降雨条件下含近水平弱层边坡的破坏机理物理模型试验研究
陶志刚1
许闯1
刘凇源1
李勇2
修可馨1
1.中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室,北京 1000832.中国矿业大学(北京)隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室,北京 100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京 100083
摘要：近年来,随着我国露天煤矿开采规模的不断扩大,露天矿区边坡的稳定性与安全性愈发受到关注.位于陈旗煤田的宝日希勒露天煤矿边坡具有岩石强度低、地层倾角小且含有软弱夹层等特点,在降雨条件下易发生严重的滑移破坏.为探究此类边坡在降雨条件下的破坏机理及NPR锚索支护体系对此类边坡的控制效果,利用模型试验与数值模拟进行研究.结果表明:①由现场破坏特征与模型试验结果可知,边坡破坏模式为降雨作用下弱层带发生破坏而造成边坡发生剪切—滑移,降雨入渗是诱发边坡发生破坏的主要因素,破坏分为初始变形、弱层破坏与整体破坏 3个阶段,且由位移监测结果可知坡体裂缝最宽可达 35 mm,说明边坡滑移破坏明显;②由数值模拟分析可知,在降雨条件下边坡变形量显著增加,在无锚固措施下其最大变形量可达 40 cm.同时,在越靠近煤层位置,边坡剪切破坏塑性区的面积越大,在岩体沿软弱层滑移后,滑坡体出现大面积剪切破坏,这验证了边坡剪出滑移破坏的变形形式;③对比分析NPR锚索加固方案与PR锚索加固方案可知,NPR锚索的支护效果远优于PR锚索,NPR锚索支护下边坡最大位移减少17.6 cm,而PR锚索支护下边坡最大位移仅减少 10.3 cm,且NPR锚索加固下边坡塑性破坏区基本消失,而PR锚索加固下边坡塑性破坏区仍存在且向坡体深处扩展,边坡存在滑坡隐患.研究探明了降雨条件下近水平弱层边坡的破坏机理,提出NPR锚索加固方案并验证其可行性,为相关边坡工程提供一定参考依据.
关键词：近水平边坡软弱夹层降雨入渗NPR锚索物理模型试验破坏机理
分类号：TD824(矿山开采)
资助基金：河南省科技攻关计划重点资助项目(232102321009)
论文发表日期：2024-12-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：16( 4671-4686 )
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