降雨入渗下高填强夯矿渣边坡滑坡机理研究.pdf

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1、JournalofEngineeringGeology工程地质学报1o04—9665／201l／l9(6)一0844—08降雨入渗下高填强夯矿渣边坡滑坡机理研究罗平平①②王兰甫②高献伟②张芳①(①河南理工大学土木工程学院焦作454000)(②义马煤业集团股份有限公司义马472300)摘要义马煤业集团股份有限公司所属综能公司在建场地中部有一20m高矿渣边坡，矿渣为三叠系砂岩、泥岩，堆积至今已有10～50a。该边坡整体属软质岩石，多全风化土状和强风化状，砂岩碎块手刻可碎，结构疏松、分选性差、粒间结合力弱、透水性强。虽经强夯处理，但在201

2、0年雨季期间在边坡中下部仍出现多处滑塌。为研究该高填强夯矿渣边坡在降雨入渗下的变形特征和滑坡机理，借助于弹塑性力学有限元和非饱和渗流力学等理论，建立了高填矿渣边坡的位移场一非饱和渗流场耦合数值模型，详细分析了降雨入渗条件下边坡的位移场、渗流压力分布、体积含水量和安全系数等特点。研究结果表明：随着降雨的持续进行，高填强夯矿渣边坡安全系数大幅降低；强夯后边坡渗透性降低，渗流正压集中于坡顶一定深度范围内，且随着降雨的持续进行，渗流正压逐渐增加至稳定，负压值基本保持不变，但负压区逐渐缩小，表明负压对强夯矿渣边坡的影响有限，重点是做好该类边坡坡

3、顶一定深度范围内的排水措施，以消减渗流正压；正压区体积含水量上升至饱和状态；持续降雨条件下坡脚出现剪切破坏，导致边坡中下部出现滑塌。其研究成果对于矿山矸石山边坡、尾矿坝、高填碎石土路基等渣土混合边坡稳定性研究有重要借鉴意义。关键词降雨人渗位移一渗流耦合强夯矿渣边坡渣土混合体中图分类号：TU452文献标识码：ALANDSLIDEMECHANISMoFDYNAMICALLYCoMPACTEDSLAGSLoPEUNDERRAINFALLINFILTRATIoNLUOPingping①②WANGLanfu②GAOXianwei②ZHANGFa

4、ng①((~)HenanPolytechnicUniversity，Jiaozuo454000)(②YimaCoallnd~tryGroupLTD．，Yima472300)AbstractA20mhighslopeliesinconstructionsiteofanenergycompany．Themineslagwasstacked10to50yearsagoandwhoHybelongstoTriassicsoftsandstoneandmudstone．Theslagshowsweatheredearthyands~ongwea

5、theringstate．Thesandstonefragmentscanbepromptlycrushedbyhand．Themineslagshowsloosestructure，poorsorting，weakadhesionandstrongpermeability．Theslagcomposingtheslopewastreatedwithdynamiccon—paction．But，manypositionsoftheslagslopestillslidandcollapsedduringtherainyseasonin2

6、010．Thelandslidesiteswerelocatedinthelowerslope．Thispaperexaminesthelandslidemechanismanddeformationcharacteristicsofthedynamicallycompactedslopehighlyfilledwithslagunderrainfallinfiltration．Ituseselastic—plasticmechanicsfiniteelementmethod，unsaturatedfluidmechanicsando

7、thertheories．Thecorrespondingnumericalmodelfordis—placement—unsaturatedseepagecouplingissetup．Basedonthenumericalmodel，displacementfield，seepagepres—suredistribution，volumewatercontentandsafetyfactorarestudiedindetailed．Thenumericalresultsindicate：(a)$收稿日期：2011—01—25；收到

8、修改稿日期：2011—05—08．第一作者简介：罗平平，岩土工程专业．Email：luopingping@hpu．edu．ca19(6)罗平平等：降雨入渗下高填强夯矿渣边坡滑坡机理研究withcontinuousrain