凹陷土质露天矿滑坡机制及反压护坡治理技术研究

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受到复杂岩土体结构的影响,以及爆破、降雨、机械扰动等外部条件的作用,在凹陷露天矿生产过程中,边坡经常发生局部垮塌问题。内排土是在露天矿生产过程中为减少土地资源占用、减少废土运输成本而形成的排土形式。利用内排土工艺技术反压滑坡,结合挡土坝对内排土体的支撑作用,可以减少边坡暴露面积和时间,减少外力扰动作用,是提高边坡稳定性的有效途径。因此,开展凹陷露天矿反压护坡滑坡治理技术研究,对于提升矿山开采工作的安全性和经济性,具有十分重要的工程意义。论文以凹陷露天矿山滑坡体为研究对象,在现场调研的基础上,综合室内试验、理论计算、数值模拟、工程实践等方法,开展凹陷露天矿滑坡致灾机制及反压护坡治理技术研究,提出兼顾经济性与安全性的滑坡治理技术并探究其可靠性。主要工作如下:(1)实地调查利山铁矿滑坡,获取相关工程地质条件与滑坡基本概况资料。系统性分析地形地貌、地层岩性、水的因素以及人类工程活动等因素的影响,揭示露天矿上盘滑坡与下盘滑坡致灾机制。(2)开展土力学基础试验,获取岩土体物理力学参数。结合矿山实际地形与地质情况,提出基于反压护坡思想的滑坡治理技术,设计挡土坝和内排土工艺方案,应用模糊综合评判法对设计方案选优,得出预留挡土坝与覆盖式排土法相结合的反压护坡治理技术。(3)构建地下水渗流作用下挡土坝力学模型,推导人工坝和预留坝的抗滑移稳定性系数表达式,探讨挡土坝坡面角、坝高、坝顶宽与地下水位高度对人工坝和预留坝稳定性系数的影响。(4)考虑内排土体的结构特征,推导内排土体稳定性系数表达式,建立内排土体反压护坡数值模型,分析内排土体台阶高度、平台宽度与台阶坡面角对内排土体稳定性系数的影响规律,揭示内排土体治理滑坡的结构参数效应。(5)结合反压护坡滑坡治理技术可行性研究结论,设置截、排水沟以减少雨水入渗对内排土边坡体和预留挡土坝稳定性的影响,设置边坡位移GNSS在线监测系统,预判与治理区域边坡稳定性趋势,优化反压护坡治理技术。论文成果将对凹陷土质露天矿滑坡治理起到有效的指导作用。
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