Условие предельного равновесия откоса раздельнозернистых пород

a = j

Угол откоса не должен превышать угол внутреннего трения (j»28¸38^о) сыпучей среды.

Нарушение этого условия приводит к образованию осыпи или обрушения.

Предельные поверхности:

- поверхность откоса,

- криволинейная поверхность ABC, пересекающая откос в его нижней и верхней точках под углом (p/4 - j/2), а также семейство поверхностей, расположенных между поверхностью ABC и поверхностью откоса (рис.).

a

Равновесие в откосах несвязных пород:

а - на поверхности свободного откоса; б - на криволинейной поверхности скольжения

Глинистые и трещиноватые твердые породы обладают сцеплением и внутренним трением.

Могут создаваться вертикальные откосы.

Н_В - предельная высота вертикального откоса.

При любой форме поверхности скольжения призма активного давления характеризуется соотношением SF_сд > SF_уд,

а призма упора SF_сд < SF_уд

SF_сд - сдвигающие силы,

SF_уд - удерживающие силы.

Для оценки устойчивости откосов связных пород находится наиболее слабая поверхность скольжения с минимальным отношением удерживающих SF_уд и сдвигающих SF_сд сил.

Предельный угол откоса связных пород устанавливают из условия равновесия по наиболее слабой поверхности внутри массива в отличие от сыпучих пород, у которых предельное равновесие существует и на поверхности откоса.

Сдвигающие силы определяются массой массива пород и оборудования, располагающихся над этой поверхностью.

Если в массиве имеются горизонтальные или падающие в сторону выемки поверхности ослабления различных типов, то устойчивость откосов снижается.

Для твердых горных пород сопротивление сдвигу определяется, в основном, силами сцепления. Откос может быть вертикальным при любой высоте.

Максимальная высота вертикального откоса

На устойчивость откосов оказывают влияние подземные воды.

Условие предельного равновесия фильтрующего откоса сыпучих пород

Углы оплывших откосов составляют (градусы):

- для мелкозернистых песков 8 - 10,

- среднезернистых 10 - 12,

- крупнозернистых 12 - 16,

- гравелистых 18 - 20.

Схема сил в свободном откосе несвязных пород

при фильтрации водного потока

В фильтрующих откосах связных пород необходимо учитывать влияние Архимедова взвешивания и боковое гидродинамическое давление, возникающее вследствие разности напоров.

Суммарное влияние гидростатического взвешивания и гидродинамического давления на призму возможного обрушения проявляется как гидростатическое давление, распределенное по поверхности скольжения, нормальное к ней и изменяющее только нормальную составляющую силы массы элементарного блока (на касательную составляющую водное давление существенного влияния не оказывает).

а

Рис. Схема сил гидростатического и гидродинамического давления:

а - в элементарном блоке; б - в откосе связных пород;

1 - поверхность скольжения;

2 - эпюра давления воды на призму обрушения

Расчет устойчивости выполняют с учетом гидростатического давления, распределенного по поверхности скольжения.