结构面对程潮铁矿西区地表变形的影响分析

以程潮铁矿西区为例,通过对现场结构面和裂缝分布特征的调查,以及结合地表变形监测数据的分析,揭示了矿区结构面对地表变形的影响。研究结果表明,在矿区较大的水平应力条件下,岩体结构面改变了地表拉伸变形分布和破坏形态,加剧了岩体变形,在ⅰ区(剖面Ⅲ以东区域),目前最外侧裂缝以内的岩体沿着NNW结构面发生倾倒滑移破坏,地表变形以快速变形为主,而最外侧裂缝以外的岩体沿着NNW结构面发生弯曲变形,地表变形以线性稳定增长为主,进入了倾倒破坏阶段,该区域的岩体主要发生水平位移;在ⅱ区(剖面Ⅲ以西区域),岩体在开采沉陷引起的南北向应力作用下,分离成平行的块体,地表变形以快速变形为主,在局部区域,产生的一部分平行块体在近东西向的应力作用下,沿着NNW结构面产生倾倒破坏。所得成果对类似金属矿山的地表征地及安全高效生产具有实际指导意义。     

竖井变形破坏机制与继续使用可行性探究

依据程潮铁矿地表变形、岩体变形和井筒裂缝监测资料,分析东主井井筒变形破坏的成因,总结井筒裂缝分布规律及其与采空区的关系,通过数值分析探讨井筒继续使用的可行性。结合后期对地表与深部岩体较为详细的监测资料,建立了倾倒破坏力学模型,探讨井筒裂缝扩展与井区岩体水平位移之间的关系以及井区岩体分区与井筒裂缝分布之间的关系。研究结果表明,东主井变形破坏是由地下采矿引起的,岩体水平位移对井筒变形破坏起重要作用;井筒的裂缝分布在空间上与采空区的位置有关,井筒的东面和西面裂缝发育,南面和北面基本无裂缝。由数值计算结果可知,井区地表与岩体变形将继续加大,但不会发生整体失稳破坏。对比岩体分区与裂缝分布发现,井筒的裂缝分布在深度方向上与井区岩体分区有很好的对应关系。     

苏家里新村地面及建筑物裂缝成因分析

以苏家里新村地面及建筑物裂缝调查结果和沉降监测资料为基础,应用工程地质类比法对非采矿因素引起的裂缝进行综合的定性分析,并应用FLAC3D程序对受煤矿采空区影响的建筑物进行数值模拟分析,同时归纳分析了对由于采矿因素和非采矿因素导致的地面及建筑物裂缝的成因、位置和规律。分析结果表明:苏家里新村地面及建筑物裂缝是开采沉陷引起的地表变形、填土地基不均匀沉降、河流冲蚀边坡坡脚等因素共同作用的结果。研究结果为该矿区地面建筑物的修复加固提供依据。      

黄陵2号煤层采空塌陷变形对村庄稳定性影响研究

黄陵东方煤矿的采空塌陷引起附近村庄房屋裂缝及地表变形破坏,严重影响当地群众的生产生活安全。通过现场调查、井下测量、勘探等方法,确定了村庄周边采煤采空的分布,分析了采空塌陷诱发的地表变形破坏特征以及村庄房屋的变形破坏程度。在此基础上,借助开采条件判别法与概率积分法,确定并预测了采煤采空地表移动变形范围及发展趋势,为地表变形破坏治理及村庄房屋翻修或异地搬迁提供科学依据。     

基于InSAR技术的缓倾煤层开采诱发顺层岩体地表变形模式研究

贵州贞丰县某煤矿开采煤层以向斜缓倾的三叠系上统火把冲组（T3h）为主,与贵州省大部分煤矿开采的背斜反倾煤层不同,其采矿活动诱发的地面沉降和滑坡风险亦表现出不同的变形破坏模式(背斜反倾煤层易诱发倾倒崩塌、顺层缓倾煤层易诱发地面塌陷与滑坡)。论文利用升、降轨观测的共15期3 m空间分辨率L波段PALSAR -2 SAR为数据源,开展了多期地表变形D -InSAR测量,确定出变形发生的位置、范围与滞后时间。经实地调查验证,InSAR解算结果较好地吻合了矿区开采范围和地表破坏情况,证实了InSAR在煤矿区识别时序性地表形变的准确性。进而分解计算了地表三维变形,并通过与地下开采范围和过程的相关性分析,深化了对该地区缓倾煤层地下开采诱发的顺层滑坡变形模式的认识:（1）InSAR可以识别计算出采矿区地表变形的范围与沉降量,矿区变形在干涉影像中表现为以采空区地表为中心向四周扩散的圆环状变形条纹;（2）地表变形区域覆盖地下采空区上方及附近地表区域,根据地表变形情况与地下采空区范围计算出该地区上山边界角约70°、下山边界角约58°;（3）地下采空与地表沉降变形存在约30 d的时间滞后;（4）顺层地下采空引发的地表水平移动方向受地层产状、地表坡向共同作用,水平向为沿层面的顺层滑移与向沉降中心汇聚的合成运动结果;（5）沿层面的顺层滑移与地表坡度因素叠加造成采空区地表上山侧岩石受拉产生拉裂缝,下山侧则易产生塌陷坑及裂缝。     

