Обоснование устойчивого результирующего угла откоса борта карьера

Условия залегания и физико-механические свойства пород массива

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.

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

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 С_{1. .3} - удельное сцепление пород, l_{1. .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, m_1,2,3_-вертикальная мощность пластов пород всех типов:

Средний по блоку удельный вес определяется как средневзвешенный в соответствии с долевым участием разных типов пород

где S_1,2,3 - площадь блока, занимаемая различными породами, Si - общая площадь i-го вертикального блока.

0,025 мН/м³

= 0,033 мН/м³

0,0345 мН/м³

Величина нормального напряжения , где - средний по i-му вертикальному блоку удельный вес пород, МН/м³, h_i - высота i-го блока, м, - угол между направлением и вертикалью.