Способ определения смещений массива горных пород

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕРЕСПУ БЛИН аюЬОаи 12 2 9 0 59 4 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯА ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЙЬЛЙ(.м л. кже прий на есизобретеопределенияющегося насыпныхизучениитественных оружении звития о а т лзн клона ния - повышмещений внГП. В исслые наблюдаагая их вием деформиательных с ение точ утри деф едуемомтельные р мир ГП б ят епаре ны, расп творе с пла рующегося М важинах про скую съемку овым смещеП. В наблюзводят инклинометри в исходномениях, Поонцов и пе сдеформированном пол ложению точек начал,егиба иск ных ствол правления и деформирую ляют по при личины гори деформаций формации сд ках зоныде величины и ортах други устоичиво ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела(56) Калштениус Т.А. и др. Определение горизонтального смещения грунтовв полевых условиях. Проблемы инженерной геологии. М.: Мир, 1964,с,284-294.Авторское свидетельство СССР9 38504 1, кл, Е 21 С 39/00, 1970.Оползни. Исследование и укрепление./Под ред, С.Нустера. М,: Мир,1981, с, 107-109,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СМЕЩЕНИЙМАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД(57) Изобретение предназначено дляопределения смещений и деформациймассива горных пород (МГП) в бкарьеров, в откосах отвалов и х ивлении в сдеформированскважин определяют на - величины смещений внутри егося МГП. По ним вычисведенной зависимости везонтальных и вертикальных растяжения (сжатия) и девига МГП на различных участ - ф ормирования откосов. Зти пользуют затем при оценке и прибортовых МГП, 2 ил, 1 128012Изобретение относится к измерениям смещений внутри массива горных пород и может быть использовано при исследовании деформирования горного массива в бортах карьеров , в откосах различных земляных выемок, отвальной массы в откосах отвалов и.у А У =6 - В = агсгц с+ АсХВ ХС ХВ ХА в откосах других насыпных сооружений, а также при изучении развитияоползней естественных склонов. 10При развитии оползней в прибортовых массивах откосов Формируется зона деФормирования, смещения в которой на различных участках различныпо величине и направлению, в связи 15с чем надежная оценка деФормациймассива может быть произведена только при условии определения направлений и величин смещений внутри массива. 20Целью изооретения является повышение точности определения смещениймассива горных пород,Иа Фиг.1 изображены проФили деФормирующего откоса в исходном (1)и сдеформированном (2) состояниях,а также пробуренные с поверхностиоткоса две вертикальные спаренныескважины (3) и две скважины, пробуренные из подземных горных выработок (4); на фиг, 2 - исходное и искривленное положение скважин и точекначал, концов и перегибов искривлений, а также четырехугольник Л,В,С,Б, ограничивающий в плоскости чертежа исследуемый объем горного массива.Суть способа заключается в том,что для определения смещений массива горных пород производят инклинометрическую съемку в спаренных скважинах, пробуренных в створе с плановым смещением деФормирующегося массива, определяют направления и вепичины смещений стволов спаренныхскважин по положению точек начал,концов и перегиба искривлений, а деФормацию массива определяют по зависимостям;где Е, Г - деФормация массива в направлении координатных осей (х, к);А,В,о,ЭиА;8;о;р- составляющие векторов смещений в координатных осях (х, к) точек А,В,С, ЕЕ стволов спаренных скважин в вершинах исследуемого блока массива; ЬЯ,с,Эи кАДа- координаты вершин А,В С, П исследуемого блока массива; А,В,с,Э А, б,о,Э- координаты вершин А,ВС,В исследуемогоблока массива в сдеФормированном состоянии;- деФормация сдвига в массиве соответственно вкоординатных осях (х,к)и в направлении смещения(максимальная деФормациясдвига);К - угол наклона линии смещения к оси х, центраисслецуемого блока массива.