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

между собой и с откосом, часто являются причинами обрушений

ственного откоса полностью раздробленных пород.

9

Пользуясь формулой (1.3), можно перейти от скорости осыпа­ ния при угле а.\ к скорости осыпания при угле аг.

Выветривание пород в откосах уступов зависит от литологи­ ческого состава пород, интенсивности и характера трещиновато­ сти, климатических условий района и пространственного располо­ жения откоса относительно стран света.

Наиболее интенсивно выветриваются песчано-глинистые и гли­ нистые породы — глины, аргиллиты, алевролиты, мергельные гли­ ны, мергели. Среди изверженных и метаморфических пород наибо­ лее интенсивно выветриваются полевошпатовые и хрупкие кварц­ содержащие породы — диабазы, вторичные кварциты и др.

На рис. 1.3 приведены примеры осыпавшихся откосов. Процессы выветривания пород в откосах уступов, вызывающие

образование осыпей, могут быть предотвращены защитными по­ крытиями.

О п о л з н и э л ю в и а л ь н ы х и д е л ю в и а л ь н ы х о т л о ­ ж е н и й на склонах, примыкающих к карьеру, целесообразно укреплять на месте их возникновения, если их полное удаление требует больших затрат, чем укрепление.

На пологих (до 15е) естественных склонах, примыкающих к карьерному полю, контакты элювиальных и делювиальных отло­ жений с коренными породами часто оказываются представленными

Рис. 1.3. Примеры осыпавшихся откосов:

10

поверхностями скольжения, являющимися следствием медленных вековых смещений выветрелых пород по склону коренных пород. По таким поверхностям скольжения величина сцепления не пре­ вышает 2 тс/м2, а угол внутреннего трения 10°. Малейшая под­ резка такого склона горными выработками вызывает активизацию его деформаций. Объем предрасположенных к оползанию горных пород может быть значительным (на Зыряновском карьере он со­ ставил около 400 тыс. м3, а на Ангренском — несколько миллио­ нов кубометров). Укрепление таких массивов специальными контр­ форсами оказывается технически возможным и экономически целесообразным.

укреплением в тех случаях, когда дренаж таких откосов техниче­ ски трудно осуществим.

Дренажные сооружения в откосах песчано-глинистых пород с коэффициентом фильтрации менее 3 м/сут имеют небольшой ра диус влияния и поэтому оказываются малоэффективными. Филь­ трационные деформации (рис. 1.4) подробно описаны в работах [39, 74]. Пригрузка фильтрующих откосов местным дренажным материалом — песком и щебнем скальных пород является про­ стым и эффективным средством предотвращения деформаций та­ ких откосов.

Н а б у х а н и е г л и н и с т ы х п о р о д приводит с течением времени к уменьшению их сопротивления сдвигу. Условием набу­ хания является контактирование глинистых пород с водопроводящими слоями — трещиноватыми породами или песками. Степень набухания зависит от минералогического состава глин, состава обменных катионов, величины обжимающего давления в данной точке, а также от наличия достаточного подтока гравитационной воды. О величине напряжений, при которых начинается интенсив­ ное набухание в различных точках откосов, можно судить по об­ ратной ветви компрессионной кривой. Суглинки и песчаные глины интенсивно набухают при напряжениях 0,5—1 кгс/см2, а пластич­ ные гидрослюдистые глины — при напряжениях 3—4 кгс/см2.

12

§ 2 ВЛИЯНИЕ ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

Горнотехнические факторы влияют на общую устойчивость бортов, на устойчивость уступов или локальных участков бортов. Влияние горнотехнических факторов на общую устойчивость бор­ тов подробно рассмотрено в работе [74].

ние прочности пород за проектным контуром уступов. При мгно­ венном взрывании большого числа колонковых зарядов в верти­ кальных скважинах большого диаметра зона частичного дробле­ ния крепких горных пород распространяется на 8—10 м за зону полного дробления, породы из которой удаляются экскаватором. После выемки экскаватором разрыхленной взорванной массы в уступах остаются породы, прочность которых значительно меньше естественной прочности массива. При таком способе взрывания откосы не имеют постоянного угла наклона, а бермы не имеют постоянной ширины. Постепенно они покрываются осыпью выше­ лежащих уступов и частично обрушаются.

На характер нарушения пород за предельным контуром усту­ пов и на размер зоны частичного дробления влияют масса одно­ временно взрываемого взрывчатого вещества и естественная структура пород.

Наиболее сильно разрушаются породы по сланцеватости и по контактам между слоями при их падении в сторону свободной по­ верхности откоса (рис. 1.5). В этом случае разрушение носит ха­ рактер сдвига по поверхности ослабления с раскрытием по естест­ венным нормальносекущим и диагональным трещинам. В дальней­ шем, после оформления уступа в предельном положении, по нару­ шенным поверхностям ослабления (сланцеватости и слоистости) происходит постоянное сползание частично раздробленных пород. Наличие большого числа раскрытых трещин способствует попада­ нию в нарушенный массив атмосферных осадков, их периодиче­ скому замерзанию и оттаиванию. Все это активизирует процесс оползания частично нарушенных пород и делает его возможным при углах падения менее углов внутреннего трения по поверхно­ стям ослабления. В таблице 1.1 приведены значения сцепления и углов внутреннего трения некоторых пород в сухом и влажном состояниях.

Подобный характер разрушения пород наблюдается и при слоистой их структуре, когда слои падают в массив, а сильно раз­ витые тектонические нарушения, в том числе и нормальные к на­ слоению, падают в сторону свободной поверхности откоса. Напри­ мер, при падении слоев крепких пород в сторону массива под уг­ лом 40—55° уступы самопроизвольно заоткашиваются по нормаль­ носекущим трещинам под углом 35—50°.

Наименьшие размеры зоны частичного разрушения пород за предельным контуром получаются при крутопадающих поверхно-

13