地下采矿诱发斜坡移动变形分析

地下采矿与滑坡的关系问题是近期社会关注的热点问题。基于对此问题已有研究的不足,以及随机介质理论在矿区地表移动与变形预测中的广泛应用,探索采用随机介质理论方法对地下采矿条件下坡体的移动变形规律进行研究。以重庆武隆鸡尾山崩滑体为研究对象,建立了坡体内两个地下采矿剖面的计算模型,并通过计算机编程辅助计算,对地下采矿条件下坡体的移动变形规律进行了分析,并对不同地下采矿工况分别进行了详细研究。计算表明,采矿诱发的坡体不均匀沉降加剧了鸡尾山坡体的移动下滑趋势,认为随机介质理论适用于地下采矿诱发的坡体移动变形分析。     

地下采矿诱发斜坡移动变形分析

地下采矿与滑坡的关系问题是近期社会关注的热点问题。基于对此问题已有研究的不足,以及随机介质理论在矿区地表移动与变形预测中的广泛应用,探索采用随机介质理论方法对地下采矿条件下坡体的移动变形规律进行研究。以重庆武隆鸡尾山崩滑体为研究对象,建立了坡体内两个地下采矿剖面的计算模型,并通过计算机编程辅助计算,对地下采矿条件下坡体的移动变形规律进行了分析,并对不同地下采矿工况分别进行了详细研究。计算表明,采矿诱发的坡体不均匀沉降加剧了鸡尾山坡体的移动下滑趋势,认为随机介质理论适用于地下采矿诱发的坡体移动变形分析。     

北京门头沟区戒台寺滑坡的变形机理与特点

文章介绍了北京门头沟区戒台寺的地理位置、历史、文物价值和滑坡变形的现状及治理情况。通过对戒台寺山梁的地形地貌、地质构造、地层岩性、水文地质条件和矿层分布的阐述分析,论述了戒台寺滑坡发生的地质基础、坡体条件、变形特点和变形范围。通过对煤矿采空范围和采空区塌陷变形机理的独特论述和判断,指出大规模采煤形成采空区是产生滑坡的主要诱发因素。进而阐明了滑坡变形的机理和特点。     

缓倾煤层采空区上覆山体滑坡形成机制分析

下伏采空区的缓倾斜坡,由于采空区大小、方位不同和斜坡结构特征的差异,多存在地表沉陷、拉裂、局部崩塌、滑坡等工程地质问题,常常会诱发大规模的地质灾害。马达岭滑坡发育于存在软弱夹层和煤层采空区的缓倾斜坡中,由采空区的破坏和降雨诱发形成,体积达190104m3。调查和分析表明,脆弱的地质结构和坡体下伏采空区的破坏是滑坡形成的主要原因,降雨的促进作用加速了滑坡的发生; 马达岭滑坡的破坏模式为塌落-拉裂-剪切滑移,滑坡的形成机制和发展过程可以分为以下3个阶段: 斜坡后缘拉裂阶段,滑面贯通阶段和滑坡整体破坏阶段。崩滑体崩解后顺着沟谷向下游流动,形成长1.5km的泥石流碎屑堆积区,淹没大量农田。     

湖北宜昌盐池河滑坡成因机理分析

1980年6月3日湖北宜昌盐池河发生大规模山体滑坡地质灾害,滑坡体总体积约130×104m3,导致284人死亡。通过现场调查和分析后认为,地下采矿是盐池河滑坡的重要原因。针对已有对盐池河滑坡研究中存在不足,考虑到随机介质理论在岩层移动变形分析中的应用,采用随机介质理论方法对地下采矿作用下盐池河滑坡体移动变形规律进行研究。并结合边坡稳定性分析和数值模拟方法,对采动作用下坡体移动变形规律进行分析、验证。结果表明,采矿诱发的坡体不均匀沉降是盐池河滑坡的重要原因。采动变形导致山体中Ⅰ号裂缝形成、扩展,降低了山体内侧对滑动山体的侧向阻滑作用,并加剧地表降雨入渗趋势,导致滑带力学参数劣化,最终导致坡体失稳。     

