安全与环境学报

2022, v.22;No.129(03) 1323-1331

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地下溶洞对陡倾顺层台阶边坡稳定性影响的数值分析——以南江县某石灰岩露天矿边坡为例
Numerical analysis of the influence of underground karst cave on the stability of steep bedding bench slope: a case study of the slope of a limestone open pit mine in Nanjiang County

夏元友;张捷;周雄;王智德;

摘要(Abstract):

针对南江县某石灰岩矿区台阶边坡因地下溶洞可能存在的安全问题,综合矿山开采发现的溶洞情况及燧石灰岩层面陡倾顺层发育等地质特征,选取矿区典型剖面,概化溶洞模型,定义边坡局部主次台阶用于刻画溶洞和台阶坡面的相对位置关系,利用二维离散元软件UDEC,考虑溶洞在边坡上部、坡腰和坡脚不同位置,采用岩体及结构面的应变软化模型,模拟分析了边坡开挖后地下溶洞对陡倾顺层台阶边坡稳定性的影响。基于溶洞围岩及边坡位移矢量演化,揭示了边坡开挖后不同位置溶洞围岩与边坡的潜在破坏模式,利用强度折减法分析了不同溶洞位置对边坡稳定性的影响规律。结果表明:溶洞位于边坡上部、坡腰和坡脚时,边坡潜在破坏模式分别为局部塌陷、滑移-冲切破坏、整体剪切破坏;随溶洞距坡面距离增加,溶洞位于边坡上部、坡腰和坡脚时,边坡稳定性安全系数变化规律分别为逐步增大、先增后减再增以及先减后增。最后根据边坡稳定性分析结果,提出了处治建议:对位于边坡中下部的溶洞,尤其是位于坡脚附近的溶洞,应提前进行溶洞探测并及时处理,确保边坡整体稳定性;对于开采过程发现的台阶下伏溶洞应及时填埋,以保证局部稳定性。

关键词(KeyWords): 安全工程;露天矿边坡;溶洞;离散元;应变软化;破坏模式;安全系数

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金项目(51374163)

作者(Authors): 夏元友;张捷;周雄;王智德;

DOI: 10.13637/j.issn.1009-6094.2020.1755

参考文献(References):

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