Смекни!
smekni.com

Разработка обоснованного проекта устойчивого борта карьера (стр. 2 из 3)

Усредненная величина удельного сцепления

,

где С1. .3- удельное сцепление пород, l1. .3- длина участков линии скольжения:

По схеме находим: l1 =24 м, l2 = 200 м, l3 = 350 м

Тогда

=0,51 МПа

Усредненный удельный вес пород

,

где

- удельный вес пород всех типов, m1,2,3 - вертикальная мощность пластов пород всех типов:

Средний по блоку удельный вес определяется как средневзвешенный в соответствии с долевым участием разных типов пород

,

где S1,2,3- площадь блока, занимаемая различными породами, Si- общая площадь i-го вертикального блока.

0,025 мН/м3

= 0,033 мН/м3

0,0345 мН/м3

Величина нормального напряжения

, где
- средний по i-му вертикальному блоку удельный вес пород, МН/м3, hi- высота i-го блока, м,
- угол между направлением
и вертикалью.

= 0,025 * 14 * cos2 52є = 0,13 мН/м2

= 0,033 * 128 * cos2 45є = 2,11 мН/м2

= 0,0345 * 130 * cos2 25є = 3,68 мН/м2

Усредненный угол внутреннего трения

= 28,3є

Результаты расчетов усредненных показателей заносим в таблицу на схеме.

2. Обоснование устойчивого результирующего угла откоса борта карьера

2.1 Определение расчетных усредненных свойств массива

Коэффициент запаса устойчивости - это величина, показывающая относительное превышение прочности массива по сравнению со сдвигающимися напряжениями. Для карьеров со сроком службы до 25 лет можно принять Кзу=1,3, более 25 лет - Кзу =1,4.

По условию срок службы карьера 25 лет, значит, Кзу = 1,3.

Для определения угла откоса борта с заданным запасом используют известную зависимость H = f (a), где Н - высота откоса, а = его угол, Кзу = 1.

Параметры определим по расчетным механическим свойствам:

= 0,51/1,3 = 0,39 МПа

= arctg (tg 28,3є / 1,3) = 22,5є

Расчетная высота вертикального обнажения пород:

= (2*0,39/0,034) *ctg (45є - (22,5є /2)) = 34 м

H' = Н / Н90 (р) = 360/35 = 10,59

2.2 Определение проектного угла устойчивого плоского откоса

По величине H' и

на графике Фисенко определяем угол устойчивого откоса
=35є.

На схеме поперечного сечения месторождения строим результирующую линию устойчивого откоса борта под углом

.

3. Построение наиболее вероятной линии скольжения в проектном борту

Это теоретически обоснованное положение поперечного сечения поверхности, по которой деформация сдвига пород откоса вероятна в наибольшей степени, то есть расчетная величина коэффициента запаса устойчивости по ней является минимальной.

Определим фактическую высоту вертикального обнажения усредненных пород массива

=
= 50 м

На глубине Н90 от верхней площадки борта проводим горизонтальную линию.

Из верхней бровки откоса опустим вертикальный луч, который является линией направления наибольшего главного напряжения в точке а, из которой проводят луч под углом сдвига

= 45є - 28,3є/2 = 30,85є к вертикали. Этот угол является постоянной величиной, определяющей в каждой точке массива направление касательных напряжений (сдвига) по отношению к направлению наибольших главных напряжений.

Средний угол наклона дуги линии скольжения

= (35+28,3) /2= =31,65є.

Вертикаль из т. d показывает вероятное положение трещины отрыва при деформации откоса. Размер площадки fc называют шириной призмы скольжения.

4. Расчет общей устойчивости проектного плоского откоса борта

Использование усредненных свойств пород в расчетах обуславливает значительные ошибки в определении угла откоса с заданными Кзу. Поэтому требуется проверка проектного откоса по условию его устойчивости.

Для откосов, сложенных разнопрочными породами, для расчета величины коэффициента запаса устойчивости обычно используют "метод алгебраического сложения сил".

Расчет сил в блоках выполнен по формулам:


Таблица 4.

Расчет сил по линии скольжения

Номер блока i Ширина В, м Высота h, м Удельный вес пород γ, мН/м3 Сила тяжести Р, мН Угол сдвига β, град Касательная сила Т, мН Нормальная сила N, мН Угол внутреннего трения φ, град Сила трения Fт, мН Удельное сцепление С, МПа Длина основания блока L, м Сила сцепления Fс, мН
1 50 50 0,034 85 48 63,2 56,9 30,3 33,2 0,49 76 37,2
2 51 70 0,034 121,4 47 88,8 82,8 30,3 48,4 0,49 72 35,3
3 50 82 0,034 139,4 40 89,6 106,8 30,3 62,4 0,49 66 32,3
4 52 88 0,035 160,0 37 96,4 127,9 27,5 66,6 0,56 65 36,4
5 50 89 0,035 155,8 33 84,9 130,7 27,5 68,0 0,56 60 33,6
6 50 83 0,035 145,3 25 61,4 131,7 27,5 68,6 0,56 57 31,9
7 51 71 0,035 126,7 22 47,5 117,5 27,5 61,2 0,56 55 30,8
8 52 55 0,035 100,1 19 32,6 94,6 27,5 49,2 0,56 55 30,8
9 51 37 0,035 66,0 15 17,1 63,8 27,5 33,2 0,56 53 29,7
10 50 27 0,035 47,3 11 9 46,4 27,5 24,2 0,56 51 28,6
Сумма сил - - - - - 590,5 515,0 326,6

Коэффициент запаса устойчивости

, где
-

удерживающие силы: сумма сил трения и сумма сил сцепления соответственно,

- сдвигающие силы: сумма касательных сил, МН.

=
= 1,43

Принятый проектный угол откоса борта

удовлетворяет условию устойчивости откоса с усредненными свойствами пород.

5. Расчет местной устойчивости проектного откоса из глинистых пород