НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ Гідромеханіки

Кугель Мирослав

УДК 622.083+721.011

РОЗРОБКА МЕТОДІВ ПРОГНОЗУВАННЯ

І ПОПЕРЕДЖЕННЯ ЗСУВІВ В УКОСАХ

НА ПІДРОБЛЮВАНИХ ТЕРИТОРІЯХ

05.15.09 Механіка ґрунтів та гірських порід

Автореферат дисертації

на здобуття вченого ступеня

кандидата технічних наук

Київ 2002

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Інституті гідромеханіки Національної академії наук України.

Науковий керівник – доктор технічних наук, професор Вовк Олексій Онуфрійович, Інститут гідромеханіки НАН України, головний науковий співробітник.

Офіційні опоненти – доктор технічних наук, в. о. директора Українського інституту досліджень навколишнього середовища і ресурсів при Раді національної безпеки і оборони України Трофимчук Олександр Миколайович.

- доктор технічних наук, професор, головний науковий співробітник Інституту механіки НАН України ЛУГОВИЙ Петро Захарович

Провідна установа – Національна гірнича академія України

Захист відбудеться 25.04.2002 р. о 14 годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 26.196.01 при Інституті гідромеханіки НАН України за адресою: м. Київ, вул. Желябова, 8/4.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту гідромеханіки НАНУ.

Автореферат розісланий 22.03.2002 р.

Учений секретар

Спеціалізованої вченої ради

доктор технічних наук Кріль С.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Як показує аналіз літературних джерел і практики ведення гірських робіт, при розробці корисних копалин відбувається переміщення земної поверхні в горизонтальному і вертикальному напрямах. Осідання земної поверхні виражаються зсувами і деформацією породного масиву, що створюють несприятливі умови для стійкості породного масиву і активно впливають на утворення і розвиток зсувів-потоків. Крім того, на порушення стійкості укосів впливають гірські удари, що викликають сейсмічні імпульси, які у водонасиченому ґрунтовому масиві різко зменшують міцнісні параметри м'якої породи, створюють тиксотропне розрідження і сильно збільшують гідростатичний тиск, що призводить до зсувних явищ в укосах

Недостатня вивченість негативних впливів підземної розробки, сейсмічних імпульсів, що виникають від гірського удару, динамічних впливів від пересування важких транспортних засобів, різкого зменшення міцнісних параметрів м'якої породи при зливових дощах або штучному зволоженні з втратою стійкості укосів не дають можливості правильно оцінити їх напружено-деформований стан, застосувати раціональні інженерні методи забезпечення стійкості укосів в районах розробки корисних копалин, яка по суті викликає деформації і руйнування житлових будинків, промислових і виробничих споруд.

Вище викладене характеризує актуальність проблеми, яка базується на необхідності проведення наукових досліджень з розробки методів прогнозу та методики розрахунку стійкості укосів на територіях, що підробляються, розробки ефективних протизсувних заходів, що забезпечують стійкість укосів в умовах техногенних впливів.

Зв'язок роботи з науковими програмами і планами. Робота виконана автором згідно з планом НДР Інституту гідромеханіки НАН України 1999-2000 р. “Дослідження взаємодії ударних вибухових хвиль з елементами конструкцій і споруд в породному масиві” та НДР “Розробка методів прогнозування напружено-деформованого стану грунтових схилів та укосів під дією природних і техногенних факторів” (затвердженою вченою радою ІГМ НАНУ, протокол № 12 від 7 листопада 2000 р.), в яких автор приймав участь як виконавець, а також відповідно до договорів з Сілезьким технічним університетом по розробці протизсувних заходів на поверхні шахт Верхньо-Сілезького вугільного басейну 1996-2000 рр. в яких автор брав активну участь.

Мета роботи. На основі комплексних експериментально-теоретичних досліджень розробити наукові основи і методики розрахунку стійкості укосів на територіях, що підробляються, з урахуванням негативних

впливів деформацій від підземних гірничих робіт, сейсмічних імпульсів, що викликаються гірськими ударами, різких змін міцнісних параметрів при зволоженні і розрідженні ґрунтового масиву від циклічних динамічних впливів на поверхні, розробити ефективні інженерні протизсувні заходи щодо забезпечення стійкості укосів в цих умовах.

Ідея роботи полягає в урахуванні впливу технологічних і природних чинників в межах рухомої мульди осідання на стійкість природних укосів при розробці пластових родовищ.

