Способ определения устойчивости скальных массивов

 

Изобретение относится к методам определения устойчивости к сдвигу скальных массивов. Цель изобретения - расширение возможности использования и повышение точности получаемых результатов для массивов с системами трещин, только частично вскрытыми горной выработкой или обнажением . На исследуемом массиве измеряют азимут и углы падения трещин с последующим разделением трещин на системы и выделением сдвигоопасных систем. На последних измеряют длины 1 тре- П1ин, шяг трещин и определяют длины Д1 межтрещинных целиков по формуле А1 1Тр(а/ам- 1), где 1Т - среднее значение длины трещин данной системы; а - среднее значение шага трещин; модальное значение шага трещин. На основании геомеханических полевых и лабораторных испытаний Измеряют модули Ец и ЕТр деформации, коэффициенты трения tg qj,, и tg(p и сцепления Сц и СТп пород по целикам и трещинам. По полученным параметрам рассчитывают приведенные коэффициенты трения и сцепление по сдвигоопаснои поверхности по формулам. 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11} (5))5 Е .21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4658377/28 (22) 02.01.89 . (46) 07.01.91. Бюл..". - 1 (71) Всесоюзный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт "Гидропроект" им. С.Я.М(ука (72) А.С.Копытин и Л.С.Мирошникова (53) 622.289 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1 129351, кл. Е 21 С 39/00, 1983, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ

СКАЛЬНЫХ МАССИВОВ. (57) Изобретение относится к методам определения устойчивости к сдвигу скальных массивов, Цель изобретения — расширение возможности использования и IIoBbIIIIHHp. точности получаемых результатов для массивов с системами трещин, только частично вскрытыми горной выработкой или обнажениИзобретение о;носится к методам определения устойчивости к сдвигу скальных массивов и может быть использовано при строительстве .различных сооружений в скальном массиве.

Цель изобретения — расширение возможности использования и повышение точности получаемьп результатов для массивов с системами трещин, частично вскрытыми горной выр"боткой или обнажением.

На чертеже показана условная сеть (модель) трещин прерывистого типа и геометрические параметры этой сети в массиве песчанников.

На чертеже приведены приведены следующие обозначения: ем. На исследуемом массиве измеряют .азимут и углы падения трещин с последующим разделением трещин на системы и выделением сдвигоопасных систем.

На последних измеряют длины 1- трет шин, шаг трецин и определяют д ины 1 межтрещинных целиков по формуле

Ь1 = 1, (а/а — 1) где 1 — средтр М Тр нее значение длины трецин данной системы; а - среднее значение шага трещин; а,„ — модальное значение шага трец1ин. На основании геомеханических полевых и лабораторных испытаний измеряют модули Е и Е деформации, коэффициенты тренин tg y и rgb„ и сцепления Сц и Сто пород по целикам и трещинам. По полученным параметрам рассчитывают приведенные коэффициенты трения и сцепление по сдвигоопасной поверхности по формулам. 1 ил. z tt — азимуты падения;

f3 т,тт — углы падения трецин; а — шаг трещин (ширина межтрещинного целика);

1 т — длина трещин; 1 — длина межтрещинного целика.

Пример . Проводилась проверка углов заложения откосов,- эапроектированных для строительства котлована здания ГЭС.

Массив на участке строительства сложен разноэернистыми песчаниками юрского периода, простирающимися в субширотном направлении и падающими на север под углом 10 — 20

Была проведена трещинная съемка, обнажений, в результате которой

1619063 были определены шипы и геометрические параметры сети трещин. Измерялись азимуты и углы падения трещин и строились диаграммы трещиноватости с выделением систем трещин в массиве.

Для классификации трещин по масштабу (порядку) измерялись длина 1., трещины и их раскрытие. Измеряли также шаг а трещин . 10

На основании проведенных полевых геомеханических испытаний были измерены модули деформации пород по це.лику, Е > коэффициенты трения и сцепление по целику и по трещине, соответственно tgg и С„и tgg и С

Коэффициенты сцепления С.„ и С пород соответственно; по целику и трещинам.

На основании дополнительно прове-.. денных лабораторных испытаний образ цов были измерены плотность пород {

I модуль деформации для заполнителя трещин с учетом пристеночного слоя

Е > и величина. временного сопротив- 25 лейия пород сжатию КС., Вследствие того, что для данного массива удалось провести лишь единичные измерения длин межтрещинных 30 целиков, этот параметр был определен по формуле

1 а

61=1. (— --1),, тр ам

35 где 1 среднее значение длины тре щин данной системы; а -среднее значение шага трещин; а -модальное значение шага треМ щин, определяемое на основании статистической обработ-. ки, измеренных величин шага

Q трещин.

На Основании анализа Ориентировки 45 систем трещин по отношению к простиранию и падению откосов были определены сдвигоопасные системы и построена модель сдвигоопасных систем трещин.

Как следует из этой моделир системы 50 отсекающих трещин I и подсекающих II образуют прогнозируемую призму обру-; шения, поверхность смещения в которой образована частично за счет трещин, частично — за счет целиков. По полу1 ченным параметрам были рассчитаны приведенные (интегральные) значения коэффициента tgq трения и сцепление по сдвигоопасной поверхности с:

Ец тр ЕЧтр Р, 1 1 Е Ч ц

tgq - — —---т

Еи

1 + — - 1 тР Ет

С,р+ 61C„

С

+ 1тр

При значениях параметров: 1 а

= 25 м; 1 = 2 м; Е = 30000 кг /см

Етр = 5000 кг/см; с {Рц= 1 0 сф = ()7; С = 2 2 кг/см; С = 1,0 кг/см получили tgg = 0,8; С = 1,09.

Коэффициенты устойчивости при дальнейшей работе по оценке углов заложения запроектированных откосов рассчитывались по методу предельного равновесия. Расчет этих коэффициентов согласно изобретению дал возможность рекомендовать для котлованов здания ГЭС более крутые, чем предполагалось, откосы, что существенно сократило объем скальной выемки.

Изобретение позволяет расширить применение методов расчета устойчивости для условий, когда отсутствует возможность получения достаточного количества натурных измерений величин межтрещинных целиков.

Формула изобретения а (— --1) ам

Й=

1 где 1„. — среднее значение длины трещин данной системы;

Способ определения устойчивости скальных массивов, включающий изме- рение азимутов и углов падения треЪ щин, длины трещин с последующим разделением трещин на системы и выделением сдвигоопасных систем, измерение модулей деформации, коэффициентов трения и сцепления пород по целикам и по трещинам, определение длины межтрещинных целиков и расчет приведенных значений коэффициентов трения и сцепления по сдвиго-опасной поверхности, о т л и ч а ю, шийся тем, что, с целью расширения возможности использования и повышения точности получаемых результатов для массивов с системами трещин, частично вскрытыми горной выработкой или обнажением, дополнительно измеряют величину шага трещин, а длину 1 межтрещинных целиков определяют по формуле

1б19063 среднее значение шага треа ц — модульное значение шага трешин ° цин;

Efo(q„g )

Х (М„Py)

Сосставитель В.Тальвойш

Редактор В.Данко Техред Л.Сердюкова Корректор Н.Ревская

Заказ 38 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæroðîä, ул. Гагарина,101