Курсовая работа: Разработка обоснованного проекта устойчивого борта карьера

Рисунок 1 Поперечное сечение месторождения по лежачему боку залежи: А -нижняя бровка проектного борта карьера; Н - высота борта карьера

Таблица 1.

Исходные данные

Номер варианта	1
Глубина карьера, Н, м	360
Мощность песчано-глинистых отложений, m1 , м	15
Мощность сильнотрещиноватых скальных пород, m2 , м	200
Срок службы карьера, лет	25

Таблица 2.

Физико-механические свойства образцов пород и их структурные особенности в массиве

Тип пород и их свойства
Песчано-глинистые отложения	Сильно трещиноватые скальные	Средне трещиноватые скальные
Удельный вес , МН/м3	0,025	0,034	0,035
Удельное сцепление С0 , МПа	0,03	11,4	11,6
Угол активного внутреннего трения , град	21	33	30
Среднее расстояние между трещинами, , м	-	0,24	0,5

1. Условия залегания и физико-механические свойства пород массива

1.1 Определение коэффициента структурного ослабления и удельного сцепления пород в массиве

Так как свойства пород заданы для образцов пород, их необходимо пересчитать на условия массива.

Удельное сцепление - это прочность породы на сдвиг, то есть минимальное касательное напряжение, при котором происходит смещение одной части породы по отношению к другой.

Интенсивность трещиноватости - это количество трещин, приходящихся на 1 погонный метр массива , где - среднее расстояние между трещинами всех систем, м.

Коэффициент структурного ослабления можно определить эмпирической формулой

,

где а - коэффициент, учитывающий прочность образца (Со) и характер трещиноватости, Н - высота откоса, для которого производятся геомеханические расчеты, м. Глинистые наносы можно считать монолитными, для них Ксо = 0,8 и сцепление их в массиве снижается незначительно.

Степень снижения прочности характеризуется величиной коэффициента структурного ослабления , где С, Со - удельное сцепление пород в массиве и образце соответственно, МПа. Зная Ксо , можно вычислить для всех типов скальных пород их удельное сцепление в массиве

С = Ксо * Со.

Результаты вычислений представлены в таблице 3.

1.2 Обоснование угла внутреннего трения и удельного веса пород в массиве

Угол внутреннего трения пород - это угол предельного равновесия, при котором одна часть породы относительно другой находится в равновесии при полном отсутствии сцепления между этими частями. Для снижения влияния ошибки в расчете сил трения, которая может привести к завышению расчетной устойчивости откоса, принимают величину tg всех типов пород в расчетах на 10% ниже: tg = 0.9 * tg, откуда

= arctg (0.9*tg).

Удельный вес пород в равной степени оказывает влияние на величину как касательных (разрушающих) сил, так и сил трения, поэтому в расчетах принимается = .

Результаты расчетов свойств пород в массиве занесены в таблицу 3 и в таблицу на схеме.

Таблица 3.

в образце			в массиве
породы	Со			l		Kсо	C	а
Песчано-глинистые отложения	0,03	21	0,025	-	-	0,8	0,02	0	19	0,025
Сильно трещиноватые скальные	11,4	33	0,034	0,24	4,17	0,04	0,49	3	30,3	0,034
Средне трещиноватые скальные	11,6	30	0,035	0,5	2,0	0,05	0,56	3	27,5	0,035

1.3 Усреднение физико-механических свойств массива

Из т. А (нижняя бровка откоса) проводим линию плоского откоса АВ под углом к горизонтали . Дугу линии скольжения проводят следующим образом: от верхней бровки откоса В отмеряют 0,25*Н - 0,25* 360 = 90 м, по верхней площадке (т. С). Из конца этого отрезка проводят луч под углом сдвига наиболее прочных пород массива к вертикали, или 30⁰ . Из нижней бровки проводят луч под тем же углом к откосу. Пересечение перпендикуляров, восстановленных к этим лучам в т. А и В, указывает центр дуги линии скольжения. Призма САВ является участком усреднения свойств пород.

Усредненная величина удельного сцепления

,

где С_{1. .3} - удельное сцепление пород, l_{1. .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

,