复杂地质条件下矿山地下开采地表变形规律的研究

地质条件是矿山开采岩层移动的基础,复杂的地质条件常使得地表移动角、沉陷角预测不准,导致灾难性后果。以典型复杂地质矿山程潮铁矿东区为例,以多年地表变形监测结果为依据,对在其特殊地质条件下地表变形和岩层移动的机制进行了分析研究。结果表明,地下采矿是矿区岩体破坏的直接诱因,地下水产生的静水压力和动水压力强化了岩体的变形与破坏;矿区岩体中断层、节理等特殊地质结构是岩体破坏的基础;构造应力场的存在是围岩向采空区产生较大移动变形的主要影响因素;在采矿之初,地表塌陷主要是由地下水疏干引起的;地表大规模塌陷形成以后,地下采空区的扩大是引起地表塌陷的主要原因,但矿区特殊的地质条件对地表塌陷范围的扩展速度有重要影响。     

大冶市还地桥煤矿采空区稳定性评价与防治措施建议

大冶市还地桥区域煤矿开采形成采空区变形及塌陷;造成区内居民房屋出现不同程度开裂变形、地面设施破坏.依据该区煤矿采空区勘查成果,对成因机制及稳定性、发展趋势进行分析评价,判断勘查区内的采空区及地表变形处于残余变形阶段,按今后50年地面累计变形情况计算结果将勘查区采空区划分为不稳定区、基本稳定区和稳定区并提出防治措施建议.     

沈丹客运专线本溪段下伏采空区的数值模拟分析

为分析沈丹铁路客运专线本溪段的路基稳定性,为铁路客运专线建设提供依据,利用概率积分法进行了预测,并采用有限元软件ADINA进行了数值模拟。建立三维模型,分析了采空区残余变形对客运专线的影响,并对采空区注浆后的状态进行了模拟分析,得到了注浆前、后沿路基方向下沉、沿路基方向水平移动、垂直路基方向水平移动的数值。研究表明,采空区处于基本稳定状态,地表移动和变形是均匀渐变的,不会出现突然塌陷,但采空区上方出现了应力集中和塑性变形,地表移动仍会对铁路客运专线的运营造成影响,考虑未来可能产生的残采和复采以及铁路行车荷载的作用,也可能会出现老采空区活化,宜采取措施进行加固;对采空区进行注浆后地表的移动和变形值较小,达到了铁路客运专线的要求,采空区注浆能有效地控制地表移动和变形。     

金属矿山崩落采矿法引起的岩层移动规律分析

以典型陡倾结构面条件下的金属矿山--程潮铁矿西区为例,通过对矿区的地表变形监测资料及宏观破坏特征分析,认为矿区的岩层移动分为2个阶段,第1阶段为采空区顶板岩体破坏扩展至地表引起塌陷阶段;第2阶段为采空区周边围岩向采空区的倾倒破坏阶段,并得出了倾倒滑移区的地表岩体变形规律：岩体主要发生水平移动,水平移动值大于沉降值;变形先以缓慢变形为主,然后进入一个快速变形阶段,存在明显的转折点;开采沉陷和地形引起的应力同向叠加作用,使得地表岩体沿下坡方向的变形值增大,特别是水平移动值。同时揭示了矿区岩层移动角的分布特征;南部岩层移动角大于北部,究其原因是北部受最为发育的NNW、NNE结构面影响,倾倒破坏较为严重。所得成果为其他类似的金属矿山工程提供可借鉴的规律。     

桑掌沟煤矿采空区工程地质综合勘察及对公路路基影响的初步评价

通过对桑掌沟村办煤矿采空区进行的地质采矿调查、地球物理探测和钻探等勘察工作，查明了该矿采空区的地质与工程地质特征、采空区的分布范围及塌陷冒落特征等，依据这些综合勘察结果，认为路基下伏的采空区将会使地表继续变形，影响高速公路路基路面的正常使用和维修。建议在路面基底层下部加铺一层土工织物或用稀少注浆孔内注浆来加固地基，如能充填采空区则可彻底解决地表变形问题。     

