Разработка обоснованного проекта устойчивого борта карьера
1. Условия залегания и физико-механические свойства пород массива
1.1 Определение коэффициента структурного ослабления и удельного сцепления пород в массиве
Так как свойства пород заданы для образцов пород, их необходимо пересчитать на условия массива.
Удельное сцепление - это прочность породы на сдвиг, то есть минимальное касательное напряжение, при котором происходит смещение одной части породы по отношению к другой.
Интенсивность трещиноватости - это количество трещин, приходящихся на 1 погонный метр массива , где - среднее расстояние между трещинами всех систем, м.
Коэффициент структурного ослабления можно определить эмпирической формулой
,
где а - коэффициент, учитывающий прочность образца (Со) и характер трещиноватости, Н - высота откоса, для которого производятся геомеханические расчеты, м. Глинистые наносы можно считать монолитными, для них Ксо = 0,8 и сцепление их в массиве снижается незначительно.
Степень снижения прочности характеризуется величиной коэффициента структурного ослабления , где С, Со - удельное сцепление пород в массиве и образце соответственно, МПа. Зная Ксо, можно вычислить для всех типов скальных пород их удельное сцепление в массиве
С = Ксо * Со.
Результаты вычислений представлены в таблице 3.
1.2 Обоснование угла внутреннего трения и удельного веса пород в массиве
Угол внутреннего трения пород - это угол предельного равновесия, при котором одна часть породы относительно другой находится в равновесии при полном отсутствии сцепления между этими частями. Для снижения влияния ошибки в расчете сил трения, которая может привести к завышению расчетной устойчивости откоса, принимают величину tg всех типов пород в расчетах на 10% ниже: tg = 0.9 * tg , откуда
= arctg (0.9*tg ).
Удельный вес пород в равной степени оказывает влияние на величину как касательных (разрушающих) сил, так и сил трения, поэтому в расчетах принимается = .
Результаты расчетов свойств пород в массиве занесены в таблицу 3 и в таблицу на схеме.
Таблица 3.
в образце |
в массиве | |||||||||
породы |
Со |
|
|
l |
|
Kсо |
C |
а |
|
|
Песчано-глинистые отложения |
0,03 |
21 |
0,025 |
- |
- |
0,8 |
0,02 |
0 |
19 |
0,025 |
Сильно трещиноватые скальные |
11,4 |
33 |
0,034 |
0,24 |
4,17 |
0,04 |
0,49 |
3 |
30,3 |
0,034 |
Средне трещиноватые скальные |
11,6 |
30 |
0,035 |
0,5 |
2,0 |
0,05 |
0,56 |
3 |
27,5 |
0,035 |
1.3 Усреднение физико-механических свойств массива
Из т. А (нижняя бровка откоса) проводим линию плоского откоса АВ под углом к горизонтали . Дугу линии скольжения проводят следующим образом: от верхней бровки откоса В отмеряют 0,25*Н - 0,25* 360 = 90 м, по верхней площадке (т. С). Из конца этого отрезка проводят луч под углом сдвига наиболее прочных пород массива к вертикали, или 300. Из нижней бровки проводят луч под тем же углом к откосу. Пересечение перпендикуляров, восстановленных к этим лучам в т. А и В, указывает центр дуги линии скольжения. Призма САВ является участком усреднения свойств пород.
Усредненная величина удельного сцепления
,
где С1. .3 - удельное сцепление пород, l1. .3 - длина участков линии скольжения:
По схеме находим: l1 =24 м, l2 = 200 м, l3 = 350 м
Тогда =0,51 МПа
Усредненный удельный вес пород
,
где - удельный вес пород всех типов, m1,2,3 - вертикальная мощность пластов пород всех типов: