CC BY
61
© С.Е. Чирков, 2002
УДК 624.131.438
С.Е. Чирков
ПРЕДЕЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ ПРОЧНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД И КРИТЕРИИ СОПРОТИВЛЯЕМОСТИ ИХ РАЗРУШЕНИЮ*
Выполнив исследования прочности горных пород в условиях трехосного неравнокомпонентного сжатия, а также следуя работам [1-4 и др.] нами был сделан вывод [1], что предельная поверхность прочности монолитных изотропных горных пород представляет собой пространственную фигуру, равнона-клоненную к осям главных напряжений и напоминающей трехгранную пирамиду с выпулыми боковыми поверхностями, постепенно переходящую в области высоких сжимающих напряжений в поверхность цилиндра Мизеса. Для анизотропных горных пород предельная поверхность прочности асимметрична. Построение предельной поверхности для таких пород должно осуществляться на основе зависимостей предельных кругов напряжений от орентированиия осей главных напряжений относительно плоскостей анизотропии (систем трещин), соотношения главных напряжений (параметра вида напряженного состояния - параметра Надаи- Лодэ), степени трещиноватости массива. Однако, на такой поверхности трудно показать какие участки этой поверхности занимают предложенные ранее критериальные прочностные (силовые) показатели сопротивляемости горных пород разрушению (коэффициент крепости по М.М. Протодьяко-нову, твердость по Л.А. Шрейнеру, контактная прочность по Л.И. Барону и Л.Б. Глатману, пределы прочности при растяжении, сжатии и сдвиге по В.В. Ржевскому с учениками, сцепление и угол внутреннего трения).
В работах академика РАН Е.И. Шемякина [5, 6 и др.] было предложено новое представление о предельной поверхности прочности горных пород без перехода к расчетным окта-
*Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 02-05-64063
эдрическим напряжениям. Чтобы определить прочность породы в любых напряженных состояниях следует построить или описать поверхность в виде функции Т = =^Т,сч,Цс ), где Т-предел прочности при сдвиге, см - нормальные напряжения на площадке сдвига,
Цс - параметр вида напряженного состояния или параметр Надаи-Лодэ (рис. 1 )
Такое представление о предельной поверхности прочности горных пород более удобно для наших целей, так как позволяет наглядно показать места предложенных ранее критериальных показателей и определить предельные напряжения испытываемые горной породой при ее разрушении в реальных процессах.
Известно, что параметр Надаи-Лодэ определяется по формуле:
Цс = (2 С2 - С1 - Сз) / (С1 - Сз), где С1, С2 сз - максимальное, промежуточное и минимальное главные напряжения со знаками плюс и минус, как принято в механике, то есть положительными считаются растягивающие напряжения а отрицательными сжимающие напряжения. Хотя, следует отметить, что скалярная величина параметра Надаи-Лодэ от этого не меняется. Изменяется лишь знак параметра.
Рис. 1. Предельная поверхность прочности горных пород: С1,С2,Сз - максимальное, промежуточное и минимальное главные напряжения; Т- напряжения сдвига; см - нормальные напряжения на площадках сдвига; ц с -параметр Надаи- Лодэ
Рис. 2. Графическая интерпретация вида напряженного состояния через параметр Надаи-Лодэ ц с
Для лучшего понимания, что из себя представляет параметр
Надаи-Лодэ, приведем график (рис. 2).
Это будет отношение величины отрезка а к Ь . Когда величина промежуточного главного напряжения равна минимальному (максимальному сжимающему) параметр Надаи-Лодэ равен минус единице, если же промежуточное главное напряжение равно максимальному (минималь-ному сжимающему), то величина параметра Надаи-Лоде равна плюс единице. Если величина промежуточного главного напряжения равна полусумме ми-
нимального и максимального напряжений (центр круга напряжений Мора), то значение параметра На-даи-Лодэ будет равно нулю.
На рис. 3 показаны прочностные показатели горных пород, которые наиболее часто используются в качестве критериальных при оценке сопротивляемости горных пород разрушению.