南水北调中线工程郭村矿采空区段稳定性研究

南水北调中线工程禹州市郭村煤矿采空区地表形成了长1 700 m、宽400 m的移动盆地,采空区上覆岩体为典型的“三带型”（冒落带、断裂带和弯曲带）。通过布设高精度监测网,研究了施工前后采空区地表变形特征,监测结果表明,施工前,采空区地表移动已基本结束,处于稳定状态;施工期间,注浆造成应力重新分布,注浆区域内地表变形有明显振荡,而对注浆区域外的地表影响不大;施工结束后,地表变形均趋于稳定。采用FLAC3D有限差分软件,分别计算了渠道运行期间无渗漏、一般渗漏和严重渗漏3种工况下渠道和采空区变形和应力分布规律。计算结果表明,随着渗漏的严重,竖向位移和影响深度增大,但是增幅减小,最大值可达5.5 cm;影响宽度区域沿着渠道对称分布,均匀增大;水平位移逐步增大,且增幅增大,但最大值为7 mm,影响较小;采空区灌浆加固使应力重新分布,仅在采空区两端产生应力集中,渗漏工况下渠道过水荷载所产生的附加应力与自重应力相比很小,对采空区稳定性影响不显著。     

Identification of deformation and failure characteristics in cataclinal slopes using physical modeling

This study investigates the deformation characteristics of cataclinal slopes in central Taiwan prior to landslide failure. Field surveys and physical model tests were performed to explain the gravitational deformation characteristics of cataclinal slopes under various conditions and to derive the deformation process and failure characteristics. The results show that the distribution of erosion gullies (different length of the slope mass), the extent of erosion (different thickness of the slope mass), the foliation dip angle, and the geological material critically affect the deformation of cataclinal slope masses in the study area. The results of physical model tests indicate that increasing the foliation dip angle, the thickness and the length of sliding mass, particle size (spacing between foliations) increases the depth of slope deformation. Foliation dip angle is the most critical factor that controls the deformation of slate slopes. When the cataclinal slopes reached maximum deformation, a shear failure and translational slide occurred within a short period. The deformation zone exhibited significant cracking at the scarp and the bulging of the slope toe, which facilitated the infiltration of surface water and groundwater, accelerating the deformation to failure.     

黄土路堑边坡的失稳破坏因素与变形模式分析

针对黄土路堑高边坡的失稳滑塌现象,文章深入研究了黄土路堑高边坡的各种诱发因素,主要通过对黄土本身的结构、性质、黄土湿陷性和水的影响进行分析,得出黄土路堑边坡失稳滑塌的四种破坏机理与变形模式,即开挖后缘拉裂模式,地表水或雨水入渗沿裂隙灌入形成薄弱面的模式,坡脚掏空致使坡体失去支撑而使黄土裂隙张开的模式,坡面冲刷、湿陷、剥...     

Study on Optimal Grouting Timing for Controlling Uplift Deformation of a Super High Arch Dam

A grouting model is developed for use during the grouting of the complex foundation of a super high arch dam. The purpose as to determine the optimal grouting timing and appropriate grouting pressure involved in controlling the uplift deformation of the dam. The model determines the optimal grouting time as the height of the arch dam increases with the concrete pouring, by checking the tensile stresses in the dam against standard specifications. The appropriate grouting pressures are given on the basis of the actual grouting pressures monitored during the upstream riverbed foundation grouting. An engineering procedure, applying the model, was then proposed and used during foundation grouting under the toe block of the Xiluodu super high-arch dam in south-western China. The quality of the foundation grouting was evaluated against the results from pressurized water permeability tests, acoustic wave velocity tests, elastic modulus tests and panoramic photographing of the rockmass on completion of the foundation grouting. The results indicated that the proposed grouting model can be applied to effectively reduce the uplift deformation and associated cracking risk for super high arch dams, and it can be concluded that the proposed engineering grouting procedure is a valuable tool for improving foundation grouting under the toe blocks of a super high arch dam.     

