книги из ГПНТБ / Совершенствование открытых разработок марганцевых руд УССР

Таблица 2

т,кГ/аР

----

Рис. 3. Паспорта прочности пород:

а — четвертичные суглинки; 6 — красно-бурые глины; в — неогеновые мергели­ стые глины; г — зеленые н зелено-голубые глины; / — средине значения проч­

обозначено единичное значение, крестиком среднее значение прочности).

22

к 45°, и придававшими породе своеобразную клиновидную структуру. В зонах распространения трещиноватости, на­ рушающей монолитность породы, прочность последней немного снижается. Расчетная плотность красно-бурых глин принята по среднему значению равной 1,94 т/м3. Испытания на сдвиг по контакту красно-бурых глин с под­ стилающими их неогеновыми зеленовато-серыми мергели­ стыми глинами заметного снижения прочности не показали.

Неогеновые мергелистые глины в геологическом разрезе карьерных полей образуют слоистую толщу хорошо выдер­ жанных чередующихся через 0,2—1,0 м зеленовато-серых глин и светлых (почти белых) мергелей. Механические свой­ ства тех и других резко отличные. Активным пластичным материалом являются слои зеленовато-серой глины, в то время как мергель может рассматриваться как более жест­ кий, хотя и не цельный, а разбитый трещинами скелет.

Испытаны механические и физические свойства только глинистой разности породы. На сдвиг параллельно напла­ стованиям испытано двадцать пять монолитов; на сдвиг по трещине (по заранее подготовленной поверхности) и на сдвиг перпендикулярно напластованию испытано по шесть монолитов. Испытания на сдвиг параллельно напластова­ ниям дают сравнительно большой диапазон разброса точек на графике (рис. 3,в), что находит свое объяснение в боль­ шой неоднородности литологического состава породы. Рас­ четные показатели ср и с принимаются по кривой гаранти­ рованных минимальных значений тг.мнн. При сдвиге по тре­ щине сопротивляемость падает примерно на 30%.

Испытания на сдвиг нормально к плоскостям напласто­ вания ложатся в пределах разброса точек сдвиговых испы­ таний параллельно напластованиям, поэтому можно считать что анизотропия прочности в разных плоскостях породы отсутствует. Испытания по контактам глинистой разности мергелистых неогеновых глин с мергелистой разностью той

23

же породы, с черными сарматскими глинами, с ракушечни­ ком и с сарматскими песками показали прочность на сдвиг не меньше принятых расчетных величин. В связи с этим проверка на сдвиг по перечисленным контактам не требует­ ся. Плотность породы принята по среднему из восьми оп­ ределений равной 1,87 т/м3.

Неогеновые зеленые и черные глины встречаются в ком­ плексе верхних и средних неогеновых глинистых отложений. Зеленые и зеленовато-голубые глины опробованы пятью мо­ нолитами. В этих образцах глины оказались значительно опесчаненными, что подняло, в сравнении с другими глина­ ми, их сопротивляемость сдвигу (рис. 3, г).

Черные сланцеватые глины — единственные в геологи­ ческом разрезе карьерных полей, для которых испытания на сдвиг установили анизотропию прочности в разных плоскостях (рис. 4). Сопротивляемость сдвигу по сланце­ ватости примерно на 15% ниже сопротивляемости в попе­ речном к сланцеватости направлении. Потеря сопро­ тивляемости глин сдвигу по встречающимся в массиве трещинам дает еще большее снижение прочности, по­ рядка 50%.

Сопротивляемость черных глин сдвигу в плоскостях, параллельных напластованиям, весьма близка сопротив­ ляемости глинистой разности зеленовато-серых мергели­ стых глин. Это позволяет в ряде случаев для упрощения сохранять общие расчетные показатели. Но в черных гли­ нах отсутствует мергелистый скелет, вследствие чего они оказываются в массиве слабее мергелистых глин.

Испытания сопротивляемости сдвигу по контактам нео­ геновых глин с неогеновыми песками, темно-зеленых глин

24

что увлажненные контакты черных глин с водоносными мелкозернистыми песками не являются зонами заметного

т,кГ/см2

снижения прочности. В первом приближении в расчетах следует принять некоторое условное снижение сопротив­ ляемости на увлажненных контактах неогеновых глин.

Неогеновые известняки на прочность не испытаны. Твердые разности известняков, разбитые в природе на

25

глыбы, в расчетах устойчивости бортов карьеров рассмат­ риваются как инертные включения в массу рыхлого мате-

Рис. 5. Паспорта прочности пррод:

a — неогеновые сарматские мелкозернистые пески; 6 — неогеновые глини­ стые пески и песчанистые глины; J — средние значения прочности; 2 — сред­ неминимальные значения прочности; 3 — нижняя обертывающая кривая.

