Приложение 7. Расчеты устойчивости откосов в нетиповых горно-геологических условиях

Приложение 7

Расчеты устойчивости откосов в нетиповых горно-геологических условиях

В практике ведения открытых горных работ в ряде случаев типовые схемы расчета устойчивости откосов не отражают характер их деформирования. К числу таких наиболее распространенных на разрезах условий относятся несовпадение простирания поверхностей ослабления с простиранием откоса, наличие пересекающихся поверхностей ослабления и т.д. Все встречающиеся в практике нетиповые случаи рассмотреть в Правилах невозможно, поэтому ниже изложены рекомендации по оценке устойчивости откосов в наиболее часто наблюдаемых на разрезах нетиповых горно-геологических условиях.

1. При наличии в массиве согласно падающих диагональных по отношению к откосу поверхностей ослабления характер формирования призмы обрушения находится в зависимости от формы борта в плане (таблица).

Схемы расчета и управление устойчивостью бортов разрезов в нетиповых условиях проявления их деформаций

В случае прямолинейных откосов в массиве формируется подрезанная консоль со значительным распространением деформаций по контакту в глубь массива (рис. П.7.1, а). Нарушение устойчивости подобной призмы обрушения сопровождается медленным разворотом в плане нависающей консоли при углах откосов на 4-13° положе максимально допустимых до их обрушения с последующим отрывом пород по боковой грани от основного массива и окончательным смещением призмы обрушения в направлении максимальной крутизны поверхности ослабления, не совпадающим с линией падения откоса (угол ).

Расчеты устойчивости подобных откосов ведутся с учетом объемного распределения действующих сил, которое весьма существенно зависит от угла встречи контакта с откосом. При выдержанном залегании поверхности ослабления коэффициент запаса устойчивости подрезанной консоли для осушенного борта может быть вычислен по формуле [38]:

, (1)

где , .

При проведении расчетов устойчивости откосов в формулу (1) подставляются различные величины l длины призмы обрушения понизу и за окончательное значение коэффициента запаса принимается его минимальная величина.

В случае более сложной формы поверхности ослабления или контура борта расчеты ведутся по ряду профилей в призме возможного обрушения, перпендикулярных плоскости ослабления, с последующим определением по ним известным способом сдвигающих и удерживающих сил.

Коэффициент запаса устойчивости нависающей консоли в этом случае определяется по формуле:

, (2)

где - расстояние между двумя соседними профилями; F - удерживающие силы по боковой поверхности, определяются по формуле (6).

2. При криволинейной в плане форме борта, несовпадении простирания верхних и нижних уступов, а также при отработке запасов на ограниченных по простиранию участках происходит "принудительный" сдвиг подрезанной диагональной слоистостью консоли с отрывом ее от массива в плоскости под углом к поверхности ослабления (рис. П.7.1, б). Призма обрушения в этом случае смещается по контакту под более пологим углом наклона к горизонту:

. (3)

В расчетах устойчивости подобных откосов учитывается "прижимающее" воздействие активной составляющей сил веса пород на боковую поверхность (рис. П.7.2). Коэффициент запаса устойчивости борта в данном случае определяется по формуле:

, (4)

где , - вес породы соответственно в призме давления KROP и упора ORS; , , - площади соответственно наклонной поверхности PKRO, основания ORS призмы упора и боковой поверхности KDSR;

;

.

3. В реальных условиях открытых разработок зачастую приходится сталкиваться с расчетами устойчивости откосов, имеющих ограничения по простиранию вследствие влияния различных горно-геологических факторов (см. таблицу). При этом, наряду с приведенной в разд. 5 методикой учета размера и формы откосов в плане, на практике возникает необходимость решения более упрощенных инженерных задач.

В общем виде коэффициент запаса устойчивости "зажатого" участка осушенного борта в плане определяется по формуле:

, (5)

где , - удерживающие и сдвигающие силы по отдельным профилям, определяемые обычным способом; - расстояние между двумя соседними профилями.

Удерживающие призму обрушения в равновесии силы по боковым граням и (сопротивление пород срезу - силы трения и сцепления) находят одновременно с расчетами устойчивости откосов по крайним профилям. Для этого по ним при ведении алгебраического сложения действующих по поверхности скольжения сил дополнительно находят значения сумм и (рис. П.7.3).

Удерживающие силы со стороны одной боковой грани определяются по формуле:

, (6)

где .