Способ укрепления откосов

Способ укрепления откосов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при строительстве каналов, отводящих русла рек от карьерных полей. Цель - обеспечение безопасности и сокращение объема вскрышных работ в массиве с зоной тектонического разлома (ТР) 3, сложенной слабыми породами (СП) при формировании уступов карьера. Для этого на ширину ТР 3 бурят вертикальные и наклонные ряды скважин 4 ниже потенциальных поверхностей скольжения 6 и 7 укрепляемого 8 и нижележащего 9 уступов вдоль их верхних бровок. С верхней площадки откоса уступа устанавливают в скважины 4 сваи 5. Причем нижние концы свай 5 заглубляют ниже потенциальных поверхностей скольжения 6 и 7 двух смежных уступов. Затем ведут выемку СП до поверхности равноустойчивого контура откоса на ширину ТР 3 и соединяют верхние концы свай 5 плитой. Формируют на плите из твердеющей смеси промежуточный контур подпорной стенки (ПС) вышележащего уступа. Под защитой этого промежуточного контура бурят скважины, устанавливают сваи, вынимают СП и скрепляют сваи плитой на нижележащем уступе и формируют на нем промежуточный контур ПС. После этого формируют предельный контур ПС вышележащего формируемого уступа с углом откоса, равным углу откоса этого уступа в скальных породах. Цикл работ повторяют до возведения предельных контуров ПС на всех уступах. Одновременно с формированием предельного контура нижнего уступа формируют сопряжение последнего нижнего уступа с нижележащим горизонтом карьера. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 02 0 17/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 (21) 4600027/23-03 (22) 31.10.88 (46) 23.08.90. Бюл. М 31 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, специальным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу (2) Ю,M. Николашин, В.П. Будков, В.М. Ратушный и Б,Г. Холодарь (53) 622.271 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1084370, кл. Е 02 О 17/20, 1981.

Фисенко Г.Л. Укрепление откосов в карьерах. — М,; Недра, 1974. (54) СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ ОТКОСОВ (57) Изобретение относится к гидротехническому строительству и м.б. использовано

„„Я2„„1587138 А1 при строительстве каналов, отводящих русла рек от карьерных полей, Цель — обеспечение безопасности и сокращение объема вскрышных работ в массиве с зоной тектонического разлома (TP), сложенной слабыми породами (СП) при формировании уступов карьера. Для этого на ширину TP бурят вертикальные и наклонные ряды скважин 4 ниже потенциальных поверхностей скольжения 6 и 7 укрепляемого 8 и нижележащего 9 уступов вдоль их верхних бровок.

С верхней площадки откоса уступа устанавливают в скважины 4 сваи 5. Причем нижние концы свай 5 заглубляют ниже потенциальных поверхностей скольжения 6 и 7 двух смежных уступов. Затем ведут выемку СП до поверхности равноустойчивого контура откоса на ширину TP и соединяют верхние концы свай 5 плитой, Формируют на плите из твердеющей смеси промежуточный кон1587138 тур подпорной стен ки (П С) вы шел ежа щего уступа. Под защитой этого промежуточного контура буряг скважины, устанавливают сваи, вынимают СП и скрепляют сваи плитой на нижележащем уступе и формируют на нем промежуточный контур ПС. После этого формируют предельный контур ПС вышележащего формируемого уступа с углом

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при строительстве каналов, отводящих русла рек от карьерных полей, а так же при укреплении бортов карьеров.

Цель изобретения — обеспечение безопасности и сокращение объема вскрышных работ в массиве с зоной тектонического разлома, сложенной слабыми породами.

На фиг.1 изображена фаза бурения вертикальных и наклонных рядов скважин и установка свай на первом уступе, вертикальный разрез, на фиг.2 — фаза формирования железобетонной плиты на верхних концах свай; на фиг.3 — фаза наращивания промежуточного контура будущей подпорной стенки первого уступа и фаза установки свай и железобетонной плиты на втором уступе; на фиг.4 — фаза формирования предельного первого и промежуточного контура второго уступа; на фиг.5 — фаза формирования предельных контуров уступов; на фиг.6 — фаза формирования сопряжения нижнего уступа с нижележащим горизонтом; на фиг.7 — фаза укрепления подпорной стенкой, вид сверху.