断层控制与采空塌落诱发的天山北麓某煤矿滑坡分布特征

地下采空区引发的地面变形已引起广泛关注,但由于断层发育的复杂性和钻探手段的局限性,对小型断层分布特征及其控制作用仍缺乏足够认识。本文以天山北麓某煤矿为例,采用现场地质调查、高密度电法物探相结合的技术手段,在2.1 km~2的矿区范围内判识出小型断层4条、滑坡6个和塌陷坑10多个。结合地下采空区和采矿揭露富水区分布情况,对断层控制作用和采空放顶诱发作用进行关联分析。结果发现,顺倾斜坡中断层控制着采空区陡立边界,同采空放顶联合作用,控制了滑坡和塌陷坑位置及规模。井下采掘中观察到煤层厚度突变、地层断距和突涌水等,进一步验证了上述结果的可靠性。     

断裂控制的滑坡机理研究以柳家坡滑坡为例

本文针对受红椿坝-曾家坝断裂控制的陕西省安康市岚皋县柳家坡滑坡,在现场调查分析的基础上,采用Midas/GTS软件对其形成机理进行了三维数值模拟研究。模拟结果表明,断裂对该滑坡的发生起着控制性的作用,岩土体的性质决定了该滑坡的类型,而水和人类工程活动触发了该滑坡的发生。得到柳家坡滑坡的变形破坏模式为:坡体前缘向前运动,西侧断层强烈破碎带通过处侧壁剪切破坏,坡体后缘产生张拉裂缝,从而带动东侧坡体的变形破坏。由于坡体前缘为修建公路开挖的临空面,坡脚处缺失支撑,诱发了滑坡的发生。柳家坡滑坡形成机理的模拟结果可为日后相似条件下滑坡的防治提供一定的借鉴。     

宜昌磷矿地质灾害现状及岩质边坡稳定性影响因素探讨

通过对宜昌磷矿矿区内崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝等地质灾害等影响区内岩质边坡稳定性的因素的发育现状及现有防治的调查研究,并分析了地震、降雨、露天和地下开挖对边坡稳定性的影响。得出结论有:1崩塌及其隐患(危岩)是宜昌磷矿最主要的地质灾害,其次为地面塌陷和地裂缝,滑坡和泥石流较少。2地下采空区变形是引发地面塌陷和地裂缝的主要原因,也是引发崩塌危岩的重要原因;泥石流以沟谷型泥石流为主,采矿产生的固体废弃物可作为泥石流的物源,采空区回填、修建拦渣坝是预防其充当物源的主要措施。3影响岩质边坡稳定的因素包括地质因素、自然因素和人为因素等。4露天开挖时,在坡角不变时,稳定性系数随坡高的增大而减小;开挖高陡边坡所能形成的最大坡高约为460m。5当巷道位于边坡内部时,随着开挖范围的扩大,稳定性系数逐渐减小。     

Lang下滑坡及防治方案

Ｌａｎｇ下滑坡是由采煤引发的巨型深层顺层滑坡,目前处在蠕动变形阶段。本文对滑坡稳定性进行了计算,算出不同采空区面积下的稳定系数,计算了滑坡推力,提出了地表地下排水,煤层采空区设承重阻滑键,没坡前缘设抗滑桩综合防治方案,可供防治设计施工参考。     

采空区上方斜坡地形塌陷灾害研究——以申家山采空塌陷为例

以梁家山坡(申家山)磷矿采空塌陷为例,分析了地下采矿所引起的斜坡体塌陷的形成原因,即采空区上覆岩体在重力作用下向坡体下方临空面发生变形、破裂和移动,其发育受地质因素与采矿因素共同作用的影响;并用不同经验式估算得出该区内受地下采空区影响的高程范围,证实申家山是由地下采矿引起的采空塌陷。然后将其与盐池河山崩相对比,对二者在外在表现、形成过程及形成原因方面的不同点展开了讨论,二者虽然同样受采空区的影响,但是由于地质条件的不同,导致最终的破坏型式不同。     