П р и м е р, Способ был опробован на деФормирующемся прибортовоммассиве горных пород. слагающихборт карьера высотой 70 м и угломнаклона 34 , с бермы уступа которого на горизонте 149,0 м быпи пробурены две вертикальные скважины,Скважины расположены в створе предварительно установленного маркшейдерскими наблюдениями планового смещения массива на расстоянии друг отдруга, составляющем около 103 от высоты откоса. Скважинами оконтуренисследуемый горный массив А,В,С,0в зоне деФормирования откоса с границами (5),Координаты устьев скважин в принятой условной системе координат,где ось х совпадает с направлениемсмещения массива, соответственноравным, м: х, = 850, 55; г, 149,20 и х, =860,90, г, =149,35,Пробуренными скважинами оконтурен исследуемый массив горных пород зоны деформирОвания, имеющей мощность 35-40 м. Скважинами перебурены границы зоны деформирования на глубину 6,0 м и забои скважин рас; положены в незатронутом деформациями массиве соответственно на отметках 91,50 и 93,80 м инклинометрической съемкой установлено исходное (3) и искривленное (3 ) местоположения скважин, Поскольку скважины расположены в створе с направлением смещения массива, предварительно установленным маркшейдерской съемкой, азимутальные измерения в скважинах не производились. Вычислены координаты точек скважин в исходном ,и искривленном положениях, в том числе координаты точек начал (а а), концов (8 8 ) и перегибов (Ь, Ь ) искривлений (фиг, 2), м:,х = 848,05;х = 849,75;хв = 850,80;г = 129,15;гб, = 119,75;г, = 96,50;х = 858,05;га = 135,25;х = 859,78;г = 124,50;ха = 860,80;г 8 = 99,80. При этом начало искривления определяли по зафиксированному отклонению угла наклона ствола скважины от исходного положения (начало зоны деФормирования). перегиб искривления по максимальному измеренному углу отклонения искривленного ствола скважины от исходного положения, конец искривления - по совпадению измеренного и исходного угла наклона сдеформированного ствола скважины от исходного положения, В искривляющейся скважине можно отметить точку максимальной положительной кривизны, расположенную между началом искривления и точкой перегиба, и точку максимальной отрицательной кривизны, расположенную между точкой перегиба и концом искривления, положение ко торых в искривляющихся скважинах также определяется на основе инклинометрических измерений.г По координатам соответственныхточек начал, концов и перегибов вычислены направления (наклоны) векторов смещения массива в зоне деформирования на участках, примыкающих к линиям, соединяющим попарно указанные точки обеих искривленных скважинга гад10 д, = агсс 8 (в в "д)1х - ха 1 ав 135 + 12915)= 183 (1983),После установления направленийсмещения точек (а,В,Ь) участок зоны деформирования прибортового массива, ограниченный скважинами, изображен на чертеже в крупном масштабе (1:50).На чертеже отображеноисходное и искривленное положения скважин и точек начал, концов и перегибов искривлений, а также четырехугольник А,В,С, 40 Р, ограничивающий в плоскости чертежа исследуемый объем горного массива (фиг. 2). Линии а, а , Ь Ь показывают направления перемещений начал и перегибов искривлений, а отрезки е а, еа, Й Ъ, и К Ъ равны в масштабе чертежа векторам смещения этих точек, линия Б 3 является нижней границей зоны деформирования и разделяет смещающуюся часть прибортового массива от неподвижного массива.1(оординаты гочеи вершин четырехугольника А,В,С,П снимались с чертежа, графически установленные координаты равны, м:х = 850,75;г = 115,00;г,= 130,45;х= 860,80;г = 115,00;05;х = 850,45;е = 125,00;е,= 120)25;5860г = 125,00;г = 136,10.Направления смещений вершин Л,ВС,Э, установили интерполированием. При установлении направления (наклона) смещения вершины А исходили из следующего: на интервале еГ, разность отметок составляет 130,45 120,25 = 10,20 и, а направление сме"15 щения изменяется от 2114 до 205 3, т.