АНАЛІЗ ПІДХОДІВ ЩОДО ВИЗНАЧЕННЯ МІЦНІСНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГІРСЬКИХ ПОРІД ДЛЯ ПРОГНОЗУ ЗСУВОНЕБЕЗПЕЧНОСТІ УКОСІВ

  • Олександр Станіславович Ковров Національний технічний університет «Дніпровська політехніка» https://orcid.org/0000-0003-3364-119X
  • Роман Миколайович Терещук Національний технічний університет «Дніпровська політехніка» https://orcid.org/0000-0003-4509-2511
Ключові слова: фізико-механічні властивості порід, зчеплення, кут внутрішнього тертя, коефіцієнт запасу стійкості укосу, зсувонебезпечність

Анотація

Стаття базується на порівняльному аналізі сучасних підходів з використанням детерміністичних, статистичних та графоаналітичних моделей і методик визначення міцнісних властивостей м’яких гірських порід для прогнозу зсувонебезпечності укосів. Для оцінки стійкості природних схилів та техногенних укосів найчастіше використовується критерій руйнування Кулона-Мора, основними величинами якого є зчеплення (С) та кут внутрішнього тертя (φ). Детерміністичний підхід передбачає отримання значень цих характеристик в результаті лабораторних випробувань зразків м’яких порід на зсувних пристроях під впливом дотичних і нормальних навантажень. Проте ці розрахункові значення залежить від того, яким чином побудувати пряму дотичну до кругів Мора, що є суттєвим недоліком. Імовірнісний підхід щодо визначення міцнісних властивостей враховує певний діапазон значень С та φ порід в мінливих геокліматичних умовах для адекватного прогнозу стійкості і зсувонебезпечності укосів.

В статті представлено результати розрахунків стійкості гіпотетичних укосів з висотами 20 м та 30 м отримані за допомогою детермінованих параметрів С і φ та ймовірнісними діапазонами значень цих показників.

Запропоновано графоаналітичний підхід визначення міцнісних характеристик гірських порід. Обґрунтовано методику визначення міцнісних властивостей грунту чи гірських порід через побудову кривої граничних станів за трьома точками дотично до граничних кругів Мора, що відповідають межам міцності на розтягування, стискання і зрушення. Наукова новизна методики полягає у поєднанні результатів лабораторних випробувань зразків порід на стискання та зрушення, аналітичному визначенні межі міцності на розтягування за формулою та побудові кривої граничних станів. Практичне значення запропонованого способу побудови паспорта міцності гірських порід полягає в можливості більш точно обчислювати фізико-механічні властивості порід та прогнозувати процеси їх руйнування.

Біографії авторів

Олександр Станіславович Ковров, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка»

докт. техн. наук, доцент, професор кафедри екології та технологій захисту навколишнього середовища

Роман Миколайович Терещук, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка»

канд. техн. наук, доцент, доцент кафедри будівництва, геотехніки та геомеханіки

Посилання

1. Shashenko A. N. Some tasks of statistical geomechanics / A. N. Shashenko, S. B. Tulub, E. A. Sdvizhkova. – Kyiv: University Publishing House “Pulsary”, 2002. – 302 p.
2. Coulomb, C. A. (1776). Essai sur une application des regles des maximis et minimis a quelquels problemesde statique relatifs, a la architecture. Mem. Acad. Roy. Div. Sav., vol. 7, pp. 343–387.
3. Soils. Methods of laboratory determination of strength and deformation characteristics: DSTU B В.2.1-4-96. – Kyiv: State Committee of Ukraine for Urban Development and Architecture, 1997. – 96 p.
4. Kovrov O. S. Investigation of physical and mechanical properties of subsident soils at the Yevpatoriyskaya ravine located in the City of Dnepropetrovsk / O. S. Kovrov, O. V. Solodyankin, N. N. Ruban // Scientific Bulletin of the National Mining University. – 2015. – Vol. 1. – P. 15–20.
5. Sdvizhkova O. A. Statistical estimation of clay rocks strength properties / O. A. Sdvizhkova, O. S. Kovrov, T. V. Mnyshenko // Proceedings of scientific papers of NMU. – 2018. – No. 54. – P. 240–252.
6. Kendall M. Statistical conclusions and relationships / M. Kendall, A. Stuart. – Moscow: The main division of the physical and mathematical literature of the Nauka Publishing House, 1973. – 900 p.
7. Popov V.N. Controlling the stability of open pit slopes / V. N. Popov, P. S. Shpakov, Yu. L. Yunakov. – Moscow: Publishing house of the Moscow State Mining University, publishing house “Gornaya kniga”, 2008. – 683 p.
8. Rosenblueth E. Point estimates for probability moments. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1975. – Vol. 72 (10). – pp. 3812–3814.
9. Temporary guidelines for managing the stability of the quarries sides in non-ferrous metallurgy / Ministry of Non-Ferrous Metallurgy of the USSR, Unipromed. – Moscow, 1989. – 127 p.
10. Guidelines for determining the inclination angles for quarry sides, slopes of benches and dumps of constructed and operated quarries. – Leningrad: VNIMI, 1972. – 163 p.
11. Shashenko A. N. Geomechanics / A. N. Shashenko, V. P. Pustovoitenko, E. A. Sdvizhkova. – 2nd ed., rev. – Kiev: Novy Druk, 2016. – 528 p.
12. Mine rocks. Methods for determining the tensile strength under uniaxial compression: GOST 21153.2-84 (Methods for determining the tensile strength under uniaxial compression). – Moscow: IPK Publishing House of Standards, 2001. – 16 p.
Опубліковано
2020-08-28
Розділ
МЕХАНІКА ҐРУНТІВ ТА ФУНДАМЕНТИ