книги / Сдвижение горных пород и земной поверхности при разработке месторождений полезных ископаемых.-1
.pdfО Ц Ш А УСТ0/х4ИЬиСТИ Р Ш Ы и л üï'KÛOGb
При расчете устойчивости карьерных откосов по круглоцилиндрическим или плавным поверхностям скольжения предполагается, что обрушение от коса происходит только но одной поверхности, b момент предельного рав новесия призмы возможного обрушения в каждой точке на поверхности скольжения касательное напряжение Тпред дня любой элементарной плодадки вычисляется по формуле Кулона
|
|
^пред. - Snped ■tÿjflnped. +^пред:' > |
|
|
|
(^) |
|||
где |
(д~ - |
нормальное напряжение |
для |
сзссматриьаекой |
элементарной |
пло |
|||
щадки |
; J ) |
- угол |
внутреннего |
тренв. |
массива |
; ЛГ |
- удельная |
сила |
|
сцепления |
..аоспъз. |
|
|
|
6~ , f l |
|
|
|
|
Индекс |
"пред" |
показывает, |
что параметры |
и /f |
являются |
||||
предельными, т.е. такими, которые относятся к моменту предельного рав |
|||||||||
новесия. Необлодиыо отметить, что откос может рассчитываться гго фор |
|||||||||
муле |
(1) |
только в том случае, если он находится в состоянии предель |
|||||||
ного |
равновесия, на |
практике, как справедливо |
отмечается б |
работе |
|||||
/ : |
это условие |
далеко не всегда выполняется. |
|
|
При оценке устойчивости карьерных откосов часто приходится рассчи |
||
тывать фактический |
(проектный) откос, который находится не в |
предель |
|
ном |
состояний, а с |
каким-то коэффициентом запаса устойчивости, |
поэто |
му такой откос не может подвергаться расчету непосредственно. Непос редственному ..'зечету необходимо подвергать не проектный откос, а пре
дельную схему проектного откоса. лро..е того, бо..ьшннстьо используемых в настоящее Время сиособоь расчета является графическими, широкое ис пользование современных вычислительных машин диктует необходимость
разработки теоретически обоснованного численно-аналитического способе расчета реального борта карьера. Реализация таких решений на bcj. дает
возможность |
не только полнее учесть в расчетах различные влиявшие фак |
торы, но и |
сократить время расчетов, получить больиое количество дан |
ных для исследования и анализа# |
|
Алгоритм |
решения задачи по оценке устойчивости реального борта |
карьера рассмотрим |
на конкретном примере. Пусть необходимо определить |
|||
коэффициент |
запаса |
устойчивости для проектной |
ььсоты откоса |
f i n p ~ |
= 54,6 |
ы к углом наклона плоского откоса |
ci - Ь8°. Из |
мСоратор- |
|
ных и натурных испытании определены расчетные (Фактические) значения физико-механический свойств \Hpacw.~ 5,72 т/ы^ (и,0572 МПа)^Ррасч. -
-14,8°, ^ = 1,8*103 кг/u3 . По технологическим соображениям вписываем в плоский борт карьера три уступа и в узловых точках ступенчатого бор
та карьера |
1 ■*? |
сникаем координаты |
(X ,У) |
в выбранной системе |
|||||||||
координат |
(рис,1 ). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
I |
- |
X |
= U ,U JJ, |
У |
= U,0 м ; |
2 - |
X |
= 12,0 |
м, |
У = 15,0 м |
|||
3 |
- |
X |
= 36,5 |
м, |
У |
= 15,Ü м; |
4 - Х |
= 61,5 |
и , |
У = 35,0. м |
|||
5 |
- |
X |
= 7l,U У , |
У = 35,0 |
м; |
6 - |
Л |
= |
103,1 |
м, |
У = 54,8 ы |
||
7 |
- |
X |
= 163,U ы, |
У = 54,8 |
м. |
|
|
|
|
|
|
||
Описываем ступенчатый |
борт карьера |
"скользящим” интерполирующим |
|||||||||||
многочленом |
Лагранжа |
(СИыЛ). линейный СИМА, проходящий |
через узловые |
||||||||||
точки |
|
с координатами |
( Ха ,У о )» ( Xf ♦ У1 )» |
или |
линейная интерпо |
||||||||
ляция, записывается |
в ьиде |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
у --Уо |
(х-х<) |
+ у, |
( X - Х о ) |
|
( 2 ) |
( Х о - Х , ) |
(Xf-Xo) |
|
|
||
Значение ±ушщии У п |
в промежуточных (иеузловых) |
точках |
определя |
||
ется координатами двух о'лижаЛших узловых точек. |
|
|
|||
Затем решается задача по определению коэффициента запаса устойчи |
|||||
вости. |
|
|
|
|
|
За основу решения нами |
принят |
способ / 2 /. В этом |
способе |
место |
|
положение поверхности скольжения в приоткосном массиве устанавливает ся на основе задачи теории предельного равновесия в пределах наиболее напряженной области по минимальному коэффициенту запаса устойчивости. Решение расчетной схемы производится численно-аналитическим способом, согласно которому в результате деления интегрального уравнения равно весия методом последовательных приближений на EG ЭВМ отыскиваются па
раметры |
откоса при коэффициенте запаса устойчивости П |
= 1 . |
|
|||||
|
Например, формула по вычислению коэффициента запаса устойчивости |
|
||||||
для |
случая оС < |
запишется |
А |
|
|
|||
|
|
|
А( |
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
-V /fK ifH f;H ! de>o,SfKi (ffcirttd e |
d û ) |
( 3 ) |
|
||||
|
|
|
||||||
|
_ |
Л |
- угол |
|
|
ft |
|
|
где |
сф- |
- uL |
-наклона зле«гитарного блока |
= COS S i |
|
|||
u p t i m e : |
iH ti ? |
|
* Б |
tÿcC |
» |
|||
tfei ~ toSoi [co sfa ' |
) ~МЛ(et+'/*)]+f/gg +Б • tg ct î f i j î z fie ' |
|||||
|
(cos Ûi |
-sù iJJ J |
+ H sa ; |
»j5f |
- atcfi'n (cosjtt-З^/дХ' |
|
À |
~ ^ 2 |
= 4 S ° +/>/2 ; |
A f |
oC; |
j / * 4 $ '-/>/2 . |
|
|
Остальные обозначения |
видны на |
рисунке I. |
|||
Приведенная формула (3) справедлива для плоского откоса. Если борт
карьера ступенчатый, |
то |
формула |
(3) несколько изменится. В числителе |
|||
и знаменателе добавятся |
по два |
дополнительных члена. Эта |
сумма |
сдви |
||
гающих и удерживающих сил, обусловленных гравитационными |
силами |
за |
||||
счет |
разницы контуров |
плоского |
откоса и ступенчатого (фактического) |
|||
борта |
карьера, |
|
|
|
|
|
|
'* |
f < |
° А |
|
|
|
|
|
Tcâê. = |
|
+ f |
|
^ < 9 , |
|
(5) |
|
о |
|
о |
|
|
|
|
где H 4I |
=Мсимл |
~ |
fi'rtA. о т. |
, |
здесь Нсимл - |
ордината ^ |
-той |
точки, лежащей на контуре ступенчатого борта карьера, |
яН лл .о т |
“ ор |
|||||
дината L |
-той точки, |
лежащей |
на |
контуре плоского борта карьера. |
|
||
Оценка устойчивости может выполняться для любых высот откоса. Для этого необходимо зэдзться только номерами точ.?к. Например, точка I и
точка |
3. Тогда расчет бу,,ет выполняться |
«ля />лр. - |
54,8 |
» (рис. 1,а' |
|||||
и для |
высоты двух уступов Н лр . - 39,8 ы |
(рис, 1,6). |
|
|
|||||
Ьатем для каждой из высот отыскивается поверхность скольжения с |
|||||||||
минимальным коэффициентом запаса устойчивости но формуле (3) для |
|||||||||
плоского откоса и по формуле (3) с учетом (4) и (5) |
для |
ступенчатого |
|||||||
откоса. Для высот |
откосаН = |
54.8 |
ы |
коэффициент |
запаса |
устойчивости |
|||
П/пСп |
= 1,092 - |
для плоского |
и Л т |
;п |
= |
1,146 - |
для |
ступенчатого отко |
|
сов, которым соответствует'ширина |
призмы |
возможного |
обрушения |
||||||
6f = 15,7 м (поверхность скольжения I, рис. I, а). Такой расчет не
верен, так как мы подвергли расчету по зависимости (I) не предельную
схему |
призмы |
возможного |
обрушения, э действительную её схему, не на |
ходящуюся в |
пределы.с^ |
равновесии. |
|
для |
того, |
чтооы привести расчетный массив в предельное равновесие |
|
и сохранить при этом физический смысл коэффициента запаса устойчивос
ти, гиключзидкйся |
в учете погрешностей определения И и /> , можно |
воспользоваться соотношением / 1 / |
|
* |
_ /fpaev. _ tÇjP/xzcy. |
У ft.opeâ tg^Pnpeâ.