е. уменьшается по величине угла на об 1, тогда при разности отметок точки е и А равной 130,45-115,0015,45 м направление смещения на 20 интервале еА. изменится на величину двычисленную по зависимости:61 1545 о4 Ы = в в в - = 9 2 а смещение10 20точки А произойдет под углом оС, =- - 2114 - 9 2 = 2022.1Аналогично методом интерполирования определены направления смещенийостальных вершин четырехугольника:с = 208", с, = 205 З,ср = 2025,После установления направленийсмещения вершин исследуемого блокамассива. из точек А,В,С,Э на чертежепроводили отрезки соответственнопод углами с, о(в, с( и с до пересечения с искривленным положениемскважин, при этом точки пересеченияуказанных отрезков с искривленнымискгажьнамн соответствовали новомуместоположению вершин исследуемогоблока в сдеформированном массиве,а отрезки АЛ , ВВ , СС и ЭЭ соответственно равны векторам смещенияэтих вершин, После выполненных построений графически определяли координаты Л,В,С и Э, м:х,:= 850, 16;и114,76;х, =- 848,31;50г := 123,86;х = 859,77;х = 860,51;е,:= 114,88,55Затем по координатам вершин исследуемого блока г исходном и сдеформированном положениях вычисляли составляющие векторов их смещений, м:= 0,55- 10,29;- -О, 12,а величины деформаций исследуемого блока массива А,В,С,Э определяли по следующим зависимостям".4 д,В,с,Ри 1 дда,п 55 7 12 с - вычисляли как среднее арифметическое из значений направлений смещения вершинисследуемого блока массива Л+ "-ц+ С с + р К= 4 202 2 + 208 + 205 3 + 202 5= 0,0968 + 0,0632 = 0,16. Данный пример выполнения способа относится к случаю,. когда пробуренные скважины в исходном положении не вертикальны (координаты вершин четырехугольника А,В,С,Э по оси х соответственно равны, м: хА= 850,75; х = 850,45; х = 860,93; х= 860,80, т.е. на интервале по глубине равной 10 м отличаются на 0,30 м на одной скважине и на 0,13 м - по другой.При условии, когда пробуренные скважины целиком вертикальны, необходимость в графических построениях отпадает, при этом все необходимые вычисления упрощаются и могут быть произведены аналитически по координатам точек начал, концов и перегиба искривлений и координатам устьев скважин.При многократных инклинометрических измерениях и соответственно многократном установлении последовательных местоположений искривленных скважин и координат точек начал,концов и перегиба искривлений направление смещения каждой точки может определяться самостоятельно независимо друг от друга, направления и величины смещений точек начал, концов и перегибов искривлений между двумя последовательными измерениями при этом вычисляются по их координатам, установленным этими измерениямиПредлагаемый способ определения смещений массива горных пород поз 80121 8волит получать сведения об объемныхдеформациях прибортовых массивов взонах деформирования откосов, на,правления и величины смещений массива в плоскости спаренных скважинна различных участках эоны деформирования, ограниченной скважинами,деформации горизонтальных и вертикальных растяжений (сжатий) и де формации сдвига. Формула изобретения Способ определения смещений мас сива горных пород, включающий инклинометрическую съемку стволов скважин, обсаженных гибкими трубами, в исходном и сдеформированном положениях, отличающийся тем, что, 20 с целью овьппения точности, инклинометрическую съемку производяг в спаренных скважинах, пробуренных в створе с плановым смещением деформирующегося массива, определяют направления и величины смещений стволов спаренных скважин по положению точек начал, концов и перегиба искривлений,а деформацию массива определяют по 1 1 В - д 1 сЕ ( в А(Е - Е ) з 2.п 20- У соя 2 о х хт где Яи г - деформация массива в 50 направлении координатных осей (х, г);- составляющие векторовсмещения в координатных осях (х, г) точек А,В,С,Э стволов спаренных скважин в вершинах исследуемого блока массива;1280121- координаты вершин А,В,С,П исследуемого блока массива; И 2 т и Р ХоаХ фиа 1 Фие 2 Составитель Т.АлексееСереда Техред И.ПоповичРедакто орректор Е,Рошк а Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, - координаты вершинА,В,С,П исследуемогоблока массива в сдеформированном состоянии; " деформация сдвига в 10массиве соответственно 7032/29 Тираж 470 ВНИИПИ Государственного комит по делам изобретений и откр 113035, Москва, Ж, Раушская10в координатных осях (х, 2) и в направлении смещения (максимальная деформация сдвига; М - угол наклона линиисмещения к оси х,центра исследуемогоблока массива. Подписнота СССРтийаб., д,4/5