含地下空区的斜坡安全评价理论与方法研究

随着国民经济的发展和建设的需要，在采矿、交通和水电等工程建设领域将会面对越来越多的含地下空区边坡，这些边坡也一直是影响工程安全稳定的重要因素，能否正确评价其稳定性直接关系到建设资金的投入和人民生命财产的安全，因此，对含地下空区的斜坡安全评价理论与方法进一步研究具有十分重要的理论和实际意义。本研究计划以现场调查勘测、室内试验和开采条件为基础，建立地下空区斜坡岩土体损伤本构模型，采用相似材料试验和三维数值计算手段对含地下空区的斜坡变形特征、破坏机理、采动损害规律和稳定性进行较为系统的研究，探索含地下空区斜坡的安全评价理论与方法，从而为工程建设和合理地利用矿产资源，保障安全作业，实现安全生产和发展提供保障。

本课题以平朔矿区工程实例为背景，在三年的时间里，基于现场调查勘测、室内试验、数值模拟及理论分析，形成了以下主要研究成果：. （1）建立地下空区斜坡岩土体损伤本构模型；（2）采用相似材料和三维数值计算手段对含地下空区的斜坡变形特征、破坏机理、采动损害规律进行较为系统的研究；（3）提出井工开采对露天矿边坡的“偏态扰动”的概念，分析了“偏态扰动”的力学机制；（4）阐明了“关键岩层”耦合作用引起的采动边坡动力变异机制及其对边坡稳定的控制作用，提出了采动边坡的变形破坏发展阶段和“采空塌动—顺层蠕滑—塌陷稳定或边坡失稳”的地质力学失稳模式；（5）将节理岩体损伤断裂分析、岩体边坡开挖数值模拟与极限平衡分析相结合，考虑了在井工开采过程中岩体损伤引起的强度各向异性及其随时间的变化，建立含地下空区边坡的稳定性动态评价方法。在以上研究的基础上，提出一套含地下空区斜坡的安全评价理论与方法。按计划完成研究内容，达到了预期的研究目标。. 根据课题研究成果，研究人员在《Engineering Geology》、《煤炭学报》、《煤矿安全》、《煤矿开采》、《煤炭工程》、《the 2nd International Conference on Civil Engineering, Architecture and Building Materials》发表学术论文9篇，内容主要涉及含地下空区边坡的采动损害规律、边坡变形破坏机制等，其中SCI检索2篇、EI检索3篇，培养硕士研究生1名，取得了预期的研究成果。