Задачі досліджень. Для досягнення поставленої мети визначені наступні задачі досліджень:

·

· встановити закономірності взаємодії сейсмічних імпульсів, викликаних гірськими ударами, з зсувонебезпечними укосами;

· встановити потенційну здатність ґрунтів укосу до ущільнення при зволоженні в природних умовах залягання і зміну критичної щільності ґрунту під впливом підземної розробки;

· вирішити задачу по визначенню граничного напружено-деформованого стану ґрунтового масиву в умовах втрати стійкості укосу в рамках теорії пружно-пластичних станів з використанням основних положень теорії пластичності і течії, в тому числі схеми жорстко-пластичного тіла;

· дослідити механізм порушення стійкості укосів під впливом атмосферних чинників, в поєднанні з динамічними впливами гірських ударів і підземною розробкою;

· розробити комплексні методи розрахунку на стійкість в цих умовах;

· розробити ефективні протизсувні заходи.

Методи дослідження. Методичну основу комплексу длсліджень складають аналіз та узагальнення відомих наукових результатів та практичного досвіду прогнозування і попередження зсувних явищ в укосах, математичне та фізичне моделювання критичного напружено-деформованого стану анізотропного породного масиву при визначенні стійкості укосів в межах мульди осідання в зоні впливу підземних гірничих робіт. Міцнісні властивості визначались в ході лабораторних та полігонних досліджень.

Об'єктом досліджень є ґрунтові масиви в схилах і відкосові процеси в умовах впливу техногенних чинників; предметом досліджень є способи і засоби прогнозування і попередження зсувних процесів в схилах і укосах в

межах мульди осідання поверхні на підроблюваних територіях, які піддані деформаціям та сейсмічним впливам.

Наукова новизна отриманих результатів, що виносяться на захист. Вперше встановлені механізми виникнення і розвитку зсувів-потоків в укосах в зоні активного формування мульди осідання на територіях, що підробляються, з урахуванням фізико-механічних властивостей ґрунтів, впливу гірських ударів на основі рішення комплексної задачі по прогнозуванню деформаційних процесів в рамках теорії пружно-пластичних станів і схеми жорстко-пластичного тіла із застосуванням варіаційних рівнянь; встановлено рівень негативних впливів сейсмічних імпульсів, викликаних гірськими ударами, на стійкість укосів; застосовано варіаційний метод розрахунку стійкості укосів з передумовою руйнування грунту у вигляді зміщення частини масиву як жорского елементу відносно іншого по поверхні ковзання з урахуванням анізотропії шарів грунтового масиву; вперше змодельовано гідродинамічні процеси в лоткових умовах для отримання початкових розрахункових даних, на основі яких з урахуванням зміщень і деформацій земної поверхні при підземному підробітку отримані параметри руху зсувів-потоків в межах мульди осідання.

Практичне значення отриманих результатів. Вперше розроблено інженерні методи розрахунку стійкості укосів з урахуванням анізотропії міцнісних, деформаційних і фільтраційних властивостей; розроблено методи визначення необхідних параметрів для прогнозування величини переміщень і деформації, а також осідання земної поверхні в шахтах; обґрунтовано механізм виникнення і розвитку зсувів-потоків в укосах під впливом зміщень і деформацій земної поверхні при підземній розробці під впливом природних і техногенних чинників; вперше розроблено методику і виконані дослідження з моделювання гідродинамічних процесів на лотках для визначення зміщення ґрунтового масиву в укосах; вперше вирішено числові приклади із застосуванням варіаційного методу для виявлення міри впливу сейсмічних імпульсів, що викликаються гірськими ударами, чим вдосконалені методи розрахунку на стійкість укосів; розроблено метод розрахунку ефективних протизсувних інженерних споруд.

Особистий внесок здобувача полягає в постановці і рішенні задач по визначенню напружено-деформованого стану ґрунтового масиву в умовах втрати стійкості природного укосу [3] і утворення зсуву-потоку під впливом природних чинників в поєднанні з антропогенними впливами у вигляді деформацій поверхні на територіях, що підробляються [5], сейсмічного ефекту гірських ударів [7, 9], порушення природних умов при проходці відкритих і підземних виробок тощо [1, 2]. На основі отриманих

результатів запропоновано методи розрахунку стійкості укосів та ефективних протизсувних заходів, що попереджають формування зсувів-потоків [4, 6, 8].

Обґрунтованість і достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій дисертаційної роботи підтверджується коректним використанням положень теорії розрахунку стійкості зсувного масиву і зміцнюючих його інженерних конструкцій, математичною обґрунтованістю використаних моделей і критеріїв, узгодженістю з класичними подібними задачами, перевіреністю числовими даними і лабораторними експериментами, моделюванням геомеханічних процесів і натурними спостереженнями.