где Л п з у ~ коэффициент запаса устойчивости.
Теперь вовсе не интересуясь расчетными значениями /î , р> , мето
дом последовательных приближений по формуле (3) для плоского откоса и формуле (3) с учетом (4) и (5) для ступенчатого откоса,находим пре
дельные значения Л Пред |
и />Пред у соответствующие п /л1л |
= |
I, путем |
|
|||||||||||||||||
изменения |
прочностных |
характеристик |
от нуля |
до /?/ = |
/fpacv. |
и |
|||||||||||||||
p i |
|
от |
пуля |
дор>£‘ = a z c tg jïp a c y . |
с учетом |
соотношения |
(6). |
|
|||||||||||||
|
На |
рисунке |
1, |
а |
поверхности |
скольжения |
для |
предельного случая |
по |
||||||||||||
казаны |
линиями |
П (для плоского) и Ш (для ступенчатого). Ширина приз |
|||||||||||||||||||
мы |
возможного |
обрушения |
для |
них |
соответственно |
равна |
Б г |
|
= 2 2 , 3 |
м |
и |
||||||||||
5 j |
= |
25,4 м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ьная Ппред. и рлреЭ. по |
формуле |
(б), |
определяем |
действительный |
коэф |
|||||||||||||||
фициент запаса |
устойчивости/7 *3у |
= ït-Liil |
(для |
плоского) и |
Л п з у ~ |
||||||||||||||||
|
= 1,154 (для ступенчатого). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Таким |
образом |
|
для |
заданных |
параметров |
откоса |
в предельном |
равнове |
||||||||||||
сии будет находиться поверхность П и |
Ш с соответствующими |
коэффициен |
|||||||||||||||||||
тами запаса устойчивости |
I,lül |
и |
1,154. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
На |
рисунке |
1.6 |
|
приведен |
аналогичный расчет |
для верхних двух усту |
||||||||||||||
пов ( Нлр. - 39,6 |
м). Ватем |
сравнивают |
расчетное |
значение |
|
|
Д°ПУС“ |
||||||||||||||
тимым, |
который |
регламентируется |
нормативн |
i документами. При |
этом |
||||||||||||||||
должно |
соблюдаться |
условие Ппзу ^ |
Лнорм. |
Если |
это |
условие |
не |
выпол |
|||||||||||||
няется, необходимо корректировать форму борта. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
Из |
рисунка |
I |
видно, |
что |
наиболее |
опасная поверхность |
скольжения |
|||||||||||||
(1, 1У) 7*ля реального откоса, построенная по расчетным характеристи
кам и не |
отвечающая предельному равновесию, реально не монет |
существо |
||
вать, а её ширина |
призмы возможного обрушения |
не является истинной. |
||
Истинной |
шириной |
призмы возможного обрушения являются отрезки |
В г |
|
(плоский) |
и |
(ступенчатый), которые существенно отличаются от B f , |
||
LiTO различие существенно и должно учитываться, |
напри, ер, при |
выборе |
||
отстояния отвалов внешней вскрыши от верхней бровки откоса, размеще нии промышленных сооружений на борте карьер,, которые должны разме
щаться |
за пределами |
призмы возможною обруи.. якя . |
|
|
|
||||||
Нами |
составлена |
специальная |
прогр н.:ма F. TAM '?fY?w-\ языке |
ФОРТ |
|||||||
РАН-1У |
для ЕС |
ЭВМ, |
которая розливу в i o..iuai»«i..A |
алгоритм. |
|||||||
В результате |
решения задачи |
ЭВМ |
печать |
4,;тся : к: очпоегдие |
|||||||
характеристики |
(расчетные и щ л |
с,,-' |
.); г.оорл.ьпти |
колтуна |
ступенча |
||||||
того и |
плоского |
откоса; коо, цщисит |
.за.и-а у ст.кльжосги л |
Г'-ометри- |
|||||||
ческне |
алименты, |
необходимые для |
нос троения .•.ол.ура |
сорт) |
и |
поь год |
|||||
ности скольжения, |
соотвотстьумне |
иоег.елы-.ому |
,J B H O .•.„к-., |
|
|
||||||
Предлагаемое решение |
позволяет |
правильно |
подойти к решению задач |
по оценке устойчивости |
карьерных |
откосов, |
а использование решения на |
ЭвП позволяет повысить объективность, точность расчетов и существенно снизить трудоемкость.
