平朔东露天煤矿精煤槽仓高边坡稳定性评价研究

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平朔东露天煤矿场址区工程地质条件相当复杂,边坡稳定问题十分突出,对其展开深入研究,对于优化边坡结构设计、保障拟建精煤仓设施的长期安全,均具有十分重要的意义。本文以平朔东露天煤矿精煤槽仓高边坡为研究对象,研究目标为分析场地边坡变形和地质灾害发育规律,评价拟建精煤仓边坡在各种工况下的稳定性,提出边坡处置建议。东露天矿区及重点斜坡工程的勘察结果表明,研究区槽仓位置存在7个滑坡和1个不稳定斜坡,其中H3至H7滑坡及不稳定斜坡,与重点研究的拟建槽仓位置相隔较远,对其安全性影响不大,且该5个滑坡在去年7月份已被平整;H1与H2滑坡与原拟建槽仓相距较近为本次研究的重点。研究区内滑坡主要是由于黄土的湿陷以及坡脚的长期侧蚀导致坡体的重力牵引作用相对加大造成的。其中,水沿坡上及坡下洼地长期侵入并导致红层饱水是诱发斜坡失稳的最主要外因。结合现场试验与室内试验成果,进行了天然状态与开挖状态下边坡的稳定性与变形分析,主要结论如下:采用本次模拟的支护方式及参数对拟建槽仓进行模拟发现,即便在地震和暴雨耦合作用下的这一最危险状态,其垂直方向的最大位移也只有300mm,但通过三维塑性区分布可以看出,地表以下存在连续的拉伸破坏带,在今后的运营期要采取防雨防水措施。从槽仓边坡开挖后的稳定性与变形分析,可以得出拟建槽仓开挖后是不稳定的,会产生滑移,尤其是在边坡坡脚处及槽仓直臂段区域,会产生较大的水平位移与应力集中现象,属于槽仓边坡开挖最危险区域,需进行重点加固。三维塑性区显示,在原始的沟谷进行回填的地方在计算过程中可能会发生剪切和拉伸破坏,故在槽仓运行期间要防止其发生滑动。对槽仓挖方边坡宜采用边开挖边支护的方式施工,槽仓斜壁段以锚杆与土钉联合支护,槽仓直壁段采用钢内撑和护坡桩(灌注桩)联合支护方式;槽仓暗道顶板处设置一定厚度的横梁,可以有效抑制边坡发生较大的水平位移。通过开挖支护前后数值模拟的对比,证明设计中采用的支护加固方式可行。通过对黄土改良后的击实试验与直剪试验分析,并考虑到原材料的价格,建议采用石灰改良黄土掺加碎石土与钢塑土工筋带相结合的方法进行支护,可以达到满足工程要求,并较为经济的目的。针对槽仓填方边坡,通过极限平衡分析与有限元分析表明:填方表层出现较多拉应力区与塑性区,可能会出现浅层滑动,需重点控制回填土的压实度,并对表层原状土进行适度强夯固结;回填土与原状土连接段及回填土底层部分出现塑性区,表明施工中在该区域需做好不同土质的压实衔接;坡脚与暗道左侧护壁桩底部出现应力集中,属于填方加固的重点区域,需引起高度重视。
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