Файл: Газиев Э.Г. Механика скальных пород в строительстве.pdf

эффициента запаса: 1,5 для эксплуатационного случая (без учета сейсмического воздействия) и 1,1 —1,2 для особого случая с учетом сейсмических сил.

3. Плоская задача расчета устойчивости

скального откоса

На основе анализа диаграммы трещиноватости скального массива назначают направления расчетных сечений, охватывающих наиболее вероятные поверхности скольжения, которыми могут быть системы трещин или напластования, отдельные крупные трещины, различные тектонические или структурные нарушения массива и т.д. Расчеты устойчивости, выполненные для каждого расчетного сечения, в совокупности характеризуют ус­ тойчивость откоса в целом.

Рассматривают следующие возможные схемы нару­ шения устойчивости (рис. 49) :

а) скольжение по одной плоскости; б) скольжение по плоскостям одной из систем тре­

щин с учетом подсечки блоков трещинами сопряженной системы (скольжение «ступенчатого» блока) ;

в) скольжение по двум плоскостям (полого- и круто­ падающей) .

Расчет устойчивости массива, подсеченного одной трещиной или системой трещин. При рассмотрении воз­ можности оползания массива по одной плоскости или по плоскостям одной системы трещин коэффициент запаса

где Fi — удерживающие силы; Т, — сдвигающие силы.

В случае отсутствия достоверных данных по сдвиго­ вым характеристикам для различных трещин рассмат­

откуда определяют критические значения параметров с

100

Уравнение (142) соответствует условию предельного равновесия массива, когда коэффициент его запаса ус­ тойчивости равен единице, следовательно, полученные критические значения параметров с и / , соединенные от­ резком прямой линии, определяют зону устойчивости скального массива. Множество этих прямых линий, по­ строенных для различных расчетных схем, определяют огибающую. Область, заключенная между осями с и / и этой огибающей, представляет собой зону неустойчи­ вости.

Для обеспечения запаса устойчивости скального массива сдвиговые характеристики его трещин должны быть такими, чтобы построенная по ним точка на диаг­ рамме предельной устойчивости расположилась дальше от начала координат, чем огибающая. Отношение рас­ стояния от этой точки до начала координат к расстоя­ нию от огибающей до того же начала координат, заме­ ренному в том же направлении, и определяет величину коэффициента запаса устойчивости.

После определения наименьших величин коэффици­ ента запаса их сопоставляют с принятым допустимым значением и в случае КУст<.КЯоп вычисляют дефицит необходимой удерживающей силы:

Расчет устойчивости массива, подсеченного двумя трещинами или двумя системами трещин с различными

устойчивости по одной плоскости скольжения не только количественным увеличением расчетных плоскостей, но и качественно. Если в расчете устойчивости по плоскос­

к двум плоскостям это положение приобретает опреде­

В связи с этим с самого начала следует договорить­ ся, о каком коэффициенте запаса будет идти речь.

В расчетах устойчивости скальных откосов коэффи­ циент запаса относят к значениям прочностных пара­ метров на сдвиг по трещинам, а не к действующим си-

102

лам, т. е., иными словами, прочностные параметры на сдвиг по трещинам делят на величину коэффициента запаса.

При расчете по одной трещине или системе трещин расчетные сечения откоса выбирают по азимуту падения этой трещины или системы трещин. В случае же двух систем трещин они могут отличаться не только углами падения, но и азимутами падения, и тогда необходимо на основе анализа диаграммы трещиноватое™ выбрать такое направление расчетных сечений скального откоса, которое бы проходило между азимутами падения обеих систем трещин и наиболее полно отражало имеющиеся условия.

При рассмотрении возможности оползания скально­ го массива по совокупности двух плоскостей трещин, од­ на из которых называется пологопадающей, а другая — крутопадающей, применяют две расчетные схемы, опре­ делившие два метода расчета:

а) оползающий массив делится на два блока верти­ кальной плоскостью, проходящей через точку пересече­ ния полого- и крутопадающей плоскостей (см. рис. 49,в), причем силы взаимодействия между этими блоками счи­ таются внутренними силами массива и в расчет не при­ нимаются;

б) оползающий массив делится на два блока, нахо­ дящихся в условиях предельного равновесия, причем плоскостью раздела может служить либо одна из суще­ ствующих внутри массива плоскостей нарушения сплош­

на крутопадающей. Удерживающие и сдвигающие силы

103

для трещин первой и второй системы;

Z,j и L 2 — длины соответствующих плоскостей нару­ шения.

Как видно, в этом методе обе плоскости скольжения принимаются равнозначными и считается, что избыток

Рис. 51. Схема для расчета устойчивости откосов (Г. М. Шахунянц, ВНИМИ)

а — схема расчленения блока и действующие силы; б — веревочные мно­ гоугольники сил

или дефицит сдвигающих или удерживающих сил по од­

развитие во Всесоюзном научно-исследовательском ин­ ституте горной геомеханики и маркшейдерского дела (ВНИМИ) для расчета устойчивости откосов угольных карьеров, рассматривается взаимодействие двух блоков, находящихся в предельном равновесии, причем в этом случае величина коэффициента запаса устойчивости за­

Довольно просто и быстро расчет может быть вы-

104