Файл: Фисенко, Г. Л. Укрепление откосов в карьерах.pdf

При третьем способе запишем формулу в другом виде:

Сравнивая силы Fi и F2, видим, что F\ оказывается больше Р2 почти в п раз (введение п во второе слагаемое знаменателя вто­ рого варианта мало изменяет его величину, так как обычно Ф<45°, а р'<20°).

Таким образом, введение коэффициента запаса в сдвигающую силу приводит к завышению расчетной величины силы F. Введение коэффициента запаса в действующую нагрузку приводит к про­ порциональному увеличению сдвигающей силы и нормальной со­ ставляющей, влияющей на величину силы трения. При небольшой величине разности углов наклона площадки скольжения и вну­ треннего трения (tg р—tgp'), введение коэффициента запаса в действующую нагрузку мало влияет на величину F.

Рассмотрим эти варианты на конкретном примере.

Имеем исходные параметры:

Р= 1000 тс; L = 50 м; 0 = 20°; ф = 40°; р' = 15°; k' = 1,5 тс/м2.

Получим следующие значения силы F :

Из вышеизложенного видно, что при геометрическом сложе­ нии сил коэффициент запаса необходимо вводить только в харак­ теристики сопротивления сдвигу, а при введении п в сдвигающие силы или в действующие нагрузки получаем в первом случае за­ вышенные значения силы F (а также и реакций с последующими блоками), а во втором случае — заниженные. Изложенным путем определяются необходимые дополнительные силы, обеспечиваю­ щие заданный коэффициент запаса устойчивости массива, ограни­

78

слабого прослоя и т. п., нужно оценить его устойчивость, т. е. рассчитать фактический коэффициент устойчивости и сопоставить его с заданным расчетным коэффициентом запаса устойчивости.

Наиболее характерные случаи ослабления уступов:

1. Участок уступа подсечен тектоническим нарушением или трещиной большого протяжения, простирание которой совпадает или близко азимуту простирания уступа, с падением в сторону выработанного пространства (см. рис. III.1). Чтобы искусственно укрепить этот участок нужно оценить его устойчивость сравнением величин удерживающих и сдвигающих сил на вертикальных пло­ ских сечениях, нормальных к простиранию участка; расстояние между сечениями принимается от 2 до 5 и даже до 10 м, в зави­ симости от выдержанности параметров уступа по простиранию. Фактический коэффициент запаса устойчивости определяется по формуле

Р cos р tg р' + k'S

(III. 19)

Р sin р

где Р — масса призмы обрушения, ограниченной двумя соседними сечениями; р — угол падения тектонического нарушения или тре­

тектоническими нарушениями вскрываются системы сопряженных с ними трещин, падающих в сторону выемки под углами, превы­ шающими угол трения по поверхности контактов трещины. Блоки пород оказываются подсеченными двумя трещинами большого протяжения или разломом и системой сопряженных трещин (см., рис. II 1.3). Степень устойчивости таких блоков и дополнительное усилие, необходимое для их удержания, определяются следующим способом.

По материалам инструментальной съемки вычисляются масса пирамиды Р, площади обоих плоскостей S; и S2, углы падения плоскостей pi и р2 и угол со между ними, измеренный в горизон­ тальной плоскости (по берме). При обрушении движение блока будет происходить по линии пересечения плоскостей скольжения. Расчет производится по вертикальному сечению, проведенному по линии пересечения плоскостей (см. рис. III.3,6). Угол наклона же­ лоба определяется по плану и поперечным разрезам участка или аналитически по формуле, полученной путем графических постро­ ений,

Эта формула справедлива при j32<90°.

79

Устойчивость блока определяется по формуле

Р sin ф

Если сцепление по плоскостям различно и характеризуется ко­ эффициентами k[ и k2, формула (III.20) примет вид:

Если углы трения по контактам плоскостей резко различны (например, когда одна из трещин заполнена глинкой трения), мас­ су пирамиды разделяют на две части пропорционально площадям проекций плоскостей скольжения на горизонтальную плоскость. Опуская выкладки, получим

где a.\ и — длины заколов трещин, измеренные по берме. Окончательно формула для определения коэффициента запаса

устойчивости примет вид:

(Pi tg р[ + Р2 tg Pa) cos ф + AjS2 + k2S2

(III.23)

Рsin ф

3.Довольно часто уступы борта предельного контура бывают подсечены разломами или тектоническими нарушениями, секущи­ ми уступ в плане под острыми углами к простиранию борта и падающими в сторону выемки под углами 30—35° (а если нару­ шение заполнено глинкой трения или материалом выветривания, то и под углами 12—15°). Блоки породы, оконтуренные трещинами, легко обрушаются, что часто нарушает непрерывность транспорт­ ных берм и представляет опасность для людей и механизмов. Рас­ чет устойчивости таких блоков следует производить с учетом сил сопротивления отрыву по возможным поверхностям отрыва. Ори­ ентация плоскостей возможного отрыва относительно тектониче­ ского нарушения (угол со на рис. III.3) определяется направлением кливажных трещин, трещин отдельности или путем изучения со­ седних, уже обрушившихся участков. При этом отрыв возможен только по сечению, составляющему с линией простирания угол со более 90°. Истинный (двугранный) угол со' между плоскостью

тектонического нарушения и плоскостью предполагаемого отрыва определяется по формуле

80