ISSN 1991-3087
Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100
Яндекс.Метрика

НА ГЛАВНУЮ

Совершенствование расчетной схемы устойчивости откосов на слабом основании неограниченной мощности

 

Хмырова Елена Николаевна,

Низаметдинов Фарит Камалович,

Омарова Асель Куандыковна,

Карагандинский государственный технический университет, кафедра маркшейдерского дела и геодезии.

 

На основании аналитического расчета устойчивости откоса на слабом основании большой мощности приведены расчетные параметры отвала и мощность подошвенной оползни с выпором основания. Фактические деформации распространены на отвалах № 4 и 7 Качарского карьера. Основными причинами нарушений устойчивости являются низкая несущая способность переувлажненных пород основания отвалов, низкая прочность глинистых пород, складируемых в отвалы, которые зачастую замачиваются (нижняя часть первого яруса) паводковыми водами, превышение предельной высоты нижних ярусов и несоблюдение технологического режима отсыпки.

 

При разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом часто возникает необходимость определения параметров откосов, расположенных на слабом основании большой мощности. Такие задачи возникают, в частности, при складировании вскрышных пород на территориях пересыхающих водоемов (отвалы Качарского карьера), либо в случаях, когда в нижней части стратиграфического разреза борта карьера присутствуют мощные горизонты слабых песчано-глинистых пород, отличающихся более низкими прочностными характеристиками по сравнению с породами вышележащих горизонтов (южный и юго-западный борт Качарского карьера).

В случае залегания в основании откоса слабого слоя большой (неограниченной) мощности поверхность скольжения представляет собой сложную линию переменной кривизны, состоящую из трех участков – дуг окружностей. Данная расчетная схема и её аналитическое решение детально рассмотрена в работе [2].

Исследуем зависимости параметров предельного откоса от сцепления пород слабого основания. Результаты расчетов приведены в таблице 1.

 

Таблица 1.

Значения параметров предельного откоса.

Параметры

Сцепление основания k', кПа

15,0

12,5

10,0

7,5

5,0

Предельная высота Нпр, м

14,6

13,6

12,5

11,3

10,0

Выпор L, м

3,9

4,5

4,7

4,8

4,9

Заглубление h, м

4,3

4,2

4,1

4,0

3,8

Ширина призмы обрушения r, м

6,2

5,8

5,4

5,0

4,1

 

График зависимости параметров предельного откоса от сцепления пород слабого основания приведен на рисунке 1.

Полученная зависимость описывается уравнением

, м                                                                                           (1)

Приведенное линейное соотношение позволяет определить предельную высоту первого яруса по известному сцеплению, а также решать обратную задачу, связанную с оценкой фактической величины сцепления пород основания.

Аналогично построим графики зависимостей ширины выпора основания, максимального заглубления поверхности скольжения и ширины призмы возможного обрушения (рисунок 2).

Зависимости параметров предельного откоса описываются уравнениями

, м;

, м;                                                                                                    (2)

, м.

Профиль предельного откоса первого яруса приведен на рисунке 3.

Выполним оценку проектного контура многоярусного отвала № 4 в соответствии с проектными значениями, приведенными на рисунке 3.

Параметры предельного откоса при высоте пятиярусного отвала 58 м:

- предельный генеральный угол отвала 12º;

- ширина призмы обрушения r = 5,2 м;

- ширина выпора у основания L = 11,1 м.

 

Рис. 1. График зависимости предельной высоты откоса от сцепления пород слабого основания.

 

Рис. 2. Графики зависимостей параметров предельного откоса от сцепления пород слабого основания: 1 - ; 2 - ; 3 - .

 

Рис. 3. Профиль откоса первого яруса отвала № 4.

 

Исходя из полученного значения генерального угла, назначаем рекомендуемые конструктивные параметры профиля отвала. Ширина площадки между первым и вторым ярусами для исключения выдавливания пород слабого основания должна составлять не менее 60 метров, а ширина площадок между вторым и вышележащими ярусами - не менее 40 м. При указанных параметрах фактический генеральный угол отвала составит 11,8º.

Выполненные расчеты свидетельствуют о том, что проектные параметры отвала № 4 на слабом основании являются предельными, что влечет за собой развитие деформаций и нарушения устойчивости отвала.

 

Литература

 

1. Попов И.И., Шпаков П.С., Поклад Г.Г. Устойчивость породных отвалов. - Алма-Ата: Наука, 1987. - 224 с.

2. Долгоносов В.Н. Расчет предельной высоты откоса на слабом основании для Качарского месторождения // Вестник КазНТУ. Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева № 3(73), 2009. - С 84-87.

3. Мероприятия по обеспечению устойчивости отвалов карьера Качарского ГОКа в рабочей зоне до подхода к приоткосной зоне. - Санкт-Петербург: Гипроруда, 1997.

 

Поступила в редакцию 27.09.2010 г.

2006-2019 © Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов.
Все материалы, размещенные на данном сайте, охраняются авторским правом. При использовании материалов сайта активная ссылка на первоисточник обязательна.