【摘 要】
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平缓倾内斜坡在贵州境内广泛分布。贵州山区采动斜坡变形失稳灾害频发,其斜坡变形破坏机制复杂。良好的临空面是西南采动斜坡的显著特征,因此研究临空面对采动斜坡的变形破坏的影响规律,对此类斜坡失稳破坏的早期识别具有重要意义。本文在大量资料收集基础分析上,选取四个典型平缓倾内采动斜坡变形破坏实例实地调查,认识到临空面性状特征(高度、坡度)是影响采动斜坡变形破坏规律的重要因素。因此设计临空面高度、坡度不同组合
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平缓倾内斜坡在贵州境内广泛分布。贵州山区采动斜坡变形失稳灾害频发,其斜坡变形破坏机制复杂。良好的临空面是西南采动斜坡的显著特征,因此研究临空面对采动斜坡的变形破坏的影响规律,对此类斜坡失稳破坏的早期识别具有重要意义。本文在大量资料收集基础分析上,选取四个典型平缓倾内采动斜坡变形破坏实例实地调查,认识到临空面性状特征(高度、坡度)是影响采动斜坡变形破坏规律的重要因素。因此设计临空面高度、坡度不同组合下15种工况,运用物理模拟试验与离散元数值模拟探讨其平缓倾内采动斜坡的变形破坏规律,取得了以下的认识:(1)平缓倾内斜坡在天然状态下是较为稳定的,但在地下开采的扰动下,诱发斜坡变形破坏,良好临空面条件加剧其变形。(2)通过现场调查及试验,斜坡变形滞后于煤层开采。当采空区达到一定面积时,采空区覆岩变形且向上发展,影响坡面及坡顶,造成坡面及坡顶的沉陷、拉裂,最终失稳破坏;其变形破坏演化过程可概括为:煤层开采—采空区覆岩变形及发展—控制性面的形成及失稳演化阶段。(3)结合底摩擦试验及数值模拟得出:坡度<60°时,坡面下部率先变形,逐渐发展到坡顶,坡顶变形滞后于坡面;当坡度≧60°时,变形率先在坡面上部产生,向下发展;随着坡度增加,坡面整体变形减小,而坡顶变形先增后减,在坡度为75°时出现转折。(4)随着临空面高度增加,坡面的水平位移变小;坡顶的裂缝角逐渐变小,表明其采空区右侧影响范围变大;坡度较大时,随高度增加,坡顶沉陷量先增后减;坡度较小时,随着高度增加,坡顶沉陷量变小。(5)综合考虑临空面特征与地下采动:坡度<60°时,其变形破坏模式为:采空-拉裂-剪切-剪断(滑移),灾害为采动滑坡;坡度>60°时,变形破坏模式为:采空-拉裂-剪断-倾倒,灾害为采动崩塌;坡度为60°时,为斜坡变形破坏模式的分界坡度,上述两种模式均有可能。随着坡度增加灾害由采动滑坡转变为采动崩塌,规模逐渐减小。随着临空面高度增加,斜坡的变形破坏模式相同,但变形体规模变大,其潜在的威胁也随之变大。(6)平缓倾内的采动斜坡三个显著特征:陡倾节理、地下采动、良好的临空面条件。在地下采动相同条件下,临空面坡度可判别斜坡的潜在破坏模式及灾害类型,临空面高度判断灾害的规模,并且临空面坡度、高度作为斜坡的变形发展趋势。
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