книги из ГПНТБ / Опыт оценки устойчивости склонов сложного геологического строения методом конечных элементов и экспериментами на моделях

лоев (глины, водонасыщенные пески) . Согласно

п о с т а в ­

ленной

з а д а ч е была проведена

схематизация

обобщен ­

ного инженерно-геологического

р а з р е з а

(рис. 8-3).

И н ­

женерно-геологические пачки

с пониженными

п о к а з а т е л я ­

ми деформационных и прочностных свойств учтены в

первой

расчетной схеме следующим образом:

условная

п а ч

к

а Вj соответствует

1У~й

пачке

обобщенного

инженерно-геологического

р а з р е з а

(пески

мелкозернис ­

тые, глинистые, водонасыщенные, мощностью 2-4 м,

залегающие в основании толщи

мергелей

мелового

в о з ­

р а с т а ) .

В пачке В^ с условной

мощностью

2,5

м

в

р а с ­

четной схеме объединены пачки У1 - а и УІ - б

сводного

инженерно -геологического

р а з р е з а

( т а б л . 7 - 1 ) ,

условно

объединивших 21 маломощный прослой глин в толще

протерозойских пород. Объединение обусловлено

т е м ,

что пачки У 1а и У16 залегают

близко д р у г

от

д р у г а ,

необходимостью упростить сетку разбивки расчетной

области

на элементы и сокращением времени

машинно ­

го смета

з а д а ч и . Условная

пачка глин с

низкими

пока ­

зателями прочности и модуля

деформации

расположена

в п о д о ш в е толщи аргиллитов

и

алевролитов,

г д е о т м е ­

щей 6 маломощных

прослоев глин в

протерозойских

а л е ­

вролитах с низкими показателями механических

свойств.

Условная

пачка В

в расчетной

схеме находится

в

в е р ­

хней части т о л щ и ,

г д е

прослои

глин

залегают

наиболее

часто. Условные пачки

В_

и В

в расчетных

схемах

и м е -

2

з

ют несколько увеличенную

мощность

по сравнению

с . с у м ­

марной природной,

что

обусловлено

стремлением

п о д ч е р ­

кнуть их роль в устойчивости склона и более

целесооб ­

разным

р а з д е л е н и е м их на

элементы .

И з

крупных

вертикальных

тектонических

трещин

в расчетной схеме

первого

варианта

было учтено ш е с т ь ,

шириной 5 с м , которые оказывают большое влияние

на

распределение напряжений

в склоне. Трещины в

р а с -

четной схеме обозначены

следующими

индексами

Т.,

,

T g . Блоки

пород

склона,

ограниченные

' с л а ­

быми* прослоями и трещинами, рассматриваются

как

однородные и изотропные

с неизменяющимися

п о к а з а ­

телями деформационных и прочностных свойств.

П о д о б ­

ная

схематизация

условна, но

оправдана

т е м ,

что при

расчете

напряженного состояния

сохранена

с у щ е с т в е н ­

ная

разница м е ж д у показателями

деформируемости

и

прочности массива и выделенных зон ослабления,

к о т о ­

рые

в значительной мере

определяют

устойчивость

склона. Учитывая сказанное в

расчетах

были приняты

следующие значения: модуль

деформации

EQ

=

= ЗОООО

к г / с м

,

коэффициент

Пуассона

f

=

О^ЗО

и

объемный вес 2.2

г / с м

д л я блоков пород,

что

в с р е д ­

нем соответствует действительности . Прочностные

х а ­

рактеристики не

назначались,

так

Как основные

с м е щ е ­

ния

д о л ж н ы произойти по

ослабленным

з о н а м .

П о к а з а ­

тели

физико-механических свойств прослоев

глин, в о д о -

насыщенных песков и по вертикальным трещинам в

ц е ­

лях

упрощения

расчета

были

приняты

одинаковыми .

Д л я

оценки

влияния

величины модуля

деформации

прослоев

слабых

грунтов

и заполнителя

трещин

при

п о ­

женно-деформированного состояния пород

склона

в

п е ­

рвом

варианте

расчет

был

проведен д в а р а з а

при

п о к а ­

зателях:

по

варианту

1-а

при

„EQ" 7 0 0 0

к г / с м

,

=

0 . 4 0 ,

Y = 1 6

,

С =

0 , 2 0

хг/см

и по варианту

1-6,

в

котором

Е0

=•

7 0 0

к г / с м

,

|*

=

0 . 4 0 ,

-

8

,

С =

0 . 1 0

к г / с м .

Уменьшение величин прочностных показателей в

два

р а з а

позволило

исследовать

их влияние

на

развитие

зон

предельного

состояния.

И з

данных

табл .