Рис. 3. Предельная поверхность прочности горных пород с наиболее часто используемыми показателями сопротивляемости разрушению: 01,02,03 -главные напряжения; Ор Осж, т - прочность при одноосном растяжении, сжатии и сдвиге; оо,оп,од - одноосное, плоское ( когда параметр Надаи-Лодэ равен нулю), двухосное предельные напряженные состояния; Тш, Рк - твердость и контактная прочность; □ - в квадраты помещены прочностные характеристики горных пород, наиболее часто используемые в качестве критериальных
Видно, что предложенные критериальные показатели сопротивляемости горных пород разрушению характеризуют только лишь отдельным напряженным состояниям и не всегда соответствуют тем состояниям при которых происходит реальный процесс разрушения. Что касается сцепления и угла внутреннего трения, то их положение на предельной поверхности прочности зависит от метода оп^деления этих параметров. Если
определение их производится по результатам испытаний в стабиломет-рах (камерах Кармана), то следует использовать огибающую предельные круги напряжений Мора, соответствующие параметру Надаи-Лодэ рав-
ному плюс единица. Данные о прочности, полученные в опытах на срез со сжатием, соответствуют различным напряженным состояниям.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чирков С.Е. Влияние на прочность и деформируемость горных пород напряженного состояния и масштабного эффекта: Автореферат докт. дисс. - 1974
2Алексеев А.Д. и др. Разрушение горных пород в объемном поле сжимающих напряжений. -К.: Наукова думка, 1989. - 168с.
3.Берон А.И., Ватолин Е.С., Койфман М.И., Мохначев М.П., Чирков С.Е. Свойства горных пород при различных видах и режимах нагружения. Изд-во «Недра», 1985.
4.Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. - М.: Наука, 1979.
5.Шемякин Е.И. Две задачи механики горных порол, связанных с разработкой глубоких месторождений угля и руды// ФТПРПИ. -1975.-№6. - С. 29-45.
6.Шемякин Е.И. О хрупком разрушении горных пород // Изв.РАН, МТТ. - 1997. - №2. - С. 145.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -------------------------------------------------
Чирков С.Е. — профессор, доктор технических наук, ННЦ ГП - ИГД им. А.А. Скочинского.
© В.М. Герасимов, 2002
УДК 622.28:693.625.002.5
В.М. Герасимов КОНТАКТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГОРНЫХ ПОРОД И ВОЛОКНИСТЫХ ПОЛИМЕРОВ
енденция развития ресурсосберегающих технологий, повышения эффективности производственных процессов, проектирование устойчивых к внешним и внутренним воздействиям искусственных сооружений ставит задачу поиска нетрадиционных технических решений на основе передовой науки. Новые инженерные проекты, как правило, не обходятся без исполь-
зования разнообразных материалов. В последние десятилетия в горном деле, дорожном строительстве, гидротехническом и мелиоративном строительстве нашли применение синтетические волокнистые полимеры, консолидированные в прочные структуры с помощью иглопробивной технологии. Объемная плотность таких сред составляет 100-150 кг/м3, а пористость - 8093%.
Благодаря высокопористой гетерогенной структуре синтетические волокнистые полимеры обладают высокой способностью влагопереноса, воздухопроницаемостью, имеют значительную зону упругого деформирования при сжатии, хорошую сопротивляемость растяжению. Поэтому они нашли применение в качестве фильтров, пластовых и трубчатых дренажей, защитных прослоек, армирующих материалов.^].
В процессе эксплуатации горные породы входят в контактное взаимодействие с волокнистыми полимерами. Условия контакта зависят от структуры, размеров горных пород. Мелкозернистые породы (глина, песок) на границе контакта с полотном волокнистых полимеров можно рассматривать как однокомпонентные сплошные среды. Под действием нагрузки сохраняется поверхностное разделение горной породы и волокнистой среды. При этом горные породы деформируются по законам пластически сжимаемой или сыпучей среды, имея значительные сдвиговые перемещения.