西南煤系地层山区采动型崩滑灾害研究关键问题

文章在分析采矿型崩滑灾害发育特征的基础上,得出西南煤系地层山区地下采动型崩滑灾害常发生在层状碳酸盐岩与碎屑岩地层组成的褶皱翼部和核部的陡崖带上,与地形地貌、地层结构与地下采矿工程活动等因素关系密切,并指出薄矿层开采诱发大型山体崩滑灾害的具体过程:①采空后覆岩顶板塌落—覆岩顶板离层,采空区上覆岩层内部及层间自下而上应力传递;②地下水运移通道形成,并加快更大范围岩体结构破坏及扩展,加速了岩体结构面的松动与破坏;③上覆岩层不均匀沉降导致坡脚压裂,山体大型岩体结构面逐渐拉剪或压剪变形扩展,最终山体发生累积损伤与大规模崩滑灾害。此外,传统经验公式的计算方法对此类采矿型崩滑灾害已不适用,建议开展西南煤系地层山区地质结构与地下采动诱发崩滑灾害的相互作用关系、薄矿层采空区上部山体累积断裂损伤—岩体松动、裂隙扩展-岩溶管道流、裂隙流变化的链式响应机制、地下采动型崩滑灾害评价方法等关键科学问题的研究,以推动采矿型地质灾害防灾减灾工作的发展。      

厚黄土与煤炭采空区地质灾害易发性评价

陕西铜川市为厚黄土分布区,黄土被沟谷切割形成破碎残塬与沟壑,黄土滑坡与崩塌地质灾害极其发育;同时地处渭北煤田带,煤矿采空形成了大量地面开裂与塌陷地质灾害。二者的共同作用加剧了城市地质灾害的发生。通过铜川市幅1∶5万环境地质调查,基于信息量模型建立了影响厚黄土与煤炭采空分布区黄土滑坡、崩塌及采空区变形的评价指标体系。将复杂地区的地质灾害易发性评价指标总体分为地面指标、地下指标和环境因素指标,指标权重分别取0.3、0.3、0.4,经过GIS分析计算,尝试解决了地质灾害易发性评价中致灾因素复杂和不相容的问题。认为在厚黄土煤炭采空区,由于湿陷性黄土的存在,地表变形对开采深厚比参数指标敏感,规范变形特征取值明显偏小      

地下采动下含深大裂隙岩溶山体变形响应特征

为了研究岩溶山区地下采矿活动对上覆岩层及山体的变形影响,依托贵州纳雍普洒“8.28”特大崩滑案例,在现场地质调查的基础上,分析了纳雍普洒“8.28”崩塌体特征和山体变形发展过程,采用UDEC离散元数值方法研究了地下采动作用诱发强烈岩溶山体崩滑失稳过程及变形特征。结果表明:山体上部灰岩溶蚀强烈,形成众多裂隙和岩溶管道,在地下采动作用下经历了较长的变形发展过程;地下采动影响下,山体上覆岩层向采空区方向变形,并随着顶板岩层冒落,岩层变形显著增大;上覆岩层深大裂隙对山体变形有重要影响,上部岩层沿着裂隙向下形成沉降带,同时裂隙也得以扩展;崩塌区前缘岩体由于开挖卸荷,向坡外发生挤出变形,前缘阻滑力降低;随着采空区不断扩大,山体稳定性不断降低,最终山体整体溃屈,发生破坏。普洒崩滑模式为“山体后缘拉裂沉陷—裂隙扩展贯通—整体溃屈”。本研究为开展西南地区地下采动对岩溶坡体稳定性影响评价提供借鉴。     

Mechanism of creep movement caused by landslide activity and underground erosion in crystalline schist, Shikoku Island, southwestern Japan

The mechanism of creep movement of the Zentoku landslide in crystalline schist has not been studied in detail because of the steepness of the slope, very slow movement, low population density and complex topographic and geologic characteristics. Sassa et al. (1980: Proc. INTERPRAEVENT 1, 85–106) and Sassa (1984: Proc. 4th International Symp. on Landslides, Toronto, vol. 2, pp. 179–184; 1985. Geotechnical classification of landslides, Proc. 4th International Conference and Field Workshop on Landslides, Tokyo, pp. 31–40; 1989: Landslide News, Japan Landslide Society, No. 3, pp. 21–24) monitored landslide movement and groundwater level at the Zentoku landslide on Shikoku Island, southwestern Japan, and suggested that the mechanism may be caused by underground erosion. To study the influence of underground erosion at this site, continual monitoring of suspended sediment and water discharge from a groundwater outlet (i.e. a spring) was implemented. The locations of groundwater flow paths were determined, as were the amounts of discharged sediment. Slope deformation was monitored by means of a borehole inclinometer. The conclusions were as follows: (1) the flow paths were found to be on or above the shear zones in which underground erosion has occurred; (2) in addition to being a result of precipitation and groundwater discharge, sediment discharge is affected by landslide activity; and (3) the mechanism of creep movement is an interrelated chain process that combines underground erosion caused by landslide activity with landslide activity caused by underground erosion. Thus, landslide activity increases erosion susceptibility and transportation of soils within the mass, and underground erosion causes instability of the landslide mass, in turn.

This mechanism can explain the observed phenomenon that the Zentoku landslide not only moves actively during heavy rain, but also continues to creep throughout the year.     

降雨对滑坡的作用机理及动态模拟研究

从动态分析和数值模拟两方面讨论了滑坡过程中的地下水作用机理和地下水动力场的时空分布问题，建立了二维极限平衡状态下的临界水位高度模型和描述滑坡剖面二维不稳定流动问题的动力学模型；以临界水位高度模型对重庆土台镇滑坡稳定性分析的研究结果表明，该滑坡的防治措施宜首先考虑地表水防渗和地下排水方案，在滑坡位移监测的同时更应考虑位移、降雨量、地下水动态三者的结合；采用数值模型计算了长江三峡库区鸡扒子滑坡因降雨入渗而引起的地下水动力场的时空分布，研究结果表明，地下水水位和流速场的时空演化过程与滑坡发生的时空特点基本吻合，当降雨达到46h时，滑坡体中地下水流向与滑动面倾向基本一致，尤其是在滑体底部出现潜水流，此时的地下水流动对滑坡稳定性最为不利。     

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。     

综合电参数在采煤地区拟建城市区地质结构识别及其评价研究

贵州黔西北地区煤矿资源丰富,因由于煤矿开采导致城市地下地质结构变化而引发安全问题。城市地下空间是城市未来发展的重要增长极,拟建城市规划区地下空间地质结构的识别及评价工作极为重要。文中提出基于电场理论、采空区氧化还原环境及煤区地质规律,综合电阻率、电流、自然电位等多个电参数对采煤区拟建城市区地质结构快速识别的方法,并对强风化层、老窑采空区、煤矿采空区等地质结构特征进行评价,取得成果与实地踏勘、已有工程一致,可为城区建设场地地质灾害危险性评价和地下空间开发利用提供重要依据。该方法具有无损、高效、绿色、低成本等优势,值得进一步研究推广。     

崩塌诱发其下部滑坡变形过程的分析研究

崩塌冲击或崩积物重力加载作用都可能诱发坡脚滑坡的变形或失稳。在查明坡体结构的基础上,采用3DEC离散元数值模拟方法,对高陡斜坡在地下开采作用下崩塌所产生的机理、失稳模式、破坏规模、运动轨迹进行了全过程模拟,特别是斜坡失稳后和坡脚滑坡的相互作用效应进行了深入分析。结果表明:通过地下开采诱发的崩塌过程模拟及其研究,发现斜坡在地下开采的扰动下会产生大规模的崩塌,其滚石会对滑坡体产生强烈的冲击作用,且所形成的崩积物会对滑坡体产生重力加载作用。再通过监测数据以及现场收集的资料分析得出滑坡的蠕滑变形主要是由于崩积物重力加载作用引起的,且有继续变形的趋势,在暴雨季节时,滑坡的变形速率可能会增大,有潜在大规模滑动的危险,需做好相应的防护工作。