采煤沉陷區(qū)巖質邊坡懸臂-斷裂失穩(wěn)破壞模式研究.pdf

1、重慶市煤炭資源開發(fā)歷史悠久,但隨著煤炭資源的開采,造成了大量的采煤沉陷區(qū)并伴隨著大量的滑坡、崩塌等地質災害。目前,礦區(qū)由于地下開采,地表坡體的應力平衡狀態(tài)短時間內被破壞,容易引起突發(fā)性的滑坡或崩塌。而目前關于采礦活動與滑坡災害的研究往往以單個滑坡為研究對象,缺乏對其系統(tǒng)規(guī)律的認識,因而對沉陷區(qū)地質災害防治指導價值有限。
　　本文以科研項目采煤沉陷區(qū)基巖陡坡孕災機制及成災模式研究為依托,通過對重慶周邊采煤礦區(qū)巖質邊坡資料的統(tǒng)計調查,

2、首先將煤礦沉陷區(qū)的巖質邊坡的破壞模式劃分為較為典型的四大類,建立起一整套的分類體系,其中懸臂-斷裂失穩(wěn)破壞模式做為重點研究;其次,通過對該地區(qū)某一典型懸臂-斷裂模式的邊坡——望霞危巖進行建模分析,基于對其破壞過程的模擬,分析總結出懸臂-斷裂失穩(wěn)破壞模式的破壞過程及機理;再次,將懸臂-斷裂破壞模式的坡體模型進行簡化,通過對完整坡體以及缺陷坡體的區(qū)分,分別建立數(shù)值模型進行模型在開挖作用下的受力特征分析;最后,在已建立模型的基礎上,確定各類影

3、響因素對該類型巖質邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律。
　　主要結論如下:
　?、偻ㄟ^現(xiàn)場調查和分析,將重慶市采煤沉陷區(qū)采礦活動下坡體變形破壞的力學模式分為懸臂-斷裂破壞模式、外傾-拉裂破壞模式、內傾-壓致破壞模式和外推-壓致破壞模式;根據采礦活動對坡體穩(wěn)定性的影響程度不同,將沉陷區(qū)基巖陡坡破壞劃分為采礦主導型和采礦誘導型兩類;同時根據現(xiàn)場調查結果,提出本地區(qū)采煤沉陷區(qū)基巖陡坡的變形破壞形式主要有3類,即:滑移形式、剪切形式和傾倒形式。<

4、br>　?、诓捎脭?shù)值分析,針對望霞危巖這一具體坡體的變形失穩(wěn)過程進行研究,揭示了采礦條件下巖質坡體的變形失穩(wěn)過程及機理:采礦活動對坡體整體性的破壞主要表現(xiàn)在兩個方面,一方面使原有的裂隙、缺陷進一步發(fā)展,或形成新的裂隙,另一方面采空區(qū)會產生新的裂隙,并逐漸向上部發(fā)展,當與坡體上部裂隙貫通時,坡體則發(fā)生失穩(wěn)破壞;另外,研究得出采空區(qū)上部巖體的剪切應力隨采空區(qū)范圍的擴大而增加的規(guī)律,并總結得出懸臂-斷裂模式下坡體破壞演化過程的四個階段。

5、>　?、壑攸c以懸臂-斷裂型破壞模式為基礎,在提出完整坡體以及缺陷坡體的概念之后,分別對兩種不同類型的坡體的破壞失穩(wěn)進行研究,研究發(fā)現(xiàn)完整坡體條件下,下部開挖對坡體穩(wěn)定性造成的影響規(guī)律與巖體的巖性有關,在巖性較為堅硬時,隨著懸臂高度的增加,最大斷裂長度有現(xiàn)增加后趨向平緩的趨勢,而在巖性較軟時,隨著懸臂高度的增加,最大斷裂長度呈現(xiàn)下降趨勢;缺陷坡體條件下,不同裂縫深度條件、采空區(qū)距離變化時,煤層開挖前后裂縫尖端應力集中系數(shù)均發(fā)生變化,并呈現(xiàn)