Способ осуществляют следующим об083GM.

Вне зоны тектонического разлома, сложенной слабыми породами, производят выемку пород известными техническими средствами до горизонта 1. До вскрытия участка тектонического разлома, сложенного слабыми породами 2, определяют проектное положение верхней бровки 3 первого (верхнего) укрепляемого уступа и производят бурение вертикальных и наклонных рядов скважин 4, устья которых располагают на всей ширине тектонического разлома.

Скважины 4 бурят на глубину, обеспечивающую воэможность крепления нижних концов свай 5 ниже потенциальных поверхнос; ей 6 и 7 скольжения будущих укрепляемого 8 и нижележащего 9 уступов, Расположение в массиве потенциальной поверхности 6 скольжения первого 8, пооткоса, равным углу откоса этого уступа в скальных породах. Цикл работ повторяют до возведения предельных контуров ПС на всех уступах.,Одновременно с формированием предельного контура нижнего уступа формируют сопряжение последнего нижнего уступа с нижележащим горизонтом карьера.2 з,п. ф-лы, 7 ил. верхности 7 скольжения второго 9 уступов в тектоническом разломе определяют известным способом, Количество рядов и свай 5 в рядах определяют в зависимости от ширины В тектонического разлома и действующего оползневого (горного) давления. В скважины 4 опускают сваи 5., нижние коны которых заглубляют на 3-5 м ниже потенциальной поверхности 7 скольжения и закрепляют их в породах цементацией. До установки свай

5 определяют положение вогнутой поверхности 10 равноустойчивого откоса первого уступа в рыхлых породах, которая по конфи15 гурации и местбположению близка к потенциальной поверхности 6 скольжения. Длину свай 5 выбирают таким образом, чтобы их верхние концы можно было связать железобетонной плитой.11 толщиной не менее 1 м.

20 Длину вертикальной сваи определяют по формуле

f=h+ A+m, где E- длина сваи, м;

4 — длина замка сваи, м;

25 m — толщина железобетонной плиты; м;

Л h — разность отметок в точках пересечения вогнутой поверхности равноустойчивого откоса и поверхности 7 скольжения первого и второго уступов по оси вертикаль30 ной скважины (отметки получают в результате графоаналитического построения указанных поверхностей), м.

Длину наклонных свай определяют по формуле

35 Ь, = 3/cosa, где 4 — длина наклонной сваи, м; а — угол наклона скважины, град.

После установки свай 5 по первому уступу 8 производят выемку слабых пород 2

40 на участке 12 по всей ширине тектонического разлома до эоны крепких (скальных) пород 13 и до вогнутой поверхности 10 равноустойчивого контура откоса. обнажая при этом верхние концы свай 5, к которым

45 закрепляют арматуру. устанавливают опалубку 14 и формируют железобетонную плиту 11 (монолитное тело ростверка). Затем

1587138 опалубку 14 наращивают при послойной укладке твердеющей смеси, с помощью которой формируют промежуточный контур 15 будущей подпорной стенки первого уступа

8 (с выпуском арматуры на поверхность для окончательного формирования будущего предельного контура уступа 8 на последующем этапе работ), а с верхней площадки 16 второго уступа 9 бурят скважины 4 и устаI навливают сваи 5 для укрепления второго

I уступа 9 на ширину В тектонического разлома аналогично, как для первого уступа. После установки свай 5 и закрепления их

I нижних концов ниже потенциальной поверхности 17 скольжения, построенной для второго 9 и нижележащего 18 уступов, производят на участке 12 выемку иэ второго

9 уступа слабых пород до вогнутой поверхности 10 равноустойчивого окоса, обнаI ! жая при этом верхние концы свай 5 . Концы свай связывают железобетонной плитой 11, толщину которой выбирают с учетом нагрузок от.первого уступа. Наращивая опалубку

14 на железобетонной плите 11, формируют промежуточный контур 15 откоса второго 9 уступа и снизу вверх наращивают подпорную стенку 19 первого уступа 8, начиная с зоны 20 сопряжения. Для этого устанавливают опалубку 21 и формируют предельный контур 22 первого уступа 8 и производят дозакладку его тела твердеющей смесью, тем самым формируя предельный контур первого уступа, обеспечивающий угол откоса на участке тектонического разлома равным углу откоса в скальных породах.