Иное взаимодействие наблюдается при силовом контактировании галечников, щебня, крупнообломочных материалов горных пород с волокнистыми полимерами. Анализ контактов, а также сравнение модулей упругости на сжатие горных пород Ег = 0,18* 105-0,6* 105 МПа и модулей упругости волокнистых материалов Ев = 2-10 МПа показывает, что деформации волокнистых сред в 104 раз превышают деформации твердых тел. Это позволяет пренебречь последним и исследовать на границе контакта напряженно-деформированное состояние волокнистых полимеров.
Учитывая многообразие форм и размеров галечников, щебня, обломочных материалов горных пород классифицируем их взаимодействие с волокнистыми полимерами на макро- и микроконтакты. Структура волокнистых полимерных материалов представляет пространственную систему случайно расположенных синтетических волокон диаметром 10-30 мкм, образующих поры размерами 40-120 мкм в одном слое. За счет многочисленного количества слоев и их плотного прилегания сквозные поры перекрываются волокнами, поэтому микроконтакты возможны в том случае, когда острая грань твердой породы способна раздвигать волокна и проникать вглубь волокнистой среды, пробивая сквозное отверстие. Такое состояние вероятно, когда диаметр острия грани породы соразмерен с диаметром пор.
Исследование форм и размеров кусков горных пород показало, что вершины многогранников в подавляющем большинстве имеют вид плоских или закругленных поверхностей, взаимодействие с которыми ведет к появлению точечных макроконтактов, образующих поле максимальных напряжений в волокнистых средах у пятна контакта. При этом раздвигание волокон отсутствует, волокнистый материал в точке контакта сжимается, образуя воронкообразную поверхность, заполненную гранями горной породы. Процесс макроконтактного взаимодействия можно представить состоящим из двух этапов: образование воронки от точечного действия силы и сжатие волокнистой среды поверхностью многогранника.
Вследствие большого количества граней кусков породы с различными углами можно использовать способ приведения поверхности многогранника, контактирующего с волокнистой средой, к поверхности конуса, приняв нижнее основание которого в виде плоского круга диаметром 2R (рисунок а). Для обеспечения достоверности результатов при замене многогранника конусом необходимо вычислить поверхность усеченного конуса по формуле:
соэ У- р
где R - радиус нижнего основания конуса, м; Ж - перемещение,
м;
среднее значение угла.
Перемещение конуса в процессе деформации волокнистой среды можно определить по формуле:
Ж = 2(1 - /л2 ^ • Я / Е , (2)
где л - коэффициент Пуассона волокнистой среды; q - интенсивность нагрузки на площадь малого основания конуса, МПа; Е - модуль упругости при сжатии волокнистой среды, МПа.
Используя допущение об упругой деформации и вертикальном приложении сил, первый этап представляется в виде воздействия на площадь волокнистого полупространства распределенной нагрузки интенсивного q, сжимающее напряжение при этом подчиняется закону / л
3
-1 . (3)
С = д
я 2 + г2
У
где 2 - координаты точек волокнистой среды, лежащих на нормали к поверхности контакта, м.
Второй этап взаимодействия связан с углублением горных пород в волокнистую среду и увеличением поверхности контакта. Многогранники с углами раствора менее 900 испытывают боковое давление волокнистой среды, выраженное нормальным давлением с и трением волокон о поверхность породы fс . Сила сопротивления деформированию волокнистой среды Р и интенсивность нагрузки д для таких многогранников связаны зависимостью
P = JiqR 2 + 3,4 Kccq’R 3
(і - И2 ) • tg 2У- р -(smy_ р + f cosy- р )
E3 • cos2 y_р
(4)
где с - объемная жесткость волокнистой среды на сжатие, H/м3; f - коэффициент трения.
Сопоставляя формулы (2) и (4) можно сделать вывод, что сопротивление перемещению горной породы в волокнистую среду возрастает нелинейно с увеличением глубины проникания.
