近風化帶黏性土采動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,建立了近風化帶黏性土變形破壞的工程地質模型;通過室內相似材料模型試驗,對近風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)律進行了研究;借助分形幾何理論對近風化帶重塑黏性土的變形破壞規(guī)律進行了定量研究,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之間的函數關系式。本文的主要內容和成果如下:
　　(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

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,建立了近風化帶黏性土變形破壞的工程地質模型,在室內完成了31組相似材料模型試驗。
　　(2)相似材料模型試驗表明,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,黏性土裂隙的發(fā)育和擴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)變形破壞階段三個階段;裂隙發(fā)育和擴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大類構成,由于每種類型裂隙的發(fā)育特點

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