Геомеханическое обоснование устойчивости бортов карьеров в сейсмоактивных районах

Павлович, Антон Анатольевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Геомеханическое обоснование устойчивости бортов карьеров в сейсмоактивных районах
ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Геомеханическое обоснование устойчивости бортов карьеров в сейсмоактивных районах"

На правах рукописи

ПАВЛОВИЧ Антон Анатольевич

ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ БОРТОВ КАРЬЕРОВ

В СЕЙСМОАКТИВНЫХ РАЙОНАХ (НА ПРИМЕРЕ УГОЛЬНЫХ РАЗРЕЗОВ КУЗБАССА)

Специальность 25.00.20 - Геомеханика, разрушение

горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 1 МАЙ ¿012 005043445

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2012

005043445

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Национальном минерально-сырьевом университете «Горный».

Научный руководитель —

доктор технических наук, главный научный сотрудник

Цирель Сергей Вадимович

Официальные оппоненты.

Мустафин Мурат Газизович доктор технических наук, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», заведующий кафедрой инженерной геодезии

Кирюков Сергей Владимирович кандидат технических наук, ЗАО «ПитерГОРпроект», директор по развитию проектов - эксперт

Ведущая организация - ООО «Институт Гипроникель».

Защита состоится 31 мая 2012 г. в 13 ч 15 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.06 при Национальном минерально-сырьевом университете «Горный» по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, (bogusIEI@yandex.ru), ауд.1166.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального минерально-сырьевого университета «Горный».

Автореферат разослан 28 апреля 2012 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета доктор технических наук, профессор

БОГУСЛАВСКИЙ Э.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Расширение объема ведения открытых горных работ в сейс-моопасных районах России, а также рост техногенной сейсмичности во многих горнодобывающих регионах с большими объемами извлеченной горной массы (Кузбасс, Кольский полуостров, многие районы Урала) делают весьма актуальной задачу учета сейсмического воздействия на устойчивость бортов карьеров. Кроме того в нормативной литературе либо не учитывается сейсмическое воздействие, либо рекомендованы коэффициенты сейсмичности исходя из устаревшей шкалы ГОСТ 6249-52.

Наибольший вклад в обоснование и совершенствование методов и способов постановки бортов карьеров на конечный контур внесли А.И. Арсентьев, Э.Л. Галустьян, A.M. Гальперин, С.С. Го-лушкевич, A.M. Демин, В.Г. Зотеев, A.A. Козырев, A.M. Мочалов, М.Е. Певзнер, В.Н. Попов, Т.К. Пустовойтова, В.В. Соколовский, Ю.И. Туринцев, Г.Л. Фисенко, П.С. Шпаков, A.W. Bishop, W. Fel-lenius, N. Janbu, N.R. Morgenstern, V.E. Price, S.K. Sarma, E. Spenser, K. Terzaghi и др. Основной количественный метод оценки устойчивости откосов и бортов карьеров связан с вычислением коэффициента запаса, который характеризуется отношением сумм всех сил, удерживающих откос, к сумме всех сил, сдвигающих его.

Сейсмические колебания оцениваются по двенадцатибалльной шкале интенсивности MSK-64. Расчеты естественных откосов и бортов карьеров, в районах с интенсивностью 7 баллов и выше, производятся с учетом сейсмичности. В изучение проблемы учета влияния сейсмического воздействия на природные склоны и приборто-вые массивы карьеров, помимо упомянутых исследователей, существенный вклад внесли H.H. Маслов, Е.И. Медков, С.Н. Чернышов, P.P. Чугаев, Г.М. Шахунянц, K.W. John, N.M. Newmark и др. Разработанные к настоящему времени методы учета сейсмической нагрузки сводят динамическое воздействие к действию стационарной силы (псевдостатический подход) или, наоборот, переносят на землетрясения методы, разработанные для оценки влияния взрывов. Таким образом, существующие методы не учитывают длительность и спектральные характеристики сейсмического воздействия. Несмотря на сходство сейсмических и сейсмовзрывных волн, такой

подход может приводить к существенным ошибкам. Поэтому разработка методики оценки сейсмического воздействия на прибортовой массив карьера является актуальной.

Цель диссертационной работы. Разработка рекомендаций для обеспечения устойчивости бортов карьеров в сейсмоактивных районах.

Основные задачи исследований:

1. Анализ развития техногенной сейсмической активности в Кузбассе.

2. Обоснование критериев моделирования статических и динамических процессов на эквивалентных материалах и физическое моделирование сейсмического воздействия на прибортовой массив карьера.

3. Установление характера воздействия сейсмических волн на борта карьеров в зависимости от их частоты и длительности.

4. Разработка рекомендаций по выбору необходимого коэффициента запаса устойчивости бортов карьеров для безопасной отработки месторождений в сейсмоактивных районах.

Ипея работы. При обосновании устойчивости бортов карьеров в сейсмоактивных районах необходимо учитывать преобладающий период и длительность сейсмического воздействия. Научная новизна:

- получена закономерность временного хода техногенной сейсмоактивное™, заключающаяся в увеличении на порядок частоты сейсмических событий по сравнению с естественным фоном после проведения массовых взрывов на карьерах;

- выявлен двухстадийный характер воздействия сейсмических волн на процесс сдвижения вероятной призмы обрушения, оконтуренной наиболее напряженной поверхностью скольжения, включающий стадию подготовки сдвижения и стадию оползания.

- предложены критерии оценки вероятных последствий воздействия сейсмических волн на борта карьеров при различной интенсивности землетрясений.

Защищаемые положения:

1. Прибортовой массив угольных разрезов в регионах с развитой природной и техногенной сейсмичностью при ведении взрывных работ испытывает двухступенчатую динамическую нагрузку - от взрывных работ и от спровоцированных ими сейсмических событий.

2. Подобие при физическом моделировании совокупного влияния квазистатических и динамических процессов на устойчивость бор-

тов карьеров обеспечивается с помощью выбора эквивалентных материалов за счет различия их упругих характеристик при динамических воздействиях разной интенсивности и аналогии механического поведения многофазных сред и горных массивов при сильном динамическом нагружении.

3. Влияние динамических нагрузок на устойчивость бортов карьеров усиливается с увеличением периода и длительности их воздействия, причем динамические нагрузки оказывают меньшее влияние, чем статические, равные им по величине.

Методы исследований. Обобщение и анализ международного опыта учета сейсмического воздействия на естественные откосы и борта карьеров. Анализ сейсмических каталогов Кузбасса. Физическое моделирование сейсмического воздействия на борт карьера. Применение стандартных и специализированных компьютерных программ для обработки результатов экспериментов.

Практическая значимость работы:

- Развитие метода учета сейсмического воздействия на устойчивость бортов карьера.

- Разработка рекомендаций по выбору необходимого коэффициента запаса устойчивости для безопасной отработки месторождений открытым способом в сейсмоактивных районах.

Достоверность и обоснованность научных положений и выводов подтверждается соблюдением критериев подобия при физическом моделировании сейсмического воздействия на приборто-вой массив карьера, статистической обработкой полученных результатов и сопоставлением с натурными данными.

Личный вклад автора заключается в анализе горнотехнической литературы по существующим методам учета сейсмического воздействия на откосы и борта карьеров, с последующей постановкой задач исследований; в проведении экспериментальных исследований на базе физического моделирования на эквивалентных материалах, обработке полученных результатов с использованием различного программного обеспечения; в сравнении и анализе полученных результатов с натурными данными, в составлении рекомендаций по выбору коэффициентов запаса.

Апробация работы. Содержание и основные положения диссертационной работы докладывались на конференции во Фрайбергской горной академии (Германия, Фрайберг, 2010 г.), на V Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Проблемы недропользования» (УрО РАН Екатеринбург, 2011 г.), на международной научно-практической конференции «Наука и просвещение» (Киев, 2012 г.), на международной научно-практической конференции «Открытые горные работы XXI века» (Красноярск, 2011 г.), на XVIII Международной научно-практической конференции «Экология и жизнь» (Пенза, 2010 г.), на международной конференции «Современные проблемы геомеханики, геотехнологии, маркшейдерии и геодезии при разработке месторождений полезных ископаемых и освоении подземного пространства» в СПГТУ (2011 г.), на заседаниях семинаров НЦ геомеханики и проблем горного производства и научно-технического совета по работе с аспирантами университета.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ (3 из них в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ), подано 4 заявки на изобретения.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка, изложенных на 198 страницах машинописного текста, содержит 58 рисунков, 26 таблиц и список литературы из 133 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю доктору технических наук C.B. Цирелю за помощь и поддержку на всех этапах работы. Автор весьма благодарен заведующему лаборатории моделирования НЦ геомеханики и Ш11 Национального минерально-сырьевого университета «Горный», кандидату технических наук Б.Ю. Зуеву, младшему научному сотруднику В.М. Кпимкиной и лаборанту М.В. Грачеву, а также доктору технических наук Е.В. Лодусу и кандидату технических наук В.А. Коршунову за большую помощь при проведении физического моделирования. Автор признателен профессорам А.Н. Шабарову и Г.И. Коршунову, кандидатам технических наук A.M. Мочалову, В .А. Смирнову и Д.Н. Лигоцкому за проявленное внимание, многочисленные консультации по диссертационной работе.