Условия взаимодействия многогранников горных пород с углами раствора более 900 и волокнистой среды отличаются отсутствием скольжения волокон и ориентацией перемещения волокон в вертикальном направлении (рисунок б). Вертикальная составляющая напряжения на боковой поверхности конуса 7- sin у_ р определяется из уравнения
с sin y_ р = 0,15K -Д-g •W 2,5 /t0i5,
(5)
Взаимодействие горных пород и волокнистых полимеров при макроконтактах
где К - поправочный коэффициент; А - плотность волокнистой среды, Я/м3; g - ускорение свободного падения, м/с2; и - высота волокнистого материала, м.
После преобразований и совместного решения (4) и
(5) получаем
P
47-104 • K-Д-g
cos y
-W 3,5 + 0,44—gy
W ‘
cos у
(6)
где d = 2R.
Формулы (4) и (6) устанавливают взаимосвязь между силовыми воздействиями и деформациями волокнистых полимерных сред различной плотности при макроконтактах с горными породами.
Для проверки правомерности полученных аналитических зависимостей были проведены экспериментальные исследования силового контактирования моделей конических горных пород с волокнистыми полимерами объемной плотностью 70 кг/м3, 110 кг/м3, 130 кг/м3.
Статистическая обработка результатов испытаний показала, что при глубине деформации волокнистой среды W = 3-3,5мм различие между экспериментальными и теоретическими значениями не превышало 15%, для меньшей глубины деформирования эти различия составляет 25-30%, что вызвано несовершенствами модели.
Увеличение угла раствора конуса многогранника с 450 до 1350 вызывает повышение нагрузок в 4-8 раз; до 75% деформации волокнистые среды сохраняют упругость, затем появляются необратимые процессы. [2]. Предельным значением считается достижение контактными напряжениями значений 50 МПа, при которых происходит разрушение синтетических волокон.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Герасимов В.М. Волокнистые полимеры в многослойных основания кучного выщелачивания металлов // Горный информационно-аналитический бюллетень, №5. - М.: Изд-во МГГУ, 2000. - С.
53-55.
2. Герасимов В.М. Геомеханические макроконтакты горных пород с волокнистыми средами / Вестник. Читинской организации научно-технического общества строителей. Сборник научных статей - Чита: ЧитГТУ, 1999. - С. 172-175.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Герасимов В.М. - профессор, доктор технических наук, зав. кафедрой Читинского государственного технического университета.
0,25 d2 -W 2,5 + 0,28
Рис. 1. Варианты укрупненных расчетных схем для случаев отсыпки отвалов: а) в один ярус; б) - в два яруса; в) - в три яруса © е.А. Федорова, 2002
Рис. 2.
УДК 622.271.333
К расчету устойчивости отвалов, расположенных:
ї В^ХН^й чРедбИРРтЙЗКий куб; б) -
в нижнеи ее части
ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ УРТУЙСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ФЛЮО
М
соответствии с принятыми в последние годы законами о недрах, при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом стало больше внимания уделяться вопросам рационального природопользования. В том числе и вопросу оптимального размещения пород вскрыши. В рамках решения этого вопроса на стадии проектирования новых карьеров и в ходе расширения действующих по технико-экономическим показателям сравниваются варианты расположения отвальных площадок и способов отвалообразования.
В условиях широкого использования транспортных схем разработки на глубоких карьерах и крупных разрезах предпочтение не редко отдается внешним многоярусным автомобильным отвалам. При формировании таких массивов наиболее эффективным в экономическом отношении является способ от-валообразования, предусматривающий разгрузку автосамосвалов под откос.
Емкость многоярусного отвала зависит от числа ярусов, высоты уступов, ширины берм и уклона отвального поля. Основные геометрические параметры схем отвалообразования принимаются по результатам расчетов на устойчивость, точностью и надежностью которых определяются условия работы автомобильного транспорта на отвальных массивах.
Аварийные ситуации и дополнительные затраты, связанные с ликвидацией последствий деформаций уступов
1 ИТОВ
рождении флюоритов.
