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: