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专家:理论上采矿对山体滑坡造成影响

2024-06-15 04:38 阅读了

1、引言

2024年1月22日凌晨,云南镇雄凉水村的两个村民小组发生了一起山体滑坡,导致47人被埋。目前,仍在紧张救援中。

媒体报道,来自新华社

根据媒体的不断报道,刘家坡煤矿有限公司逐渐浮出水面。根据村民的描述,山顶早就出来了裂缝,裂缝宽度达10cm,更有裂缝慢慢扩大到1m左右(一个月前左右)。而在距离滑坡地点直线距离1.5公里处,正是刘家坡煤矿有限公司的采矿地。那么,煤矿的开采是否真的是导致此次山体滑坡的元凶呢?

山顶裂缝,去年村民拍摄

2、山体滑坡

山体滑坡属于边坡稳定性问题,有大量的学者对此进行研究,包括运动分析、检测系统、油气管道强度,甚至是预测算法等。可以说,这些研究基本上把山体滑坡研究个透了。既然研究如此深入,那为何悲剧总是无法避免?

研究山体滑坡的研究生论文

要回答这个问题,首先得了解为什么会出现山体滑坡。从力学上来说,土体受到重力影响,受压面(水平面)虽然可以承受较大的载荷,但是斜向的剪切面却无法承受重力导致的剪切载荷。也就是说,山体滑坡的成因就是土体受不了剪力而发生破坏。

山体滑坡示意图,http://gaohan.casnw.net/portal/

铸铁的压缩试验可以比较清晰地说明其中的力学原理。受压的圆柱试样,在其45°斜面处,产生了裂缝,这其实就类比于山体滑坡的滑移面。在各向同性的铸铁中,滑移面是45°,但是在力学性能复杂的土体中,就不再是45°了。松软的土层可能会让这个滑移面角度更小更平坦,但是土层表面的植被又会让这个滑移面角度更大更陡峭。

压缩导致的剪切破坏,右边四个,文献1

土体的力学性质随四季变化而变化,这里不仅仅是温度的影响,更主要的是含水量的影响。含水量越大,土壤变得更加柔软,更加偏向于“流动”。并且,含水量的增加,大大降低了土壤的强度。同等条件下,含水量高的土壤更加容易发生破坏。

含水量对土壤力学性能的影响,来自课题组数据

知道了山体滑坡的力学原理,那么如何阻止山体滑坡呢?绿植是关键。土壤表层种植的植物,其根系非常发达,特别是高大的树木,其根系深度可与其地上高度相媲美。纵横交错的根系,将土壤团结在一起,即便土壤颗粒之间发生分离了,仍有根系纽带相连接。这就跟以前建房糊墙时,石灰里加入稻草的原因一样。某种意义上,土体就变成了纤维增强复合材料。

植物根系发达,能够阻止山体滑坡

3、煤矿开采对滑坡的影响

山体滑坡的位置位于凉水村下的合心村民小组和和平村民小组,经过几番查找,终于确定了山体滑坡的确切地点。从左侧梯田,到左下入村的道路,民房的布局等等,全部吻合。

对比图,来自七环和Earth地球

这个位置就位于刘家坡煤矿有限公司采矿点的右下方(东南方向),直线距离约1.5公里。虽然山体表面起起伏伏,但是这应该是同一座山的东西两侧。东侧为斜坡,斜坡下就是村庄。西侧,实为山的腹部,因采矿而被打通。

采矿点与山体滑坡的相对位置,来自百度图片

西侧因采矿,山体逐渐消失,整体上丢失了西侧的约束,西侧山顶附近因重力影响而成型左下滑的趋势。不过,因为这是采矿位置,边坡的稳定性做的比较好,山体滑坡并未在采矿出发生。但是,山体因西侧约束缺失而左倾的趋势并没有消失,从而导致山体表面出现多处的裂缝。这种形式的裂缝,显然是靠植物根系无法固定住的。随着左倾趋势的加剧,裂缝越来越大。山体右侧因为裂缝缺失了约束,从而在剪力的影响下,更加容易发生滑坡。

挖矿影响示意图

理论上讲,采矿行为确实对山体滑坡造成了影响,但是否是主要因素,还需等待最终的调查。这1500米的距离,到底对山顶裂缝的产生有多大的影响,需要详细的计算。相信调查组会充分考虑到这个因素。

此外,当地的天气并不好。从历史记录来看,近十多天内,几乎没有大晴天,大部分都是雨雪天气。这样的天气,增加了山体土壤的含水量,使得土壤变得更加“柔软”,加剧了山体滑坡发生的可能性。

历史天气,来自IP138查询网

4、总结

从理论上来讲,煤矿的采矿确实会导致山体约束的缺失,从而引发山体裂缝,使得山体滑坡更易发生。但是,1500米的距离对这个影响的削弱左右究竟有多大,尚需详细的科学计算,需要等待调查组的调查报告。另外,连续多日的雨雪天气,使得山体土壤含水量增加,弱化了土体的强度,加剧了发生山体滑坡的可能性。

参考文献:

[1] 董虎林, 包海萍, 彭建洪,TiC含量对铁基复合材料力学性能及耐磨性能的影响,金属学报,2019,55(8):1049-1057.

网友看法

1、网友唐吉诃德的幻想:必须查清

2、网友去病弃疾:转发了

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