Условные обозначения

Граница Кемеровской области

——— Разрывные нарушения О Эпицентры сейсмических событий

1 - Разрез Кедровский

2 - Разрез Кайчакский

3 - Разрез Черниговский и - Разрез Сартакинский

5 - Разрез Северный Кузбасс

6 - Разрез Судженский

7 - Разрез Рождественский

8 - Разрез Канышанский

9 - Разрез Маковский

10 - Разрез Задубровский

11 - Разрез Новосергиевский

12 - Разрез Караканский

13 - Разрез Гцбернский

и - Разрез Виноградовский

15 - Разрез Бачатский

16 - Разрез Шестаки

17 - Разрез Красный брод

18 - Разрез Таежный

19 - Разрез Майский

20 - Разрез Пермякобский

21 - Разрез дохрущевский

Л-Кузнецкий

Населенный пункт

Название разреза Разрез

22 - Разрез Киселевский

23 - Разрез Заречный

24- - Разрез Октябринский

25 - Разрез ТайЗец

26 - Разрез Восточный

27 - Разрез Прокопьевска

28 - Разрез Новоказанский

29 - Разрез Степановский

30 - Разрез Рождественский

31 - Разрез Талдинский

32 - Разрез Южный

33 - Разрез Ерунаковский ЗА - Разрез Корчакольский

35 - Разрез В уйгурский

36 - Разрез Тагарышский

37 - Разрез Сидиргинский

38 - Разрез Красногорский

39 - Разрез Томусинский

иО - Разрез Междуреченский И - Разрез Ольжерасский ¡*2 - Разрез Осинниковский

из - Разрез Ка/танский

Рис. 1. Стягивание сейсмических событий в Кузбассе к местам проведения массовых взрывов

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе диссертационной работы выполнен анализ натурных данных о сейсмическом воздействии землетрясений, как на естественные откосы, так и на борта карьеров в России и в мире, сопоставлены отечественные и зарубежные методы их учета, сформулированы основные задачи исследований.

Во второй главе приведен анализ развития открытых горных работ в сейсмоактивных районах и нарастания техногенной сейсмичности на Урале, Кольском полуострове и Кузбассе. Для месторождений Кузбасса рассмотрены их инженерно-геологические условия.

В третьей главе обоснованы критерии моделирования статических и динамических процессов на эквивалентных материалах. Определены параметры и свойства моделей с учетом критериев подобия и натурных данных. Разработано устройство, инициирующее ударное воздействие с заданной амплитудой и формой колебаний. Выполнено физическое моделирование сейсмических воздействий различной интенсивности, частоты и длительности на прибортовой массив карьера.

В четвертой главе на основе проведенных опытов обоснованы рекомендации по выбору необходимого коэффициента запаса устойчивости для безопасной отработки месторождений открытым способом в сейсмоактивных районах. Разработана методика определения уточненной интенсивности колебаний при землетрясениях для оценки устойчивости бортов карьеров. Предложен способ укрепления уступов карьеров с помощью канатно-анкерной системы в сочетании с георешеткой и сеткой.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Наибольшее число месторождений, разрабатываемых открытым способом в сейсмоактивных районах России, находятся в Кемеровской области. Анализ местонахождения сейсмособытий в пределах Кемеровской области показал, что они сконцентрированы в зонах активного ведения открытых горных работ (рис. 1).

На большинстве разрабатываемых месторождений применяют взрывные работы для предварительного рыхления горной массы. Взрывные работы сами по себе являются мощным воздействием на массив. Для анализа их влияния на сейсмический процесс были рассмотрены каталоги сейсмических событий, очищенные от промышленных взрывов на основании изучения сейсмограмм и учета данных, полученных от горнодобывающих предприятий, - в общей сложности 1629 сейсмических событий. Временной анализ распределения сейсмических событий в течение суток по дням недели и месяцам показал, что основная часть сейсмических событий происходит именно в часы ведения взрывных работ на горных предприятиях (рис.2).

Рис. 2. Распределение сейсмических событий в течение недели. Жирной линией показано распределение массовых взрывов в течение недели.

Данное явление наблюдалось и в других районах с развитой техногенной сейсмичностью.

2. Подобие при физическом моделировании совокупного влияния квазистатических и динамических процессов на устойчивость бортов карьеров обеспечивается с помощью выбора эквивалентных материалов за счет различия их упругих характеристик при динамических воздействиях разной интенсивности и аналогии механического поведения многофазных сред и горных массивов при сильном динамическом погружении.

Воздействие сильных сейсмических волн на борт карьера -это одновременное протекание медленных (квазистатических) и ди-

намических процессов, причем существенное значение имеет каждый из этих факторов. Поэтому при моделировании с помощью эквивалентных материалов (ЭМ) необходимо обеспечить подобие и тех и других процессов.

Традиционно при физическом моделировании бортов карьеров использовались большие модели из весьма слабых и пластичных ЭМ, которые могли деформироваться под собственным весом. Однако, данный способ для моделирования сейсмических воздействий на борта карьеров не подходит по ряду причин: использование механических стяжек сильно влияет на распространение волн; трудность создания однородной динамической нагрузки в модели больших размеров; ограничение количества опытов, препятствующее статистической достоверности результатов. При исследовании динамических процессов нельзя пренебречь волновыми явлениями, поэтому, в первую очередь, при моделировании необходимо обеспечить подобие деформационных характеристик массива.

Исследования деформационных характеристик ЭМ при динамических и статических режимах нагружения проводилось на моделях из песчано-эпоксиалифатических материалов с различным процентным содержанием связующего - 0,9, 1,2, 11 и 15 %. При этом юстированными методами определялись скорости упругих продольных и поперечных волн, динамические и статические модули упругости, прочность при одноосном сжатии. Опыты показали, что при прямых ультразвуковых измерениях образцов ЭМ наблюдались высокие скорости распространения волн, и различия динамических и статических модулей упругости составили 6-8 и более раз, т.е. имеет место серьезное расхождение динамического поведения модельных ЭМ и горных пород. Природа этого расхождения заключается в том, что при прозвучивании образцов фиксируется волна, распространяющаяся, в основном по твердым зернам.

Для уточнения характера поведения образцов ЭМ при сильных динамических воздействиях проводились специальные измерения деформационных характеристик с использованием нагружения ударами различных молотков, обеспечивающих регулирование силы и длительности нагрузки, и измерениями с помощью специально разработанных тензодатчиков деформаций и напряжений в образце. Регистрация показаний тензодатчиков осуществлялась с помощью Крейта 1ЛТ1-Еи-16-1 с тензометрическими модулями марки ЬТЯ-212.

Важнейший результат проведенных опытов состоит в том, что именно при ударном воздействии динамические упругие характеристики, а также скорости волн, существенно меньше, чем при ультразвуковом прозвучивании, и, главное, отличаются от статических примерно в таких же соотношениях, как и в моделируемых горных породах. Суть различия заключается в том, что мощное динамическое на-гружение включает в себя медленный процесс сжатия пор, тормозящий распространение волн. Таким образом, получена аналогия между поведением горных пород и эквивалентных материалов при динамических нагрузках (по сути, являющаяся частным случаем сходства поведения трещиноватых и пористых сред).

Чем выше скорость нагружения, тем в большей степени процессы деформации затрагивают непосредственно породный массив (твердый скелет). Чем меньше скорость нагружения, тем в большей степени деформирование происходит за счет длительных процессов сжатия трещин, газов в пузырьках, порах и трещинах, переупаковки частиц и т.д. Интенсивность нагружения (действующие напряжения) влияет в противоположном направлении — она ускоряет включение медленных процессов, что повышает их скорость, но все равно эти скорости остаются много меньшими, чем скорости деформации твердого скелета. Соотношение рассмотренных явлений в выбранных материалах обеспечивает близость отношения их динамических и статических модулей отношениям статических и динамических модулей горных пород (рис. 3) и возможность моделирования сложных процессов, совмещающих медленное и быстрое нагружение.