Апробація роботи. Основні прийняті положення та отримані нові результати докладалися і схвалені на об'єднаних наукових семінарах відділу прикладної геодинаміки вибуху ІГМ НАН України і кафедри геотехнології Київського політехнічного інституту, на семінарі кафедри геомеханіки, підземного будівництва і охорони поверхні Сілезького технічного університету, на міжнародних конференціях "Геотехніка 99" (Глівіце-Устронь, 1999), на міжнародній конференції "Видобувна промисловість – сучасність і майбутність" (Краків, 1999), на міжнародній конференції "Інженерний захист територій і об'єктів у зв'язку з розвитком небезпечних геологічних процесів" (Ялта 2000р), та на IX міжнародному симпозіумі "Геотехніка 2000" (Глівіце-Устронь, 2000).

Публікації. За результатами виконаних досліджень опубліковано 9 наукових робіт, в т. ч. 4 в фахових виданнях.

Структура та об'єм роботи. Дисертація складається з вступу, 5 розділів, заключення та додатків, викладена на 196 сторінках машинопису, включаючи 38 рисунків, 5 таблиць, перелік посилань із 108 найменувань і 4 додатки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У роботі виконано аналіз існуючих теоретичних і експериментальних досліджень по прогнозуванню і забезпеченню стійкості укосів в масивах, що складаються з піщаних, глинистих і змішаних гірських порід, огляд і оцінка чинників, що впливають на втрату стійкості укосів і призводять до зсувних процесів.

Теоретичне обґрунтування методів розрахунку укосів, схилів і оголень виконувалось видатними вченими, такими як Н.М. Герсеванов, Ю.І. Соловйов, В.В. Соколовський, Г.А. Генієв, Л.М. Качанов, А., H., W., P.B., Z., W., E.G., C.T., S., J., T.W., A.W., D.,

J.P.A.та іншими.

Критичний аналіз показує, що існуючі методи визначення стійкості укосів вимагають вдосконалення в зв'язку з необхідністю урахування зсувів і деформацій поверхні землі в процесі підробітку масиву гірськими роботами, а також негативних впливів сейсмічних імпульсів, що викликаються гірськими ударами.

У дисертації розглядається вплив осідання земної поверхні внаслідок підземного підробітку на виникнення зсувів в укосах. Встановлено, що зміщення і деформація земної поверхні від підземної розробки, впливаючи негативний чином на стан масивів гірських порід і укосів, прискорює процес їх вивітрювання при перемінному зволоженні і висиханні, внаслідок періодичних коливань температури і вологості. При оголенні і розпушенні внаслідок зміщення і деформації масиву укосу, що складається з глинистих сланців, вони зазнають активного вивітрювання.

Імпульсом, що викликає початок зрушення в укосі, може бути поява статичного тиску водонасиченного масиву, в якому вода заповнює тріщини усадки і розтягнення. Послідовні деформації масиву укосу приводять до утворення "русла", по якому переміщується нова маса порід, що поступає з головної та бічних частин. Аналіз механізму розвитку зсувів в укосах показує, що можна скласти розрахункові схеми за результатами зміщень і деформацій земної поверхні у вигляді тіла:

·

· в'язкопластичного на початковій стадії зрушення, коли істотно позначається структурна міцність і початковий опір зсуву;

· в'язкого в потоках, що сформувалися у великих схилах, коли величиною початкового опору зсуву можна нехтувати.

Проведено експериментально-теоретичні дослідження по визначенню фізико-механічних властивостей елементів укосу, де докритичні значення механічних характеристик порід при заданих граничних умовах є основними параметрами, що забезпечують стійкість укосу. Критичним величинам механічних характеристик відповідає стан ґрунту нормальної щільності, для якого

(1)

де: re, rt, rs - безвимірні параметри механічного стану породи; gd - питома вага скелету; gkr - критична питома вага ґрунту; si - напруження; skr –критичне напруження; tij, tkr,ij - дотичні і критичні дотичні компоненти напружень.

М'які породи вважаються недоущільненими при re < 1, rs < 1,

rt < 1, та переущільненими при re > 1, rs > 1, rt > 1.

Запропоновано методи визначення компонентів напружень в реальних шаруватих масивах, що відрізняються міцнісною, деформаційною і фільтраційною анізотропією. Для визначення напружень укіс розбитий на прямокутні елементи, кожний з яких умовно позначається індексами вертикального і горизонтального ряду (рис. 1).