8-8

можно

в и д е т ь ,

что

д е й с т в и ­

тельные характеристики грунтов "слабых" прослоев и

вертикальных

трещин

находятся

в пределах

н а з н а ч е н ­

ных выше значений. Расчеты по

первому

варианту

п о ­

зволяют

приближенно

оценить

н а п р я ж е н н о - д е ф о р м и р о ­

ванное состояние и

устойчивость

склона

при

4Z г л

пески мелкозернистые

-

24

24 0.00

ІУ.

29 глинистые.водонасыщен-

1.90

0.00

С

1.90

2000

0.30

пне

У.

г*4

12.5

31

Песчаники

и алевролиты

2.40

180000

0.28

24-29

0.20

2.40

30000

0.20

24

0.40

о.

32 к решеие, тре щино ватые

Г30000-

Р

УІ.

27.5

34

Аргиллиты

крепкие . т р е ­

2.40

0.33

30

0.40

щиноватые

с прослоями

Уl a , б.

2.5

35 Глины 21

прослой

2.20 . 14000

0.43

13-17

0.30

Е, г. го

ГООО 0.35

10

0.20

УЛ.

4.0

37

Песчаники

крепкие,

2.60

220000

0.24

32

0.20

трещиноватые

УШ.

1.8

38

Алевролиты крепкие,

2.45

-

20

0.20

F

2.20

50000

0.15

25 0.20

трещиноватые

И .

ей

5.0

39

Песчаники

крепкие

2.40

180000

0.25

30

0.20

о.

трещиноватые

X.

18.0

40

Алевролиты,аргиллиты

2.40

100000

0.30

20

0.30

3

2.40

7000

0.25

20 0.30

с прослоями глин

-

Ха.

2.0

42 Глины 6

прослоев

1.90

18000

0.40

12

0.40

Ег

1.90

ГООО 0.35

10 0.20

12.5

43

Песчаники

крепкие,

2.58

190000

0.24

30

0.20-

X I .

окварцованяые

6.5

45 Гравелиты

крепкие

H

2.60

I500Ö э о . і :

35

1.5

46

трещиноватые

<

Граниты крепкие,

2.60

250000 0.15

35

-

трещиноватые

-

-

-

-

-

Грещины крупные,верти­

т,.

-

см.

кальные

-

-

-

-

т.

прим.

0.30

8

3.20

з а в е д о м о завышенных

п при наинизших величинах

п о ­

казателей физико-механических свойств пород зон

о с ­

лабления.

Расчеты по

второму

варианту

предусматривали те

же ограничения,

что

и в

первом и

имели

целью

о ц е ­

нить напряженное состояние пород

и устойчивость

скло ­

на при большем

учете основных факторов,

влияющих

варианте в связи с такой постановкой

з а д а ч и

стала б о ­

лее сложной

(рис. 8 - 4) .

И с х о д я

из сказанного, схематизация

и н ж е н е р н о - г е ­

ологического

р а з р е з а

была иной» чем

по

первому

вари ­

анту.Слой водонасышенных песков

(У1

пачка)

и

три инженерно-геологических пачки

( У 1 - а ,

У І - б и

Х - а ) , объединяющие

маломощные прослои

глин

в

про ­

терозойских алевролитах и аргиллитах

в

расчетной

с х е ­

ме обозначены индексами "С*, Е^ и

Е^

с

с о о т в е т с т ­

вующими показателями физико-механических свойств

(табл . 8 - 3) .

Некоторые инженерно - геологические

пачки

с в о д ­

ного р а з р е з а

были объединены ввиду

близких

значений

показателей деформационных

и прочностных свойств,

а т а к ж е учитывая их

роль в

формировании

н а п р я ж е н ­

ного состояния пород

склона. Т а к , породы

инженерно -

геологических

пачек

1 ,П и I I I , представленные

н е о г е ­

новыми известняками и песками и меловыми

м е р г е л я ­

ми и слагающие верхнюю. часть склона, можно

р а с с м а ­

литовую толщу,

в которой

по ослабленным

прослоям

глин

возможны

с м е щ е н и я .

Поэтому породы

П и

Ш

п а ­

чек

били объединены в о д н у

условную

пачку

" В "

р а с ­

четной схемы .

Песчаники

н алевролиты

у пачки,

аргиллиты

У1

пачки обладают

примерно одинаковыми

и

довольно

в ы ­

сокими показателями прочностных и деформационных

свойств по сравнению с глинами пачек У1-е и УК>. В

расчетной схеме

они представлены в в и д е одной

у с л о ­

вной

пачки * Д * . Н а том

ж е

основании

объединены

P i c . 8-*. Инженерно-геологическая

схема Д

•

Эвочетов методом

конечных

элемеитоі перемещения и

напрей

шиш ООО не, сложенном слоистой

толчеи пород со слабыми

проело»

•

g вертикальными

трещинами

"К".

