Движение горных пород в откосах, выемках, карьерах.

Движение горных пород в откосах, выемках, карьерах.

Деформации пород в карьере начинаются сразу же после образования открытой горной выработки и происходят практически в течение всего срока службы.

Различают непрерывные и циклические процессы деформации. К непрерывным относятся оседания, осыпи, суффозионные и поверхностные оплывания; к циклическим – оползни, обрушения и т. д.

Оползень – относительно медленное сползание (смещение) масс горных пород, слагающих его откос (часто и его основание), происходящее по неподвижному массиву. Смещаемую массу называют оползневым телом, а поверхность, по которой перемещается оползневое тело, - поверхностью скольжения или поверхностью смещения.

Это наиболее распространенный и крупный вид нарушения устойчивости откосов, связанный с наличием в толще пород пластичных прослойков, слоев и слабых контактов. Поверхность скольжения может быть плоской, если она совпадает с контактами слоев, падающих в строну карьера. В однородных породах поверхность скольжения близка к круглоцилиндрической. В наиболее общем виде поверхность скольжения представляет собой комбинацию круглоцилиндрической и плоских поверхностей, совпадающих со структурными ослаблениями. Характерной чертой оползней является медленное (от нескольких месяцев до нескольких лет) развитие деформаций с последующим быстрым обрушением массива.

Обрушение – быстрое смещение породных масс или блоков и пачек горных пород, слагающих откос, сопровождающееся дроблением смещающей части массива (основное отличие от оползня – высокая скорость развития). Поверхность отрыва обрущающихся пород, как правило, совпадает с различного рода структурными ослаблениями массива и имеет наклон, превышающий угол внутреннего трения пород. Активная стадия обрушения протекает практически мгновенно, что представляет большую опасность для людей и механизмов, работающих на нижележащих уступах.

Оплывина – перемещение в виде потока насыщенных водой до текучего состояния некоторых разновидностей песчано-глинистых пород нарушенной структуры, которые растекаются по площадкам уступов под углом 4-6 ° и менее. Оплывины захватывают значительный объем породы, развиваются весьма интенсивно, часто приобретают катастрофический характер.

Осыпь– разрушение и смещение приповерхностной части крупных откосов. Осыпи формируются в течение значительного периода времени (нескольких лет) и характерны для всех типов горных пород. Они вызывают выполаживание общего угла наклона борта карьера за счет уменьшения площадок уступов.

Просадка – неравномерное вертикальное опускание площадок уступов и поверхности отвалов, сложенных высокопористыми рыхлыми породами естественной и нарушенной структуры под влиянием собственного веса, внешних нагрузок, увлажнения атмосферными осадками, динамических нагрузок и т. п. При просадках, как правило, не образуется сплошной поверхности скольжения. Обычно это наименее опасный вид нарушения устойчивости , однако он может служить причиной серьезных нарушений режима работы, аварий и травм.

Фильтрационные деформации,вызываемые подземными водами, разделяют на оплывание, выпор, механическую суффозию и фильтрационный вынос вдоль трещин.

Фильтрационный выпор – это нарушение устойчивости частично подтопленных песчаных откосов, происходит под действием сил тяжести и гидродинамического давления.

Механическая суффозия - это вынос мелких частиц из массива горных пород.

Жесткий фундамент

Если фундамент обладает жесткостью превосходящей жесткость пород основания, то такой фундамент по отношению к породе рассматривают как недеформируемый.

Жесткий фундамент – ф. напряжения в основании которого не полностью равны нагрузке, а деформации не соответствуют деформациям фундамента. Поэтому у жестких фундаметнтов в плоскости его соприкосновения с грунтом всегда возникают дополнительные напряжения, с помощью которых происходит перераспределение деформаций. Горбунов-Посадов предложил оценивать жесткость фунд по след. формуле:

Г = , где и μ₀ – модуль деформации и коэффициент поперечного расширения породы основания; E и μ – модульупругости и коэф Пуассона материала фундамента; l₁ – половина длины фундамента; h₁ – высота (толщина) фундамента; I – момент инерции сечения полосы.

Все фундаменты сооружения делятся на: абсолютно гибкие – земляные насыпи; практически гибкие – невысокие одноэтажные здания с разрезными балками покрытия; практически жесткие (большая часть зданий); абсолютно жесткие (элеваторы, печные трубы, доменные печи).

При Г<1 фундамент может считаться абсолютно жестким, при 1 Г 10 полоса рассчитывается как имеющая конечную жесткость.

Конструкции жестких фундаментов работают только на сжатие.

Если на жесткий фундамент действует вертикальная нагрузка, приложенная к центру, то вертикальные перемещения всех точек породы в контактной плоскости с фундаментом должны быть равны между собой. Деформации жестких фундаментов:

Расчет осадки во времени.

Осадка сооружений может развиваться в течение длительного промежутка времени. Устойчивость сооружений тесно связана с решением задач о характере уплотнения породы во времени.

Медленная неравномерная пластичная деформация горной породы под воздействием постоянной нагрузки называется ползучестью горной породы.

Возможность уплотнения породы во времени под действием давления от собственного веса сооружения определяет также величину сопротивления сдвигу пород основания, особенно глинистых отложений.