Для изучения влияния сейсмических воздействий на прибор-товой массив проводилось моделирование нагружения как отдельными импульсами, так и серией колебаний заданных форм и амплитуды модели из ЭМ (М 1:500). Оценка влияния длительности импульсного воздействия испытания проводилась на моделях с круг-лоцилиндрической плоскостью скольжения (рис.4) путем нанесения одиночных ударов молотками различной жесткости по кольцу-тегоодатчику, протарированного на нагрузку.

д . ст Есж/ Ьсж

г 2

ОІ С2 ♦і я4 4б о7 А8 9р

X ДЭГ-1, Сз=0,9% В ДЭГ-1, Сз=1,2%

♦ ДЭГ-1, СЫ1% <8> ДЭГ-1, Су=75%

ііО п11 012 шіз ЧІ4 АІ5

X X

-8

-6

-4

1,14- известняк; 2, 11,12 - песчаник; 3,13 - габбро; 4 - гранит; 5 - бетон; 6 - мрамор; 7 - туф; 8 - алевролит; 9 - андезит;

10 - антрацит; 15 - аргиллит.

Рис. 3. Сравнение модулей упругости в зависимости от скорости деформации сжатия для горных пород по данным М.П. Мохначева и В.В. Присташа

с эквивалентными материалами

Рис. 4. Модель с круглоцилиндрической поверхностью скольжения. Номерами показаны тензодатчики

Смещения призмы обрушения фиксировались фотокамерой. По результатам обработки данных, полученных с помощью фото- и тензометрических измерений была получена зависимость сдвижения от частоты и силы ударов (частоты колебаний, вызванные ударным воздействием, с учетом подобия соответствовали частотам сейсмов-зрывных волн). Продолжительность импульсов для стального молотка составляет 0,7 мс, твердого резинового — 1,8 мс, мягкого резинового - 3,7 мс (рис. 5).

8 7 6 5 4

«3 2 1 О

Рис.5. Зависимость сдвижения призмы обрушения от прикладываемой величины ударных воздействий различной продолжительности

♦ сталь, Т=0,7 мс о твердая резина, Т=1,8 мс * мягкая резина, Т=3,6 мс

Таким образом, колебания, вызванные силами равной величины, при большей длительности импульсов вызывают более сильные сдвижения, чем при коротких импульсах. При этом призма обрушения начинает движение лишь после преодоления определенного порога внутренних сил, зависящего от продолжительности импульсов. Различия между импульсами разной длительности качественно аналогичны различиям колебаний при взрывных работах и землетрясениях. Ускорения при землетрясениях значительно меньше, чем при взрывах, но наиболее катастрофические последствия наблюдаются именно при землетрясениях. Одной из главных причин этого явления является именно различный период колебаний.

Для оценки влияния длительности сейсмического воздействия на борт карьера испытания проводились на моделях с поверхностью скольжения в виде плоского наклонного контакта (рис. 6). Методика измерений была аналогична испытаниям с отдельными ударами на модель с круглоцилиндрической плоскостью скольжения. Для создания серии ударных воздействий заданных формы и амплитуды на вал двигателя с переменной частотой вращения эксцентрично насаживались кулачки с переменными величинами эксцентриситета. Смещения призмы обрушения фиксировались тензодатчиком в виде скобы (далее скоба-тензодатчик), а ускорения, вызываемые ударным воздействие, определяли путем двойного дифференцирования сигнала датчика смещения, закрепленного у приклеенной к торцу модели пластине. При изменениях частоты вращения и величины эксцентриситета фактический диапазон ускорений соответствовал интенсивностям сейсмических колебаний в диапазоне от 3 до 8 баллов.

При испытаниях было выявлено, что процесс сдвижения вероятной призмы обрушения, оконтуренной наиболее напряженной поверхностью скольжения, определяется сочетанием определенных параметров волновых колебаний: ускорением, частотой и продолжительностью, при этом сейсмическое воздействие включает две стадии - время подготовки смещения и непосредственно время оползания.

В свою очередь подвижки, возникающие при сейсмическом воздействии, зависят от степени устойчивости прибортового массива. Устойчивость бортов карьеров характеризуется коэффициентом запаса, т.е. отношением удерживающих сил к сдвигающим. За основу в большей части опытов была принята модель с плоскостью скольжения в виде плоского контакта с углом наклона 20 градусов и коэффи-

циентом запаса «=1,26, близким к нормативному значению. Для изучения процесса воздействия сейсмических волн при других отношениях удерживающих и сдвигающих сил были поставлены дополнительные опыты для моделей бортов сп— 1,13; 1,39 и 2,46, при этом углы наклона плоскости скольжения составляли соответственно 10,5 18, и 22 градусов.

Рис. 6. Модель с плоской поверхностью скольжения, 1-3 номера тензодатчиков

На основе расчетов влияния сейсмических волн с помощью псевдостатического подхода для натурных условий было выявлено, что землетрясения интенсивностью до 4,5 баллов почти не оказывают влияния на устойчивость. После этого порога начинается постепенное уменьшение коэффициента запаса, и при интенсивности колебаний 6,5-7 баллов устойчивость значительно снижается. При 8-балльных колебаниях откосы даже с очень большим исходным коэффициентом запаса будут разрушены. Т.е., согласно, псевдостатическому подходу при 6-балльных колебаниях нужен коэффициент запаса не ниже 1,25, при 7-балльных - не ниже 1,45-1,5, а 8-балльные колебания не выдержит ни один борт, включая пологий рабочий борт с коэффициентом запаса более 2. В то же время, обзор натурных данных ясно показывает, что данные оценки существенно завышают влияние сейсмических колебаний на устойчивость бортов, особенно при высокой интенсивности (от 7-8 баллов и выше).

Проведенные эксперименты показали диапазон условий, где неприменим псевдостатический подход. Общая продолжительность землетрясения зависит от величины магнитуды:

. 1Л0,ЗШ-0,774

I — Ш , с М.)

Время подготовки сдвижения (рис. 7) описывается, исходя из проведенных экспериментов, следующей эмпирической формулой:

/п=а/\ с

(2)

где а и Ь - эмпирические коэффициенты, отражающие условия контактов между блоками. Для борта с углом наклона поверхности ослабления 20 градусов и начальным коэффициентом запаса п = 1,26 коэффициенты имеют значения: а = 1662 и Ь = -3,34. Как видно из рисунка 7, резкое убывание времени подготовки действительно начинается вблизи области примерного равенства удерживающих и сдвигающих сил (и « 1). При 7-балльной интенсивности резкое снижение длительности подготовки до 1 секунды и ниже происходит при начальном значении п в районе 1,2, т.е.для псевдостатического коэффициента запаса около 0,9. При этом для 8-балльных колебаний данные опытов уже существенно расходятся с псевдостатическим расчетом — порог задержки 1 секунда преодолевается при п я 0,6 . Если длительность землетрясения превосходит этот временной порог, то разность между общей продолжительностью колебаний и временем подготовки отвечает за сдвижение призмы обрушения:

*сдв = ' ~ 'л = 100'31'М_0'774 -а1Ь ,с (3)

Исходя из данных моделирования сейсмического воздействия на борт карьера, скорость сдвижения можно характеризовать приблизительно постоянной величиной, тогда смещения в прибор-товом массиве составят 5 сдв1сдв (м)- При этом скорость смещения существенно зависит от интенсивности колебаний и начального коэффициента запаса. Для и=1,26 она составляет приблизительно Усдв =0,26/5,2(м/с), при я=1,39 скорость сдвижения снижается приблизительно на два порядка.

65 60 55 50 45 40 ° 35 J 30 25 20 15 10 5 0

23456789

I. баллы

Рис.7. График зависимости между временем необходимым на подготовку сползания призмы обрушения, и интенсивностью землетрясений. Усы показывают доверительный интервал (р=0,95).

На основании опыта исследований деформаций бортов (А.М. Мочалов) была построена классификация последствий влияния сейсмических волн, таблица 1, и оценены последствия землетрясений для бортов с п=1,26, таблица 2.