На стадии его проектирования задача оптимизации технологических схем отвало-образования была решена методом математического моделирования напряженно-деформированного состояния массивов в условиях последовательного изменения параметров, оказывающих влияние на их устойчивость.
Напряженно-деформирован-ное состояние многоярусных автомобильных отвалов на всех стадиях его развития (вплоть до разрушения массивов) оценивалось по решениям упругопластической задачи, полученным методом конечных элементов с использованием программного комплекса «Геомеханика», разработанного под руководством профессора А.Б. Фадеева [1].
К основным достоинствам выбранного математического аппарата можно отнести то, что он позволяет:
• анализировать состояние массивов сколь угодно сложного очертания;
• выделять в их пределах зоны, отличающиеся по физико-механическим свойствам;
• вводить в узлы расчетной области дополнительные силы и перемещения, имитирующие разного рода внешние и внутренние воздействия;
• в качестве расчетных характеристик использовать обычный набор показателей физико-механического состояния пород, определяемых в полевых
или лабораторных условиях по стандартным методикам.
Оптимальные геометрические параметры автомобильных отвалов на Ур-туйском месторождении были определены по результатам анализа напряжен-но-деформиро-ванного состояния массивов, расчетные схемы которых представлены на рис. 1 и 2а. Расчетная схема, показанная на рис. 2б, использовалась при решении вопроса о возможности расширения одного из отвальных полей.
Введенные в расчетные схемы усилия Р1 и Р2 представляют собой погонные нагрузки, передающиеся соответственно через
заднюю и переднюю оси автомобиля при его разгрузке на верхнем ярусе отвала. Во всех вариантах расчетных схем: угол откоса был принят, равным 37°; ширина бермы назначена из условия двух полосного движения автомобильного транспорта; планировкой предусмотрен контр уклон, обеспечивающий сток поверхностных вод, и зуб, фиксирующий положение самосвала при его разгрузке под откос.
При переходе от одного варианта расчетной схемы к другому было предусмотрено последовательное изменение
и оснований отвалов на горных предприятиях, чаще
В всего обусловлены превышением допустимых нагрузок и геометрических параметров отвальных массивов. Описанные выше решения по технологии отва-лообразования использованы в проекте производства работ на Уртуйском место-
Таблица 1
№ Наименование породы Физико-механические ха рактеристики:
п\п 2 Н Ф, град. р, т/м3 Е, т/м2 V, д.е.
1 Отвальная масса 1.7 35 2.0 15000 0.2
2 Делювиальные суглинки 2.6 20 1.8 2200 0.3
3 Делювиальные глины 4.3 16 1.8 2000 0.3
4 Делювиальные дресвяные суглинки 3.1 21 1.9 2500 0.3
5 Элювиальные дресвянощебенистые грунты 0.2 35 2.0 5000 0.2
6 Коренные породы 25.0 23 2.7 770000 0.3
следующих параметров:
- числа ярусов;
- высоты яруса (Ну);
- уклона площадки отвального поля
(О-
Кроме этого расчетные схемы корректировались с учетом геологического строения основания отвалов.
В соответствии с рекомендациями, содержащимися в работах [2 и 3], расчетные значения характеристик прочно-
сти пород (сцепление - с и угол внутреннего трения - ф) были определены с учетом коэффициента запаса равного 1, 2. В качестве входных данных были использованы так же средние значения плотности - р; модуля деформации - Е и коэффициента поперечной деформации
- V
Характеристики отвальной массы и пород, залегающих в основании отвалов приведены в табл. 1.
По схеме предполагаемого размещения внешних отвалов, выполненной на топографической основе, были рассчитаны уклоны для пяти площадок и дополнительного участка, примыкающего к площадке отвала №5 Оказалось, что максимальным значением уклона (' = 11,3°) характеризуются площадки №3 и №4.
