【摘要】：地下礦產(chǎn)的開采造成了大面積的采空區(qū),采空區(qū)會導致地下巖體結(jié)構破壞,造成巖土體移動變形,地表沉陷,出現(xiàn)地表裂縫等,導致了山體滑坡的發(fā)生,危害滑坡下方的建筑設施、村莊、教育設施以及交通設施,因而采空滑坡變形破壞機制的研究勢在必行。本文以山西省孝義市柱濮鎮(zhèn)采空滑坡為研究對象,在對其進行了詳細的野外勘查和下伏采空區(qū)資料收集的基礎上,對其進行了發(fā)育特征分析,同時運用MIDAS-GTS NX數(shù)值模擬軟件對其進行數(shù)值模擬,對其在下伏煤層開采后邊坡的應力、應變、位移特征變化進行了分析,并運用強度折減法,通過分析其穩(wěn)定性系數(shù)及塑性變形分布變化,對其穩(wěn)定性進行了判定,同時總結(jié)出采空滑坡的成因機制。結(jié)果表明:1.斜坡在原始應力作用下趨于穩(wěn)定,地下煤層開采對上覆山體起到了擾動作用,導致上覆地層中的不利于坡體穩(wěn)定的因素惡化,隨著采空區(qū)面積的不斷擴大,山體應力進行重新調(diào)整,采空區(qū)頂板塌陷冒落,上覆巖層在自重作用下下沉出現(xiàn)彎曲變形,變形傳遞到地表,地表開始緩慢下沉。隨著時間的推移,由于煤層自身強度小,沒有必要的防護措施,原始保留的煤柱在上覆巖體自重應力作用下彎曲變形直至壓碎,上覆巖層失去支撐,導致采空區(qū)頂板大面積塌陷冒落,由于采空區(qū)邊緣壓應力集中,體現(xiàn)在地表一定范圍內(nèi)出現(xiàn)拉張,采空區(qū)上覆坡體在拉張作用下,坡體中部到后緣逐漸出現(xiàn)拉張裂縫,由于采空區(qū)上覆巖層下陷,導致坡體巖層軟弱面被破壞,強度降低,直到坡腳剪應力達到臨界,坡腳被剪切破壞,滑動面貫通,坡體內(nèi)形成了水的滲流通道,進一步降低滑動面的強度,當滑坡體的下滑力大于抗滑力到一定程度時,滑坡坡體產(chǎn)生了足夠大的推力,開始發(fā)生劇烈移動變形直至破壞,導致滑坡的發(fā)生,最終坡體重新趨于穩(wěn)定,應力達到平衡態(tài)。具體歸結(jié)為幾個階段:(1)煤層開采,應力失衡;(2)采空區(qū)覆巖下陷,地表拉張;(3)坡體后緣出現(xiàn)裂縫;(4)后緣裂縫加深,降雨入滲;(5)坡腳剪應力集中;(6)坡腳發(fā)生剪切破壞,滑動面貫通;(7)滑坡發(fā)生。2.煤層開采,采空區(qū)上覆地層表現(xiàn)為垂直向下沉陷,地表山體表現(xiàn)為坡體向坡下的位移,其中由于地表的不均勻位移,導致坡體應力失衡,坡體產(chǎn)生向坡腳的不均勻位移,隨著工作面的不斷推進,地表下沉位移逐漸變大,坡體后緣裂縫逐漸加深,坡體中部裂縫不斷擴大,坡腳巖土體發(fā)生剪切破壞,坡腳出現(xiàn)剪出口,滑面貫通,最終滑坡發(fā)生。3.隨著煤層開采,采空區(qū)頂板中部出現(xiàn)拉應力集中區(qū),采空區(qū)邊界出現(xiàn)壓應力集中區(qū),隨著工作面的推進,采空區(qū)頂板出現(xiàn)冒落,采空區(qū)邊界煤層會被壓裂鼓脹。4.煤層開采致地表山體穩(wěn)定性變?nèi)?最終導致山體滑坡。經(jīng)過分析認為采空區(qū)已經(jīng)處于穩(wěn)定狀態(tài),選取了刷方減載+樁板墻+排水工程+植被護坡的防治方案對此采空滑坡進行綜合治理。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P642.22

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本文編號：2579708