Таблица 1

Классификация вероятных последствий при различной интенсивности землетрясений

Вероятные последствия Относительная деформация

возможность образования оползня >0,005

необратимые деформации 0,001-0,005

малые необратимые деформации <0,001

упругие деформации -

Таблица 2

Пример оценки вероятных последствий землетрясения (и=1,26)

Расстояние, км Магнитуда

8 7 6 5

0 Возможность оползня Возможность оползня Возможность оползня Возможность оползня

50 Возможность оползня Возможность оползня Возможность оползня малые необратимые деформации

100 Возможность оползня Возможность оползня необратимые деформации малые необратимые деформации

150 Возможность оползня Возможность оползня малые необратимые деформации упругие деформации

200 Возможность оползня Возможность оползня малые необратимые деформации упругие деформации

250 Возможность оползня Возможность оползня упругие деформации упругие деформации

300 Возможность оползня необратимые деформации упругие деформации упругие деформации

Анализ всей совокупности данных (рис. 8) показывает, что при интенсивности колебаний 1=6 для магнитуд не выше 5-6 вполне достаточно иметь нормативный коэффициент запаса 1,3, однако, при той же самой интенсивности колебаний, но вызванных далекими мощными землетрясениями М=7-8 необходимо увеличение коэффициента запаса до 1,35-1,4. Для интенсивности 7 и 8 для поддержания устойчивости борта при любой магншуде необходим коэффициент запаса не менее 1,4. Для семибалльной интенсивности такое значение коэффициента запаса является не только необходимым, но и достаточным. Несколько сложнее обстоит дело с 8-балльными колебаниями (см. рис. 7 и 8). При длительных колебаниях (магнитуда землетрясения 7-8) происходят существенные необратимые деформации (0,5-1 м), угрожающие в дальнейшем при новых сейсмических и сейсмов-зрывных воздействиях возможностью оползня. Поэтому в таких случаях имеет смысл увеличивать коэффициент запаса до 1,42-1,45.

Также были рассмотрены катастрофические колебания /=10-12. Вполне очевидно, что при таких колебаниях нет возможности удержать нерабочий борт от оползней при любых разумных коэффициентах запаса. Однако, как показывают полученные данные, даже при интенсивности колебаний /=11 и магнитуде М=7-8 рабочий борт с коэффициентом запаса 2,4 будет испытывать заметные необратимые деформации (5=0,5-1 м), однако вывод из псевдостатического расчета о неминуемом оползне не подтверждается.

1=6

1д

1,2 1,3

60 50 40

Язо 20 10 0

1=8

».....

ч \ ч

М « 1 М=5 —■ -М=б -а-М=7

1,5

М=8

Рис. 8. Графики зависимости смещений для откосов с различным исходным коэффициентом запаса при разной интенсивности и магнитуде

землетрясений

На основании проведенных исследований были составлены рекомендации по выбору коэффициента запаса в сейсмоактивных районах с учетом микросейсмического районирования, расположения сейсмогенных линеаментов и возможных очагов крупных землетрясений. Для уточнения необходимых коэффициентов запаса устойчивости бортов на стадии ТЭО или предпроектной подготовки была разработана специальная методика учета длительности стояния борта и уточнения балльности колебаний.

Для предотвращения осыпей, обвалов и камнепадов при землетрясениях предложен метод укрепления откосов уступов, представляющий собой канатно-анкерную систему в сочетании с георешеткой и сеткой, что позволяет этот метод применять и для

укрепления неустойчивых откосов при строительстве автомобильных и железных дорог в горной местности в сейсмоопасных районах, т.к. канатно-анкерная система является податливым креплением и способна гасить колебания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненная диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной задачи - обоснование устойчивости бортов карьеров в сейсмоактивных районах за счет учета временных характеристик сейсмического воздействия землетрясений, таких как ускорение, частота, а также продолжительность колебаний.

На основании проведенных исследований:

1. Установлена зависимость временного хода техногенной сейсмичности Кузбасса от ведения взрывных работ на карьерах.

2. Обоснованы критерии моделирования квазистатических и динамических процессов на эквивалентных материалах. Разработана установка для моделирования сейсмического воздействия на борта карьеров.

3. Установлено, что сдвижение вероятной призмы обрушения, оконтуренной наиболее напряженной поверхностью скольжения, под воздействием сейсмических волн определяется сочетанием их параметров - ускорением, частотой и продолжительностью, при этом воздействие сейсмических колебаний состоит из двух стадий - времени подготовки смещения и непосредственно времени оползания.

4. Предложена классификация вероятных последствий воздействия сейсмических волн на борта карьеров при различной интенсивности землетрясений.

5. Показано, что выбор коэффициента запаса устойчивости в сейсмоопасных районах должен производиться на основании детального микросейсмического районирования, оценок максимально возможных магнитуд, а также локализации основных сейсмогенных разломов и потенциальных очагов землетрясений.

6. Разработаны рекомендации по выбору необходимого коэффициента запаса устойчивости для бортов карьеров со слабыми контактами для безопасного ведения открытых горных работ в сейсмоактивных районах.

7. Разработана методика уточнения риска сейсмических колебаний для оценки устойчивости бортов карьеров с учетом предполагаемой длительности стояния борта.

8. Предложен способ укрепления уступов карьеров с помощью канатно-анкерной системы в сочетании с георешеткой и сеткой.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

- в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России:

1. Павлович А.А. Методы определения прочностных свойств массива горных пород применительно к открытым горным работам // Записки Горного института.Т. 185. - 2010. - С.127-131.

2. Павлович А.А. Влияние сейсмических процессов на ведение открытых горных работ / С.В. Цирель, А.А. Павлович // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. - 2011. - №7. - С. 25-30.

3. Павлович А.А. Оценка влияния сейсмического воздействия на устойчивость бортов карьеров / С.В. Цирель, Б.Ю. Зуев, А.А. Павлович // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельные статьи (специальный выпуск).- 2012. - №4. - С. 3-10.

- в остальных изданиях:

4. Павлович А.А. Особенности развития техногенной сейсмической активности и её влияние на устойчивость бортов карьеров / С.В. Цирель, А.А. Павлович // Материалы XVIII Международной научно-практической конференции «Экология и жизнь». - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2010. - С. 142-144.

5. Pavlovich А.А. The problem of pit walls stability in the seismic risk zones I S.V. Tsirel, P.V. Borisova, A.A. Pavlovich // Scientific reports on resource issues - innovations in mineral industry Geology, Mining Metallurgy and Management, Freiberg, Germany. - 2010. - Volume 3. - pp. 257-260.

6. Павлович А.А. Техногенная сейсмичность при разработке месторождений открытым способом / С.В. Цирель, А.А. Павлович // Материалы V Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Проблемы недропользования». - Екатеринбург: УрО РАН, 2011.-С. 142-144.

7. Павлович A.A. О критерии разрушения Хоека-Брауна / C.B. Цирель, A.A. Павлович, А.Ю. Гаврюшенко // Материалы III Международной научно-практической конференции «Наука и просвещение». - Киев: «Простобук», 2011. - С. 182-186.

8. Павлович A.A. Применение критерия разрушения Хоека-Брауна для геомеханического обоснования параметров бортов карьеров / C.B. Цирель, A.A. Павлович // Материалы III Международной научно-практической конференции «Наука и просвещение». Киев: «Простобук», 2011. - С. 187-191.

РИД СПГГУ. 25.04.2012. 3.293 Т.100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Павлович, Антон Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ БОРТОВ КАРЬЕРОВ В СЕЙСМОАКТИВНЫХ РАЙОНАХ.

1.1 Примеры разрушительных деформаций (нарушений устойчивости) естественных откосов и бортов карьеров, вызванных землетрясениями.

1.1.1 Примеры воздействий землетрясений на естественные откосы.

1.1.2 Примеры воздействий землетрясений на борта карьеров (разрезов)

1.2 Обзор методов учета влияния сейсмических волн при ведении взрывных работ.

1.2.1 Сравнение волновой картины при землетрясениях и взрывах.

1.2.2 Методы оценки сейсмического воздействия при ведении взрывных работ.

1.3 Обзор методов учета влияния сейсмического воздействия землетрясений на естественные откосы и борта карьеров.

1.3.1 Методы оценки сейсмического воздействия землетрясений, принятые в отечественной практике.

1.3.2 Методы обоснования сейсмического воздействия, принятые в зарубежной практике.

1.4 Формулировка задач исследования.

Выводы к главе 1.

ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНОГЕННОЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ И ЕЁ ВЛИЯНИЕ НА УСТОЙЧИВОСТЬ БОРТОВ КАРЬЕРОВ.

2.1 Анализ развития открытых горных работ в сейсмоопасных районах

2.2 Анализ развития техногенной сейсмичности на Урале и на Кольском полуострове.

2.2.1 Развитие техногенной сейсмичности на Урале.

2.2.2 Развитие техногенной сейсмичности на Кольском полуострове.

