基于离散元法的某滑坡变形演化机理浅析-论文.pdf

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1、第45卷第15期人民长江Vo1．45．No．152014年8月YangtzeRiverAug．，2014文章编号：1001—4179(2014)15—0063—04基于离散元法的某滑坡变形演化机理浅析戴青松，巨能攀，郑达，霍宇翔(成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川成都610059)摘要：因采矿而诱发的滑坡，是矿山地质灾害的主要形式之一，也是开采沉陷学和滑坡学研究的新课题。以贵州大方县云龙山变形体中选取的滑坡作为研究对象，在掌握滑坡基本地质条件的基础上，建立该边坡的离散元数值计算模型

2、，对采空区诱发滑坡演化模式进行模拟分析。分析表明，该边坡的变形演化过程可分为：地下采矿一坡体应力调整一洞顶塌陷一坡体差异沉降错动形成塌落体一结构面剪断贯通一坡体失稳等6个阶段。研究结果对采动滑坡的变形演化分析提供了一定的参考依据。关键词：边坡；采空区；UDEC；数值计算；变形演化机理中图法分类号：P642文献标志码：A近几年来，围绕因采矿诱发的矿山地质灾害问题，的形成机制进行分析。国内外的许多学者对其进行了大量的研究。如1工程地质条件Benkol通过对加拿大Frank滑坡进行数值模拟研究，探讨了不同开采深

3、度、开采方式、开采位置以及边坡地研究区滑坡所处坡体的坡形整体比较平缓，主滑形地质特征等因素对边坡变形破坏的影响。。；古迅在方向272。，后缘高程1910m，在坡体的中部高程I880陕西韩城电厂滑坡研究中，通过现场沉降监测资料与m附近有一个平台。斜坡平均坡度为32。，其中陡坡煤层开采资料分析，认为韩城电厂滑坡是由横山斜坡段坡度达到50。，高程为1780～1910m。坡体层面产地下采煤造成的斜坡岩层移动引发的；伍保祥、沈状为N25。E／SE9。，坡面走向与岩层走向基本一致，军辉等在华蓥市赵子秀山变形体的成因机

4、制研究中，属于缓倾反向层状结构斜坡。通过物理模拟试验等手段得出了山体开采对斜坡变形坡体地层岩性自上而下分别为：二叠系上统长兴演化进程具有明显影响的结论，将促进变形过程的进组(Pc)砂岩和厚层一巨厚层灰岩、二叠系上统龙潭一步发展；许强、殷跃平等通过数值模拟方法，认为组(Pl)煤层及石灰岩、震旦系上统灯影组(zdn)浅武隆鸡尾山滑坡是由于地下采矿改变了坡体的应力环灰色厚层白云岩、震旦系上统陡山沱组(Zd)磷矿岩境，使层状块裂岩体产生差异沉降从而产生失稳破和薄层石英砂岩、震旦系上统南沱组(Znt)紫红色页坏。岩

5、，其工程地质剖面如图1所示。这些研究大部分着眼于采动滑坡的成因机理，而根据现场调查，斜坡除岩层层面以外还发育一组关于滑坡变形破坏机理方面的研究相对较少。笔者以优势结构面，陡倾坡外的结构面J．，产状N15。E／NW贵州大方县云龙山变形体为研究对象，利用UDEC离81。，平直光滑，间距2～3m，延伸30～50m，从坡顶散元软件建立边坡模型，模拟煤层开采，研究煤层开采贯通至坡脚，受地下煤层开采影响，在坡脚位置张开与上覆坡体变形之间的关系，并结合模拟结果对滑坡20—30em，局部可见植物根系，该组结构面构成失稳收

6、稿日期：2014—05—19基金项目：国家自然科学基金青年基金资助项目(41102191)；国家重点基础研究发展“973”计划(2013CB733202)作者简介：戴青松，男，硕士研究生，主要从事工程地质和岩土工程方面的研究。E—mail：451688701@qq．corn人民长江块体的后缘切割边界，最终形成滑坡后缘陡壁和崩塌约束，即=0。计算中仅考虑自重应力场，模型采用后缘光面。理想弹塑性材料，材料的破坏遵循Mohr—Coulomb强度准则。计算采用的岩体物理力学参数是在室内试验数据的基础上结合同地区相

7、关工程经验综合取值得到的。岩体物理力学参数和岩体结构面力学参数分别见表1和表2。表1研究区岩体物理力学参数建议值密度／弹性泊松体积剪切模景凝聚内摩抗拉(kg·m一)模量／Pa比模量／Pas／PaJ3／Pa擦角／(o)强度／Pa1O6O8O1OOl20140160l802002202,t0260平距／m图1边坡工程地质剖面2建数值模2．1模型的建立本文采用离散元法建立计算模型，分析边坡变形⋯法剪尹破坏机理。离散元法是将非连续力学介质离散为多边形块体单元，块与块之间没有变形协调的约束，只需满足平衡程。本次离散

8、元模拟假定各不同岩石块体为刚性块2．3计算成果分析体，结构产生的总位移仅仅是由各接触点或面的变形2．3．1坡体变形破坏离散元分析所引起的。对该边坡进行离散元数值模拟，计算时步迭代至根据现场调查资料，结合已知边坡工程地质纵剖500万步。通过建立边坡离散元模型，反演边坡变形面图，建立模型。如图2所示，模型尺寸为：350m(破坏的发展过程，进一步分析该边坡的变形破坏机理。向)×200m(y向)。其中向平行于岩层走向方向，(1)坡体开