Способ определения устойчивости скального массива

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ СКАЛЬНОГО МАССИВА, включающий измерение азимутов и углов падения трещин с последующим разделением трещин на системы и выделением сдвигоопасных систем, измерение длины трещин и расстояния между ними, определение модуля деформации пород по массиву, коэффициентов трения и сцепления сдвигоопасной поверхности и расчет коэффициента . запаса устойчивости массива, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет учета характеристик межтрещинных целиков, дополнительно измеряют длину межтрещинньк целиков, определяют коэффициенты трения и сцепления межтрещинных целиков и модуль деформации пород в зоне трещин, а коэффициенты трения и сцепления С сдвигоопасной поверхности определяют из следующих соотнощений: (Л t-rp - максимальная длина трещин где в сдвигоопасных системах; 2 fj - минимальная длина межтрещинных целиков в сдвигоопасных системах; fC Ец - модуль деформации пород о в массиве (по целикам); 9 ЕТР модуль деформации пород У в зоне трещин, коэффициент трения пород по трещинам; - коэффициент трения пород по целикам, . . - коэффициент сцепления пород по трещинам, С ц - коэффициент сцепления пород по целикам.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

Ц

РЕСПУБЛИН (1Ю (111

З(51) Е 21 С 39 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCH0lVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ. длину межтрещинных целиков, определя. ют коэффициенты трения и сцепления межтрещинных целиков и модуль деформации пород в зоне трещин, а коэффициенты трения1 Ч и сцепления С сдвигоопасной поверхности определяют из следующих соотношений:

С + е„+е тр

rPe IL тр е

ЕЦ тр C тр

1 " fö

c„

СЦ (21) 3629029/22-03 (22) 01.07.83 (46) 15. 12.84. Бюл. М 46 (72) Ю.А.Фишман и Л.С.Мирошникова (71) Всесоюзный ордена Ленина проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт "Гидропроект" им. С.Я.Жука (53) 622.289(088.8) (56) 1. Газиев 3.Г. Устойчивость скальных массивов и методы их закрепления. M., Стройиздат, 1977, с. 22-28.

2. Ухов С.Б. и др. Построение инженерно-геологических и геомеханических моделей массивов горных пород для решения инженерных задач.—

"Гидротехническое строительство", У 3, 1981, с. 25-28. (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ СКАЛЬНОГО МАССИВА, включающий измерение азимутов и углов падения трещин с последующим разделением трещин на системы и выделением сдвигоопасных систем, измерение длины трещин и расстояния между ними, определение модуля деформации пород по массиву, коэффициентов трения и сцепления сдвигоопасной поверхности и расчет коэффициента запаса устойчивости массива, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности за счет учета характеристик межтрещинных целиков, дополнительно измеряют максимальная длина трещин в сдвигоопасных системах; минимальная длина межтрещинных целиков в сдвигоопасных системах; модуль деформации пород в массиве (по целикам); модуль деформации пород в зоне трещин; коэффициент трения пород по трещинам; коэффициент трения пород по целикам, коэффициент сцепления пород по трещинам; коэффициент сцепления пород по целикам.

1129351

tg9Е

Ц p E тр

Изобретение относится к строительству сооружений на скальном основании и подземнь1х сооружений„в скальном массиве, например плотин, туннелей, каналов и т.п. 5

Известен способ определения устойчивости скального массива, включающий измерение азимутов и углов падения трещин, разделение трещин на системы (группы трещин с близкими !О значениями азимутов и углов падения), выделение сдвигоопасных систем коэффициентов трения и сцепления пород по трещинам и расчет коэффициента запаса устойчивости (1).

Недостатком данного способа является низкая точность измерений.

Известен способ определения устойчивости скального массива, включающий измерение азимутов и углов 2п падения трещин с последующим разделением трещин на системы и выделением сдвигоопасных систем, измерение длины трещин и расстояния между ними, определение модуля деформации 25 пород по массиву, коэффициентов трения и сцепления сдвигоопасной поверхности и расчет коэффициента запаса устойчивости Г23.

Однако в известном способе не учитывается наличие межтрещинных целиков, что приводит к ошибкам при определении устойчивости скального массива.