2.3 Особенности развития техногенной сейсмичности на примере Кузбасса. Инженерно-геологические условия месторождений Кузбасса

2.3.1 Развитие техногенной сейсмичности в Кузбассе.

2.3.2 Инженерно-геологические условия месторождений Кузбасса.

2.3.3 Инженерно-геологические и гидрогеологические условия разреза ЗАО «Черниговец».

Выводы к главе 2.

ГЛАВА 3. ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СЕЙСМИЧЕСКОГО

ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БОРТА КАРЬЕРОВ.

3.1 Методы моделирования.

3.2. Критерии подобия при исследованиях на моделях из эквивалентных материалов.

3.2.1 Общие критерии подобия.

3.2.2 Критерии моделирования статических и динамических процессов на ЭМ.

3.3 Натурные данные, положенные в основу моделирования.

3.4 Исследования влияния сейсмического воздействия на борта карьеров.

3.4.1 Методика создания модели и установки для моделирования сейсмического воздействия на борта карьеров.

3.4.2 Влияние длительности и частоты сейсмических волн на устойчивость бортов карьеров. Оценка и анализ полученных данных.

Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ВЫБОРУ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАПАСА УСТОЙЧИВОСТИ БОРТОВ КАРЬЕРОВ В СЕЙСМОАКТИВНЫХ РАЙОНАХ.

4.1 Разработка рекомендаций по выбору необходимого коэффициента запаса устойчивости для безопасной отработки месторождений открытым способом в сейсмоактивных районах.

4.2 Методика определения уточненной интенсивности колебаний при землетрясениях для оценки устойчивости бортов карьеров.

4.3 Укрепление бортов карьеров при постановке их в конечное положение.

Выводы к главе 4.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геомеханическое обоснование устойчивости бортов карьеров в сейсмоактивных районах"

Расширение объема ведения открытых горных работ в сейсмоопасных районах России, а также рост техногенной сейсмичности во многих горнодобывающих регионах с большими объемами извлеченной горной массы (Кузбасс, Кольский полуостров, многие районы Урала) делают весьма актуальной задачу учета сейсмического воздействия на устойчивость бортов карьеров. Кроме того в нормативной литературе либо не учитывается сейсмическое воздействие, либо рекомендованы коэффициенты сейсмичности исходя из устаревшей шкалы ГОСТ 6249-52.

A.M. Демин, В.Г. Зотеев, A.A. Козырев, A.M. Мочалов, М.Е. Певзнер,

B.Н. Попов, Т.К. Пустовойтова, В.В. Соколовский, Ю.И. Туринцев, Г.Л. Фисенко, П.С. Шпаков, A.W. Bishop, W. Fellenius, N. Janbu, N.R. Morgenstern, V.E. Price, S.K. Sarma, E. Spenser, K. Terzaghi и др. Основной количественный метод оценки устойчивости откосов и бортов карьеров связан с вычислением коэффициента запаса, который характеризуется отношением сумм всех сил, удерживающих откос, к сумме всех сил, сдвигающих его.

C.Н. Чернышов, P.P. Чугаев, Г.М. Шахунянц, K.W. John, N.M. Newmark и др. Разработанные к настоящему времени методы учета сейсмической нагрузки сводят динамическое воздействие к действию стационарной силы (псевдостатический подход) или, наоборот, переносят на землетрясения методы, разработанные для оценки влияния взрывов. Таким образом, существующие методы не учитывают длительность и спектральные характеристики сейсмического воздействия. Несмотря на сходство сейсмических и сейсмовзрывных волн, такой подход может приводить к существенным ошибкам. Поэтому разработка методики оценки сейсмического воздействия на прибортовой массив карьера является актуальной.

Основные задачи исследований:

1. Анализ развития техногенной сейсмической активности в Кузбассе.

Идея работы. При обосновании устойчивости бортов карьеров в сейсмоактивных районах необходимо учитывать преобладающий период и длительность сейсмического воздействия.

Научная новизна:

- получена закономерность временного хода техногенной сейсмоактивности, заключающаяся в увеличении на порядок частоты сейсмических событий по сравнению с естественным фоном после проведения массовых взрывов на карьерах;

Защищаемые положения:

Практическая значимость работы:

- Развитие метода учета сейсмического воздействия на устойчивость бортов карьера.

- Разработка рекомендаций по выбору необходимого коэффициента запаса устойчивости для безопасной отработки месторождений открытым способом в сейсмоактивных районах

Достоверность и обоснованность научных положений и выводов подтверждается соблюдением критериев подобия при физическом моделировании сейсмического воздействия на прибортовой массив карьера, статистической обработкой полученных результатов и сопоставлением с натурными данными

Личный вклад автора заключается в анализе горнотехнической литературы по существующим методам учета сейсмического воздействия на откосы и борта карьеров, с последующей постановкой задач исследований; в проведении экспериментальных исследований на базе физического моделирования на эквивалентных материалах, обработке полученных результатов с использованием различного программного обеспечения; в сравнении и анализе полученных результатов с натурными данными, составлении рекомендаций по выбору коэффициентов запаса.

Апробация работы. Содержание и основные положения диссертационной работы докладывались на конференции во Фрайбергской горной академии (Германия, Фрайберг, 2010 г.), на V Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Проблемы недропользования» (УрО РАН Екатеринбург, 2011), на международной научно-практической конференции «Наука и просвещение» (Киев, 2012), на международной научно-практической конференции «Открытые горные работы XXI века» (Красноярск, 2011), на XVIII Международной научно-практической конференции «Экология и жизнь» (Пенза, 2010 г.), на международной конференции «Современные проблемы геомеханики, геотехнологии, маркшейдерии и геодезии при разработке месторождений полезных ископаемых и освоении подземного пространства» в СПГГУ (2011), на заседаниях семинаров НЦ геомеханики и проблем горного производства и научно-технического совета по работе с аспирантами университета.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка, изложенных на 198 страницах машинописного текста, содержит 58 рисунков, 25 таблиц и список литературы из 133 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Павлович, Антон Анатольевич

Выводы к главе 4

1. Показано, что выбор коэффициента запаса устойчивости в сейсмоопасных районах должен производиться на основании детального микросейсмического районирования, оценок максимально возможных магнитуд, а также локализации основных сейсмогенных разломов и потенциальных очагов землетрясений.

2. Установлено, что в сейсмически активных районах с максимальной интенсивностью колебаний 6 баллов магнитуд не выше 5-6 устойчивость бортов вполне обеспечивается нормативным коэффициентом запаса 1,3, однако при той же самой интенсивности колебаний, но вызванных мощными землетрясениями М=7-8, необходимо увеличение коэффициента запаса до 1,35-1,4. В сейсмически активных районах с максимальной интенсивностью колебаний 1=7 баллов устойчивость бортов карьеров будет обеспечиваться при коэффициенте запаса 1,4 при любой магнитуде. При максимальной интенсивности колебаний 1=8 и магнитуд ах землетрясения М=7-8 необходимо увеличить коэффициент запаса до 1,42-1,45.

3. Разработаны рекомендации по выбору необходимого коэффициента запаса устойчивости для бортов карьеров со слабыми контактами для безопасного ведения открытых горных работ в сейсмоактивных районах.

4. Разработана методика уточнения риска сейсмических колебаний для оценки устойчивости бортов карьеров с учетом предполагаемой длительности стояния борта.

5. Предложен способ укрепления уступов карьеров с помощью канатно-анкерной системы в сочетании с георешеткой и сеткой.

Заключение

Основные научные и практические результаты работы, выводы и рекомендации, полученные при выполнении исследований, заключаются в следующем:

3. Установлено, что сдвижение вероятной призмы обрушения, оконтуренной наиболее напряженной поверхностью скольжения, под воздействием сейсмических волн определяется сочетанием их параметров -ускорением, частотой и продолжительностью, при этом воздействие сейсмических колебаний состоит из двух стадий - времени подготовки смещения и непосредственно времени оползания.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

- в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России:

1. Павлович А. А. Методы определения прочностных свойств массива горных пород применительно к открытым горным работам // Записки Горного института.Т. 185. - 2010. - С.127-131.

2. Павлович А. А. Влияние сейсмических процессов на ведение открытых горных работ / Цирель С.В., Павлович А.А. // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. - 2011. - №7. - С. 25-30.

- в остальных изданиях:

5. Pavlovich А.А. The problem of pit walls stability in the seismic risk zones / S.V. Tsirel, P.V. Borisova, A.A. Pavlovich // Scientific reports on resource issues - innovations in mineral industry Geology, Mining Metallurgy and Management, Freiberg, Germany. - 2010. - Volume 3. - pp. 257-260.