С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы
1 . Чугаев Р.Р. Земляные гидротехнические сооружения (теоретические основы расчета).- JL: Энергия, 1967.- 459 с.
2. Расчет параметров предельного откоса и коэффициента запаса устойчивости / И. Я .Понов, П. С. Шпаков, Г.Г.Поклэд, С Л ’.Ожигин // Изз. вузов. Горний журнал.- 1^86.- tè 12.- С.27-ЗТ.
УДК 622.1:622.271 |
М.К.Осиев, Р.Л.Окатов |
МЕТОДИКА ТАРИР080ЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ В |
НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ |
Для решения ряда задач обеспечения устойчивости карьерных откосов
монет оказаться полезным определение некоторых исходных информативных
параметров косвенными (геофизическими) методами. |
||
Для достижения поставленной ц е п |
требуется |
производство предвари |
тельных тарировочных испытаний, в результате t го устанавливаются |
||
корреляционные з а в и с и ш ь м е ж д у целующимися |
.^ля решения задач устой |
|
чивости информативными параметрами |
(например, |
.цепление, направление |
и величина действующих в прибортоьом массиве |
накоплений и т.л.) и кос |
|||||||
венными, определяемыми видом применяемого геофизического метода |
- |
|||||||
эл* ктросспротиьлеиия, |
параметры |
упругих |
воли |
и |
zip. |
|
|
|
Ул '/отанэвливеясь |
подробно |
на |
анализе |
воз1!'' |
гостей |
различных |
гео- |
|
ческих кетсдсэ, отметим, |
что |
.ipi исследованиях в |
носка явных |
свя |
||||
пых породах напб^аьшел чувствительностью к изменении напряжеппо-де-
гровз'шою состояния горных порой отличаются |
методы электрокет- |
L»'•. >] е |
|
В данной работе рассматр15взются вопросы методики проведения тари- |
|
роьочных испытаний ъ натурных ус:::сиях. В качестве |
исходных информа |
тивных параметровприняты : удельное электрическое сопротивление гор
дой |
породы J J и коэффициент его |
анизотропии |
Я |
; усилие, |
развивае |
||
мое |
i-идродомкратои в процессе испытаний породных |
призм |
на |
сдвиг |
Q ; |
||
величина деформации тела породной |
призмы б |
; сцепление |
горкой |
породы |
|||
а . |
|
|
|
|
|
|
|
Нз рисунке I |
показана схема проведения натурных испытаний мето |
||
дом выпора |
породной призмы. Пунктиром показан след |
поверхности сдвига |
|
в сечении |
А-А |
и выход этой поверхности на дневную |
поверхность. На |
этом же рисунке |
показана рекомендуемая схема размещения электродов. |
||
План |
Разрез А-А |
Рис. I. Схема проведения натурны. испытаний (а): I - тело призмы ъыпЬра; 2 - неделюрыируемое ядро; 3 - изме рительные электроды; ^ - гидродомкрат
при разносе электродов /£ устанавливают зависимость /> от вели
чины сжимающих напряжений беж ., возникающих в теле призмы при испыта нии на сдвиг и определяемых по известному усилию гидродомкратз, отне
сенному к средней площади поперечного сечения призмы |
между |
электрода |
|||||||||||||||
ми на |
интервале |
• Наибольшие |
касательные |
|
напряжения при |
испытании |
|||||||||||
возникают |
вблизи |
поверхности разрушения, при |
этом |
их |
направление |
со |
|||||||||||
з д а е т |
с |
ориентацией интервала |
и перпендикулярно |
. Это |
позво |
||||||||||||
ляет |
установить |
зависимости |
как J 5 |
, так и |
Л |
от величины и |
направ |
||||||||||
ления действп; касательных |
напряжений. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Величины |
разносов ЛЬ |
, /^ , /^ |
принимаются |
|
примерно |
одинаковыми |
и не |
||||||||||
превышающими |
значении, |
определяемого |
по формуле |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
^г,з,4 -2/7- /+COSP |
|
|
|
|
|
|
|
(I) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
%/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
h |
- высота |
сдвигаемой |
породной |
призмы |
у |
подвижной плиты; |
/> |
- |
||||||||
угол |
внутреннего |
трения, градус. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Глубину |
заложения электродов |
в тело призмы |
Лу |
принимают в |
пределах |
||||||||||||
r0 *h~o,5-ra .