Цель изобретения — повышение точности определения устойчивости скального массива.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определе- 4О ния устойчивости скального массива, включающему измерение азимутов и углов падения трещин с последующим разделением трещин на системы и выделением сдвигоопасных систем, измерение длины трещин и расстояния между ними, определение модуля дефор» мации пород по массиву, коэффициентов трения и сцепления сдвигоопасной поверхности и расчет коэффициента запаса, устойчивости массива, дополнительно измеряют длину межтрещинных целиков, определяют коэффициенты трения и сцепления межтрещинных целиков и модуль деформации пород в зоне

55 трещин, а коэффициенты трения Ч и сцепления С сдвигоопасной поверхности определяют из следующих соотношений:

Е„ треф тр р u Q тр н „с„.е„с„

С=

I е„е, где p — максимальная длина трещин в сдвигоопасных системах; — минимальная длина межтрещинных целиков .в сдвигоопасных системах;

E — модуль деформации пород

Ч в массиве (по целикам);

E — модуль деформации пород в зоне трещин;

1 1 — коэффициент трения пород по трещинам; Ч вЂ” коэффициент трения пород по целикам;

С вЂ” коэффициент сцепления нотр род по трещинам; — коэффициент сцепления по E . род по целикам.

На фиг. f изображены две системы трещин (система 1 и К), вид в плане; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1.

На чертеже приведены следующие обозначения: а(, — азимут падения, P — - угол падения; 4 — кратчайшее расстояние между трещинами одной системы (шаг трещин); Отр — длина трещин 6 — длина межтрещинных цеЭ Ц ликов, Пример. Проводилось определение устойчивости скального массива при строительстве Ингури ГЭС с целью проектирования заложения верхового откоса, располагаемого в зоне выветривания и разгрузки.

Массив представлен известняками и доломитами, заполнитель трещин— глина и дробленый материал.

С помощью компаса измеряли азимуты и углы падения трещин, в результате статической обработки которых были выделены шесть систем:

1 о -110 -130 Р =50-60 6 К =350-10 о /3 =70-80 в d,=200-260î 15-20о и А=330-300 р =15-20 о(=50-80 p =--50-60

Ф at=190- 220 р =70-80

Исходя из условия, что сдвигоопасными будут системы, идущие субпараллельно направлению сооружения (откоса), либо составляющие с его

29351

Ец

1 р+ Рц тр

По формулам Ð тр

Р С +Р

Ец о рассчитали коэффициенты трения и сцепления возможной двигоопасной поверхности

25 О 7+30:5 2 0.1 0

Получили 6 - -, - — - --0 8

25+30 5,2

У У

20

Методом сдвига скальных блоков (т.е. путем приложения к вырубленным над трещиной и в межтрещинном целике 0 скальным блоком предельных касательных нагрузок (< ) при различных норпр мальных нагрузках (Д ) и построения графика зависимости между ними, характеризующегося управлениемГ =6Ф К+С ъ определяли коэффициенты трения и ! сцепления пород по трещинам и межтрещинным целикам. Получились =0 7

7р э, э (ц 1 Оу С р =1,0 кr/см С, =2,2 кг/см

3 11 осью не более 45 и падающие в сто- рону откоса, определили, что сдвигоопасными являются системы и и ч, сочетание которых может привести к смещению массива, например, в виде клиновидных блоков по лоткообраз ной поверхности.

Наряду с измерением азимутов и углов падения измеряли длины трещин, кратчайшее расстояние между ними, длины межтрещинных целиков.

При этом наиболее опасными для сооружения считали максимальную дли-. ну трещин и минимальную — межтрещинных целиков. Для сдвигоопасных систем ii(Ы=350-10, р =70-80 ) и 7ч (К=330-30 и =15-20 ) были получены следующие расчетные параметры трещиноватости: (., =25 м, Р„=2 м, cl =1-10 м.

Путем приложения нагрузки штампами определяли модуль деформации (Е) пород в зоне трещин и по массиву.

Получили Е =5 т/см, Е =30 т/см .

Е TÐ С "тр

Ет ц н

2500 1 0+200 2 -2-1

2500+200

Далее методом предельного равновесия получили коэффициент запаса устойчивости массива Ку=1,25, который вьппе, чем коэффициент, (Ку=1,05), полученный с помощью способа-прототипа, что дает возможность назначить более крутой угол заложения откоса и уменьшить объем скальной выемки либо отказаться от дренирования массива и проходки специальных дренажных штолекТаким образом, достоинство пред,лагаемого способа состоит в том, что путем учета дополнительного геометрического параметра поверхности смещения (величины межтрещинных целиков), прочностных свойств последних Я -q и С), а также учета деформационных свойств пород в зоне трещин получают более точные значения коэффициента запаса устойчивости массива, что в конечном. итоге позвоЮ лит проектировать более экономичные сооружения.

1129351

Тираж 564 „ мн pg,ф

El+a. Ад

Фсм 2

Заказ 9420/25

Подписное фн.пна,п ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4