риала. Рыхлые же разности известняков условно приравни­ ваются по расчетным показателям к сарматским мелкозер­ нистым пескам.

26

Неогеновые (сарматские) мелкозернистые пески опро­ бованы на сдвиг по десяти образцам (рис. 5,а).

Угловой показатель сопротивляемости сдвигу (средне­ минимальный) определен равным 35°. Второй расчетный показатель с = 0.

Испытания на сдвиг глинистого прослойка в сармат­ ских песках показали сопротивляемость примерно на 30% выше расчетных значений для неогеновых (сарматских) глин в массиве, но поскольку опробование глинистых прослой­ ков носило единичный характер, выводы по их прочности сделать нельзя. На наличие глинистых прослойков в тол­ щах песков должно быть обращено особое внимание при определении устойчивости бортов карьеров, так как в обвод­ ненных песках глинистые прослойки играют двояко отри­ цательную роль. Во-первых, они создают ослабленные кон­ тактные зоны со сниженным сопротивлением сдвигу и, вовторых, служат водонепроницаемыми перегородками, сни­ жающими фильтрационные свойства песков. Почти в та­ кой же степени следует ожидать ослабления и в контакт­ ных зонах песков с подстилающими их глинами.

Сопротивляемость сдвигу неогеновых глинистых песков и песчанистых глин в плоскости, нормальной к поверх­ ностям напластований, испытанная на двух монолитах, ока­ залась на 40—50% выше, чем в плоскостях, параллельных напластованиям (рис. 5,6). Сопротивляемость сдвигу по заранее подготовленной поверхности скольжения отли­ чается от данных среза параллельно напластованиям очень незначительно. Опыты контактных сдвигов рыхлого раку­ шечника по песчанистым глинам заметных отклонений от средних норм, полученных при срезах монолитов парал­ лельно напластованиям, не дали.

Надрудные палеогеновые зеленовато-серые и светлозеленые глины испытаны на сдвиг параллельно напласто­ ваниям (рис. 6,а) и нормально к напластованию. Анизо­

27

тропик механической прочности при этом не выявлено. Трещины снижают прочность породы на сдвиг примерно на 50%. Если принять минимальные значения сопротив­ ляемости сдвигу по контакту надрудные палеогеновые глины — марганцевая руда, опробованному двадцатью восьмью монолитами, то этот контакт оказывается самым слабым во всем разрезе карьерного поля (рис. 6,6).

Марганцевые окисные руды в пределах исследуемых карьерных полей по структуре своей весьма непостоянны и изменяются от крупноконкреционных форм до тонко- зернистых-сажистых. Однако во всех случаях пласти­ ческие свойства породы в значительной мере зависят от свойств мелкой сажистой фракции.

Механические испытания на сдвиг в лабораторных ус­ ловиях могут быть проведены только на мелкозернистых образцах. Приводимые данные относятся к сажистой раз­ ности руды, испытанной на двух монолитах (рис. 6,в). Сопротивляемость этой руды сдвигу на 60—70% выше, чем вмещающих палеогеновых глин, однако в кровле, на контактах с последними, наблюдается иногда резкое сни­ жение сопротивляемости сдвигу. По-видимому, такое же снижение прочности возможно и на контактах руды с под­ рудными глинистыми породами, хотя единичными про­ деланными до сих пор испытаниями это четко и не уста­ новлено. Испытания контакта руды с подрудными песками показали достаточно высокую сопротивляемость сдвигу,

порядка фі4—20 = 18°.

Палеогеновые подрудные глины опробованы на сдвиг параллельно напластованию по двенадцати монолитам. Кроме того, один монолит испытан на сдвиг нормально к напластованию. Расчетные показатели для этих пород следует принять по кривой гарантированных минималь­ ных значений тг.мин = f (а) (рис. 7,а).

Сопротивляемость сдвигу палеогенрвых подрудных пес-

28

Рис. 6. Паспорта прочности пород:

значения прочности т ; 4 — нижняя обертывающая кривая.

29

ков определена на пяти монолитах, давших сравнительно небольшой разброс точек. Первый расчетный показатель по среднеминимальной величине фср.шш = 25°. Второй пока­ затель с = 0.

кГ/см2

4

2

L

Іо

Jö

Вторичные каолины охарактеризованы данными испы­ таний шести монолитов (рис. 7,6). Прочность ненарушен­ ной породы оказывается значительно выше, чем средние прочности неогеновых и палеогеновых глин, что вполне закономерно. Выполаживание кривой и переход ее в гори­ зонтальное положение начинается позже, чем у третичных глин. Кривая г = f (а) для сдвига по заранее подготовлен­

30