某露天煤矿排土场边坡稳定性研究

发布时间：2017-05-18 22:05

  本文关键词：某露天煤矿排土场边坡稳定性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文以国华印尼穆印煤电项目露天煤矿排土场边坡为研究对象，通过大量现场调查、工程地质勘查以及对室内外物理力学性质试验分析整理的基础上，对矿区工程地质环境条件进行了研究，进而对排土场边坡的变形破坏机理进行了分析，并结合边坡稳定性的定性分析与极限平衡法和有限差分数值模拟的定量计算，对边坡的目前稳定性及其发展趋势进行动态评价和预测，对排土场边坡设计不合理处提出了两种方案进行对比优化设计。取得的主要成果如下： （1）通过现场调查和工程地质勘查，排土场边坡发育两种类型软弱层：第一种类型为地表第四系粘性土下部的软塑状灰黄色粘土、粉质粘土及其与下伏粘土岩、炭质泥岩、泥岩的接触面；第二种类型为含水层与隔水层接触顶面，在地下水长期作用下形成的泥化夹层。这两种类型软弱层成为影响排土场边坡稳定性的控制性结构面。 （2）排土场边坡目前和将来可能发生的变形破坏模式主要有“蠕滑-拉裂式破坏”模式、地下水的渗透变形破坏和地表水的侵蚀破坏。 （3）通过现场原位测试、室内试验、工程类比法、参数反演等多种方法和手段对排土场边坡岩土体物理力学参数取值进行了研究，为稳定性计算提供了可靠的数据。 （4）通过极限平衡法计算分析表明排土场按原设计在现有参数条件下整体稳定性较好，单级台阶局部稳定性差；随着排土台阶级数的增加，边坡总体坡度逐渐变缓，加之排土平台的压底作用，稳定性也逐渐提高。第一级排土台阶高度对组合台阶稳定性（特别是第一、二级台阶的组合）有一定的影响，第一级排土台阶高度在10m左右较为合理，，且对组合台阶稳定性有利。 （5）数值模拟结果与极限平衡法计算结果吻合较好，排土场边坡整体稳定性较好，局部稳定性差。在填土过程中整个填土范围中部基底出现“V”字形的剪应力集中现象，并在稳定性差的单级台阶顶部出现拉应力集中区；边坡主要发生向下的沉降，位移大体呈对称分布，在填土范围中部，在“V”字形的剪应力集中带附近，水平位移出现明显的分区现象，与“V”字形的剪应力集中带相对应，出现“V”字形的沉降区，填土完成后，最大沉降出现在沉降区中心第二层填土表面附近；塑性破坏区坡顶面局部范围出现的拉应力集中区与应力场中拉应力集中区位置基本吻合。 （6）根据研究区气象、水文条件、工程地质、水文地质条件，排土场形成泥石流的可能性较大，且排土场形成泥石流主要有两种方式：第一种方式是排土场边坡形成滑坡转化为泥石流；另一种方式为坡面泥石流。 （7）针对排土场边坡的存在的稳定性问题提出了两种排土参数优化方案：一是降低排土台阶高度（方案一）；二是降低台阶坡面角（方案二）。通过对两种方案综合比较分析可知方案一略优于方案二，故选取方案一为排土参数优化设计最终方案。但是通过排土参数优化后的方案比原设计排土容量减少了约1/4左右，考虑到研究区征地较为困难，排土容量对该露天煤矿的正常生产显得尤为重要，因此可对边坡局部稳定性较差的单级台阶坡脚处设置轻型支挡结构提高稳定性，保证露天煤矿的正常、安全生产。
【关键词】：软岩 松散排弃物 边坡 软弱夹层 稳定性
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TD824.7
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 前言12-21
• 1.1 选题依据及研究意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-19
• 1.2.1 边坡稳定性评价方法研究现状13-17
• 1.2.2 排土场排弃物料（松散堆积体）参数研究现状17-18
• 1.2.3 排土场边坡设计研究现状18-19
• 1.3 主要研究内容、思路和技术路线19-21
• 1.3.1 主要研究内容19-20
• 1.3.2 研究思路和技术路线20-21
• 第2章 工程概况及研究区自然地理与地质环境条件21-28
• 2.1 工程概况21-23
• 2.2 研究区自然地理条件23-24
• 2.3 研究区地质环境条件24-28
• 2.3.1 地形地貌24
• 2.3.2 地层岩性24
• 2.3.3 地质构造与地震24-27
• 2.3.4 水文地质条件27-28
• 第3章 排土场边坡基本特征及变形破坏模式分析28-36
• 3.1 含煤岩系的建造特征28-29
• 3.1.1 岩性岩相特征28
• 3.1.2 矿物成分28-29
• 3.2 排土场边坡岩土体结构特征29-31
• 3.3 软弱层发育分布特征31-32
• 3.4 边坡变形破坏特征及变形破坏模式分析32-36
• 3.4.1 边坡变形破坏特征32-34
• 3.4.2 边坡变形破坏模式分析34-36
• 第4章 排土场边坡岩土体物理力学性质36-48
• 4.1 排弃物物理力学性质36-40
• 4.1.1 连续重型动力触探（DPT）原位测试36-39
• 4.1.2 排弃物力学参数反演39-40
• 4.2 基底软弱层物理力学性质40-42
• 4.2.1 基底软弱层的物理性质40-41
• 4.2.2 基底软弱层的力学性质41-42
• 4.3 基岩物理力学性质42-47
• 4.3.1 基岩的物理性质42
• 4.3.2 基岩的力学性质42-47
• 4.4 排土场边坡物理力学参数取值47-48
• 第5章 排土场边坡稳定性分析48-64
• 5.1 排土场边坡稳定性定性分析48-49
• 5.1.1 排土场边坡形成滑坡可能性分析48-49
• 5.1.2 排土场边坡爆发泥石流可能性分析49
• 5.2 排土场边坡稳定性极限平衡法分析49-60
• 5.2.1 计算原理和计算方法的选择49-52
• 5.2.2 计算工况及荷载组合52
• 5.2.3 计算模型的建立52-53
• 5.2.4 计算参数的选取53
• 5.2.5 稳定性评价标准53-54
• 5.2.6 计算结果分析54-60
• 5.3 排土场边坡稳定性影响因素分析60-61
• 5.4 排土场边坡参数敏感性分析61-63
• 5.5 本章小结63-64
• 第6章 排土场边坡FLAC2D数值模拟分析64-80
• 6.1 FLAC程序简介64-65
• 6.2 计算模型的建立65-66
• 6.3 计算方案66
• 6.4 数值模拟成果分析66-79
• 6.4.1 应力场特征分析66-70
• 6.4.2 位移场特征分析70-75
• 6.4.3 破坏区分析75-79
• 6.5 本章小结79-80
• 第7章 排土场边坡排土参数优化设计研究80-93
• 7.1 排土参数的确定80-84
• 7.1.1 确定排土台阶高度80-81
• 7.1.2 确定排土台阶坡面角81
• 7.1.3 确定安全平台宽度81-82
• 7.1.4 确定排土场极限堆载高度82-84
• 7.1.5 优化方案84
• 7.2 优化方案的FLAC2D数值模拟对比分析84-93
• 7.2.1 计算模型的建立84-85
• 7.2.2 计算方案85-86
• 7.2.3 计算结果分析86-92
• 7.2.4 优化方案对比分析92-93
• 结论93-95
• 致谢95-96
• 参考文献96-99
• 攻读学位期间取得学术成果99-100
• 附录100-101

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 廖建;金元水电站10#渣场堆载过程中边坡稳定性演化分析[D];成都理工大学;2013年

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本文编号：377208