● 题目 ●
Titlle
期刊：Canadian Geotechnical Journal
作者：Tongwei Tao, Wenbing Shi, Shaozheng Xiong, Feng Liang, and Jiayong Zhang
年份：2024
●●● 摘要(Abstract)●●●
2017年8月28日，贵州省普洒村矿山边坡塌滑，导致约8600立方米土石方泄漏，造成35人死亡。本文以普洒村滑坡为例，通过物理模型试验，研究了降雨影响下矿山边坡的变形破坏机制。通过在物理模型中策略性地放置监测点收集数据，为定量分析边坡变形破坏模式奠定基础。试验结果表明，连续的采矿和降雨活动引起应力变化逐渐增加，呈现应力集中、松弛和稳定的周期性模式。采矿活动导致模型内形成张拉裂缝和分离裂缝，随后降雨加剧了这些裂缝和分离裂缝。雨水通过这些裂缝和岩土体下渗，导致模型上部的含水量比下部更明显增加。模型内位移值随煤层开采不断增大，主要发生在采区顶板，降雨后延伸至模型顶部。普洒边坡在采动与降雨条件下的破坏模式具有弯曲-拉动-下沉-蠕变-倾倒的顺序。变形破坏过程可分为扰动、裂隙扩展和延伸、潜在塌陷面形成和失稳破坏四个阶段。
●●● 图表(Figures)●●●
图：研究区域图像：（a）无人机航拍：滑动方向为 305°；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为源区、刮削区、堆积区；（b）塌陷区不连续面；（c）溶蚀裂缝；（d）采动裂缝近景；（e）岩溶塌陷
图：崩塌前一个月的降雨量（毫米）
图：物理模型示意图。1、应力监测点；2、含水量监测点；3、石灰岩；4、泥质粉砂岩；5、泥岩；6、采空区；7、煤层
图：实验装置。（a）监测点分布：T，应力；S，含水量。（b–g）实验设备：（b）降雨模拟，（c）水传感器，（d）应力传感器，（e）模型箱，（f）数据采集设备，（g）云母片接头
图：开采过程中岩体应力的变化规律
图：采矿和降雨条件下的断裂演变（D，分离断裂；T，拉伸断裂）：（a）模拟煤层 M16 的开挖，（b）M14 的开挖，（c）M10 的开挖，（d）降雨
图：模拟降雨三个时期的水分含量变化
图：普洒倒塌过程中总位移的过程。红色矩形表示模型搭建过程中使用的桁架，该区域在测试期间没有发生位移
图：模型预测的边坡崩塌起始和演化。(a)中的红线表示岩石边界，蓝线表示节理。(c)和(d)中的红线表示层间断裂，蓝线表示拉伸断裂
图：边坡变形破坏过程：（a）采矿扰动、（b）裂缝延伸和扩展、（c）潜在崩塌面的形成、（d）失稳破坏
●●● 结论(Conclusions)●●●
本文利用物理模型和试验数据，阐明了普洒采煤层失稳塌陷的破坏机制和过程，研究了开采和降雨联合作用下边坡的应力形态、裂隙发育、含水量和位移特征。利用上述参数建立的物理模型得到的变形破坏行为与实际原型基本一致，证明了方法的准确性。得到以下主要结论：
（1）在 M16 开采过程中，采空区顶板出现明显应力变化。随着开采活动延伸至 M14 和 M10，模型中的应力变化越来越明显。随后的每次降雨测试都进一步加剧了应力响应，呈现出“突然上升和突然下降”的模式。
（2）采矿活动破坏了岩体原有的应力平衡，导致离层裂隙和拉层裂隙发育，后续降雨加剧了裂隙的扩展和延伸，采矿和降雨共同导致位移量和位移范围逐渐增大，最大位移发生在采空区顶板。
（3）雨水通过裂隙和岩土体渗入边坡，对上部岩体的影响大于下部岩体，导致饱和度增加，基质吸力降低，孔隙水压力上升，最终导致抗剪强度降低。当孔隙水压力达到一定阈值时，边坡向自由面移动，导致蠕滑变形。
（4）普洒边坡在采矿和降雨的影响下，其破坏模式可描述为弯曲-拉动-下沉-蠕变-倾倒。该物理模型的研究结果概述了边坡破坏的四个阶段过程：采矿引起的扰动、裂缝的产生和延伸、潜在崩塌面的形成以及失稳破坏。
● 参考文献 ●
●●● References ●●●
Tongwei Tao, Wenbing Shi, Shaozheng Xiong, Feng Liang, and Jiayong Zhang. 2024. Experimental study on deformation and failure of a mining slope under the action of rainfall. Canadian Geotechnical Journal. 61(9): 1902-1919.
End
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