Таблица 2
№ вари- анта Наименование породы, залегающей в основании отвала Уклон площадки в градусах Число яРУ- сов Высота яруса в метрах Положение (омы пластических деформаций Сстоя-ние массива
1 2 3 4 5 6 7
1 1 -суглинки дресвяные, 2-дресвяно-щебёнистый грунт, 3-скальное основание 3,3 1 20 Формирование зон пластических деформаций в верхней и нижней части откоса. Устойчивое состояние откоса *
2 1-суглинки дресвяные, 2-дресвяно-щебёнистый грунт, 3-скальное основание 6,2 1 20 Формирование зон пластических деформаций в верхней и нижней части откоса. Устойчивое состояние откоса *
3 1 -суглинки дресвяные, 2-дресвяно-щебёнистый грунт, 3-скальное основание 11,3 1 20 Формирование зон пластических деформаций в верхней и нижней части откоса. Устойчивое состояние откоса *
4 1 -суглинки дресвяные, 2-дресвяно-щебёнистый грунт, 3-скальное основание 3.3 1 30 Зона пластических деформаций захватывает большую часть расчётной области. Нарушение устойчивости отвального массива.
5 1 -дресвяно-щебёнистый грунт, 2-скальное основание 6,2 1 30 Формирование зон пластических деформаций в верхней и нижней части откоса. Устойчивое состояние откоса *
6 1 -дресвяно-щебёнистый грунт, 2-скальное основание 11,3 1 30 Зона пластических деформаций включает в себя большую часть элементов верхнего и нижнего ярусов. Нарушение устойчивости отвального массива
7 1 скальное основание 11.3 1 30 Формирование зон пластических деформаций в верхней и нижней части откоса. Устойчивое состояние откоса *
8 1 -скальное основание 11,3 2 20 Формирование зон пластических деформаций в верхней и нижней части откоса. Устойчивое состояние отвального массива *
9 1 скальное основание 6,2 2 30 Зона пластических деформаций включает в себя большую часть элементов верхнего и нижнего ярусов. Нарушение устойчивости отвального массива
10 1 -дресвяно-щебёнистый грунт, 2-скальное основание 6,2 2 Нижний ярус -30 Верхний-20 Формирование зон пластических деформаций в нижней части массива и по откосам уступов. Нарушение устойчивости откоса верхнего яруса при передаче на него нагрузки от автомобиля.
11 1 -дресвяно-щебёнистый грунт, 2-скальное основание 3,3 2 30 Зона пластических деформаций включает в себя большую часть элементов верхнего и нижнего ярусов. Нарушение устойчивости отвального массива
12 1 -дресвяно-щебёнистый грунт, 2-скальное основание 3,3 2 Нижний ярус-30 Верхний- 20 Формирование зон пластических деформаций в нижней части массива и по откосам уступов. Нарушение устойчивости откоса верхнего яруса при передаче на него нагрузки от автомобиля.
13 1 - скальное основание 3,3 2 30 Формирование зон пластических деформаций в нижней части массива и по откосам уступов. Нарушение устойчивости откоса верхнего яруса при передаче на него нагрузки от автомобиля.
14 1 скальное основание 3,3 2 Нижний ярус-30 Верхний- 20 Зона пластических деформаций включает в себя большую часть элементов верхнего и нижнего ярусов. Нарушение устойчивости отвального массива
15 1 -суглинки дресвяные, 2-дресвяно-щебёнистый грунт, 3-скальное основание 3,3 3 20 Формирование зон пластических деформаций в нижней части массива и в элементах откосов. Устойчивое состояние отвального массива *
1 2 3 4 5 6 7
16 1-суглинки дресвяные, 2-дресвяно-щебёнистый грунт, 3-скальное основание 6,2 3 20 Формирование зон пластических деформаций в нижней части массива и в элементах откосов. Устойчивое состояние отвального массива *
17 1-суглинки дресвяные, 2-дресвяно-щебёнистый грунт, 3-скальное основание 11,3 3 20 Формирование зон пластических деформаций в нижней части массива и в элементах откосов. Устойчивое состояние отвального массива *
18 1 -глины, 2 суглинки дресвяные, 3-дресвяно-щебёнистый грунт, 4-скальное основание 3 1 20 Зона пластических деформаций захватывает большую часть расчётной области. Нарушение устойчивости отвального массива.
