2020-01-14
320
По величине H' и 
на графике Фисенко определяем угол устойчивого откоса 
=35є.
На схеме поперечного сечения месторождения строим результирующую линию устойчивого откоса борта под углом .
3. Построение наиболее вероятной линии скольжения в проектном борту
Это теоретически обоснованное положение поперечного сечения поверхности, по которой деформация сдвига пород откоса вероятна в наибольшей степени, то есть расчетная величина коэффициента запаса устойчивости по ней является минимальной.
Определим фактическую высоту вертикального обнажения усредненных пород массива
= 
= 50 м
На глубине Н90 от верхней площадки борта проводим горизонтальную линию.
Из верхней бровки откоса опустим вертикальный луч, который является линией направления наибольшего главного напряжения в точке а, из которой проводят луч под углом сдвига 
= 45є - 28,3є/2 = 30,85є к вертикали. Этот угол является постоянной величиной, определяющей в каждой точке массива направление касательных напряжений (сдвига) по отношению к направлению наибольших главных напряжений.
|
|
|
Средний угол наклона дуги линии скольжения
= (35+28,3) /2= =31,65є.
Вертикаль из т. d показывает вероятное положение трещины отрыва при деформации откоса. Размер площадки fc называют шириной призмы скольжения.
4. Расчет общей устойчивости проектного плоского откоса борта
Использование усредненных свойств пород в расчетах обуславливает значительные ошибки в определении угла откоса с заданными Кзу. Поэтому требуется проверка проектного откоса по условию его устойчивости.
Для откосов, сложенных разнопрочными породами, для расчета величины коэффициента запаса устойчивости обычно используют "метод алгебраического сложения сил".
Расчет сил в блоках выполнен по формулам:
Таблица 4.
Расчет сил по линии скольжения
| Номер блока i | Ширина В, м | Высота h, м | Удельный вес пород γ, мН/м3 | Сила тяжести Р, мН | Угол сдвига β, град | Касательная сила Т, мН | Нормальная сила N, мН | Угол внутреннего трения φ, град | Сила трения Fт, мН | Удельное сцепление С, МПа | Длина основания блока L, м | Сила сцепления Fс, мН | ||
| 1 | 50 | 50 | 0,034 | 85 | 48 | 63,2 | 56,9 | 30,3 | 33,2 | 0,49 | 76 | 37,2 | ||
| 2 | 51 | 70 | 0,034 | 121,4 | 47 | 88,8 | 82,8 | 30,3 | 48,4 | 0,49 | 72 | 35,3 | ||
| 3 | 50 | 82 | 0,034 | 139,4 | 40 | 89,6 | 106,8 | 30,3 | 62,4 | 0,49 | 66 | 32,3 | ||
| 4 | 52 | 88 | 0,035 | 160,0 | 37 | 96,4 | 127,9 | 27,5 | 66,6 | 0,56 | 65 | 36,4 | ||
| 5 | 50 | 89 | 0,035 | 155,8 | 33 | 84,9 | 130,7 | 27,5 | 68,0 | 0,56 | 60 | 33,6 | ||
| 6 | 50 | 83 | 0,035 | 145,3 | 25 | 61,4 | 131,7 | 27,5 | 68,6 | 0,56 | 57 | 31,9 | ||
| 7 | 51 | 71 | 0,035 | 126,7 | 22 | 47,5 | 117,5 | 27,5 | 61,2 | 0,56 | 55 | 30,8 | ||
| 8 | 52 | 55 | 0,035 | 100,1 | 19 | 32,6 | 94,6 | 27,5 | 49,2 | 0,56 | 55 | 30,8 | ||
| 9 | 51 | 37 | 0,035 | 66,0 | 15 | 17,1 | 63,8 | 27,5
| 33,2 | 0,56 | 53 | 29,7 | ||
| 10 | 50 | 27 | 0,035 | 47,3 | 11 | 9 | 46,4 | 27,5 | 24,2 | 0,56 | 51 | 28,6 | ||
| Сумма сил | - | - | - | - | - | 590,5 |
|
| 515,0 |
|
| 326,6 |
Коэффициент запаса устойчивости
, где 
-
удерживающие силы: сумма сил трения и сумма сил сцепления соответственно, 
- сдвигающие силы: сумма касательных сил, МН.
= 
= 1,43
Принятый проектный угол откоса борта 
удовлетворяет условию устойчивости откоса с усредненными свойствами пород.
5. Расчет местной устойчивости проектного откоса из глинистых пород
Прочность усредненных пород значительно выше прочности пород наносов, поэтому часть откоса принадлежащая слабым породам, требует проверки его устойчивости и соответствующей корректировки борта.
Расчет коэффициента запаса местной устойчивости этой части откоса можно выполнить методом "касательных напряжений".
= 
= 2,2 м
= 45є - 19є/2 = 35,5є
= (35+19) /2= =27є.
Вычертим схему поперечного сечения части откоса по глинистым наносам в масштабе 1: 200 или 1: 500, построим наиболее вероятную линию скольжения, используя свойства глинистых наносов и высоту, равную их вертикальной мощности m1. Наметим равномерно расположенные расчетные точки линии скольжения 0,1,..6. и рассчитаем для каждой точки:
Касательные напряжения 
Сопротивление пород сдвигу 
Все результаты замеров и расчетов заносим в таблицу 5.
Таблица 5
Касательные напряжения и сопротивление сдвигу
| номер расчетной точки | высота пород над точкой h, м | угол сдвига β, град | сопротивление пород сдвигу, МПа | касательные напряжения, МПа |
| 0 | 0 | 4 | 0,02 | 0,00 |
| 1 | 3,2 | 12 | 0,046 | 0,016 |
| 2 | 5,2 | 24 | 0,057 | 0,048 |
| 3 | 6,0 | 37 | 0,053 | 0,072 |
| 4 | 5,8 | 46 | 0,044 | 0,073 |
| 5 | 3,5 | 55 | 0,03 | 0,041 |
| 6 | 2,2 | 90 | 0,02 | 0,00 |
Строим координатную сетку, у которой горизонтальной осью служит развертка линии скольжения, вертикальная - ось касательных напряжений, и эпюры 
и 
по полученным результатам (таб.5).
Замеряем площади построенных эпюр и определяем коэффициент запаса устойчивости 
= 60,9/63,1 = 0,97
Если расчетный Кзу <1.5, то следует уменьшить угол откоса на песчано-глинистых породах.
Принимаем Кзу = 1.5
= 
= 1,3 м
= arctg (tg 19є / 1,5) = 12,9є
= 0,02/1,5 = 0,013 МПа
Относительная высота откоса:
H'гл = Нгл / Нгл90 (р) = 15/1,3 = 11,5
По величине H'гл и φргл определяем угол αгл = 20є по графику Фисенко - зависимости между высотой и углом плоского откоса.
В соответствии с полученными результатами отстраиваем верхнюю часть борта карьера под углом 
на общей схеме.
В результате всех предыдущих расчетов и построений получаем результирующую линию откоса борта. Полный проект борта по заданному разрезу необходимо отстроить с конструктивными элементами: уступами и горизонтальными площадками.
Заключение
В ходе выполнения данной работы были проведены геомеханические исследования, включающие в себя изучение физико-механических свойств массива; взаимосвязь напряжений и деформаций пород в массиве; геологические структурные особенности залегания пород. А также были рассмотрены некоторые инженерные методы расчета устойчивости пород.
В результате были обоснованы параметры устойчивости откосов борта карьера и его уступов.
