Встановлення стійкості уступу кварцових пісків на кар’єрі Сихівського родовища

Олександр Олександрович Фролов; Максим Вадимович Дзьоба

doi:10.26642/ten-2023-2(92)-258-267

Автор(и)

Олександр Олександрович Фролов Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine https://orcid.org/0000-0001-8053-2653
Максим Вадимович Дзьоба Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine https://orcid.org/0000-0002-5159-0317

DOI:

https://doi.org/10.26642/ten-2023-2(92)-258-267

Ключові слова:

кар’єр; кварцовий пісок; робочий уступ; зсув гірських порід; коефіцієнт стійкості; поверхня ковзання; методи граничної рівноваги; показники глобального мінімуму

Анотація

Наукова публікація висвітлює результати досліджень щодо визначення параметрів стійкості уступу кварцових пісків. Відповідно до проведеного аналізу попередніх досліджень встановлено, що переважно методи розрахунку стійкості укосів ґрунтуються на моделі гранично-напруженого середовища з використанням способів графічних побудов, пакетів прикладних програм для розрахунку стійкості схилів та чисельними методами. Для умов розробки Сихівського родовища кварцових пісків здійснено розрахунок стійкості робочого уступу способами графічних побудов і програмним комплексом Rocscience Slide та проведено порівняльний аналіз поверхонь ковзання.

Способами графічних побудов (класичним та спрощеним), в основі яких закладено критерій міцності гірського масиву Кулона – Мора, з використанням Autodesk AutoCAD визначено круглоциліндричні поверхні ковзання можливого зсуву на робочому уступі кварцових пісків Сихівського родовища та усі необхідні параметри його стійкості. Поверхні ковзання, графічні та розрахункові показники обох способів виявилися ідентичними. Визначення параметрів стійкості укосу у програмному комплексі Rocscience Slide здійснено програмою Slide 6. Критерієм міцності обрано Mohr – Coulomb (Мора – Кулона), а методами аналізу – Bishop, Janbu та Spencer. Для кожного методу встановлено: глобальну мінімальну поверхню ковзання та контури мінімального коефіцієнта стійкості; поверхню мінімального коефіцієнта стійкості, що згенерована в кожній точці сітки; усі можливі поверхні ковзання; поверхні ковзання для значень коефіцієнтів стійкості від 0,5 до 1,3 (нормативного показника). Результати розрахунків показують, що, під час використання методу Janbu, уступ кварцового піску є більш небезпечним, ніж при методах Bishop та Spencer (на 4…6 % за наведеними показниками стійкості уступу). Порівняно з класичним методом графічних побудов, який на даний час є нормативним, отримані значення у Slide для усіх обраних методів аналізу суттєво різняться у меншу сторону (більшої небезпеки), особливо за показниками глобального мінімуму.

Посилання

Kadirov, V., Karimov, S., Qushshayev, U. and Sharapova, D. (2021), «Study on the influence of the deformation zones of the quarry sides on the rock mass movement», E3S Web of Conferences (Vol. 304, p. 02002). EDP Sciences. ICECAE 202, 9 р.

Romanenko, A.O. (2019), «Vydilennia faktoriv ta yikh parametriv dlia provedennia otsinky stiikosti bortiv hleiuvatskoho karieru», Suchasni resursozberihaiuchi tekhnolohii hirnychoho vyrobnytstva, Kremenchutskyi natsionalnyi universytet imeni Mykhaila Ostrohradskoho, Issue 1 (23), pp. 28–38.

Cherkez, Ye.A., Melkonian, D.V. and Skalskyi, V.I. (2019), «Vplyv prostorovoi minlyvosti vlastyvostei gruntiv na stiikist skhylu», Visnyk Odeskoho natsionalnoho universytetu. Heohrafichni ta heolohichni nauky, Vol. 24, No. 2 (35), pp. 115–129.