8. Павлович A.A. Применение критерия разрушения Хоека-Брауна для геомеханического обоснования параметров бортов карьеров / C.B. Цирель , A.A. Павлович // Материалы III Международной научно-практической конференции «Наука и просвещение». Киев: «Простобук», 2011. - С. 187191.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Павлович, Антон Анатольевич, Санкт-Петербург

1. Адушкин В.В. Техногенная сейсмичность: основные источники, причины возникновения и их классификация // Горная геомеханика и маркшейдерия в III тысячелетии. СПБ: ВНИМИ, 2004. - С. 45-57.

2. Адушкин В.В. О вкладе взрывных работ в развитие сейсмодеформационных процессов в регионе / Адушкин В.В., Кочарян Г.Г., Санина И.А. // Доклады академии наук. 2011. - том 441, № 1, Ноябрь.- С. 92-94.

3. Аптикаев Ф.Ф. Сейсмические колебания при землетрясениях и взрывах. М., Наука, 1969. - 104 с.

4. Аптикаев Ф.Ф. Уточнение корреляций между уровнем макросейсмического эффекта и динамическими параметрами движения грунта / Ф.Ф. Аптикаев, Н.В. Шебалин // В кн. Исследования по сейсмической опасности. М.: Наука, 1988. - С. 98-108.

5. Багдасарьян А.Г. Выявление признаков формирования структуры разрушения на бортах карьера Мурунтау / Б.Г. Лукишов, В.Н. Родионов, A.C. Федянин // ФТПРПИ. -2008. №1. - С. 80-89.

6. Багдасарьян А.Г. О механизме обрушений на бортах карьера Мурунтау / А.Г. Багдасарьян, Б.Г. Лукишов, П.А. Шеметов // ФТРПИ. 2008.- № 5. С. 62-71.

7. Багдасарьян А.Г. Оценка временных параметров формирования структуры разрушения в бортах карьера МУРУНТАУ / А.Г. Багдасарьян, А.Г. Федянин, П.А. Шеметов // ФТПРПИ. -2008. №5. -С. 56-62.

8. Безопасность взрывных работ в промышленности / Под ред. Б.Н. Кутузова. М.: Недра, 1992. - 544 с

9. Бейерле В.Р. Исследования динамики крупного оползня в сейсмоактивном районе Узбекистана. Автореф. канд. дис. . г-м. наук. М., 1983. - 20 с.1. Список литературы

10. Адушкин В.В. Техногенная сейсмичность: основные источники, причины возникновения и их классификация // Горная геомеханика и маркшейдерия в III тысячелетии. СПБ: ВНИМИ, 2004. - С. 45-57.

11. Адушкин В.В. О вкладе взрывных работ в развитие сейсмодеформационных процессов в регионе / Адушкин В.В., Кочарян Г.Г., Санина И.А. // Доклады академии наук. 2011. - том 441, № 1, Ноябрь. - С. 92-94.

12. Аптикаев Ф.Ф. Сейсмические колебания при землетрясениях и взрывах. М., Наука, 1969. - 104 с.

13. Аптикаев Ф.Ф. Уточнение корреляций между уровнем макросейсмического эффекта и динамическими параметрами движения грунта / Ф.Ф. Аптикаев, Н.В. Шебалин // В кн. Исследования по сейсмической опасности. М.: Наука, 1988. - С. 98-108.

14. Багдасарьян А.Г. Выявление признаков формирования структуры разрушения на бортах карьера Мурунтау / Б.Г. Лукишов, В.Н. Родионов, A.C. Федянин // ФТПРПИ. -2008. №1. - С. 80-89.

15. Багдасарьян А.Г. О механизме обрушений на бортах карьера Мурунтау / А.Г. Багдасарьян, Б.Г. Лукишов, П.А. Шеметов // ФТРПИ. 2008. - № 5. -С. 62-71.

16. Багдасарьян А.Г. Оценка временных параметров формирования структуры разрушения в бортах карьера МУРУНТАУ / А.Г. Багдасарьян, А.Г. Федянин, П.А. Шеметов //ФТПРПИ. -2008. -№5.-С. 56-62.

17. Безопасность взрывных работ в промышленности / Под ред. Б.Н. Кутузова. М.: Недра, 1992. - 544 с

18. Бейерле В.Р. Исследования динамики крупного оползня в сейсмоактивном районе Узбекистана. Автореф. канд. дис. . г-м. наук. М., 1983.-20 с.

19. Берон А.И. Свойства горных пород при разных видах и режимах нагружения / А.И. Берон, Е.С. Ватолин, М.И. Койфман и др. М.: Недра, 1984. - 276 с.

20. Богацкий В.Ф. Прогноз и ограничение сейсмической опасности прмышленных взрывов // Сб. Взрывное дело. -1983. № 85/42. - С. 201-213.

21. Богацкий В.Ф. Сейсмическая безопасность при взрывных работах / В.Ф. Богацкий, В.Х. Пергамент М.: Недра 1978. - 128 с.

22. Геология СССР. Том. XIV Западная Сибирь / под ред. В.Д. Фомичева, И.Н. Звонарева М.: Недра, 1967. - 664 с.

23. Глушихин Ф.П. Измерение напряжений в моделях из эквивалентных материалов / Глушихин Ф.П., Зуев Б.Ю., Шклярский М.Ф., Злотников М.С. // «Прогноз геомеханических процессов и управление горным давлением на шахтах». -JL: ВНИМИ, 1985. С.57-62.

24. Глушихин Ф.П. Моделирование в геомеханике. / Глушихин Ф.П., Г.Н. Кузнецов, Ф.Ф. Шклярский и др. М.: Недра, 1991. - 240 с.

25. Глушихин Ф.П. Рекомендации по измерению напряжений в моделях из эквивалентных материалов /Глушихин Ф.П., Зуев Б.Ю., Шклярский М.Ф. Л.: ВНИМИ, 1985. - 39 с.

26. ГОСТ 28985-91 Породы горные. Метод определения деформационных характеристик при одноосном сжатии. Введ. 24.04.1991. -М.: Изд-во стандартов, 1991.

27. ГОСТ 21153.2-84. Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном сжатии. Введ. 19.06.1984. - М.: Изд-во стандартов, 1984.

28. ГОСТ 21153.8-88 Породы горные. Метод определения прочности при объемном сжатии. Введ. 15.03.1988. - М.: Изд-во стандартов, 1988.

29. ГОСТ 21153.7-75. Породы горные. Метод определения скоростей распространения упругих продольных и поперечных волн. Введ. 01.07.1976. - М.: Изд-во стандартов, 1976.

30. Еременко В. А. Особенности распределения сейсмической активности низкого энергетического класса на удароопасном месторождении / В.А. Еременко, A.B. Серяков, В.Н. Колтышев и др. // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007. - №10, - С.122-124.

31. Егоров М.Г. Исследование амплитудно-частотных спектров сейсмовзрывных колебаний в целях сейсмического действия взрыва на карьерах. Автореферат канд. дис. . техн. наук. Л., 1983. - 24 с.

32. Емельянова Е.П. Основные закономерности оползневых процессов. М., Недра, 1972. - 310 с.

33. Заключение по геомеханической оценке параметров юго-восточного рабочего борта разреза «Черниговец» / A.C. Ягунов, A.A. Таюрский, А.Н. Куксов и др. Прокопьевск: СибВНИМИ, 2007. - 54 с.

34. Заключение по геомеханической оценке устойчивости рабочих бортов и внутренних автоотвалов ЗАО «Черниговец» / A.C. Ягунов, А.Н. Дьяченко, А.И. Быкадоров и др. Прокопьевск: СибВНИМИ, 2010. - 29 с.

35. Зеркаль О.В. Сейсмогенные оползни Гиссарского землетрясения 1989 г., факторы их формирования и развития. Автореф. канд. дис. . г-м. наук. М., 1994. - 21 с.

36. Зуев Б.Ю. Указания по эксплуатации микродинамометров для определения напряжений в мелкодисперсных средах. Л.: ВНИМИ, 1989. -20 с.

37. Ивановский A.A. Оценка интенсивности сейсмовзрывных колебаний при производстве массовых взрывов на карьере Каменногорского карьероуправления // Записки горного института. Т. 155. 2003. - С. 54-56.

38. Козырев A.A. Актуальность организации геодинамического мониторинга на Ковдорском комплексном железорудном месторождении

39. Козырев A.A., Паничкин С.А., Каспарьян Э.В., и др // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2002. -№12. С.87-91.

