Условия предельного равновесия массивов горных пород в откосах
Основное условие предельного равновесия массива – это соотношение Морра-Кулона.
,
где - угол внутреннего трения
- сцепление породы в массиве
и являются преобладающими характеристиками прочности ГП в массиве.
В теории предельного равновесия рассматривается два случая предельного напряжённого состояния:
1. Когда предельное напряжённое состояние выполняется в любой точке массива.
2. Когда это условие справедливо лишь по внутренней его границе, являющейся поверхностью скольжения.
В первом случае задачу решают аналитически, т.е. определяют критические нагрузки на массив и характер поверхности, вдоль которой возможно его разрушение.
Во втором случае применяется поверхность скольжения, для которой рассматривается равновесие возможной призмы обрушения с использованием соотношения Морра-Кулона. Этот метод разработал Кулон в 1776 году и получил дальнейшее развитие.
Метод решения задач для первого случая называется методом предельного напряжённого состояния сыпучей среды, а для второго случая – методом предельного равновесия сыпучей среды.
Чтобы определить устойчивость необходимо отыскать наиболее слабые поверхности внутри откоса и сравнить действующие по ним удерживающие и сдвигающие силы.
Наиболее слабой для данного откоса будет та поверхность, где отношение
,
Если это отношение будет равно 1, то поверхность предельно напряжённая, а угол откоса α предельный.
Отношение удерживающих сил к силам, стремящимся сдвинуть призму возможного обрушения по поверхности скольжения, является мерой устойчивости откоса. Если n=1, то откос будет находится в предельном равновесии.
.
114. Призма возможного обрушения откосов, виды поверхностей скольжения. Коэффициент запаса устойчивости
Призма возможного обрушения откосов
Это массив ограниченный плоскостью откоса и поверхностью скольжения.
Если разделить призму возможного обрушения на вертикальные блоки I, II, III…. и сравнить сдвигающие и удерживающие силы в каждом из них вдоль поверхности скольжения, то в верхней части откоса будут преобладать сдвигающие силы, а в нижней удерживающие.
Виды поверхностей скольжения
Формы поверхностей скольжения и их положение в массиве зависит от строения его строения, высоты и угла откоса, а также от наличия трещин, ослабленных контактов и др.
1 и 2 – поверхности скольжения в неослабленном массиве
3 – поверхность скольжения полностью проходит по поверхности ослабления
4 и 1 – поверхность скольжения проходит частично по поверхности ослабления и частично по неослабленному массиву (2 и 5)
При отсутствии в откосе неблагоприятно расположенных поверхностей ослабления, поверхность скольжения является монотонной, близкой по форме к круглоцилиндрической.
Характерным для такого вида поверхности скольжения является наличие в верхней её части вертикального участка (элемент отрыва) – Н90.
,
где - сцепление породы в массиве
- угол внутреннего трения
- удельный вес пород
Участок возникает под действием растущих напряжений при стремлении оползающего массива сохранить в начальный период развития оползня внутреннюю связность, повернуться вокруг нижней бровки откоса.
Коэффициент запаса устойчивости
Различают расчётный и фактический коэффициенты запаса устойчивости.
Расчётный совокупно учитывает необходимость запасов устойчивости для обеспечения работы откоса как инженерного сооружения и возможную погрешность при расчётах.
Рассмотрим некоторые причины, оказывающие влияние на выбор расчётного коэффициента запаса устойчивости:
1. Исходные характеристики прочности пород определяются с погрешностью до ±7 %.
2. Изменяемость пород – их свойств – во времени приводит к снижению сопротивления сдвигу до 20÷30 %.
3. Неточность учёта трещиноватости массива так же приводит к существенной погрешности.
4. Неточность определения динамических нагрузок при взрывных работах, при работе тяжёлого оборудования достигает ±15÷20 %.
5. Ошибки (неточности) самих методов расчёта могут достигать ± 5÷6 %.
Возможно влияние и ряда других факторов, поэтому значение расчётного коэффициента запаса устойчивости для данного откоса принимается исходя из наличия тех или иных факторов, т.е. n есть функция от n-го количества факторов:
,
,
До настоящего времени выбор величины расчётного коэффициента запаса устойчивости оставался эмпирическим.
Для большинства откосов на ОГР он применяется не менее 1,2.
В большинстве расчётных методах для определения параметров откоса, обеспечивающих заданную степень устойчивости вводят в прочностные характеристики массива пород. Эти характеристики получили название расчётных:
, ,
И по ним определяют параметры откоса методами предельного равновесия.
Иногда вместо коэффициента запаса устойчивости предлагают применять оценку устойчивости откоса по уровню риска нарушения устойчивости.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|