Процесс протекания осадок глинистых пород во времени и их величина зависят от: 1. От степени литофицированности грунтов. 2. От степени водонасыщенности грунтов. 3. От характера перераспределения давления между скелетом и поровой водой.

В общем случае величина осадки пород основания во времени S(t) равна сумме составляющих уплотнение при оттоке (фильтрации) воды из породы S_ф(t) и ползучести скелета породы S_п(t):

S(t)= S_ф(t)+ S_п(t)

Расчет осадки с использованием теории фильтрационной консолидации. 1. В полностью водонасыщенной породе все составные части несжимаемы. 2. Фильтрация в породе происходит с законом Дарси. 3. К_ф- величина const. 4. В породе отсутствуют структурные связи и внешнее давление считается приложенным мгновенно и вызывает возникновение пор. 5. Сопротивление сдвигу отсутствует по этому после приложения нагрузки начинается фильтрация воды из породы. 6. В скелете породы не возникают деформации ползучести, сразу после удаления воды осадка стабилизируется.

P=P_ск+H*ɤ_в

Закон Дарси υ = -kI= -k₀(δH/δz₀) δ-эта хуйня в другую сторону пишется

Продифференцировав получим:

δH/dt=C_u(δ2H/δz₀² )

C_u-коэфф консолидации С_u=K*(1+l₀)/a*ɤ_b

Это дифференциальное уравнение решается с помощью рядов Фурье и при граничных условиях: 1. t=0,0<z<h, H=P/γ_b 2. t=0, z=0, z=h

H=4P/πγ_b*сумму1/m*e^-mTy*sin mπz/h

S₀(t)=S_k*u u-степень уплотнения грунтов. S_k-конечная осадка T_u=π²*C_u/4h² – величина фактора времени. Время уплотнения двух разных по мощности, но одинаковых по свойствам слоёв можно определить: t₁/t₂=(h₁/h₂)²

Движение горных пород в откосах, выемках, карьерах.

Деформации пород в карьере начинаются сразу же после образования открытой горной выработки и происходят практически в течение всего срока службы.

Различают непрерывные и циклические процессы деформации. К непрерывным относятся оседания, осыпи, суффозионные и поверхностные оплывания; к циклическим – оползни, обрушения и т. д.

Оползень – относительно медленное сползание (смещение) масс горных пород, слагающих его откос (часто и его основание), происходящее по неподвижному массиву. Смещаемую массу называют оползневым телом, а поверхность, по которой перемещается оползневое тело, - поверхностью скольжения или поверхностью смещения.

Это наиболее распространенный и крупный вид нарушения устойчивости откосов, связанный с наличием в толще пород пластичных прослойков, слоев и слабых контактов. Поверхность скольжения может быть плоской, если она совпадает с контактами слоев, падающих в строну карьера. В однородных породах поверхность скольжения близка к круглоцилиндрической. В наиболее общем виде поверхность скольжения представляет собой комбинацию круглоцилиндрической и плоских поверхностей, совпадающих со структурными ослаблениями. Характерной чертой оползней является медленное (от нескольких месяцев до нескольких лет) развитие деформаций с последующим быстрым обрушением массива.

Обрушение – быстрое смещение породных масс или блоков и пачек горных пород, слагающих откос, сопровождающееся дроблением смещающей части массива (основное отличие от оползня – высокая скорость развития). Поверхность отрыва обрущающихся пород, как правило, совпадает с различного рода структурными ослаблениями массива и имеет наклон, превышающий угол внутреннего трения пород. Активная стадия обрушения протекает практически мгновенно, что представляет большую опасность для людей и механизмов, работающих на нижележащих уступах.

Оплывина – перемещение в виде потока насыщенных водой до текучего состояния некоторых разновидностей песчано-глинистых пород нарушенной структуры, которые растекаются по площадкам уступов под углом 4-6 ° и менее. Оплывины захватывают значительный объем породы, развиваются весьма интенсивно, часто приобретают катастрофический характер.

Осыпь– разрушение и смещение приповерхностной части крупных откосов. Осыпи формируются в течение значительного периода времени (нескольких лет) и характерны для всех типов горных пород. Они вызывают выполаживание общего угла наклона борта карьера за счет уменьшения площадок уступов.

Просадка – неравномерное вертикальное опускание площадок уступов и поверхности отвалов, сложенных высокопористыми рыхлыми породами естественной и нарушенной структуры под влиянием собственного веса, внешних нагрузок, увлажнения атмосферными осадками, динамических нагрузок и т. п. При просадках, как правило, не образуется сплошной поверхности скольжения. Обычно это наименее опасный вид нарушения устойчивости , однако он может служить причиной серьезных нарушений режима работы, аварий и травм.

Фильтрационные деформации,вызываемые подземными водами, разделяют на оплывание, выпор, механическую суффозию и фильтрационный вынос вдоль трещин.

Фильтрационный выпор – это нарушение устойчивости частично подтопленных песчаных откосов, происходит под действием сил тяжести и гидродинамического давления.

Механическая суффозия - это вынос мелких частиц из массива горных пород.