地下采空诱发陡倾层状岩质斜坡失稳机制研究

摘要

以重庆武隆鸡冠岭陡倾层状岩质斜坡滑动为例,采用FLAC3D模拟分析地下采空诱发陡倾层状岩质斜坡"弯曲变形→层间错动→采矿加速倾倒变形→下伏岩体阻滑→下伏岩体剪切破坏→整体失稳"的渐进失稳过程,认为鸡冠岭山体滑动是一类层状岩体的倾倒–滑移失稳的复合破坏模式。模拟结果表明:(1)陡倾临空的斜坡在长期重力作用下,坡体沿山梁方向发生蠕滑变形,坡体逐渐产生拉裂缝;同时由于该斜坡位于背斜核部附近,应力集中导致上覆层状岩体呈现出弯曲变形的特征;(2)长期岩溶作用加速坡体裂缝的发育与扩张;(3)斜坡下部煤层开采导致鸡冠岭山梁发生应力发生重分布,上覆层状岩体逐渐发生层面分离,层状岩体下部产生裂缝,岩体强度逐渐降低;(4)当斜坡下部煤层逐渐采空后,上覆层状岩体变形急剧增大,发生倾倒破坏,挤压矿层下伏稳定岩体,发生剪切滑移,最终从临空处剪出形成高速碎屑流。因此,对于西南灰岩褶皱山区,认识长期地下采空对层状山体的扰动作用,对大型灰岩山体防灾减灾与风险区划具有重要的现实意义。