复杂工程条件下边坡工程稳定性研究

前言

第1章绪论

1.1引言

1.2国内外边坡工程稳定性研究进展

1.2.1边坡工程稳定性研究历程

1.2.2边坡工程稳定性分析方法

1.3安太堡露天煤矿边坡工程研究现状

1.4安太堡边坡工程存在的主要问题

1.4.1西端帮美国陈氏公司边坡设计中存在的问题

1.4.2露天与井工复合采动下西北帮安全开采问题

1.4.3下伏采空区东北帮开挖过程中的安全预警问题

1.5研究思路

第2章安太堡露天煤矿边坡工程地质背景

2.1岩性结构场特征

2.1.1沉积表土层

2.1.2基岩岩组

2.2地质构造场特征

2.2.1褶皱构造

2.2.2断层构造

2.2.3节理构造

2.2.4层理构造

2.3环境物理场特征

2.3.1地下水渗流场

2.3.2地震活动特征

2.3.3爆破振动荷载

2.3.4地应力场特征

2.4西端帮稳定性工程地质分区

2.5东北帮下伏采空区及其生产衔接

2.5.1安太堡露天煤矿采区衔接

2.5.2东北帮下伏采空区分区

2.6小结

第3章工程岩体力学参数确定与边坡变形力学机制分析

3.1岩石物理力学性质试验研究

3.1.1岩石单轴拉压试验

3.1.2岩石三轴压缩试验

3.1.3结构面中型剪切试验

3.1.4软弱夹层中型剪切试验

3.2边坡工程岩体分类

3.2.1RMR法岩体分类

3.2.2BQ法岩体分类

3.3边坡工程岩体力学参数确定

3.3.1钻孔岩芯岩体分类

3.3.2工程岩体力学参数确定

3.4边坡工程分类及其变形力学机制分析

3.4.1边坡工程分类

3.4.2边坡变形力学机制分析

3.5小结

第4章西端帮强度稳定性分析及其加固设计研究

4.1边坡工程稳定性MSarma分析设计系统

4.1.1Sarma法原理及存在问题

4.1.2MSarma分析设计系统功能与特点

4.2美国陈氏公司边坡设计与陡帮开采新设计对比分析

4.2.1地质模型

4.2.2力学模型

4.2.3计算参数

4.2.4结果分析

4.3陡帮开采边坡稳态影响因子敏感性分析

4.4陡帮开采边坡工程加固设计研究

4.4.1预应力锚索加固边坡设计优化分析

4.4.2预应力锚索加固机理数值模拟研究

4.5小结

第5章西端帮变形稳定性分析及其工程控制对策

5.1边坡工程非线性大变形分析几何理论

5.2边坡开挖过程非线性大变形响应分析

5.2.1不同开挖顺序边坡产生非线性大变形响应特征

5.2.2边坡岩体处于极限平衡状态时变形局部化特征

5.2.3边坡在分步开挖过程中产生三维变形效应分析

5.3美国陈氏公司设计与陡帮开采新设计技术优化分析

5.3.1控制边坡稳定开采技术对策研究

5.3.2控制边坡稳定开采技术优化分析

5.4雨水入渗作用下固一流耦合边坡变形稳定性分析

5.4.1雨水入渗作用下边坡固一流耦合原理

5.4.2模型边界条件及计算参数选取

5.4.3固一流耦合边坡岩移特征及分析

5.5地震作用下西端帮动态变形响应分析

5.5.1边坡动态变形稳定性分析方法

5.5.2地震作用下西端帮震动效应分析

5.6保障西端帮边坡稳定的工程控制对策

5.7小结

第6章露天与井工复合采动下西北帮变形稳定性分析

6.1西北帮三维计算模型

6.1.1西北帮三维地质模型

6.1.2数值计算模型及模拟方案

6.2露天与井工复合采动下西北帮变形效应研究

6.2.1自重场下分步开挖及回填压脚施工过程响应分析

6.2.2井工开采前暴雨入渗作用下固一流耦合边坡变形特征分析

6.2.3开采4＃煤后暴雨入渗作用下固一流耦合边坡岩移特征分析

6.2.4三维边坡开采9＃煤施工顺序优化分析

6.2.5开采9＃煤后边坡变形破坏趋势预测分析

6.3井工采动边坡岩移规律试验研究

6.3.1相似模拟试验原理

6.3.2相似材料模型设计

6.3.3试验结果及其分析

6.4复合采动边坡内部岩移动态监测及分析

6.4.1岩体内部平面位移监测技术原理

6.4.2西北帮边坡工程地面监测孔布置

6.4.3西北帮边坡深部位移监测结果及分析

6.5确保西北帮边坡稳定的工程技术措施

6.6小结

第7章下伏采空区东北帮开挖过程安全预警分析

7.1采空区覆岩移动引发地表变形时空效应研究

7.1.1地下采空区覆岩移动变形特征

7.1.2地下采空区覆岩移动时空效应分析

7.1.3地下采空区地表变形破坏程度评价

7.2开采过程中东北帮三维采场非线性变形响应特征

7.2.1构建下伏采空区东北帮三维计算模型

7.2.2井阳煤矿三期采矿覆岩移动响应过程分析

7.2.3东北帮分期开挖地表瞬时变形响应特征分析

7.3东北帮三期采矿后地表沉陷关键部位判定

7.4施工荷载作用下采空区地基稳定性分析

7.4.1采空区地基破坏模式及其稳定判据

7.4.2基于数值分析的采空区地基稳定性研究

7.4.3采空区地基稳定性评价与工程处治对策

7.5小结

第8章结论

8.1结论

8.2评价

参考文献

　　露天煤矿边坡工程稳定性研究是涉及技术、经济和安全生产等诸多因素的复杂系统工程。因此，本书在系统科学原理的指导下，采用综合集成的方法，针对安太堡露天煤矿边坡工程实践中遇到的上述安全难题进行系统研究，对解决现场实际问题及类似工程实践，具有十分重要的理论意义和工程实用价值。本书是一部系统总结如何解决边坡工程安全技术难题的专著，研究内容丰富，实践性强。　　本书以安太堡露天煤矿边坡工程为背景，采用现场勘察、室内试验、理论分析、现场监测和数值模拟相结合的研究方法，改进了美国陈氏公司关于西端帮总体边坡角的设计；对露天与井工联合采动影响下的西北帮复杂岩移规律及其稳定性进行了分析和评价；对下伏采空区东北帮在逐期分步开挖过程中的地表沉陷预警范围进行了预测分析；并针对不同类型的边坡工程，提出了有效的工程防治对策等。本书对指导现场安全生产及类似工程实践，具有十分重要的理论意义和工程实用价值。