【摘要】：重慶市煤炭資源開發(fā)歷史悠久，但隨著煤炭資源的開采，造成了大量的采煤沉陷區(qū)并伴隨著大量的滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。目前，礦區(qū)由于地下開采，地表坡體的應(yīng)力平衡狀態(tài)短時(shí)間內(nèi)被破壞，容易引起突發(fā)性的滑坡或崩塌。而目前關(guān)于采礦活動(dòng)與滑坡災(zāi)害的研究往往以單個(gè)滑坡為研究對(duì)象，缺乏對(duì)其系統(tǒng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，因而對(duì)沉陷區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治指導(dǎo)價(jià)值有限。 本文以科研項(xiàng)目采煤沉陷區(qū)基巖陡坡孕災(zāi)機(jī)制及成災(zāi)模式研究為依托，通過對(duì)重慶周邊采煤礦區(qū)巖質(zhì)邊坡資料的統(tǒng)計(jì)調(diào)查，首先將煤礦沉陷區(qū)的巖質(zhì)邊坡的破壞模式劃分為較為典型的四大類，建立起一整套的分類體系，其中懸臂-斷裂失穩(wěn)破壞模式做為重點(diǎn)研究；其次，通過對(duì)該地區(qū)某一典型懸臂-斷裂模式的邊坡——望霞危巖進(jìn)行建模分析，基于對(duì)其破壞過程的模擬，分析總結(jié)出懸臂-斷裂失穩(wěn)破壞模式的破壞過程及機(jī)理；再次，將懸臂-斷裂破壞模式的坡體模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，通過對(duì)完整坡體以及缺陷坡體的區(qū)分，分別建立數(shù)值模型進(jìn)行模型在開挖作用下的受力特征分析；最后，在已建立模型的基礎(chǔ)上，確定各類影響因素對(duì)該類型巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律。 主要結(jié)論如下： ①通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和分析，將重慶市采煤沉陷區(qū)采礦活動(dòng)下坡體變形破壞的力學(xué)模式分為懸臂-斷裂破壞模式、外傾-拉裂破壞模式、內(nèi)傾-壓致破壞模式和外推-壓致破壞模式；根據(jù)采礦活動(dòng)對(duì)坡體穩(wěn)定性的影響程度不同，將沉陷區(qū)基巖陡坡破壞劃分為采礦主導(dǎo)型和采礦誘導(dǎo)型兩類；同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，提出本地區(qū)采煤沉陷區(qū)基巖陡坡的變形破壞形式主要有3類，即：滑移形式、剪切形式和傾倒形式。 ②采用數(shù)值分析，針對(duì)望霞危巖這一具體坡體的變形失穩(wěn)過程進(jìn)行研究，揭示了采礦條件下巖質(zhì)坡體的變形失穩(wěn)過程及機(jī)理：采礦活動(dòng)對(duì)坡體整體性的破壞主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面使原有的裂隙、缺陷進(jìn)一步發(fā)展，或形成新的裂隙，另一方面采空區(qū)會(huì)產(chǎn)生新的裂隙，并逐漸向上部發(fā)展，當(dāng)與坡體上部裂隙貫通時(shí)，坡體則發(fā)生失穩(wěn)破壞；另外，研究得出采空區(qū)上部巖體的剪切應(yīng)力隨采空區(qū)范圍的擴(kuò)大而增加的規(guī)律，并總結(jié)得出懸臂-斷裂模式下坡體破壞演化過程的四個(gè)階段。 ③重點(diǎn)以懸臂-斷裂型破壞模式為基礎(chǔ)，在提出完整坡體以及缺陷坡體的概念之后，分別對(duì)兩種不同類型的坡體的破壞失穩(wěn)進(jìn)行研究，研究發(fā)現(xiàn)完整坡體條件下，下部開挖對(duì)坡體穩(wěn)定性造成的影響規(guī)律與巖體的巖性有關(guān)，在巖性較為堅(jiān)硬時(shí)，隨著懸臂高度的增加，最大斷裂長(zhǎng)度有現(xiàn)增加后趨向平緩的趨勢(shì)，而在巖性較軟時(shí)，隨著懸臂高度的增加，最大斷裂長(zhǎng)度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；缺陷坡體條件下，不同裂縫深度條件、采空區(qū)距離變化時(shí)，煤層開挖前后裂縫尖端應(yīng)力集中系數(shù)均發(fā)生變化，并呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。 ④在坡體穩(wěn)定性的影響因素研究中，提出了安全系數(shù)變化率的概念，用于分析采礦活動(dòng)中對(duì)坡體穩(wěn)定性存在影響的各項(xiàng)因素，確定了煤層傾角、上覆坡體巖性、上覆坡體傾角、采空區(qū)寬度以及采空區(qū)位置對(duì)采空區(qū)巖質(zhì)坡體穩(wěn)定性的影響規(guī)律。 本文在研究過程中采用了一些新的研究思路及方法，同時(shí)在前人研究成果的基礎(chǔ)上分析總結(jié)出了一些結(jié)論，對(duì)于促進(jìn)重慶市地質(zhì)災(zāi)害防治工作的研究及實(shí)踐均能起到積極的作用。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TD327;TU457
【圖文】：

圖 3.1 望霞危巖分布情況圖Fig. 3.1 Distribution of Wangxiaperilous rock霞危巖卸荷裂隙及塌陷坑發(fā)育特征調(diào)查表明，危巖體受兩組節(jié)理裂隙切割：①240~250°∠80~，寬度 3~200cm，基本無充填，部分地段的裂隙中充填有粘土0°∠75~85°，間距 1.0~3.5m，寬度 3~15cm，基本無充填。危巖 1999 年 7~8 月首先出現(xiàn)變形，99 年的變形在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn) 9 于物探發(fā)現(xiàn)的隱伏裂縫(圖3.2中的L8和L9)，其余裂縫可見長(zhǎng)度m，總體方向?yàn)?100~120°和 40~70°；塌陷坑 4 處；煤洞 10 條 8 月 21 日集中降雨以來，望霞危巖東段變形明顯并有加劇之：危巖體頂部發(fā)育的 2 個(gè)塌陷坑不斷擴(kuò)大，西側(cè)塌陷坑 1 近似約 93m2，可見深度 5~6m；東側(cè)塌陷坑 2 近似圓形，塌陷面積

②150~170°∠75~85°，間距 1.0~3.5m，寬度 3~15cm，基本無充填。望霞危巖 1999 年 7~8 月首先出現(xiàn)變形，99 年的變形在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn) 9 條裂縫，其中2條屬于物探發(fā)現(xiàn)的隱伏裂縫(圖3.2中的L8和L9)，其余裂縫可見長(zhǎng)度5~23m，寬 3~10cm，總體方向?yàn)?100~120°和 40~70°；塌陷坑 4 處；煤洞 10 條(見圖 3.2)。從 2010 年 8 月 21 日集中降雨以來，望霞危巖東段變形明顯并有加劇之勢(shì)，具體反映如下：危巖體頂部發(fā)育的 2 個(gè)塌陷坑不斷擴(kuò)大，西側(cè)塌陷坑 1 近似橢圓形，塌陷面積約 93m2，可見深度 5~6m；東側(cè)塌陷坑 2 近似圓形

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2719903