затруднительным пли дз)^е невозмокным. Ь этом случае взаимосвязь элект
росопротивления и сцепления отыскивается в виде
л р - Щ п ) .
где & р = / Ь п я - р т й, ' а/та,t ' P m i n ~ "Реде™ »3"е"еии» Зольного
Рис. 3. |
Зависимость |
удельного электрического сопротивления |
|||
|
породы от величины |
деформаций породной |
призмы |
: |
|
|
а - породная |
призма |
№ Ц ; б - породная |
призма |
N? 6 |
мантрического |
сопротивления |
в процессе испытаний породных призм» |
|||
‘/U. |
|
|
|
|
|
УДК 622.837:622.271.3 |
il).Л.Юнаков, Э.П.Пяткова, |
|
И. J3.Шубин |
МЕХАНИЗМ ДБФОКМРОВАНИН БОРТОВ КАРЬЕРА ПРИ ЕГО ПОДРАБОТКЕ
Сдвижение горных пород под влиянием подземных горных разработок
достигает, как правило, земной поверхности и может привести к значи
тельным деформациям расположенных на ней зданий и сооружений, а так
же и подземных горных выработок / I /.
при комбинированном способе выемки (верхние горизонты отработаны
открытым |
способом, а нижние |
- подземным) за счет ведения горних рэбот |
|
под дном |
карьера |
происходят |
пере асиределение и увеличение напряжений |
в массиве |
горных |
пород, что приводит к уменьшению прочности подрабо- |
|
тегного массива. Ь результате может быть нарушена устойчивость бортов карьеров и подземных горных выработок.
На рассматриваемом месторождении наблюдения за сдвижением подраба
тываемых бортов карьера It I начаты в 1975 году наблюдательными стан циями, заложенными в виде профильных линий и маяков. Наблюдения за де формациями не ограничивались измерениями на станциях. Одновременно о этим проводился визуальный осмотр бортов карьера в районах ведения
горных работ, а также производилась инструментальная съемка трещин,
возникающих на земной поверхности со стороны висячего и лежачего бор тов карьера от влияния подземных горных выработок. Съемка произво
дилась по контуру наиболее удаленных от горных работ трещин. Каждый
раз граница трещин на местности фиксировалась. Кроме того, произво
дилось нивелирование по направлениям разведочных линий, как по профи лям, с целью установления фактического положения земной поверхности
на |
даты'наблюдений. Положение трещин в |
висячем и лежачем боках карье |
||
ре |
до 3.974 года взято по результатам съемок |
маркшейдерской службой |
||
рудника с корректировкой и пополнением |
их (рисД), |
|
||
|
Первое обрушение борта со стороны висячего бока залежи зафиксиро |
|||
вано в 1970 году с углом разрыва 67-72° |
при |
величине |
подработки бор |
|
та |
по фронту ведения очистных работ 110 м. |
Дальнейшее |
увеличение |
|
фронта очистных работ и глубины подземной разработки вызвало стадий ною дегорыацпю борта с зоной трещин и террас, при этом углы разрыва сплошности (сдвига) соответствовали определенной.инструментально системе трещин.
Бсдение подземных горных работ с противоположного фланга с большой мощностью р у с о г о тела (/77 = 15-20 м) определило первое обрушение бор
50