武钢程潮铁矿选矿车间滑坡稳定性分析

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滑坡作为滑坡变形破坏的一个重要形式,其稳定性问题历来是岩土力学研究的重要内容之一。在工程建设中,常见的滑坡有两种类型:一种是天然滑坡,即由于水流冲刷、地壳运动或人类活动破坏了它原来的地质条件而产生的滑坡;另一种是人工开挖或填筑的人工滑坡,由于设计坡度不当或工程在运营过程中工作条件的变化改变了岩土体内部的应力状态,使某几个面上的剪应力达到或超过岩土体的抗剪强度,坡体的稳定平衡状态遭到破坏而发生的滑坡。 武钢程潮铁矿为一大型地下开采铁矿,其选矿车间主要建(构)筑物建于1967年,其后于1991年以前扩建了选矿车间办公楼、实验室、机修车间等建筑物。1997年底至1998年春季相继发现办公楼12m大井、12号转运站及食堂等建(构)筑物变形、墙体开裂,并导致选矿车间发生滑坡。滑坡体系由花岗岩风化而成。由于花岗岩成分的差异、岩体风化的均匀性及结构的连续性差异,岩体中侵入岩脉、破碎带及其它软弱夹层的存在,岩体中不同地段岩土物理力学性质差异以及某些岩石具膨胀性,遇水崩解等不良地质现象,造成花岗岩地区稳定性分析问题的复杂性,甚至威胁建筑物(构筑物)的安全及使用功能,因此,针对以武钢程潮铁矿选矿车间滑坡为代表的花岗岩地区滑坡稳定性特征进行研究,对保证建筑物安全、保护人民生命财产具有重要意义。 目前国内外提出的滑坡稳定性评价方法众多,其形式也多种多样,主要包括定性分析法、定量分析法和不确定方法。定性分析方法主要是通过工程地质勘察,对影响滑坡稳定性的主要因素、可能的变形破坏方式及失稳的力学机制等的分析,对已变形地质体的成因及演化史进行分析,从而给出被评价滑坡稳定性状况及可能发展趋势的定性的解释;定量分析方法主要达到两个目的:一是计算已知滑面上的稳定系数;二是搜索对应最小稳定系数的临界滑动面;不确定性分析方法对滑坡工程设计和分析中涉及的大量不确定性因素,如岩体性质、荷载等物理方面的不确定性,取样、试验的统计不确定性,计算模型的不确定性和人为过失造成的不确定性等作为参考建立的概率分析方法和人工智能方法。 本文在经过广泛的调查研究,查阅大量国内外相关文献资料的基础上,对武钢程潮铁矿选矿车间滑坡工程地质条件,变形现状与破坏特征进行了勘察和调研;对滑坡地下水疏干地面进行沉降计算并对地面变形成因进行了研究,通过VBA语言编制相关计算程序,采用极限平衡法和可靠度法分别对滑坡稳定性进行分析和评价,为治理、加固滑坡提供了定性、定量评价依据。 本文具体研究工作可总结如下: 1.详细阐述了国内外滑坡稳定性评价方法的研究现状,为滑坡稳定性分析方法的研究工作确定了方向。 2.介绍了程潮铁矿所在区域自然地理概况,阐述了滑坡工程地质条件,为以后各章变形成因分析和滑坡稳定性计算提供了定性、定量依据。 3.论述滑坡变形破坏现状,详细分析了滑坡变形破坏成因。 4.由规范优先推荐的剩余推力法和基于蒙特卡洛理论的可靠度法入手,分别对程潮铁矿选矿滑坡的稳定性进行了分析和评价,分析结果表明: (1)每一种方法采用了强制性的假设条件,使得条块间的力满足某种确定的关系,这些假定破坏了方法的严密性,所以无论剩余推理法还是可靠度法都只是一种近似的、不完全定量的解; (2)利用室内实验值的最小值作为参数进行计算,使得所得稳定性系数偏小,这自然使防治工程设计计算偏安全,但相应地使得工程造价增加。 (3)基于蒙特卡洛理论的可靠度法,是对以剩余推理法为代表的刚体极限平衡法的一个有效补充,而本文利用可靠度法的计算也比一般的极限平衡法显得困难和复杂。 (4)剩余推理法与可靠度法所得稳定性系数有所差异,这主要是由于两者的假设条件和参数计算上有所不同。但在实际工程计算中,由于本文利用的可靠度法在计算方法上仍是利用剩余推理法,因此由可靠度法所得的稳定性系数和破坏概率是对传统稳定性分析方法的有效补充。 5.通过对武钢程潮铁矿选矿车间滑坡的稳定性评价,提出了适合于本滑坡的可行性治理建议,经过实践经验表明,该治理措施有效降低了滑坡滑动的概率,有效保护了人民财产安全。
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