岩土力学 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (4): 1577-1583.doi: 10.16285/j.rsm.2017.2422

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

离心模型试验与数值模拟相结合研究 采空边坡渐进破坏特性

李世俊1,马昌慧1,刘应明2,韩玉珍3,张 彬2,张 嘎1   

  1. 1. 清华大学 水沙科学与水利水电工程国家重点试验室,北京 100084;2. 六盘水供电局,贵州 六盘水 553000; 3. 北京城建设计发展集团股份有限公司,北京 100037
  • 收稿日期:2017-12-04 出版日期:2019-04-11 发布日期:2019-04-29
  • 通讯作者: 张嘎,男,1976年生,博士,教授,博士生导师,主要从事岩土工程的教学和研究工作。E-mail: zhangga@tsinghua.edu.cn E-mail: lisj16@mails.tsinghua.edu.cn
  • 作者简介:李世俊,男,1989年生,博士研究生,主要从事采空边坡数值模拟与模型试验方面的研究工作
  • 基金资助:
    国家重点研发计划课题(No. 2018YFC1508503);中国南方电网有限责任公司科技项目(No. 060200KK52160004)

Centrifuge model tests and numerical simulation on progressive failure behavior of slope above a mine-out area

LI Shi-jun1, MA Chang-hui1, LIU Ying-ming2, HAN Yu-zhen3, ZHANG Bin2, ZHANG Ga1   

  1. 1. State Key Laboratory of Hydroscience and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China; 2. Liupanshui Power Supply Bureau, Liupanshui, Guizhou 553000, China; 3. Beijing Urban Construction Design & Development Group Co., Limited, Beijing 100037, China
  • Received:2017-12-04 Online:2019-04-11 Published:2019-04-29
  • Supported by:
    This work was supported by the National Key R&D Program of China (2018YFC1508503) and the Technology Project of China Southern Power Grid Co. Ltd. (060200KK52160004).

摘要: 以贵州六盘水地区煤层开采为工程背景,采用离心模型试验与数值模拟相结合的方法研究了采空条件下边坡的渐进破坏过程及破坏模式。基于离心模型试验得到了开采过程中边坡的位移场,并采用FLAC3D对离心模型试验过程进行了数值模拟,数值与试验结果得出的边坡位移时程曲线吻合程度较高,塑性区分布与试验点对分析得到的滑裂面破坏过程与路径基本一致。通过对比、融合离心模型试验观测与数值模拟结果,表明贯通坡脚与采空区的滑裂面由下向上形成,且总体发生剪切错动破坏,贯通坡肩与采空区的滑裂面由上至下发生复杂的破坏过程,初始阶段滑裂面发生张拉破坏,中间阶段同时发生张拉与剪切破坏,末尾阶段发生剧烈的剪切滑移破坏。

关键词: 采空区, 边坡, 渐进破坏, 破坏模式, 离心模型试验, 数值模拟

Abstract: Based on the coal mining in Liupanshui area of Guizhou Province, the progressive failure process and failure mode of the slope above a mine-out area were studied by the centrifuge model test and numerical simulation. The displacement fields in mining process were obtained based on the centrifugal model test. Simultaneously, the FLAC3D was used to simulate the centrifugal model test process. The numerical results are in good agreement with the time history curve of the slope displacement obtained from the test results. By comparing the numerical and experimental results, it is shown that the distribution of the plastic zone and the testing points are basically consistent with the failure process of the slip surface. Meanwhile, the glide plane between the through slope toe and the goaf formed from the bottom to the top and it beard shear dislocation failure. The slip surface of the through-slope shoulder and goaf was a complicated failure process from top to bottom: tension failure at initial stage, tensile failure and shear failure simultaneously at middle stage and dramatic shear slip failure at final stage.

Key words: goaf, slope, progressive failure, failure model, centrifugal model test, numerical simulation

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