高压注浆加固造成铁路路基隆起的原因分析

高压旋喷法施工造成路基、地面抬升,是地基处理过程中较常见的现象。分析上海地铁9号线高压旋喷施工造成铁路路基隆起的工程实例,将路基变形过程和注水试验进行对比,得出了注浆过程满足土体注水膨胀原理;同时由于桩周产生的压力远大于土体所能承受的孔隙水压力,使破坏的土体挤压进路基底部,加大了隆起量。通过调整施工参数,可改变土体注水膨胀的本构定律与桩周压力公式中相关变量,从而减小隆起量;并提出了调整施工进度、工艺等相应的处理方案。     

粉质黏土地层超大直径泥水盾构隧道地表变形与施工参数相关关系研究

本文以粉质黏土地层超大直径泥水盾构隧道为工程背景,分析了地表变形特征随盾构掘进参数的变化规律。并针对粉质黏土地层隧道施工监测数据进行分析,提出了超大直径泥水盾构下穿建构筑物的施工关键控制参数。研究结果表明:不同施工参数对地表变形的影响存在显著差异,注浆量相对最大,刀盘扭矩和贯入度相对次之,刀盘推力、泥水压力、注浆压力和掘进速度相对最小。注浆量对地表变形的影响随隧道埋深的变化而变化,当隧道埋深小于一倍洞径时,注浆量对地表变形影响相对较大;当隧道埋深大于一倍洞径时,注浆量对地表变形影响相对较小。刀盘推力与泥水压力、注浆压力以及水土压力之间存在较好的相关关系。当泥水压力比水土压力约大0.1 MPa,注浆压力比水土压力约大0.3MPa时,盾构下穿建构筑物造成的地表变形相对较小,盾构地质适应性得以显著优化。相关研究成果可为后续粉质黏土地层超大直径盾构隧道地表变形分析和施工参数优化等提供理论依据和技术支撑。     

似层状岩质边坡倾倒变形破坏过程数值模拟

在构造裂隙组合切割下形成的反倾向"似层状"结构边坡在工程中普遍存在。文章以浙江某梯级电站厂房后边坡为例,通过运用二维离散元和三维有限差分法,对"似层状"岩质边坡倾倒变形特征及破坏演化历程进行模拟,结果表明这类边坡变形破坏主要经历三个时期:初期为块体间的相互剪切错动和局部缓倾节理的剪切蠕变;中期岩体加剧倾倒后推动坡体前缘滑动,在坡体表面形成倾倒台阶后地表拉裂;后期倾倒变形剪切错动向坡体内部扩展,剪切带相互连通并逐步追踪缓倾结构面或强弱风化分界面,在空间形态上形成具有"台梯状分布"的滑动带,为深层蠕滑创造条件。     

软土地基注浆扩散过程数值模拟研究

廊沧高速公路K132+177～K132+258软土地基主要由低液限中、高压缩性黏土层组成,属于滨海沉积类型,采用静力注浆方法进行了加固处理,并在现场分别对全孔一次性和自上而下分段式注浆施工方式进行了试验及室内研究。基于该路段软土地基地基物理力学性质和注浆试验地表变形观测资料,利用FLAC3D软件对该软土地基在不同注浆方式（全孔一次性注浆、自上而下分段式注浆）和在0.5、1.0 、2.0 MPa注浆压力作用下浆液在土层中的扩散过程进行了分析。其结果表明,在相同注浆压力作用下,自上而下分段式注浆效果比全孔一次性注浆效果好,而注浆压力的增大对浆液在土层中的扩散是有利的,但压力过大会导致地面冒浆,应根据现场实际情况选择合理的注浆压力     

基于DSC模型的房屋开裂评估与监测分析

城市隧道下穿时,普遍存在着地表房屋变形超限、倾斜开裂等安全风险问题,而且当前针对房屋变形开裂的计算分析、风险评估研究,也严重滞后于实际工程的需要。通过综合分析、比选,以及单、三轴试验验证表明：DSC（disturbed state concept）本构模型能够较好地描述材料开裂后力学行为;采用该模型并结合厦门机场路隧道下穿建筑群的工程实践,对地表建筑群开裂进行定量评估,评估结果与现场房屋裂缝监测、变形监测结果一致性良好。同时,对照扰动变量与实际房屋开裂的对应关系,发现扰动变量可以作为房屋开裂的定量安全指标,进一步即可以建立房屋变形开裂的过程控制标准,从而使隧道下穿过程中每个关键施工部、每个时段,地表房屋变形开裂程度、开裂风险都可以进行量化评估。     

旋喷注浆及静压注浆在公路路基加固中的运用

安庆铜矿3#矿体公路部分路基处于地表塌陷区,由于地下水的潜蚀作用,导致路基出现大幅度的沉降和开裂。为此,对该路基采用了旋喷注浆和静压注浆加固,使不均匀和开裂得到了有效的控制。