Во

втором варианте расчета учтены

т е ж е

ш е с т ь

крупных

вертикальных

тектонических

трещин

( Т

- T g ) ,

но с изменением их

ширины от

5 см

вверху

з а

счет

влияния

экзогенных

процессов

д о 0,1

см

внизу

р а з ­

реза . П р е д п о л а г а е т с я ,

что в трещинах

имеется

з а п о л ­

нитель,

у которого уг^ол внутреннего трения

Т* = 8 ,

сцепление 0,-20 кг/qM , а модуль деформации

и з м е н я ­

ется от

100 к г / с м

вверху д о 1000

к г / с м

внизу

р а з р е з а .

Назначение характеристик физико-механических

свойств

пород условных пачек

в р а с ч е т е по второму

учитывалось:

- что,

©сневными

д л я расчета н а п р я ж е н н о - д ѳ ф ѳ р м и -

реваннег©

сествяния

склона являются показатели м о ­

(при статическом нагружении),

объемного

веса и они

д о л ж н ы характеризовать

массив перед в условиях е с ­

т е с т в е н н е е

залегания;

-

что, сводный инженерно-геологический

р а з р е з

(табл . 7-1)

с о д е р ж и т данные,

полученные

по

испытаниям

на

образцах,

а'показатели

деформируемости

даны по р е ­

зультатам сейсмоакустических

исследований;

-

работы

А.И.Савича

и

З . Г . Ященко ( 1967)

;С . Б . Ухова

и А . С . Паненкова (1968),

в

которых отмечается, что в е ­

образцов и в натурных условиях

м е н ь ш е

значений д и ­

намических

модулей упругости (

) ; по

сопоставле ­

нию величин

статических и динамических

коэффициен­

тов

поперечной

деформации точных данных не и м е е т ­

ся

( Е.С.Ватолин,

1966);

-

что прочностные показатели пачек крепких

пород

при

расчетах

устойчивости склона имеют

значительно

м е н ь ш е е значение по сравнению с прочностными

хара­

ктеристиками прослоев глин и трещин .

При назначении расчетных показателей с учетом

вышесказанного принималась во внимание визуальная

характеристика пород в условиях естественного

з а л е ­

гания,

результаты

испытаний

аналогичных

комплексов

пород и литературные д а н н ы е об исследованиях

меха ­

нических свойств

горных

пород .

В т р е т ь е м

варианте

р а с ч е т а решалась

з а д а ч а

о ц е ­

нки

изменения

напряженного

состояния

пород

и у с т о й ­

чивости склона

д л я

случая

быстрой

разгрузки

напря ­

жений

в с л е д с т в и е

эрозионного

вреза

долины

Д н е с т р а ,

который условно принят "мгновенным" .

Геологическое

строение склона было схематизировано так ж е как н

во

втором варианте. Показатели механических свойств

п о ­

род

и по

трещинам не менялись.

Границы расчетной

схемы

д л я

всех

трех

вариан ­

тов

р а с ч е т а з а д а н ы

таким образом,

чтобы

их

влияние

на

распределение

напряжений

склона было

минималь ­

ным, но в

то ж е

время,

чтобы

удаление

границ

от

склона

не

вело

к

излишнему

увеличению

объема

р а с ч е ­

т а .

В

с в я з и с

этим

нижняя граница

з а д а н а

на

о т м е т ­

ке

ЗОм г а

боковые

на удалении

от склона 150-250

м .

Вопросы формирования и устойчивости высоких

с к л о ­

нов. И з д . М Г У ,

М . . 1 9 7 0 ,

ротапринт.

Гофштейн И . Д . О террасах

Д н е с т р а

и новейших

д в и ­

жениях Приднестровья

. Бюлл.комиссии по

и з у ­

чению четвертичного периода . I960, № 25.

Зелинский И . П . , Золотарев

Г . С ,

М а к с и м о в C H . ,

M ахорин A.A. Проблемы

моделирования

в

ин ­

женерной

геологии .

Вестник

М Г У ,

с е р . г е о л о ­

гия,

1969,

№

5.

Копелиович A.B. Эпигенез

древних

толщ

ю г о - з а п а д е

русской

опатформы .

" Н а у к а " ,

1965.

Кузнецов Г . Н .

и

д р . Моделирование

проявлений

г о р ­

ного

давления .

" Н а у к а " ,

1968.

Л о м т а д з е

А.М., Л о м т а д з е

В . Д . Руководство по

и н ж е ­

нерно -геологическому изучению глинистых пород .

"Энергия", M . , 1970.

Максимов

С . Н . и

д р . Изучение

напряженного

с о с т о я ­

ния массивов

пород

в

инженер но-геологических

целях. И з д . М Г У , М . , 1968,

ротапринт. .

Сейсмоакустические

м е т о д ы

изучения массивов

скальных пород . " Н е д р а " ,

1969.

Трумбачев

В . Ф . ,

М о л о д д е в а A.C. Применение

оптичес ­

кого

м е т о д а

д л я исследования напряженного с о ­

стояния пород вокруг горных выработок.

И з д .

АН

С С С Р , Москва,

1964.