Розробка методів прогнозування і попередження зсувів в укосах на підроблюваних територіях

Величини? pz, c, ц -? остійні для всієї призми зсуву, тому вираз для коефіцієнта стійкості укосу отримає вигляд:

  (13)

Лотковим способом змодельовано гідродинамічний вплив з урахуванням зміщень і деформацій земної поверхні, викликаних підземною розробкою, при різних мірах зволоження для імітації зсувів. Розраховано швидкості зрушення зсувів – потоків з урахуванням впливу зміщень і деформацій поверхні укосу. Визначені закономірності зміни швидкості зсувів – потоків з урахуванням змін в'язкості з глибиною сповзаючого шару при зсувах і деформаціях поверхні.

Виконано розрахунок і проектування протизсувних підпірних переривистих споруд. Розрахунок зроблений по граничних станах першої і другої груп, при цьому використано технічні характеристики матеріалів підпірних елементів і фізико-механічні властивості порід укосу.

Розрахунок підпірних споруд проводили виходячи з передумов:

підпірні елементи посідають змінну жорсткість на згинання, що залежить від параметрів перетину, класу бетону, згинаючого моменту, класу подовжньої арматури, її розміщення і кількості;

м'яка порода являє собою пружне середовище, що нелінійно деформується і характеризується коефіцієнтом постелі.

У залежності від розташування нижніх частин паль в м'яких породах укосу складено і вирішено систему рівнянь та вирішені числові приклади підпірних споруд з буронабивних паль, що забезпечують стійкість укосів.

Запропоновані методи розрахунку стійкості укосу та забезпечення протизсувних заходів, що попереджають формування зсувів, використано в методичних розробках факультету гірництва та геології Сілезького технічного університету.

 

 

На підставі теоретичних та експериментальних досліджень розв'язано актуальну наукову задачу, що полягає в розвитку методів прогнозування та запобігання зсувів – потоків в укосах під впливом осідань поверхні на підроблюваних територіях та в розробці протизсувних заходів, що забеспечуюють стійкість укосів в умовах техногенних впливів.

Основні накові та практичні результати роботи:

1. Вперше встановлено механізми виникнення і розвитку зсувів – потоків в укосах під впливом зміщень і деформацій земної поверхні при підземній розробці. Встановлено, що процес підземної розробки, який супроводжується появою зміщень, деформацій та осідань земної поверхні, створюючи напружений стан масиву укосу, приводить до утворення «русла», по якому переміщується нова маса ґрунту, що поступає з головної і бортових частин.

2. Вперше встановлено, що при зміні напруженого стагу грунту під час зсуву не лише його щільність може зростати до критичної; дотичні напруження та кут внутрішнього тертя грунту теж мають критичні значення.

3. Встановлено, що в анізотропних грунтових масивах доцільно розрахунок стійкості укосів провадити із застосуванням варіаційної задачі, в основі якої лежить передумова про руйнування грунту із зміщенням частини масиву як жорсткого елементу відносно іншого вздовж поверхні ковзання.

4. Встановлено, що напружено-деформований стан ґрунтового масиву потрібно розглядати в рамках теорії пружно-пластичних станів з використанням основних положень теорії пластичності і течії. Застосування схеми жорстко-пластичного тіла дозволяє одночасно розглядати поле деформацій, тим самим побудувати наближене рішення пружно-пластичних задач.

5. Уперше складені і вирішені диференційні рівняння, що характеризують головні напрями і головні майданчики сповзання укосів, дані геометричні характеристики положень ортогональних сімейств ліній ковзання.

6. Уперше модельований процес зміщення масиву ґрунту в укосах з урахуванням головних чинників гідродинамічного впливу і імпульсу прискорення зсувів-потоків, викликаних зміщенням і деформацією земної поверхні при підземній розробці.

7. Складено та вирішено варіаційні рівняння для визначення коефіцієнта стійкості і лінії ковзання з урахуванням сейсмічних сил, що генеруються імпульсом гірського удару, вирішені числові приклади.

8. Запропоновано методи розрахунку швидкості руху зсувів-потоків з урахуванням впливу зміщень і деформацій поверхні укосу, що має велике практичне значення в гірничих регіонах.

9. Розроблено інженерні методи по забезпеченню стійкості укосів із застосуванням пальових протизсувних конструкцій у вигляді пунктирних споруд.

 

 

1. Minimalizacja wpіywуw dziaіalnoњci gуrnictwa podziemnego na budowle podziemne i obiekty powierzchniowe metod№ konturowania gruntu / Kugiel M., Chudek M., Krawiec. W, i in. // Budownictwo gуrnicze i tunelowe. -? 2/1999. – S. 20-22.

2. Likwidacja szybu “Jakub” KWK “Murcki” uwzglкdniaj№ca wykorzystanie odpadуw kopalnianych i ochrony podziemnych wуd pitnych / Chudek M., Kugiel M., Podgorski K., Konior J. // Budownictwo gуrnicze i tunelowe. -? 4/1999. – S. 5-8.

3. Kugiel M. Okreњlenie statecznoњci zboczy z gruntуw spoistych // Budownictwo gуrnicze i tunelowe. -? 2/2000. – S. 40-41.

4. Chudek M., Wowk O., Kugiel M. Metoda geotechniczna stabilizacji zboczy i brzeїnych obszarуw niecek osiadania // Budownictwo gуrnicze i tunelowe. –? 3/2000. – S. 34-37.

5. Моделирование гидродинамического воздействия с учетом сдвижений и деформаций земной поверхности при подземной выработке как факторов, вызывающих смещение массива грунта в склонах / Кугель М., Худек М., Самедов Р. А., Ревякина Н. Ю. // Mat. IX Miedzynar. Symp. “Geotechnika 2000” – Gliwice – Ustroс. – Pol. Њl. – 2000. – Cz. II. – S. 257-265.

