Основные требования к расчету прочности края карьера

Прочность борта карьера – важный показатель, контроль над которым дает возможность избежать аварийных ситуаций и защитить рабочих. Для расчета предела прочности инженерам необходимо решить 4 важных вопроса.

Факторы, влияющие на устойчивость края

На прочность откоса карьера влияет множество факторов. Все их можно сгруппировать в 3 основные группы:

1 – геологические

Прочность зависит от почвенного состава, состава и состояния лесного массива вдоль оврага. Оценивая все параметры, необходимо рассчитать устойчивость откоса и выбрать комплекс мер по защите от деформации во время работ;

2 – гидрогеологические

К указанным выше факторам добавляется влияние подземных вод, которые могут приводить к изменению кислотно – щелочного баланса почвы, а также набуханию, разрушению, оплыванию края и возникновению суффозии. В данном случае следует применять химические методы анализа при оценке прочности борта, а также применять более серьезную механическую защиту от деформации края обрыва;

3 – технологические

Проведение работ в карьере невозможно без оценки состояния края обрыва. Любое нарушение в технологии подготовки, оценки прочности и проведении работ может привести к разрушению края и обрушению породы на дно карьера. Кроме прочих, следует учитывать такой фактор, как скорость работ. При быстрой выработке карьера прочность края значительно снижается, увеличивая риск обрушения.

Борт карьера не имеет однородной структуры и формы. Зачастую на одном карьере можно наблюдать несколько вариантов формы края (прямой, выпуклый, вогнутый). Расчет общей прочности должен вестись с учетом всех параметров, так как каждый вариант формы имеет свой показатель прочности:

• прямой – демонстрирует максимальный показатель устойчивости;

• выпуклый – наиболее уязвим к внешнему воздействию, и грозит обрушением выпуклой части;

• вогнутый – также демонстрирует низкую устойчивость и грозит обрушением края карьера.

При расчете устойчивости все факторы следует рассматривать в комплексе.

Как рассчитать показатель устойчивости

Устойчивость – это качество края карьера, благодаря которому борт сохраняет форму, устойчивость внешнему воздействию и прочность на протяжении длительного времени. Проведение предварительных расчетов позволяет определить угол приложения внешнего воздействия, благодаря чему сохранится угол наклона края, его поверхность, что позволит предотвратить оползание и разрушение края. Для расчета угла наклона отвала применяются специальные формулы, номограммы, показывающие зависимость высоты борта от таких параметров, как порода, ее прочность, устойчивость к деформации.

Проведение измерений и расчетов

Проведение расчетов осуществляют инженерным методом: вычисление предельного показателя равновесия откосов проводят, используя параметры потенциальны участков скольжения. Наиболее популярным, среди инженерных, можно считать метод расчета однородного откоса, при круглоцилиндрической форме поверхности, по которой потенциально может сползти край.

Также часто используется методика, согласно которой расчет ведется по плоской поверхности. Расчет зависит от угла потенциального падения края. Для этого метода необходимо придерживаться двух правил:

• при превышении показателя угла падения породы над углом внутреннего трения, следует применять формулу для плоской формы сползания. Ее применение актуально в том случае, когда необходимо провести подрезку контактов между породами, при этом имеются различные виды разрушения (разломы, углубления), падение которых превышает угол внутреннего трения;

• в том случае, если край имеет слоистую или однородную структуру, необходимо использовать форму расчета для плоскоцилиндрической поверхности сползания края.

Чем более тщательная проверка и оценка прочности края будет проведена, тем надежнее будут защитные мероприятия, и, соответственно, ниже вероятность обрушения края и оползания борта на дно котлована. При расчетах нельзя упускать из виду даже самые незначительные, на первый взгляд, детали.

Предотвращение обрушения

Ключевой причиной деформации и обрушения борта карьера является наличие воды. Грунтовые воды, напитанные влагой почвы, мокнущее дно карьера – все эти факторы существенно снижают прочность борта и осложняют работу. Прежде, чем приступать к работам и расчетам, следует продумать эффективную систему дренажа почвы. Система каналов позволит отвести значительное количество жидкости, организовать водосборные резервуары, которые могут в дальнейшем использоваться в работе. в том случае, если эти мероприятия не помогают, а на борту карьера образовался клин, грозящий оползанием, необходимо максимально уменьшить его вес. Для этого применяют метод выполаживания, благодаря чем удается повысить прочность борта.