陡倾层状岩质斜坡破坏机制研究——以鸡冠岭崩塌滑坡为例

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本文选取典型的陡倾层状岩质斜坡—鸡冠岭岩质崩塌为例,结合地质调查资料,提出陡倾层状岩质斜坡失稳的成因机制,利用F LAC3D建立滑坡的地质模型,进行不同采矿工况下斜坡变形破坏特征的数值模拟,对地下采空诱发陡倾层状岩质斜坡失稳的破坏机制进行深入研究。通过斜坡倾倒破坏的极限平衡稳定性分析,验证数值模拟结果。并采用DAN3D对鸡冠岭崩塌—碎屑流进行运动特征分析,通过以上研究,本文取得了以下结论和成果:  1.受地形地貌、地质构造和地下采空的影响,陡倾层状岩质斜坡的失稳模式具有复合性。一般地,在重力作用下,陡倾层状灰岩斜坡沿着真倾角方向发生弯曲变形。受地下采空的诱发和影响,失稳模式为倾倒—滑移—崩塌。  2.陡倾层状岩质斜坡失稳模式受地形地貌、岩层结构、岩性组合、岩溶发育、地下采矿等方面的因素控制。  3.数值模拟表明,斜坡的初始变形阶段后缘会逐渐产生拉裂缝,上覆层状岩体呈现出弯曲变形的特征。地下矿层开采初期,山体应力发生重分布,上覆层状岩体发生层面分离,岩体底部产生裂缝,岩体强度逐渐降低。当斜坡区矿层开采之后,上覆层状岩体变形急剧增大,发生倾倒破坏,挤压在下伏岩体上,发生剪切滑移,从临空面剪出形成崩塌滑坡。  4.极限平衡分析表明,在天然状态下,斜坡处于稳定状态;地下采空工况下,上覆层状岩体逐层发生倾倒破坏,并挤压在下伏关键岩层上,下伏岩层发生剪切滑移,从临空面剪出,形成崩塌体,后续的倾倒块体推动前方块体往下运动,加速岩体破碎解体的过程。  5. DAN3D碎屑流全程运动模拟表明,Frictional模型能够较好的模拟鸡冠岭崩塌—碎屑流运动;模拟得出的堆积体分布与实际分布基本吻合,模拟结果提供了碎屑流体入江速度的参考数值。  本课题研究得到了中国地质调查局项目( No.1212011140011)和国家自然科学基金项目( No.41302246)的经费资助。
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