40. Козырев A.A. О причинах техногенного землетрясения при открытой разработке апатитовых месторождений Хибинского массива / A.A. Козырев, С.Н. Савченко, В.А. Мальцев // ФТПРПИ. 2005. - № 3. - С. 11-16.

41. Козырев С.А. Сейсмическое воздействие массовых взрывов в карьере на подземные горные выработки / С.А. Козырев, A.B. Соколов, В.Ю. Запорожец // Горный журнал. 2010. - №9. - С. 28-31.

42. Козырев A.A. Сильнейшие сейсмические события в рудниках Ловозерского и Хибинского месторождений в 2004 году / A.A. Козырев, A.B. Ловчиков, В.А. Мальцев // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2005. - № 6. - С.100-105.

43. Кольцов В.Н. Сейсмический метод контроля устойчивости бортов карьеров Мурунтау / В.Н. Кольцов, Б.Г. Лукишов, Б.Д. Коновалов, A.A. Тер-Семенов // Горный вестник Узбекистана. 2002. - №2. - С. 27-295.

44. Лазаревич Т.Т. Выделение динамически активных зон в Кузбасса // Геодинамика месторождений. Кемерово: Кузбас.политехн.ин-т, 1991.- С. 52-56.

45. Лазаревич Т.И. Горный мониторинг сейсмической и геодинамической безопасности Кузбасса / Т.И. Лазаревич, А.Н. Поляков // Горная геомеханика и маркшейдерское дело. СПб.: ВНИМИ, 2009.- С. 40-49.

46. Лаптев Б.В. О геодинамической ситуации на горных предприятиях России. Безопасность труда и промышленность. 2009. - №9.- С. 59-62.

47. Лукишев. Б.Г., Тер-Семенов A.A., Федянин A.C. Сейсмический режим территории и геодинамическая безопасность карьера «МУРУНТАУ» / Б.Г. Лукишев, A.A. Тер-Семенов, A.C. Федянин // Горный журнал. 2009. - № 12. -С. 4-5.

48. Ляхов Г.М. Основы динамики взрывных волн в грунтах и горных породах. М.:Недра, 1974. -192 с.

49. Маловичко A.A. Сводный каталог землетрясений для территории Восточно-Европейской платформы / A.A. Маловичко, И.П. Габсатарова,

50. JI.C. Чепкунас // Землетрясения и микросейсмичность в задачах современной геодинамики Восточно-Европейской платформы. Петрозаводск: КРЦ РАН, 2007. -С. 15-20.

51. Маслов H.H. Механика грунтов в практике строительства (Оползни и борьба с ними). М.: Стройиздат, 1977. - 320 с.

52. Маслов H.H. Основы инженерной геологии и механики грунтов: Учебник для вузов. М.: Высш. школа, 1982. - 511 с.

53. Медведев C.B. Определение интенсивности землетрясений // В кн. Эпицентральная зона землетрясений. М.: Наука, 1978. - С. 108-117.

54. Медведев C.B. Сейсмика горных взрывов. М.: Недра, 1964. -188 с.

55. Медков Е.И. Механика грунтов, основания и фундаменты / Е.И. Медков, В.Г. Березанцев, М.Н. Гольдштейн, A.A. Царьков. М.: Транспорт, 1970.-287 с.

56. Методические указания по определению углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов строящихся и эксплуатируемых карьеров. -Л.: ВНИМИ, 1972. 166 с.

57. Методические указания по технологии изготовления и определению физик-механических свойств эквивалентных материалов. Л.: ВНИМИ, 1980. -48 с.

58. Миронов П.С. Взрывы и сейсмобезопасность сооружений. -М.: Недра, 1973.- 186 с.

59. Мохначев М.П. Динамическая прочность горных пород / Мохначев М.П., Присташ B.B. М.: Наука, 1982. -141 с.

60. Насонов И.Д. Моделирование горных процессов. Изд. 2, перераб. и доп. - М.: Недра, 1978. - 256 с.

61. Никольская О.В. Оценка геомеханической устойчивости оползнеопасных склонов в сейсмоактивных горно-складчатых областях Юго-западного Тянь-Шаня. Автореф. д-р дис. . техн. наук. М., 2000. - 35 с.

62. Олейников A.B. Палеосейсмогеология и сейсмическая опасность Приморского края / A.B. Олейников, H.A. Олейников // Вестник ДВО РАН. -2006. -Хоз.-С. 76-84.

63. Отчет о научно-исследовательской работе «Исследование устойчивости бортов при их подработке на карьерах Кузбасса» / А.Н. Омельченко, Г.Л. Фисенко. Л.: ВНИМИ, 1966. - 63 с.

64. Павлович A.A. Методы определения прочностных свойств массива горных пород применительно к открытым горным работам // Записки Горного института. Т. 185. 2010. - с.127-131.

65. Падуков В.А. Горная геомеханика. Учебное пособие. СПБ: СПГГИ, 1997. - 134 с.

66. Падуков В. А. Прогнозирование устойчивости бортов карьеров. Учебное пособие. Л.: ЛГИ, 1981. - 52 с.

67. Попов В.Н. Технология отстройки бортов карьеров / В.Н. Попов, Б.Н. Баков. -М.: Недра, 1991.-252 с.

68. Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах. СПб.: ВНИМИ, 1998. - 208 с.

69. Проект корректировки горно-транспортной части ЗАО «Черниговец».Т.1.Книга 1 / С.Б. Кузнецов, Б.В. Матвеюк, Т.А. Липин и др. Кемерово, ОАО КУЗБАССГИПРОШАХТ, 2003. 283 с.

70. Пустовойтова Т.К. Учет сейсмических сил в расчетах устойчивости бортов карьеров, находящихся в сейсмоопасных зонах / Т.К. Пустовойтова, М.А. Ревазов // Труды ВНИМИ. 1967. - №67. -С. 313-318.

71. Пьппкин Б.А. Приморский край. Определение сейсмичности по сейсмостатическим данным и палеосейсмодислокациям. / Б.А. Пышкин, A.B. Олейников, А.Б. Пышкин, H.A. Олейников // ГеоРиск. 2008. - №3. - С. 36-39.

72. Рац М.В. Трещиноватость и свойства трещиноватых горных пород / М.В. Рац, С.Н. Чернышев. М.: Недра, 1970. - 164 с.

73. Рекомендации по выбору методов расчета коэффициента устойчивости склона и оползневого давления // Министерство монтажных и специальных строительных работ УССР. М.: ЦБНТИ Минмонтажспецстроя СССР, 1986.- 124 с.

74. Ромм Е.С. Структурные модели порового пространства горных пород. Л.: Недра, 1985. - 239 с.

75. Садовский М. А. Простейшие приемы определения сейсмической опасности массовых взрывов. М.: ИГД АН СССР, 1946. - С. 29.

76. Садыков А.Х. Оползневая устойчивость лессовых склонов и откосов при сейсмических воздействиях. Автореф. канд. дис. . г-м. наук. -Ташкент, 2011. 19 с.

77. Сафонов Л.В. Вероятностный метод оценки сейсмического эффекта промышленных взрывов / Л.В. Сафонов, О.П. Шкреба. М.: Наука, 1970. - 64 с.

78. Сейсмичность при горных работах / Под ред. акад. H.H. Мельникова // Апатиты: КНЦ РАН. 2002. - 325 с.

79. СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах. М.: ГОССТРОЙ РОССИИ, 2000. -88 с.

80. Тагиров Б. Д. Закономерности и прогноз развития оползней в сейсмически активных районах (на примере горного Дагестана): Автореф. канд. дис. . г-м. наук. М., 1985. - 22 с.

81. Тряпицын В.М., Шабаров А.Н. Современная тектоника и геодинамика Хибин / В.М.Тряпицын, А.Н. Шабаров // Монография. Кострома:Авантитул, 2007. - 146 с.

82. Уломов В.И. Макросейсмический режим и дифференцированная оценка сейсмических воздействий // Геориск. 2009. - № 3. - С. 16-19.

83. Уломов В.И. Об актуализации нормативных карт сейсмического районирования территории Российской Федерации / В. И. Уломов, С. А. Перетокин // Инженер, изыскания. 2010. - № 1. - С. 44-53.

84. Филатов H.A. Фотоупругость в горной геомеханике. / H.A. Филатов, В.Д. Беляков, Г.А. Иевлев. М.: Недра, 1975. - 184 с.

85. Федотова Ю.В. Техногенная сейсмичность Кольского полуострова // Землетрясения и микросейсмичность в задачах современной геодинамики Восточно-Европейской платформы. Петрозаводск: КРЦ РАН, 2007.-С. 182-192.

