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

§ 3. УКРЕПЛЕНИЕ ОТКОСОВ ТРОСОВЫМИ ТЯЖАМИ

Первые экспериментальные работы по укреплению откосов тросами были проведены на Кургашинканском карьере. Три уча­ стка откосов протяженностью 15—20 м каждый, подсеченные кру­ топадающими поверхностями ослабления, были укреплены бывши­ ми в употреблении экскаваторными канатами диаметром 39 мм с расчетным сопротивлением разрыву 90 тс.

Канаты бетонировались в скважинах диаметром 105 мм и глу­ биной до 16 м, пробуренных так, чтобы пересечь потенциальнуюповерхность скольжения и заглубиться в ненарушенный массив на 4—5 м. В каждую скважину вводилось по два троса с суммар­ ной несущей способностью 90 тс (при расчетах принимали износ

канатов 50%) • Гибкими тросовыми тяжами было укреплено три участка об­

щей длиной около 60 м, что способствовало предотвращению ло­ кальных обрушений блоков породы и позволило сохранить целост­ ность берм механизированной очистки на указанных горизонтах. По укрупненным расчетам, себестоимость укрепления 1 м3 пород гибкими тросовыми тяжами в условиях Кургашинканского карьера составила 0,3—0,4 руб.

Н а к а р ь е р е ШорСу было поризведено укрепление ослаб­ ленных участков бортов гибкими стальными канатами.

Производственные испытания по укреплению ослабленных

'участков бортов карьера Шор-Су были проведены на опытных участках южного и северного бортов. На указанных участках на­ блюдались частые обрушения пород уступов, что привело к обра­ зованию сплошных откосов значительной высоты.

Экспериментальный участок южного борта высотой и длиной 15 м, сложенный из известняков и прослойков гипса, представляет собой блок, подсеченный системой трещин, падающих в сторону выемки под углами 30 и 65°. На расстоянии 1,5 м от верхней бров­ ки откоса прослеживался закол, образовавшийся в результате

воздействия буровзрывных работ, горизонтальное направление которого совпадало с фронтом добычных работ, а вертикальное — с напластованием пород. Раскрытие закола на выходе составляло приблизительно 30—50 мм. Обрушение пород откосов в пределах участка происходило в основном за счет образования поверхностей ослабления и по контактам слоев, по которым прочностные харак­ теристики пород имели низкие значения. Это говорит о том, что выбранный участок находится в предельном равновесии и эффек­ тивность искусственного укрепления его может быть проверена в течение непродолжительного времени.

Экспериментальный участок Северного борта имел длину 30 м, высоту 11 м. Сложен он из белых и малиновых песчанистых глин сумсарского яруса. Поверхность откосов уступа в некоторой сте­ пени была выветрена, о чем свидетельствовали накопившиеся на берме осыпи. Опытный участок представлял собой блок, подсечен-

178

ятельство позволяет предполагать, что при длительном стоянии участков борта рекомендуемый способ укрепления пород может оказаться малоэффективным.

Скважины относительно поверхности ослабления следует распо­ лагать под острым углом, что обеспечивает натяжение канатов при малейших деформациях пород по поверхности ослабления. Если же скважины (а следовательно, и тросы) располагать перпендикуляр­ но поверхности ослабления, то в первый период деформации отко­ са трос работает лишь частично и только в том случае, если при установке он подвергался натяжению.

Рис. V.9. Разрезы укрепленных откосов север­ ного и южного бортов карьера Шор-Су:

1 — ручная лебедка; 2 — механизм бурения; 3 — буро­ вая каретка; 4 — одиночные анкеры; 5 — анкерная «скоба»

Как видно из рис. V.9, это условие было нарушено, поэтому ожидать положительного эффекта от укрепления в данном случае нет оснований. К тому же отсутствие изолирующего покрытия по­ верхности откоса с течением времени приведет к выполаживанию откосов и обнажению тросовых тяжей, которые не могут препятст­ вовать осыпанию пород.

Определенный интерес представляет опыт укрепления откосов при строительстве или восстановлении плотин путем анкеровки с помощью гибких тросовых тяжей. Анкеровка контрфорсов при по­ мощи металлических тяжей производилась при строительстве плотины Кастильон на реке Вердон (Нижние Альпы) [25]. Извест­ няки 2 с трещинами отдельностей зажаты и удерживаются бетон­ ным контрфорсом, закрепленным на «здоровой» скале при помо­ щи металлических тяжей 3, предварительно-напряженных усилием 1000 тс (рис. V.10). Тяжи (тросы) пропущены в скважины 4 диа­ метром 300 мм, а концы их заделаны путем нагнетания цемент­ ного раствора в нижнюю часть скважины 5, где трос распущен. На другом конце тяжа имеется бетонный оголовок 6, позволяющий произвести натяжение при помощи домкратов.

180

Примером применения тросов (тяжей) могут служить укрепи­ тельные мероприятия при восстановлении части плотины Шерфас

ние откосов каньона р. Нарын в районе створа плотины гибкими тросовыми тяжами.

181

Район створа плотины Токтогульской ГЭС характеризуется сложными геологическими условиями. Участок приурочен к вися­ чему крылу крупного Карасуйского надвига и расположен между двумя тектоническими разрывными нарушениями типа сбрососдвига. Со стороны верхнего бьефа участок ограничивается Тегерекским сбросо-сдвигом с амплитудой смещения не менее 150 м, со стороны нижнего бьефа — Кыз-Курганским сбросо-сдвигом. Ширина влияния разрывных нарушений около 100 м.

Скальный массив сложен известняками, доломитизированными и метаморфизованными в различной степени, разбит несколькими системами трещин.

Среди разрывных тектонических нарушений наиболее значи­ тельны пологопадающие в юго-восточном и северо-западном на­ правлениях и крутопадающие субмеридионального простирания. По всем тектоническим нарушениям в зоне разгрузки развиты трещины бортового отпора, которые определяли объем выемки не­ устойчивых блоков пород и глубину врезки сооружения в Скаль­ ный массив.

Одна из трещин бортового отпора была вскрыта штольней в глубине массива на расстоянии 80 м от дневной поверхности. Она оказалась заполненной супесью с мощностью слоя до 2 м. Поло­ гопадающие нарушения снижали устойчивость откосов.

Коэффициент трещинной пустотности в массиве без учета тре­ щин бортового отпора не превышал 0,5%. Мощность выветрелой зоны колебалась в пределах 10 м; в этой зоне коэффициент тре­ щинной пустотности достигал 1 % •

Объем блоков, ослабленных трещинами бортового отпора, со­ ставлял: на левом берегу— 1950 тыс. м3, на правом берегу—■ 1900 тыс. м3.

Проектным заданием Гидропроекта предусматривались выемка неустойчивых блоков в объеме 1100 тыс. м3 и укрепление остав­ шихся блоков в объеме 640 тыс. м3 различными методами.

С точки зрения физико-механических свойств горных пород в массиве выделялись две зоны:

1. Зона разуплотненных и выветрелых пород мощностью 10— 50 м; для нее Гидропроектом рекомендованы следующие характе­ ристики:

модуль упругости пород — (60—80) ПО3 кгс/см2; коэффициент Пуассона — 0,25—0,27; коэффициент крепости пород ■— 6—8; угол внутреннего трения и сцепление:

2. Зона ненарушенных пород, практически не затронутых про­ цессами бортового отпора. Трещины в этой зоне сомкнуты и запол­ нены кальцитом. Для нее рекомендованы следующие характери­ стики:

модуль упругости— 15-104 кгс/см2;

182