Kovrov, O.S. (2013), «Otsinka vplyvu hidroheolohichnykh kharakterystyk gruntiv na stiikist pryrodnykh skhyliv dlia prohnozu zsuviv», Ekolohichna bezpeka, naukovyi zhurnal, No. 1 (15), рр. 72–76.

Cherniaiev, O.V. (2017), «Tekhnolohichni aspekty formuvannia stiikykh prykonturnykh ta vnutrishnikh vidvaliv pry rozrobtsi nerudnykh rodovyshch», Zbirnyk naukovykh prats NHU, No. 51, рр. 84–93.

Tiutkin, O.L., Dubinchyk, O.I. and Kildieiev, V.R. (2023), «Krytychnyi ohliad metodiv rozrakhunku stiikosti ukosiv i skhyliv», Mosty ta tuneli: teoriia, doslidzhennia, praktyka, Issue 23, рр. 79–87.

Zakharova, L.M. (2017), «Modeliuvannia nezvorotnoho deformuvannia gruntiv i masyviv hirskykh porid metodamy teorii pruzhnosti», Fizyko-khimichna mekhanika materialiv, Vol. 53, No. 5, рр. 78–84.

Kovrov, O.S. (2019), «Upravlinnia zsuvonebezpechnistiu pryrodnykh skhyliv ta tekhnohennykh ukosiv z neodnoridnoiu strukturoiu v minlyvykh heoklimatychnykh umovakh», Abstract of D.Sc. dissertation, 05.15.09; 21.06.01, Dnipro, 36 р.

Jiang, S.H., Li, D.Q. and Cao, Z.J. et al (2015), «Efficient system reliability analysis of slope stability in spatially variable soils using Monte Carlo simulation», Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, No. 141 (2), 13 р.

Yaholnyk, A.M. and Marchenko, V.I. (2016), «Otsiniuvannia stiikosti zsuvonebezpechnykh skhyliv pry zmini vlastyvostei gruntiv», Zbirnyk naukovykh prats. Haluzeve mashynobuduvannia, budivnytstvo, Vol. 1 (46), pp. 164–173.

Tiutkin, O.L., Dubinchyk, O.I., Kildieiev, V.R. and Novik, R.B. (2022), «Analiz metodiv rozrakhunku stiikosti zsuvonebezpechnykh skhyliv», Mosty ta tuneli: teoriia, doslidzhennia, praktyka, Vol. 22, рр. 85–92.

Morhun, A.S. (2016), Neliniini problemy mekhaniky gruntiv, monohrafiia, VNTU, Vinnytsi, 135 р.

Li, D.Q., Jiang, S.H. and Cao, Z.J. et al. (2015), «A multiple response-surface method for slope reliability analysis considering spatial variability of soil properties», Engineering Geology, No. 187, рр. 60–72.

Vynnykov, Yu.L. and Povzyk, R.O. (2013), «Vybir modeli hruntiv osnov vidvaliv hirnycho-zbahachuvalnoi promyslovosti», Forum hirnykiv – 2013, materialy mizhnar. konf. (2–5 zhovtnia 2013 r.), Dnipropetrovsk, Vol. 2, рр. 233–242.

Dzoba, M.V., Mishchenko, A.A. and Frolov, O.O. (2023), «Problema zabezpechennia stiikosti ukosiv ustupiv i bortiv karieriv», Tezy Vseukrainskoi naukovo-praktychnoi onlain-konferentsii aspirantiv, molodykh uchenykh ta studentiv, prysviachenoi Dniu nauky (15–19 travnia), Zhytomyrska politekhnika, Zhytomyr, рр. 154–155.

[Online], available at: https://www.rocscience.com/help/slide2/tutorials/tutorials-overview/quick-start-tutorial

Список використаної літератури:

Study on the influence of the deformation zones of the quarry sides on the rock mass movement / V.Kadirov, S.Karimov, U.Qushshayev, D.Sharapova // E3S Web of Conferences (Vol. 304, p. 02002). EDP Sciences. ICECAE 202. – 2021. – 9 р.

