段,快速查明边坡结构特征,分析边坡变形机理和稳定性,提出应急治理方案。分析表明,该边坡为层间软弱夹层[JP2]发育的砂泥岩互层型顺向边坡,地质历史上边坡曾发生滑移—弯曲变形,公路施工时对弯曲隆起部位岩体进行开挖,引起坡体产生快速变形,在降雨、开挖等条件下,边坡产生整体失稳的可能性极大。在分析边坡变形机制基础上,应用变形控制理论,确定对边坡采取桩锚结合、综合排水的应急治理措施,并根据变形特点提出了应急治理施工步骤。应急治理措施实施后,边坡变形得到了有效控制,稳定性达到了高速公路的安全要求     

盐碱区地下水动态及治理措施

１４７团场是北疆土地重盐碱团场之一，据１９年来的统计资料碱盐面积累计将达２２万亩（旧制）。保苗面积平均为７０％￣７５％，粮食平均单产不过１２０ｋｇ，亩产皮棉不过２０ｋｇ。进入７０年代末８０年代初，为振兴农业，在上级常委的正确领导下，全团掀起兴修水利、改土治碱，改造中、低产田的高潮。经过十几年来的艰苦奋斗，培肥了地力、降低了地下水位、提高了保苗面积、增加了农业产量，取得了明显的经济效益。     

基坑抽水引起周围地面沉降机理及防治措施

抽水引起周围地面沉降和构筑物地基沉降已成为工程建设中的一个环境灾害问题。根据抽水引起周围地面沉降的机理分析,提出了由抽水引起地下水水头压力变化、含水层颗粒迁移、含水层压缩和水体的膨胀的更具普遍意义的地下水运动方程,该方程可以简化成Biot和Helm的地下水运动方程。在此基础上,通过实例分析和方案对比,提出了抽水引起周围地面沉降的防治措施,并分析了各种措施的适用范围及优缺点。     

平推式岩质滑坡形成机理及治理措施

平推式岩质滑坡作为一类容易被人们忽视的典型滑坡,有其特殊的成因与变形破坏特征。以广元市剑阁县坟林岩滑坡为背景,研究了缓倾岩质滑坡的特征、成因模式和变形破坏特征。归纳总结出降雨是降低滑坡体稳定性的主要因素,并对滑坡体进行了不同工况下的稳定性评价。分析认为,此类滑坡产生变形的主要因素是后缘裂隙水位抬升,裂隙水压力增加,同时裂隙水渗透在滑面上形成扬压力,滑面抗剪强度降低,最终导致滑坡整体失稳。在此基础上对不同整治措施的技术可行性及经济指标进行比较分析,提出了以排水为主,支挡为辅的治理措施。在滑坡后缘设置截、排水沟,前缘设置抗滑键进行支挡。工程实施两年来未发现任何变形,达到了治理的目的,经济效益明显。     

西藏玉曲河下游岸坡倾倒变形机制及稳定性分析

西藏玉曲河下游河谷由板岩组成的岸坡普遍发生倾倒变形,其变形特征在青藏高原东南部"三江"地区具有典型性。随着该地区水利水电项目的不断开发,倾倒变形边坡问题日益突出。本文根据在工程实践中遇到的倾倒变形边坡问题,采用现场调查、勘探和原位试验的方法,重点对边坡变形特征与板岩变形特性的相关性进行研究,并分析了3种倾倒类型：倾倒折断型呈脆性破坏,破坏模式主要为由前部向后部逐级后退式破坏,适合采用极限平衡方法进行稳定性分析;倾倒弯曲型属延性变形,破坏模式主要为边坡浅部的坠覆和松驰,适合采用建立在非连续介质模型基础上的应力应变分析方法;倾倒揉皱弯曲型与倾倒弯曲型类似,仅是在倾倒弯曲的基础上叠加了冰川的推覆作用而发生褶曲。     

云母石英片岩斜坡弯曲倾倒变形的理论分析

片岩斜坡中弯曲倾倒变形是通过密集的片理上逐层剪切位移实现的。文中给出了瞬时变形终止时1与片理面法线夹角的理论公式。瞬时变形结束后, 由于片理面上剪应力作用, 将继续发生剪切蠕变。本文给出了随着时间t变化的公式。最后本文讨论了地下水压力在倾倒变形中的作用, 并在理论公式中考虑了这一因素。     

边坡倾倒变形的形成机制与影响因素分析

本文从边坡倾倒的变形特点出发,分析了倾倒变形的力学机制。在此基础上研究了结构面间距及力学参数对变形的影响。通过含有结构面的岩体的应力,位移以及屈服区的分布特点,讨论了反倾边坡的稳定性问题。     

采动诱发滑坡的变形机理及治理设计研究

以山西某大型煤矿工业场地滑坡勘察与治理工程为例,分析了地下采矿对古滑坡稳定性的影响及复活机理:即采动变形降低了滑坡体土层的力学强度; 采动拉裂缝为地表水和雨水的下渗提供了渗透路径,导致滑带土发生软化; 滑坡前缘的采空移动变形对滑坡体起着牵引作用。采用工程地质测绘、钻探、物探及实时GPS监测系统等综合手段确定了滑坡周界、滑动面及滑动主方向与变形速率; 根据滑坡的空间形态、物质结构及变形特征对该滑坡体在空间上分区、剖面上分级,并据此设计了分区治理、分级支挡和留设地下抗滑煤柱等的滑坡治理方案。监测资料表明,经治理后的滑坡处于稳定状态。     

深基坑支护变形机理及实例分析

介绍了深基坑支护变形机理，结合工程实例，根据收集整理的深基坑支护变形监测结果，简述了深基坑支护变形计算中存在的一些问题，并对一些新方法做了简要探讨。     

软沉积物滑塌变形物理模拟及变形机理分析

软沉积物滑塌变形是一种地质现象,对于分析区域地质发展史和指导油气勘探具有重要的意义,近年来越来越受到地学界的重视。但大多数的研究是基于野外现象的定性观察描述,对其形成过程和成因机制的定量探究较少。笔者建立了一套斜坡背景下重力驱动的软沉积物滑塌变形物理模拟实验装置,并设计了完整的实验程序,利用具有不同黏滞系数的材料模拟地层,通过多次实验改变沉积箱坡度模拟不同的地层倾角,总结了软沉积物滑塌变形的演化模式:滑塌开始,模拟地层逐渐隆起;随着地形坡度变大,滑塌褶皱依次发展成圆弧褶皱、紧密等斜褶皱,断裂产生后形成类似无根等斜褶皱和鞘褶皱的变形构造,直到地层趋于平稳。分析了软沉积物滑塌变形的机理:软沉积物受到自身沿斜坡重力的驱动,发生滑塌,层与层之间的剪切效应导致软沉积物发生变形。