Учитывая, что "опасным сечением" подпорной стенки является зона 20 сопряжения, ее усиливают арматурой или более прочным материалом с учетом возможности увеличения толщины будущей стенки в зависимости от действующего ополэневого давления.

Укрепление нижележащих уступов производят в той же последовательности ана.логичным путем, а на последнем (нижнем) уступе 23 промежуточный контур 15 и его я сопряжение 24 с нижележащим горизонтом

25 и предельный контур 22 формируют из

II твердеющей смеси (возможно с добавкой водостойкого цемента) в один прием с дозакладкой выработанного пространства и формированием предельного контура вышележащего уступа. При этом сопряжение

24 последнего уступа с нижележащим горизонтом 25 усиливают из расчета действующих нагрузок от оползневого давления и реакций от укрепленной вышележащей эоны.

03а >Ь! >QI и В

25

35

45

55

Минимальную толщину подпорной стенки 19 в зоне сопряжения 20 двух ниж1 I них уступов определяют из соотношения где aI — ширина призмы обрушения, м;

bI — минимальная толщина массивной подпорной стены в i-й зоне сопряжения двух уступов, м;

QI — ополэневое (горное) давление в I-й зоне сопряжения уступов, МПа; .и — коэффициент запаса, доля единицы;

 — ширина тектонического разлома, м;

R — сопротивление срезу подпорной стенки из твердеющей смеси, МПа.

Для повышения эффективности укрепления после вскрытия горизонтов в зоне тектонического разлома создают щель по будущему контуру 26 откоса скального уступа и призматические врубы 27, которые при формировании промежуточного контура заполняют твердеющей смесью.

Пример. Реализация предлагаемого способа рассмотрена на примере строительства отводного канала при следующих исходных данных: высота К борта канала на участке пересечения крупного крутопадающего тектонического нарушения 40 м; количество уступов 3; высота уступов 14, 15 и

12 м; углы наклона откосов уступов в скальных породах 75 град,в рыхлом заполнителе

20-30 град; угол падения тектонического нарушения 85 град, Горизонтальная (по простиранию уступов) мощность тектонического нарушения, включающего рыхлый наполнитель mr 20м, горизонтальная (вкрест простирания уступов), як более 200 м, вертикальная (от кровли, отм, + 69, до почвы, отм. + 24 м, рыхлого наполнителя), m до

45 м. Прочностные свойства скальных пород: сцепление 100 МПа, угол внутреннего трения 26 град, рыхлого заполнителя: сцепление 0,1 МПА, угол трения 10 град, твердеющей закладки: сцепление 1,6 МПА, угол трения 26 град. Ширина а бермы обрушения

12 м; оползневое давление Q 0,05 МПа; сопротивление R срезу подпорной стены иэ твердеющей закладки, R 0,5 МПа; коэффициент и запаса устойчивости укрепленного уступа 1,5 доля ед.

Последовательность операций по формированию проектного контура борта канала (с параметрами, соответствующими окальным породам на участке крупного крутопадающего тектонического нарушения) следующая, После вскрытия кровли кристаллического фундамента и крупного тек1587138 тонического нарушения производят предварительное щелеобразование и эаоткоску стенок тектонического нарушения буровзрывным способом. Предварительное щелеобразование обеспечивает заоткоску первого скального уступа под требуемым углом. Производят оформление клиновидных врубов (в крутопадающих стенках) со сходящейся гранью, падающей в сторону массива. Затем выполняют выемку рыхлого заполнителя тектонического нарушения за предельным контуром на глубину ниже подошвы первого уступа на 0,2 — 0,3 высоты этого уступа. При этом угол наклона равноустойчивой вогнутой поверхности в рыхлом заполнителе определяют с коэффициентом запаса устойчивости, равным 1, Ширина клиновидного вруба равна ширине бермы, «гол наклона грани призмы с падением в

:.:торону массива не более 75, а расстоячие ат контурного ряда скважин, образующих грань, до бровки тектонического нарушения, определяется по формуле а =1,65 hex х стц75 = 0.45 Ь!.