86. Хромовских В. С. Каменный дракон. М.: Мысль, 1984. - 156 с.

87. Хурсанов Х.П. Оползневые явления на Ангренском месторождении бурового угля / Х.П. Хурсанов, В.Н. Колпаков, С .Я. Красников // Горный вестник Узбекистана. 2002. - №2. - С. 19-26.

88. Шахунянц Г.М. Земляное полотно железных дорог. -М.: Трансжелдориздат, 1958. 828 с

89. Шебалин Н.В. Соотношение между балльностью и интенсивностью землетрясений в зависимости от глубины очага // Бюллетень совета по сейсмологии. 1957. - №6. - С. 122-126.

90. Шебалин Н.В. Методы использования инженерно-сейсмологических данных в сейсмическом районировании. // В кн.: Сейсмическое районирование СССР. 4.1, гл.6. М.:Наука, 1968.

91. Шварц A.B. Влияние сейсмичности на устойчивость оползневых горных склонов (на примере долины р. Шинг и района Рогунской ГЭС). Автореф. канд. дис. . г-м. наук. -М., 1982. 28 с.

92. Штейнберг В.В. Количественные характеристики колебаний грунтов при сильных землетрясениях // В кн. Оценка влияния грунтовых условий на сейсмическую опасность. -М.: Наука, 1988. С. 12-35.

93. Цейтлин Я.П. Сейсмические и ударные воздушные волны промышленных взрывов / Я.И. Цейтлин, И.И. Смолин. М.: Недра, 1981. -192 с.

94. Цирель C.B. Влияние сейсмических процессов на ведение открытых горных работ / C.B. Цирель, A.A. Павлович // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2011. - №7. - с. 25-30.

95. Цирель C.B. Особенности развития техногенной сейсмической активности и её влияние на устойчивость бортов карьеров / C.B. Цирель,

96. А.А. Павлович // Материалы XVIII Международной научно-практической конференции «Экология и жизнь». Пенза: Приволжский Дом знаний, 2010.- С. 142-144.

97. Цирель С.В. О критерии разрушения Хоека-Брауна / С.В. Цирель, А.А. Павлович, А.Ю. Гаврюшенко // Материалы III Международной научно-практической конференции «Наука и просвещение». -Киев: «Простобук», 2011. С. 182-186.

98. Цирель С.В. Оценка влияния сейсмического воздействия на устойчивость бортов карьеров / С.В. Цирель, Б.Ю. Зуев, А.А. Павлович //Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельные статьи (специальный выпуск). 2012. - №4. - С. 3-10.

99. Цытович Н.А. Механика грунтов. М.: Высш. школа, 1983. -288 с.

100. Черноглазова Т. Временные закономерности глобальной сейсмичности Земли// Chaos and Correlation International Lournal, 18 марта 2010. Электронный доступ: http://www.chaosandcorrelation.org/TCH 3 2010 Chaos/, pdf.

101. Чернышев C.H. Трещины горных пород. М.: Недра, 1983- 241 с.

102. Чернышев С.Н. Трещнноватость горных пород и её влияние на устойчивость откосов. М.: Недра, 1984. - 111 с.

103. Чугаев P.P. Земляные гидротехнические сооружения (теоретические основы расчета). Д.: Энергия, 1967. - 460 с.

104. Экспертное заключение по «Декларации безопасности открытого акционерного общества» Разреза Коркинский». Екатеринбург: УрО ИГД РАН, 1999.

105. Яковлев Д.В., Лазаревич Т.И. Техногенная сейсмичность Кузбасса/ Д.В. Яковлев, Т.И. Лазаревич // СПб.:ВНИМИ, 1999. - С.384-392.

106. Bishop A. The use of slip circles in the stability analysis of earth slopes // Geotechnique. 1955. - Vol. 5, No. 1. - pp. 7-17.

107. Bray J.D. Simplified procedure for estimating earthquake-induced deviatoric slope displacements / J.D. Bray, T. Travasarou // Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 2007. - v. 133. - pp. 381-392.

108. Bray, J.D. Simplified seismic design procedure for geosynthetic-lined, solid waste landfills / J.D. Bray, E.M. Rathje, A.J. Augello, S.M. Merry // Geosynthetics International. 1998. - v. 5, no. 1-2. - pp. 203-235.

109. Corps of Engineers. Slope Stability // Washington, D. C.: Department of the Army, Office of the Chief of Engineers. 1982. - Manual EM-1110-2-1902.

110. Cranswick E. Mashers fault and the seismicity anticipated to be stimulated by the proposed open pit mine at Olympic Dam. Электронный доступ: http://www.cranswick.net/MashersSeismicityAnticipated01ympicDam.

111. Cristiano M. Seismic coefficients for pseudostatic slope analysis / M. Cristiano, S. Sharma //13th World Conference on Earthquake Engineering. Vancouver B.C., Canada, 2004. - No. 369. - 15 p.

112. Hoek E.P. Hoek-Brown failure criterion / E.P. Hoek, C. Carranza-Torres, B.Corkum // Proceedings of the fifth North American rock mechanics symposium, Toronto, Canada. 2002. - vol.1, - pp. 267-273.

113. Hynes-Griffin M.E. Rationalizing the seismic coefficient method / M.E. Hynes-Griffin, A.G. Franklin // U.S. Army Corps of Engineers Waterways Experiment Station. Vicksburg, Mississippi, Miscellaneous Paper, 1984. - GL-84-13.-21 p.

114. Jibson R.W. Predicting earthquake-induced landslide displacements using Newmark's sliding block analysis: Transportation Research Board, National Research Council, Transportation Research Record 1411. 1993. - 17 p.

115. John K.W. Graphical stability analysis of slopes on jointed rock // Journal of the Soil Mechanics and foundations division. -1968. -Vol. 94, No. 2.- pp. 497-526.

116. Ling H.I. Seismic analysis of sliding wedge: extended Francais-Culmann's analysis / H.I. Ling, Y. Mohri, T. Kawabata // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 1999. - 18. - pp. 387-393.

117. Marinos V. The geological strength index: applications and limitations. / V. Marinos, P. Marinos, E.P. Hoek // Bull Eng Geol Environ. 2005.- № 64. -pp. 55-65.

118. Morgenstern N.R. The analysis of the stability of generalised slip surfaces / N.R. Morgenstern, V.E. Price // Geotechnique. -1965.-Nol5.- pp.79-93.

119. Newmark N.M. Effects of earthquakes on dams and embankments // Geotechnique. 1965. - V.15. - pp. 139-159.

120. Parrish J.G. Guidelines for evaluating and mitigating seismic hazards in California / California geological survey. 2008. - Special publication 117.- 102 p.

121. Pradel D. Case History of landslide movement during the Northridge earthquake / D. Pradel, P.M. Smith, J.P. Stewart, G. Raad, // Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 2005, - v. 131, no. 11. -pp. 1360-1369.

122. Sarma S.K. Critical acceleration versus static factor of safety in stability analysis of earth dams and embankments / S.K. Sarma, M.V. Bhave // Geotechnique. -1974. Vol. 24, No.4. - pp. 661-665.

123. Sarma S.K. Stability Analysis of Embankments and Slopes // Geotechnique. 1973. - 23(3). - pp. 423-433.

124. Saygili G. Empirical Predictive Models for Earthquake-Induced Sliding Displacements of Slopes / G. Saygili, E.M. Rathje // Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 2008. - vol. 134, no. 6. - pp. 790-803.

125. Seed H.B. Considerations in the earthquake-resistant design of earth and rockfill dams // Geotechnique. -1979. Vol. 29, No. 3. - pp. 215-263.

126. Spencer E. A method of analysis of the stability of embankments assuming parallel inter-slice forces // Geotechnique. 1967. - Vol. 17, No. 1. -pp. 11-26.

127. Terzaghi K. Mechanism of landslides. In: Paige, Sidney (Chairman), Application of Geology to Engineering Practice, Berkey volume. New York, The Geological Society of America. 1950. - pp. 83-123.

128. Wilson R.C. Predicting areal limits of earthquake-induced landsliding in Ziony / R.C. Wilson, D.K. Keefer // J.I., ed., Evaluating earthquake hazards in the Los Angeles region: U.S. Geological Survey Professional Paper 1360. 1985. -pp. 317-345.

Информация о работе

Павлович, Антон Анатольевич
кандидата технических наук
Санкт-Петербург, 2012
ВАК 25.00.20

Диссертация

Геомеханическое обоснование устойчивости бортов карьеров в сейсмоактивных районах - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы