含软弱层地基的排土场边坡破坏机制及稳定性研究

摘要

随着经济的持续发展，作为重要的基础能源和工业原料，发展中国家的煤炭需求量日益增长，露天煤矿的开发与建设对国民经济的发展起到重要作用，但也因此产生了一系列工程问题，排土场滑坡就是最常见的灾害之一。排土场边坡稳定性是影响和控制露天煤矿生产成本的重要岩土工程因素，研究成果可为类似填土工程，比如排土场、水利大坝、公路铁路路基提供参考和借鉴，具有重要的理论意义和工程应用价值。
　　本文通过对印尼某露天煤矿排土场边坡失稳破坏问题进行系统性研究，根据研究区地质环境条件，从边坡变形特征、岩土体结构特征及各排水边界条件出发，结合过程机制分析方法、理论计算及Geostudio、有限元程序General、FLAC3D数值模拟软件，对研究区排土场边坡变形破坏机理进行了较为系统的研究，主要取得了以下成果及认识:
　　(1)通过现场调查和工程地质勘查，采用钻探、标贯、重型动力触探等手段对地基岩土进行详细的分层，查明了地基软弱层的发育分布特征，查明了边坡地质结构和排水边界条件，确定了该排土场边坡变形破坏的模型和成冈机制;
　　(2)通过现场原位试验、室内试验、工程类比法、参数反演等多种方法确定排土场边坡岩土体物理力学参数;
　　(3)采用SIGMA/W软件对下部软粘土层（软弱层）在不同堆载状况下的有效应力进行计算，得到不同堆载条件下，下部软粘土层（软弱层）有效应力的分布规律及变化趋势;
　　(4)采用有限元强度折减法，在计算得到的有效应力的基础上，对下部软粘土层（软弱层）不同堆载条件下的不排水强度比结合边坡的变形破坏现象进行反分析;
　　(5)通过边坡稳定性反分析结果以及数值模拟结果，分析了边坡整体破坏时稳定性系数远低于1的主要原因:①由于堆载的作用，引起软下部粘土层（软弱层）有效应力的改变，使下部软粘土层（软弱层）产生塑性流动，土体抗剪强度由峰值强度降低至残余强度，抗滑力急剧降低，从而产生“脆性”破坏;②根据SPT试验，以及有效应力值，对下部软粘土（软弱层）的可液化性进行判别，结果表明下部软粘土层（软弱层）有可能发生液化，从而使抗滑力急剧降低;
　　(6)根据排土场边坡变形特征及数值模拟结果，综合判定该排土场边坡破坏模式为塑流-拉裂。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 排土场边坡稳定性研究现状

1．2．2 软弱层研究现状

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．1 技术路线

第2章 研究区自然地理及地质环境条件

2．1 自然地理

2．1．1 地理位置及交通

2．1．1 气象、水文

2．2 研究区地质环境条件

2．2．1 地形地貌

2．2．2 地层岩性

2．2．3 地质构造与地震

2．2．4 水文地质条件

2．2．5 人类工程活动

第3章 排土场边坡基本特征及变形破坏机制分析

3．1 边坡岩土体分层及软弱层发育分布特征

3．1．1 边坡岩土体分层

3．1．2 软弱层发育分布特征

3．2 边坡地质结构及排水边界条件

3．3 边坡变形破坏特征

3．4 边坡变形破坏模式及影响因素分析

3．4．1 排土场边坡变形破坏模式分析

3．4．2 边坡稳定性影响因素分析

第4章 边坡岩土体物理力学试验及参数确定

4．1 填土的物理力学性质

4．2 地表粘土的物理力学性质

4．2．1 上部硬粘土的物理力学性质

4．2．2 下部软粘土(软弱层)的物理力学性质

4．3 基岩的物理力学性质

4．4 本章小结

第5章 排土场边坡稳定性反分析及变形破坏机制数值模拟分析

5．1 排土场边坡稳定性反分析

5．1．1 概述

5．1．2 下部软粘土层(软弱层)有效应力计算

5．1．3 边坡稳定性反分析

5．2 破坏机制数值模拟分析

5．2．1 概述

5．2．2 FLAC 3D软件简介

5．2．3 地质模型及参数

5．2．4 计算方案

5．2．5 数值模拟结果分析

5．3 排土场边坡变形破坏机制的讨论

5．4 本章小结

结论

致谢

参考文献