19 1 -суглинки, 2 суглинки дресвяные, 3-дресвяно-щебёнистый грунт, 4-скальное основание 3 1 20 Зона пластических деформаций захватывает большую часть расчётной области. Нарушение устойчивости отвального массива.
20 1 -глины 2 суглинки дресвяные, 3-дресвяно-щебёнистый грунт, 4-скальное основание 1 1 20 Формирование зон пластических деформаций в верхней и нижней части массива и в пределах откоса отвала. Нарушение устойчивости откоса при передаче на него дополнительной нагрузки.
21 1 -суглинки, 2 суглинки дресвяные, 3-дресвяно-щебёнистый грунт, 4-скальное основание 1 1 20 Формирование зон пластических деформаций в верхней и нижней части массива и в пределах откоса отвала. Нарушение устойчивости откоса при передаче на него дополнительной нагрузки.
Примечания. Символ "*" соответствует устойчивому состоянию отвального массива; символ "- "соответствует его неустойчивому состоянию
Уклон площадки №5 равен 6,2°. На площадках №1 и №2 уклон достигает 3,3°. В пределах дополнительного участка были выделены две зоны (первая с i = 3° и вторая с i = 1°), верхние и нижние части которых существенно отличаются по составу и мощности покровных отложений. Последовательность изменения параметров расчетных схем и характер состояния отвальных массивов и их оснований отражает табл. 2.
Полученные результаты позволили сделать следующие выводы.
Выводы
1. Отвал тридцатиметровой высоты, отсыпанный в один ярус на скальное основание, сохраняет устойчивость при максимальном угле наклона поверхности основания (' = 11,3°). При отсыпке такого отвала на более слабое, пылева-
то-глинистое основание возможно выдавливание слабого слоя и нарушение устойчивости отвального массива. В связи с чем, рекомендуется предварительно готовить площадки под отвалы, т.е. убирать покровные отложения бульдозером или формировать откосы меньшей высоты. Тридцатиметровый отвал сохраняет устойчивость на площадках с уклоном 3,3° и 6,2°, если скальное основание перекрыто только слоем дресвяно-щебёнистого грунта. На скальных основаниях, перекрытых слоями дресвяно-щебёнистого грунта и суглинка дресвяного твердой консистенции, сохраняют устойчивость двадцатиметровые отвалы.
Двух ярусные и трех ярусные отвалы при высоте яруса 20 м сохраняют устойчивость при отсыпке на скальные основания, перекрытые слоями дресвяно-
щебёнистого грунта и дресвяного суглинка твердой консистенции.
3. Не рекомендуется отсыпать двух ярусные отвалы с нижним ярусом, высотой 30 м и верхним, высотой 20 м так, как оползень, развивающийся на откосе верхнего уступа при передаче на него дополнительной нагрузки, не позволяет автомобилям разгружаться под откос.
4. При отсыпке пород вскрыши на дополнительный участок в зоне, имеющей уклон 3°, двадцатиметровый отвал теряет устойчивость в результате развития оползня выдавливания. В зоне с уклоном 1 ° теряет устойчивость откос отвала, воспринимающий нагрузку от автомобиля. Во второй зоне допускается формирование двадцатиметрового отвала при перемещении отвальной массы под откос бульдозером.
------------------------------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. - 3. Методические указания по определению углов наклона
М.: Недра, 1987. бортов, откосов уступов и отвалов строящихся и эксплуатируемых
2. Мельников Н.В. Краткий справочник по открытым горным карьеров. - Л.: ВНИМИ, 1972. работам. - М.: Недра, 1982.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ------------------------------------------------------------------------------------
Федорова Е.А. — кандидат технических наук, доцент, докторант Читинского государственного технического университета.
