地下开采对顺层边坡稳定性的影响

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在复杂的地形地质条件下进行地下工程的开挖,尤其是在丘陵山区进行地下工程开挖活动,将会引起上覆岩体的变形和破坏,诱发一系列的地质灾害问题,如引起地表山体滑坡、裂缝、崩塌、塌陷等,尤以采动滑坡最为突出。采动滑坡对人民的生命财产安全危害极大,因此,研究采动滑坡的机理有着重要意义。本文以重庆市某地下开采铁矿井为研究对象,利用其山体实际地形地貌、地质构造、区域地质背景等基本情况,运用UDEC软件对进行地下开挖后坡体滑面形变呈现凸形及反S形的模型进行研究,分析在不同采高情况下进行开挖后坡体的应力应变变化规律,以及覆岩和坡体的变形破坏规律;通过理论分析计算不同采高情况下进行地下开采后的坡体稳定性系数,对坡体的稳定性进行分析与评价;利用可变滑面进行相似模拟试验,研究坡体的变形破坏规律。主要研究成果如下:①试验区山体的数值模拟结果表明,地下开挖后,地表附近岩层出现不同程度的拉应力分布,采空区边界上方均出现拉应力集中分布区,且采高越大,拉应力集中越明显。采空区边界上方至滑面的斜向裂隙发育较为明显,随采高的增大裂隙发育程度明显增大;凸形滑面形态的模型在开挖后对坡体产生的影响主要集中在坡体中部以下,反S滑面形态的模型坡体上部也出现明显的垂直裂隙分布。此外,坡体受采动影响向采空区和下坡方向产生移动,采高越大,滑面最大剪应力值越大,滑面抗剪强度越低,坡体向下滑动的趋势越明显,移动变形量越大,坡体稳定性降低。②由理论分析可得知,计算所得到的开采强度均小于1,采动均属于轻微采动。随着采高的增大,坡体稳定性系数降低。反S滑面模型坡体在开采厚度为2.4m时,坡体由稳定状态变为临近滑动的临界状态。反S滑面形态的坡体由于开挖范围更大,较凸形滑面的坡体受采动影响更大,坡体稳定性降低更为明显。③相似模拟试验中,滑面形态为凸形与反S形的两种模型坡体均未发生整体滑坡,但在模拟采高为2.4m时,模型坡体均在坡脚处发生小范围垮塌。凸形滑面模型坡体,仅在中下部产生明显的垂直大裂隙,而反S滑面形态的模型,由于开采范围较前者大,坡体裂隙发育更明显。此外,坡体的下沉量和水平位移均随采高的增大而增大,凸形滑面测点最大下沉量小于反S形测点最大下沉量数值。以上结论表明反S滑面模型受采动影响大于凸形滑面模型,坡体稳定性更低。
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