Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
П
ЕТРОЗАВОДСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (ПетрГУ)
ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
кафедра ГОРН ОГО ДЕЛА
В.Г. Симагин
ГЕОМЕХАНИКА ОГР |
курс лекций и методические указания
для студентов специальности “ОТКРЫТЫЕ ГОРНЫЕ РАБОТЫ”
Петрозаводск 2007 г
СОДЕРЖАНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ 4
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ГЕОМЕХАНИКИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ 7
ЭТАПЫ СТАНОВЛЕНИЯ ГЕОМЕХАНИКИ ОГР 13
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ КУРСА «ГЕОМЕХАНИКА ОГР» 14
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 16
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ В ГЕОМЕХАНИКЕ ОГР 17
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ 17
ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ 20
Раздел 1 напряженное состояние массива горных пород. Общая характеристика геомеханических процессов. Устойчивость массивов 22
1.1. МЕХАНИКА ГОРНЫХ ПОРОД. ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ, УЧИТЫВАЕМЫЕ ПРИ ОЦЕНКЕ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД 23
1.1.1. Реологические свойства грунтов 27
1.1.2. Предельно-напряженное состояние грунтов 28
1.1.3. Определение физико-механических характеристик пород в массиве 28
1.1.4. Учет и оценка трещиноватости породы в массиве 31
1.1.5. Прогноз изменений в массивах горных пород 33
1.1.6. Физико-механические характеристики вечномерзлых четвертичных отложений 34
1.2. НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИРОДНОГО МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД 36
1.2.1. Геостатические напряжения в Земной коре 40
1.2.2. Гравитационные силы и гравитационный перенос 41
1.2.3. Геодинамические напряжения 47
1.2.4. Деформации и напряжения в горных породах 47
1.2.5. Внутренний механизм разрушения горных пород 49
1.2.6. Особенности деформирования горных пород 50
1.2.7. Оценка напряженного состояния и деформаций массивов 53
1.2.8. Гипотезы напряженного состояния массива горных пород 54
1.2.9. Прогнозирование напряженно-деформированного состояния массива и геомеханичесих процессов 56
1.3. УЧЕТ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ (ИГУ) ПРИ ОЦЕНКЕ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ И НАЗНАЧЕНИИ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАПАСА УСТОЙЧИВОСТИ 58
1.3.1. Специальные горнотехнические характеристики 60
1.3.2. Формы залегание горных пород и их оценка 61
1.3.3. Деформации горных пород 62
1.4. ИЗМЕНЕНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКЕ (ОГР) 70
1.5. ГОРНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 74
1.5.1. Влияние технологии работ (технологические параметры) на интенсивность геомеханических процессов 75
1.5.2. Влияние буро-взрывных работ (БВР) 77
1.5.3. Учет дополнительных нагрузок от оборудования 79
1.5.4. Учет нагрузки от буро-взрывных работ 80
1.5.5. Другой метод учета нагрузок 80
1.5.6. Учет криволинейности борта 80
1.6. СКЛОНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ, ДВИЖЕНИЕ ГРУНТОВ НА СКЛОНАХ И ОТКОСАХ 82
1.6.1. Общие замечания 82
1.6.2. Механизм деформирования и разрушения карьерных откосов 86
1.6.3. Условия для образования оползней 89
1.6.4. Особенности развития оползней в глинистых грунтах 90
1.6.5. Типы оползней (по Ф.П. Соваренскому) 90
1.6.6. Классификация оползней 90
1.6.7. Характеристики оползня 91
1.6.8. Признаки оползневых явлений 92
1.7. УСТОЙЧИВОСТЬ МАССИВОВ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАБОТ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ 93
1.7.1. Общие положения по устойчивости массивов 93
1.7.2. Основные направления технологии обеспечения устойчивости выработок 95
1.7.3. Методы расчета устойчивости карьерных откосов 96
1.7.4. Типовые схемы расчета устойчивости уступов бортов карьеров и отвалов 101
1.7.5. Графо-аналитические методы расчета устойчивости откосов 103
1.7.6. Проверка устойчивости склона с заранее известной поверхностью скольжения 104
1.7.7. Проверка устойчивости склона при неизвестной заранее поверхности скольжения 105
1.7.8. Глинистые и трещиноватые твердые породы средней крепости 106
1.7.9. Устойчивость твердых (скальных) горных пород 106
1.7.10. Меры борьбы с оползнями 108
1.7.11. Устройство котлованов и траншей в сухих и маловлажных грунтах с вертикальными стенками без креплений 109
1.7.12.Разработка котлованов и траншей с наклонными стенками без креплений 110
1.7.13. Расчет устойчивости откосов борта карьера 111
1.7.14. Устойчивость отвалов 119
1.8. УКРЕПЛЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД 127