近風(fēng)化帶黏性土采動(dòng)變形破壞作用模式研究.pdf

1、本文以我國中東部礦區(qū)薄基巖開采破壞為基本原型,建立了近風(fēng)化帶黏性土變形破壞的工程地質(zhì)模型;通過室內(nèi)相似材料模型試驗(yàn),對近風(fēng)化帶黏性土在含水率、黏粒含量以及薄基巖變形破壞模式條件下的變形破壞規(guī)律進(jìn)行了研究;借助分形幾何理論對近風(fēng)化帶重塑黏性土的變形破壞規(guī)律進(jìn)行了定量研究,并建立了含水率、黏粒含量、破壞斷距以及變形角度與分形維數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系式。本文的主要內(nèi)容和成果如下:
　　(1)以泉店煤礦為例,歸納了中東部礦區(qū)典型的基巖特征和近風(fēng)

2、化帶黏性土特征,并將黏性土-覆巖耦合變形的模式劃分為斷裂變形破壞模式和黏性土-覆巖協(xié)同變形模式,其中,斷裂變形破壞模式又可以劃分為斷裂破壞Ⅰ型模式和斷裂破壞Ⅱ型模式。以此為基礎(chǔ),建立了近風(fēng)化帶黏性土變形破壞的工程地質(zhì)模型,在室內(nèi)完成了31組相似材料模型試驗(yàn)。
　　(2)相似材料模型試驗(yàn)表明,在覆巖斷裂變形破壞模式下,黏性土裂隙的發(fā)育和擴(kuò)展隨含水率增大而增大,而在黏性土-覆巖協(xié)同變形模式的條件下,黏性土裂隙的發(fā)育和擴(kuò)展隨著含水率增大

3、而減小;在三種黏性土-覆巖變形模式的條件下,黏性土裂隙的發(fā)育和擴(kuò)展均隨著黏粒含量增大而增大;在保持含水率和黏粒含量一定時(shí),黏性土裂隙的發(fā)育和擴(kuò)展隨著覆巖破壞斷距的增大而增大,而隨著覆巖破壞角度的增大而變小。
　　(3)將黏性土變形破壞過程劃分為主裂隙發(fā)育階段、子裂隙發(fā)育階段和失穩(wěn)變形破壞階段三個(gè)階段;裂隙發(fā)育和擴(kuò)展的類型主要由曲線型裂隙、直線串珠型裂隙、“Y”型裂隙、水平型裂隙和垂直型裂隙等五個(gè)大類構(gòu)成,由于每種類型裂隙的發(fā)育特點(diǎn)

4、具有明顯的差異性,致使其導(dǎo)水能力也有很大區(qū)別。
　　(4)分形分析表明,在不同含水率條件下,當(dāng)覆巖發(fā)生斷裂破壞Ⅰ型模式和斷裂破壞Ⅱ型模式時(shí)的分形維數(shù)均隨著含水率的增大而增大,均呈線性函數(shù)關(guān)系,而當(dāng)黏性土-覆巖協(xié)同變形模式時(shí)的分形維數(shù)隨著含水率的增大而減小,呈二次方函數(shù)關(guān)系;在不同黏粒含量條件下,三種覆巖變形破壞模式時(shí)的分形維數(shù)都是隨著含水率和黏粒含量的增大而增大,分別呈線性、指數(shù)和二次方函數(shù)關(guān)系;在不同破壞斷距條件下,黏性土裂隙發(fā)