Типовые схемы расчета устойчивости откосов

Выбор схемы расчета устойчивости откосов зависит от формы поверхности скольжения, метода сложения поверхностных и объемных сил, криволинейности уступов, бортов и отвалов в разрезе и плане. Расчетная поверхность скольжения в откосе должна быть слабейшей, ее расположение в массиве и форма зависят от геологического строения и профиля откоса.

В таблице представлены схемы для расчетов протяженных прямолинейных участков откосов, формируемых в различных геологических условиях.

Схема I. Предназначена для определения максимально допустимой высоты Н_в вертикального откоса и ширины призмы обрушения при благоприятном залегании поверхностей ослабления: падают в сторону массива, горизонтальны, вертикальны или падают в сторону выемки под углом a, меньшим угла внутреннего трения j' по контактам слоев.

В неоднородно-слоистом массиве высоту вертикального откоса рассчитывают с учетом параметров наиболее слабого породного пласта, залегающего на этой высоте.

Схема II. Применяется при установлении высоты вертикального откоса с неблагоприятным залеганием поверхностей ослабления в массиве: падением в сторону выемки при b>j', сопротивление сдвигу по которым больше расчетной величины удельного сопротивления отрыву горных пород.

Минимальной высоте вертикального откоса отвечает угол падения слоев b = 45 + j'/2. В случае уменьшения или увеличения этого угла величина h₁ возрастает, превышая значения Н₉₀, Поэтому предельную высоту вертикального обнажения пород следует определять из соотношения Н_В = Н₉₀.

Схема III.Применяется для определения высоты уступов или участков бортов с падением поверхностей ослабления b в сторону выемки под углами, большими, чем угол внутреннего трения j, и заоткоске уступов или участков бортов под углами a, большими, чем углы падения поверхностей ослабления (a > b).

При пологом залегании поверхностей ослабления, когда расчетная величина h' > Н₉₀, высота откоса определяется по схеме IX. Вычисленное значение высоты откоса по схеме II не должно превышать установленное по схеме III.

Схема IV. Применяется для расчета высоты и угла откоса, когда углы b падающих поверхностей ослабления и пластов превышают угол внaутреннего трения j' и не подрезаются горными работами, а откосы оформляются по этим контактам (a = b).

Схема V. Применяется для определения угла откоса при известной высоте или высоты при известном угле, когда в прибортовом массиве или отвале отсутствуют поверхности ослаб­ления, с которыми частично или полностью может совпадать поверхность скольжения в предельном напряженном состоянии борта карьера или отвала.

Схема VI. Применяется для расчета параметров откосов выпуклого профиля при отсутствии поверхностей ослабления в прибортовом массиве горных пород и наличии прочного осно­вания отвалов рыхлых пород. Расчет можно выполнить методом предельного напряженного состояния.

Схема VII. Первая схема (VII. 1) применяется, когда откосы обводнены и в основании залегают более слабые породы, чем вверху. Схема VII.2 предусматривает расчет по нескольким по­верхностям скольжения, которые в верхней части откоса на­клонены под углом (45° + j/2), а в нижней выходят в подошву под углом (45° - j/2) на некотором расстоянии от нижней точ­ки откоса. Положение нижнего участка кривой соответствует наименьшему значению коэффициента запаса устойчивости и устанавливается расчетом.

Схема VIII. Применяется для условий с неблагоприятно ориентированными поверхностями ослабления в прибортовом массиве горных пород и для оценки устойчивости отвалов на слоистом основании. Расчет выполняют методом многоугольника сил, при этом в отсутствии крутопадающих поверхностей ослабления границы между смежными блоками принимают вертикальными, а при их наличии проводят по поверхностям ослабления.

Схема IX. Используется в следующих условиях: с горизонтальным залеганием слоев горных пород или при падении слоев в сторону выемки под пологими углами (b < 15-20°); с углом наклона борта a, большим угла трения по контактам j', и с падением слоев в сторону массива, образующих с поверхностью откоса угол менее (90°-y’), где y’- угол сдвига по контактам слоев.

Схема X.Используется в условиях залегания крутопадающих поверхностей ослабления в сторону выемки, когда 80 > b > a> j'.

При крутом согласном залегании слоев пород бортам целесообразно придавать выпуклый профиль.

Схема XI.Применяется, когда прибортовой массив сложен горными породами в форме синклинальных складок, одно крыло которых срезается фронтом горных работ.

Схема XII. Применяется в условиях, когда прибортовой массив сложен крепкими слаботрещиноватыми породами или породами средней прочности при небольшой высоте борта.