Расчет устойчивости обводненных откосов

Расчет общей устойчивости обводненных откосов отличается наличием в приоткосном массиве сил гидростатического взвешивания и гидродинамического давления.

Последовательность расчета: на разрез наносится депрессионная кривая; определяется положение наиболее опасной поверхности скольжения (без учета гидростатических и гидроди­намических сил); выделенный «оползневой клин» разбивается вертикальными линиями на отдельные блоки; результирующая гидростатических и гидродинамических сил в пределах i-го блока определяется по формуле

где g_b — плотность воды; H_i и g_i — соответственно напор и ордината кривой скольжения, средние в пределах блока; а — ширина блока; a_i - средний угол наклона касательной к кривой скольжения в пределах блока.

Коэффициент запаса устойчивости устанавливается из вы­ражения

η=

где P_i — масса i-го блока вместе с заключенной в нем водой; — масса воды над поверхностью откоса; b — угол откоса.

Воздействие гидростатических и гидродинамических сил на общую устойчивость откосов будет существенным при условии, что значительная часть призмы возможного оползания нахо­дится ниже депрессионной (пьезометрической) кривой, или же при больших перепадах напоров в прибортовой зоне. Особенно большое значение эти силы приобретают в случаях: наличия в основании откоса недренируемых напорных горизонтов; расположения карьера вблизи реки или от­крытого водоема; подтопленного откоса.

Если подтопленный откос сложен невзвешиваемыми породами, то для оценки его устойчивости целесообразно применять метод многоугольника сил.

Оценку устойчивости откосных сооружений гидроотвалов (упорных призм и дамб обвалования) следует производить с учетом сил гидростатического взвешивания и гидродинамического давления, а также нестабилизированного состояния глинистых водонасыщенных пород.

Для расчета устойчивости нестабилизированных породных масс сухих и гидравлических отвалов наиболее пригодны методы алгебраического суммирования сил (при монотонной кри­волинейной поверхности скольжения) и многоугольника сил.

Избыточное давление воды в порах глинистых пород (поровое давление) оказывает существенное влияние на устойчивость откосных сооружений. Обычно оно возникает в ре­зультате восприятия поровой водой внешней нагрузки. Уплотнение и упрочнение пород определяются скоростью рассеивания порового давления. Возникновение порового давления уменьшает сопротивление породы сдвигу.

РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ ОТВАЛОВ

Наиболее распространенным видом деформаций отвалов являются оползни, возникающие, в основном, в результате несоответствия геометрических параметров отвалов несущей спо­собности отвальной массы и пород основания отвала.

В зависимости от положения нижней границы поверхности скольжения оползни разделяют на надподошвенные, подошвенные (контактные) и подлодошвенные.

Надподошвенныеоползни отвалов характеризуются плав­ной криволинейной поверхностью скольжения, образующейся в теле отвала и выходящей в нижнюю бровку откоса.

Подошвенные(контактные) оползни характеризуются ломаной поверхностью скольжения, проходящей по контакту отвал — основание или контакту между слоями в породах основания.

Подподошвенныеоползни возникают при размещении отвалов на основании, породы которого обладают низкой несущей способностью или в них сохраняются высокие напоры. Они характеризуются плавной криволинейной поверхностью скольжения, захватывающей породы основания, и образованием вала выпирания у нижней бровки откоса.

Горно-геологические условия отвалообразования можно представить в виде следующих основных схем:

• отвалы прочных или слабых пород на прочном основании;

• то же, на наклонном слоистом основании;

• то же, на слабом слое (подподошвенный тип оползня).

Расчеты предельных параметров внешних и внутренних отвалов производятся с коэффициентом запаса.

Рекомендуемые значения коэффициента запаса устойчивости приведены в таблице.

Отвалообразующие породы	Тип отвала	Основание отвала	Рекомендуемый коэффициент запаса устойчивости -
Скальные и полускальные	Внешний	Прочное	1,05
	Внутренний	Слоистое	1,05*-1,10
Рыхлые песчано-глинистые	Внешний	Прочное	1,10
		Слоистое	1,10*-1,20
	Внутренний	Прочное	1,10*-1,15
		Слоистое	1,20
Слабые глинистые	Внешний	Прочное	1,20
		Слабое,	1,20*-1,30
		слоистое	1,20
	Внутренний	Прочное Слоистое	1,20*-1,30
Скальные, полускальные	Нагруженный	Любое	1,10*-1,20
Рыхлые песчано-глинистые			1,20*-1,30
* Показатели физико-механических свойств пород отвалов и их оснований определяются методом обратных расчетов или натурными испытаниями.