Романенко А.О. Виділення факторів та їх параметрів для проведення оцінки стійкості бортів глеюватського кар’єру / А.О. Романенко // Сучасні ресурсозберігаючі технології гірничого виробництва : науково-виробничий збірник. – Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського, 2019. – Вип. 1 (23). – С. 28–38.

Черкез Є.А. Вплив просторової мінливості властивостей ґрунтів на стійкість схилу / Є.А. Черкез, Д.В. Мелконян, В.І. Скальський // Вісник Одеського національного університету. Географічні та геологічні науки. – 2019. – Т. 24. – № 2 (35). – С. 115–129.

Ковров О.С. Оцінка впливу гідрогеологічних характеристик ґрунтів на стійкість природних схилів для прогнозу зсувів / О.С. Ковров // Екологічна безпека : науковий журнал. – 2013. – № 1 (15). – С. 72–76.

Черняєв О.В. Технологічні аспекти формування стійких приконтурних та внутрішніх відвалів при розробці нерудних родовищ / О.В. Черняєв // Збірник наукових праць НГУ. – 2017. – № 51. – С. 84–93.

Тютькін О.Л. Критичний огляд методів розрахунку стійкості укосів і схилів / О.Л. Тютькін, О.І. Дубінчик, В.Р. Кільдєєв // Мости та тунелі: теорія, дослідження, практика. – 2023. – Вип. 23. – С. 79–87.

Захарова Л.М. Моделювання незворотного деформування ґрунтів і масивів гірських порід методами теорії пружності / Л.М. Захарова // Фізико-хімічна механіка матеріалів. – 2017. – Т. 53. – № 5. – С. 78–84.

Ковров О.С. Управління зсувонебезпечністю природних схилів та техногенних укосів з неоднорідною структурою в мінливих геокліматичних умовах : автореф. дис. на здобуття наук. ступ. докт. техн. наук. : 05.15.09; 21.06.01 / О.С. Ковров. – Дніпро, 2019. – 36 с.

Efficient system reliability analysis of slope stability in spatially variable soils using Monte Carlo simulation / S.H. Jiang, D.Q. Li, Z.J. Cao et al. // Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. – 2015. – № 141 (2). – 13 р.

Ягольник А.М. Оцінювання стійкості зсувонебезпечних схилів при зміні властивостей ґрунтів / А.М. Ягольник, В.І. Марченко // Збірник наукових праць. Серія : Галузеве машинобудування, будівництво. − 2016. – Вип. 1 (46). − C. 164–173.

Аналіз методів розрахунку стійкості зсувонебезпечних схилів / О.Л. Тютькін, О.І. Дубінчик, В.Р. Кільдєєв, Р.Б. Новік // Мости та тунелі: теорія, дослідження, практика. – 2022. – Вип. 22. – С. 85–92.

Моргун А.С. Нелінійні проблеми механіки ґрунтів : монографія / А.С. Моргун. – Вінниця : ВНТУ, 2016. – 135 с.

A multiple response-surface method for slope reliability analysis considering spatial variability of soil properties / D.Q. Li, S.H. Jiang, Z.J. Cao et al. // Engineering Geology. – 2015. – № 187. – Р. 60–72.

Винников Ю.Л. Вибір моделі грунтів основ відвалів гірничо-збагачувальної промисловості / Ю.Л. Винников, Р.О. Повзик // Форум гірників – 2013 : матеріали міжнар. конф. (2–5 жовтня 2013 р.). – Дніпропетровськ, 2013. – Т. 2. – С. 233–242.

Дзьоба М.В. Проблема забезпечення стійкості укосів уступів і бортів кар’єрів / М.В. Дзьоба, А.А. Міщенко, О.О. Фролов // Тези Всеукраїнської науково-практичної онлайн-конференції аспірантів, молодих учених та студентів, присвяченої Дню науки (15–19 травня). – Житомир : Житомирська політехніка. – 2023. – С. 154–155.

[Електронний ресурс]. – Режим доступу : https://www.rocscience.com/help/slide2/tutorials/tutorials-overview/quick-start-tutorial.