3.7. "Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости" (утв. Госгортехнадзором СССР 21.07.1970)

3.7.1. Анализ материалов наблюдений сводится к следующему:

а) выделение в бортах карьеров участков, характеризующихся одинаковыми условиями, влияющими на их устойчивость;

б) установление зон максимальных растяжений и сжатий и максимальных сдвигов. Примечание: зоны максимальных сдвигов и растяжений на верхней площадке откоса и максимального сдвига и сжатия в основании откоса соответствуют наиболее вероятному выходу потенциальной поверхности скольжения на дневную поверхность (приложение 12);

в) установление типа потенциального оползня или происшедших нарушений устойчивости откосов;

г) по графику изменения во времени скоростей смещения отдельных характерных реперов - определение влияния времени, времен года и производственных процессов на развитие деформаций бортов карьеров;

д) установление степени опасности деформаций;

е) разработка мероприятий по предотвращению развития опасных деформаций.

3.7.2. Установление типа оползней и построение поверхности скольжения производится на основе следующих особенностей развития деформаций откосов.

Если векторы сдвижения реперов изменяют свое направление закономерно, плавно выполаживаясь к основанию откоса, а по величине почти одинаковы от верха до низа откоса, то это является признаком того, что оползневое тело движется по плавной криволинейной поверхности как одно целое без существенных относительных смещений отдельных участков.

В этом случае, пользуясь направлениями векторов перемещения реперов, строится приближенное положение поверхности скольжения.

Построение выполняют следующим образом (рис. 12):

Рис. 12. Построение поверхности скольжения в однородном
откосе по векторам смещений реперов

1 - график сдвигов

а) на профиле, где изображены в определенном масштабе векторы смещения реперов, заложенных на земной поверхности и поверхности откоса, из начала векторов восстанавливают перпендикуляры в сторону массива;

б) от точки на земной поверхности, в которой зафиксировано максимальное значение сдвига, строится вертикальный отрезок, равный ;

в) из конца к основанию откоса проводятся отрезки, параллельные векторам смещения реперов и пересекающие перпендикуляры к векторам смещений; эти отрезки проводятся до пересечения с биссектрисами углов между соседними перпендикулярами (между перпендикулярами, пересекаемыми отрезками и соседними с ними);

г) из точек пересечения проведенных отрезков и биссектрис проводятся новые отрезки, параллельные последующим векторам смещения, до пересечения с биссектрисами углов между двумя другими следующими по порядку перпендикулярами и т.д.;

д) полученная таким путем ломаная линия между верхней и нижней точками сглаживается в плавную кривую;

е) если при построении ломаной линии от одной (верхней или нижней) точки она не смыкается с другой, построение необходимо вести одновременно от обеих точек до середины откоса; полученное несмыкание исправляется проведением плавной кривой, как показано на рис. 12.

При значительных деформациях векторы смещения реперов на профиле изображаются в масштабе профиля, поэтому при построении поверхности скольжения в массиве перпендикуляры восстанавливают из середины вектора, а построение производят от трещины отрыва - сверху и линии отреза (надвига) - снизу.

Если векторы сдвижения реперов параллельны наслоению пород и между собой, то это указывает на скольжение оползневых масс по наслоению пород; такие деформации наблюдаются при контактных оползнях или подошвенных оползнях отвалов.

При оползнях выпирания или надвига, связанных с наличием горизонтально залегающего слабого контакта для слабого прослойка, деформации носят своеобразный характер: в массиве четко формируются клин активного давления, призма упора и вал выпирания. Общий вид оползня выпирания и направление векторов смещения реперов при развитии этого типа оползня показаны на рис. 13.

Рис. 13. Построение поверхности скольжения
по векторам смещений реперов при развитии оползня
выпирания

1 - график сдвигов

Построение потенциальной поверхности скольжения оползней выпирания и глубинных оползней лежачего бока производится аналогично вышеизложенному.

3.7.3. Степень опасности деформаций определяется по скорости смещения и величине деформаций сравнением их с допустимыми деформациями, установленными для конкретных пород лабораторными исследованиями деформационных свойств образцов пород (приложение 13).

При установившейся скорости деформирования (относительного сдвига) время до обрушения откоса можно определить из выражения:

, (19)

где - предельная относительная деформация сдвига, установленная лабораторными испытаниями пород или натурными наблюдениями, по достижении которой наступает разрушение породы;

- деформация сдвига, по достижении которой наблюдается установившаяся постоянная скорость деформирования;

- угол наклона отрезка графика зависимости на участке постоянной скорости деформирования (значение численно соответствует скорости деформации сдвига).

Принимая во внимание, что скорость деформации сдвига в стадии затухающей ползучести на любом ее интервале больше скорости деформирования на последующей стадии установившейся ползучести, приближенную оценку времени до разрушения откоса по скорости деформирования на стадии затухающей ползучести следует осуществлять по выражению:

, (20)

где - деформация сдвига на момент данного расчета;

- скорость деформации сдвига на стадии затухающей ползучести по достижении общего сдвига .

3.7.4. Анализ данных наблюдений за деформациями отвалов также заключается в установлении типа оползня и прогнозе развития оползня.

Тип оползня устанавливается по характеру деформирования его основания. При этом различают:

а) подподошвенные оползни отвалов, которые характеризуются образованием "вала выпирания" основания; глубина залегания поверхности скольжения приближенно может быть определена по векторам смещения реперов, заложенных по основанию отвалов;

б) надподошвенные оползни отвалов, которые характеризуются образованием "вала накатывания" нижней части откоса отвала на его основание;

в) подошвенные оползни отвалов, которые не имеют визуально определяемых признаков оползания и характеризуются перемещением отвальных пород по поверхности, прилегающей к основанию отвала, которое устанавливается маркшейдерскими наблюдениями.

3.7.5. В тех случаях, когда основание отвалов недоступно для маркшейдерских наблюдений, развитие оползневых деформаций отвалов устанавливается по изменению скоростей смещения верхней площадки отвалов; свежеотсыпанная верхняя часть отвалов во всех случаях подвергается связанному с уплотнением отвальной массы оседанию, скорость которого затухает со временем; при возникновении же оползневых смещений, имеющих прогрессирующий характер, скорость общего смещения рабочей площадки отвалов в течение короткого времени становится постоянной, а затем начинает возрастать.

3.7.6. При прогнозировании развития оползней отвалов во времени необходимо принимать во внимание, кроме нарастания скоростей смещений, также развитие оконтуривающей оползень трещины отрыва на флангах оползня (активная стадия оползня наступает при его полном оконтуривании трещиной отрыва на флангах); по данным совместных наблюдений за нарастанием скоростей смещения оползня в его центральной части и развития трещин отрыва по флангам оползня устанавливаются критические скорости смещения оползня для данных инженерно-геологических и горнотехнических условий.

3.7.7. Анализ данных маркшейдерских наблюдений о развитии осыпания откосов уступов сводится к установлению зависимости скорости осыпания от величины углов откосов уступов на отдельных участках бортов карьеров (с учетом литологического состава пород, их трещиноватости и критической прочности, положения откосов относительно стран света и др.), на основании которой путем технико-экономических расчетов определяются углы откосов уступов нерабочих бортов.