Рис. 1 Поділ укосу на елементи, нумерація напружень та їх прирощень

Відношення між горизонтальним (spz) і вертикальним (spn) тиском кожного елемента (якщо вважати, що spzі міра вологості Srпотрібно визначати як активний тиск за формулою:

(2)

Для елементів укосу, які розташовані за межами нижньої брівки, співвідношення між горизонтальним і вертикальним напруженнями необхідно визначати значенням коефіцієнта пасивного бічного тиску:

Для першого елемента укосу отримаємо:

(3)

де: spn- вертикальний тиск ґрунту, g - питома вага ґрунту,

h - висота шару, j - кут внутрішнього тертя, - коефіцієнт активного бічного тиску, m0 - коефіцієнт Пуассона.

Враховуючи, що між суміжними елементами, що знаходяться в одному ряду за межами верхньої брівки укосу, горизонтальний тиск врівноважує один одного, а в межах укосу між ними з'являється приріст горизонтального тиску, направленого у бік укосу, то після фіксації цих приростів повний горизонтальний тиск на кожний елемент потрібно визначати за формулами:

(4)

Прирощення горизонтальних напружень між суміжними елементами укосу від дії власної ваги визначаються за формулами:

(5)

Для випадку, коли в укосі С № и j № :

(6)

Горизонтальне утримуюче зусилля визначається при С № і j № 

. (7)

Зсувні горизонтальні зусилля в елементах укосу визначаються за формулою:

(8)

де: Apz.i - площа, на яку у виділеному елементі породного масиву діє горизонтальне зсувне зусилля.

Стійкість кожного елемента в укосі визначається за формулою:

(9)

Визначення коефіцієнта стійкості hij для кожного виділеного елемента дозволяє виявити область нестійкого ґрунту в укосі і виділити зони рівної міри втрати стійкості.

Приводяться результати досліджень по визначенню стійкості укосів, що складаються з піщаних, глинистих і супіщаних порід. З метою вдосконалення класичних методів розрахунку стійкості укосів запропоновано застосування варіаційного методу Рітца. Цей метод дозволяє більш точно визначити поверхню ковзання в ході рішення задачі, а не шляхом завдання її, як при циліндричній формі зсуву. Розрахунок стійкості укосів варіаційними методами виконується шляхом мінімізації різних функціоналів. У роботі застосовані функціонали гіпотетичного (з постійними механічними властивостями) ґрунту Н.М. Герсеванова і функціонал Ю.І. Соловйова, що описує довільний контур вільної поверхні при шаруватому заляганні масиву м'яких гірських порід. Ці функціонали включені у варіаційні рівняння для рішення задачі втрати стійкості укосу. При цьому вирішені числові приклади з урахуванням негативного впливу сейсмічних імпульсів, викликаних гірськими ударами, і зіставлені з результатами розрахунків без урахування їх впливу. З схилу виділений елементарний стовпчик, в якому діє сейсмічний імпульс внаслідок гірського удару (Рис. 2).

Сейсмічний імпульс має прискорення as, направлений до горизонту під

кутом ws. При розрахунку укосу на стійкість потрібно враховувати діючі на нього прискорення:

- горизонтальні

- вертикальні

Величина інерційних складових сил буде дорівнювати:

- горизонтальна

- вертикальна (10)

де Qs.pzpzЧ(y-yn); g - прискорення сили тяжіння; gpzdЧ(1+0,01ЧW)

- питома вага водонасиченого ґрунту; gd - питома вага скелета ґрунту; W - вологість; у і уn - верхня і нижня відмітки стовпчика, їх різниця є висотою виділеного стовпчика з масиву м'якої гірської породи.

(a=wс)

Рис. 2 Схема урахування сейсмічних сил

Напрям сейсмічної сили приймається таким, який негативно позначиться на стійкості елементарного стовпчика. Тому в коефіцієнті стійкості укосу роботу утримуючих сил, що входить в функціонал Q(у), потрібно записати у вигляді:

утримуючі сили

(11)

зсувні сили

. (12)

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:

·

· 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.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ

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.

Основні положення дисертації опубліковано в роботах.

1. Minimalizacja wpіywуw dziaіalnoњci gуrnictwa podziemnego na budowle podziemne i obiekty powierzchniowe metod№ konturowania gruntu / Kugiel M., ChudekKrawiec.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 / ChudekKugielPodgorskiKonior// Budownictwo gуrnicze i tunelowe.

- ? 4/1999. – S. 5-8.

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

4. ChudekWowkKugielMetoda 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. ChudekWowkKugiel 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

Анотація

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.

Аннотация

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.

Summary

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.

Пошукувач М. Кугель