6. Chudek M., Wowk O., Kugiel M. Rozwi№zania inїyneryjskie przeciwdziaіania osuwiskom // Mat. Miкdzynar. Konf. “IV Szkoіa Geomechaniki” – Gliwice – Ustroс. – Pol. Њl. – 1999. – Cz. I. – S. 99-108

7. О влиянии горных ударов на поверхностные здания и сооружения / Вовк О., Кугель М., Завиша Е., Ивкина Н. // Przemysl wydobywczy – teraџniejszoњж i przyszіoњж – Krakуw – 1999 – AGH, S. 369-376.

8. Самедов Р. А., Кугель М. О возникновении и развитии оползней-потоков в склонах в дорожном строительстве при разработке полезных ископаемых // Мат. II міжнар. конф. “Інженерний захист територій і об'єктів у зв'язку з розвитком небезпечних геологічних процесів” – Київ, “Знання” – 2000. – С. 79-81

9. Вовк О. А., Кугель М. Оценка сейсмического влияния горных ударов на поверхностные объекты // Мат. II міжнар. конф. “Інженерний захист територій і об'єктів у зв'язку з розвитком небезпечних геологічних процесів” – Київ, “Знання” – 2000. – С. 85-88

 

 

Кугель М. Розробка методів прогнозування та попередження зсувів в укосах на підроблюваних територіях. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05. 15. 09 “механіка ґрунтів та гірських порід. ” – Інститут гідромеханіки НАН України. – Київ: – 2001.

Захищаються результати наукових досліджень в рамках важливої науково-технічної задачі, що полягає у розробці методів забезпечення стійкості укосів з м'яких гірських порід на основі вивчення закономірностей зміни фізико-механічних параметрів ґрунтових масивів у схилах та оголеннях під впливом посувань та деформації земної поверхні, викликаних розвитком мульди осідання при підземній розробці пластових родовищ, сейсмічними імпульсами, що генеруються гірськими ударами, транспортом та роботою важких гірничих та будівельних машин. Вивчено механізм втрати стійкості укосом, складеним анізотропними ґрунтами, під впливом факторів техногенної природи. Модельовано лотковим методом процес зміщення масиву ґрунту в укосі під впливом підземної розробки.

Опрацьовано та використано у практиці проектування методику розрахунку протизсувних підпірних споруд.

Ключові слова: переміщення, осідання, напружено-деформований стан, стійкість укосів, зсуви, протизсувні заходи.

 

 

Кугель М. Разработка методов прогнозирования и предупреждения оползней в откосах на подрабатываемых территориях. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05. 15. 09 “механика грунтов и горных пород. ”

- Институт гидромеханики НАН Украины. – Киев: – 2001.

Диссертация посвящена важной научно-технической задаче, состоящей в разработке методов обеспечения устойчивости грунтовых массивов в откосах на подрабатываемых территориях на основании закономерностей изменения физико-механических параметров грунтовых массивов в склонах и обнажениях, обусловленных развитием мульды оседания при подземной разработке, сейсмическими импульсами, инициируемыми горными ударами, а также работой тяжеловесного горного и строительного оборудования.

На основе установленной системы исходных деформационных и прочностных параметров грунтов откоса в естественном залегании и при воздействии техногенных факторов изучен механизм потери устойчивости откосом под влиянием развивающейся мульды оседания в сочетании с динамическими факторами, установлена степень влияния интенсивности долговременных и импульсных деформационных процессов в теле откоса на напряженно-деформированное состояние откосов при зарождении и развитии оползня. Разработаны решения на основе положений теории пластичности и течения для жесткопластических перемещений, оценены компоненты главных напряжений, составлены и решены дифференциальные уравнения, позволяющие установить геометрические характеристики положений ортогональных семейств линий скольжения.

Изучены механические, фильтрационные и другие параметры

с учетом анизотропии грунтов и определены их критические характеристики, влияющие на устойчивость откосов. Составлены

и решены вариационные уравнения по определению оптимального запаса прочности для откосов, состоящих из различных типов грунтов. Построены оптимальные варианты линий скольжения при обрушении откоса в зависимости от реальных свойств грунтов и массива.

В работе моделируется лотковым методом процесс смещения массива грунта в откосе с учетом факторов гидродинамического воздействия и импульса ускорения оползней – потоков под влиянием подземной разработки.

Разработана и использована в практике проектирования методика расчета противооползневых подпорных сооружений по предельным состояниям на действие расчетных нагрузок и воздействий.

Ключевые слова: перемещения, оседания, устойчивость откосов, оползни, динамические воздействия, противооползневые мероприятия.

 

 

M. Kugiel. Prognostication methods development and warning of landslides in slopes on under worked territories. Manuscript.

Dissertation on competition for a candidate degree in technical sciences specialty 05. 15. 09 “soils and rocks mechanics” – Ukraine. – NAN Hydromechanics Institute, Kyiv: – 2001.

Are on the defensive the results of scientific researches within the frameworks important scientific and technical task being in steadiness guaranteeing methods development slopes in soils on change conformities to natural laws study base of physical-mechanical parameters of soil massifs in slopes and nude under influence of displacement and deformations of green surface, called by trough development of settling attached to underground development of stratum deposits, seismic impulses, generated by mountain blows, by transport and work of difficult mining and building engines. Learned a steadiness loss mechanism in slope, formed by anizotropical soils, under factors influence of technogenetical nature. Soil massif displacement process in slope under influence of underground development by trough method is modeled.

The results are improved in projection practice into the service of computation methods of counterslides buildings.

Key words: shift, settling, tensely-deformed state, steadiness of slopes, landslides, and counterslides arrangements.