Затем производят слоями заполнение выемки твердеющей смесью на всю ширину тектонического нарушения. При этом со сТороны откоса (по предельному контуру) возводят опалубку до отм,гор. + 54 м, Далее возводят опалубку выше гор, + 54 м с оформлением искусственного откоса 1-ro уступа твердеющей смесью.

По окончании сроков охватывания твердеющей смеси опалубка снимается и используется до возведения искусственного нижележащего уступа гор. + 39 м, Для чего предварительно производят выемку до равноустойчивого контура рыхлых пород после производства предварительного щелеобраэования для заоткоски уступов в скальных породах и создания клиновидных врубов в от нках тектонического нарушения. Глуби.на выемки может достигнуть кровли кристаллического фундамента или при условии

его глубокого залегания может быть определена по формуле

h, -= -h. + A h, где Л П = 2/3 h>.

Расстояние h> от равноустойчивого контура в рыхлых породах тектонического нарушения до предельного контура уступа нижнего горизонта определяется положением нижней бровки второго уступа и равно ширине бермы на гор. + 39 и 27 м. Основание третьего уступа полностью заполняется твердеющей смесью, т.е, в пределах всей выемки.

10 мб

Минимальная толщина массивной подпорной стены в зоне сопряжения двух уступов определяют по формуле

0,3 а >О >—

Q и В где b> = 0,3; ai = 3,6 м или b< = 3 м.

Формула изобретения

1. Способ укрепления откосов, включающий вскрытие укрепляемого участка уступа, бурение вертикальных и наклонных рядов скважин ниже потенциальной поверхности скольжения уступа вдоль его верхней бровки, установку в них свай с верхней площадки откоса уступа, выемку слабых пород и возведение подпорной стенки, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью обеспечения безопасности и сокращения обьема вскрышных работ в массиве с зоной тектонического разлома, сложенной слабыми посадами при формировании уступов карьера, скважины бурят на ширину тектонического разлома, а установку свай производят до вскрытия укрепляемого участка формируемого уступа, причем нижние концы свай заглубляют ниже потенциальных поверхностей скольжения двух смежных уступов, а выемку слабых пород ведут до поверхности равноустойчивого контура откоса на ширину указанного тектонического разлома, после чего соединяют верхние концы свай плитой и формируют на ней из твердеющей смеси промежуточный контур подпорной стенки вышележащего формируемого уступа, затем под защитой указанного промежуточного контура производят бурение скважин, установку свай, выемку слабых пород и скрепление свай плитой на нижележащем уступе и формируют на нем промежуточный контур подпорной стенки, после чего формируют предельный контур подпорной стенки вышележащего формируемого уступа с углом откоса, равным углу откоса указанного уступа в скальных породах, затем цикл работ повторяют до возведения предельных контуров подпорных стенок на всех уступах.

2. Способпоп.1.отличающийся тем, что одновременно с формированием предельного контура нижнего уступа формируют сопряжение последнего нижнего уступа с нижележащим горизонтом карьера, 3. Способ по и 1, отличающийся тем, что после вскрытия укрепляемого участка создают щель по формируемому контуру откоса скального уступа и призматические врубы в стенке разлома, которые при формировании промежуточного контура заполняют твердеющей смесью, 1587138

1587138

1587138

Составитель M.Ñàâåëüåâà

Техред М.Моргентал Корректор М.Самборская

Редактор Л.Зайцева

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2402 Тираж 542 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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