Способ укрепления откосов

(53)5 Е 0 7/20 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ледовательский й институт по полезных искотам, рудничной у делуудков. В.М. РаСССР1981.ие откоса(57) Изобретение относи скому строительству и гидротехниче- использовано(56) Авторское свидетельствоМ 1084370, кл. Е 02 0 17/20Фисенко Г,Л. Укреплекарьерах. - М,; Недра, 1974. Я 2158 Т 138 А 1 при строительстве каналов, отводящих русла рек от карьерных полей, Цель - обеспечение безопасности и сокращение объема вскрышных работ в массиве с зоной тектонического разлома (ТР), сложенной слабыми породами (СП) при формировании уступов карьера. Для этого на ширину ТР бурят вертикальные и наклонные ряды скважин 4 ниже потенциальных поверхностей скольжения 6 и 7 укрепляемого 8 и нижележащего 9 уступов вдоль их верхних бровок, С верхней площадки откоса уступа устанавливают в скважины 4 сваи 5, Причем нижние концы свай 5 заглубляют ниже потенциальных поверхностей скольжения 6 и 7 двух смежных уступов, Затем ведут выемку СП до поверхности равноустойчивого контура от- Б коса на ширину ТР и соединяют верхние концы свай 5 плитой, Формируют на плите из твердеющей смеси промежуточный кон1587138 тур подпорной стенки (ПС) вышележащего уступа. Под защитой этого промежуточного контура буряг скважины, устанавливают сваи, вынимают СП и скрепляют сваи плитой на нижележащем уступе и формируют на нем промежуточный контур ПС, После этого формируют предельный контур ПС вышележащего формируемого уступа с углом Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при строительстве каналов, отводящих русла рек от карьерных полей, а так же при укреплении бортов карьеров. Цель изобретения - обеспечение безопасности и сокращение обьема вскрышных работ в массиве с зоной тектонического разлома, сложенной слабыми породами.На фиг.1 изображена фаза бурения вертикальных и наклонных рядов скважин и установка свай на первом уступе, вертикальный разрез, на фиг.2 - фаза формирования железобетонной плиты на верхних концах свай; на фиг,З - фаза наращивания промежуточного контура будущей подпорной стенки первого уступа и фаза установки свай и железобетонной плиты на втором уступе; на фиг.4 - фаза формирования предельного первого и промежуточного контура второго уступа; на фиг,5 - фаза формирования предельных контуров уступов; на фиг.6 - фаза формирования сопряжения нижнего уступа с нижележащим горизонтом; на фиг,7 - фаза укрепления подпорной стенкой, вид сверху.Способ осуществляют следующим обоазом.Вне зоны тектонического разлома, сложенной слабыми породами, производят выемку пород известными техническими средствами до горизонта 1. До вскрытия участка тектонического разлома, сложенного слабыми породами 2, определяют проектное положение верхней бровки 3 первого (верхнего) укрепляемого уступа и производят бурение вертикальных и наклонных рядов скважин 4, устья которых располагают на всей ширине тектонического разлома. Скважины 4 бурят на глубину, обеспечивающую возможность крепления нижних концов свай 5 ниже потенциальных поверхнос;ей 6 и 7 скольжения будущих укрепляемого 8 и нижележащего 9 уступов, Расположение в массиве потенциальной поверхности 6 скольжения первого 8, пооткоса, равным углу откоса этого уступа в скальных породах. Цикл работ повторяют до возведения предельных контуров ПС на всех уступахОдновременно с формированием предельного контура нижнего уступа формируют сопряжение последнего нижнего уступа с нижележащим горизонтом карьера.2 з,п. ф-лы, 7 ил. верхности 7 скольжения второго 9 уступов в тектоническом разломе определяют известным способом,Количество рядов и свай 5 в рядах определяют в зависимости от ширины В тектонического разлома и действующего оползневого (горного) давления. В скважины 4 опускают сваи 5., нижние коны которых заглубляют на 3-5 м ниже потенциальной поверхности 7 скольжения и закрепляют их в породах цементацией. До установки свай 5 определяют положение вогнутой поверхности 10 равноустойчивого откоса первогоуступа в рыхлых породах, которая по конфи 15 гурации и местоположению близка к потенциальной поверхности 6 скольжения. Длинусвай 5 выбирают таким образом, чтобы ихверхние концы можно было связать железобетонной плитой,11 толщиной не менее 1 м.20 Длину вертикальной сваи определяют поформуле1=Ь+ Ь- е,где г,- длина сваи, м;Ь - длина замка сваи, м;25 в - толщина железобетонной плиты; м;Ли - разность отметок в точках пересечения вогнутой поверхности равноустойчивого откоса и поверхности 7 скольженияпервого и второго уступов по оси вертикаль 30 ной скважины (отметки получают в результате графоаналитического построенияуказанных поверхностей), м,Длину наклонных свай определяют поформуле35 Гп = 1/сова,где Ь - длина наклонной сваи, м;а - угол наклона скважины, град.После установки свай 5 по первому уступу 8 производят выемку слабых пород 240 на участке 12 по всей ширине тектонического разлома до эоны крепких (скальных) пород 13 и до вогнутой поверхности 10равноустойчивого контура откоса. обнажаяпри этом верхние концы свай 5, к которым45 закрепляют арматуру. устанавливают опалубку 14 и формируют железобетонную плиту 11 (монолитное тело ростверка). Затем0,3 а Ь )- О 1 и В 10 15 25 30 35 40 45 50 55 опалубку 14 наращивают при послойной укладке твердеющей смеси, с помощью которой формируют промежуточный контур 15 будущей подпорной стенки первого уступа 8 (с выпуском арматуры на поверхность для окончательного формирования будущего предельного контура уступа 8 на последующем этапе работ), а с верхней площадки 16 второго уступа 9 бурят скважины 4 и уста 1 навливают сваи 5 для укрепления второгоуступа 9 на ширину В тектонического разлома аналогично, как для первого уступа. После установки свай 5 и закрепления их1нижних концов ниже потенциальной поверхности 17 скольжения, построенной для второго 9 и нижележащего 18 уступов, производят на участке 12 выемку иэ второго 9 уступа слабых пород до вогнутой поверхности 10 равноустойчивого откоса, обна 1жая при этом верхние концы свай 5, Концы свай связывают железобетонной плитой 11, толщину которой выбирают с учетом нагрузок от.первого уступа, Наращивая опалубку 14 на железобетонной плите 11, формируют промежуточный контур 15 откоса второго 9 уступа и снизу вверх наращивают подпорную стенку 19 первого уступа 8, начиная с зоны 20 сопряжения. Для этого устанавливают опалубку 21 и формируют предельный контур 22 первого уступа 8 и производят дозакладку его тела твердеющей смесью, тем самым формируя предельный контур первого уступа, обеспечивающий угол откоса на участке тектонического разлома равным углу откоса в с кал ьн ых породах.Учитывая, что "опасным сечением" подпорной стенки является зона 20 сопряжения, ее усиливают арматурой или более прочным материалом с учетом возможности увеличения толщины будущей стенки в за- висимости от действующего оползневого давления,Укрепление нижележащих уступов производят в той же последовательности аналогичным путем, а на последнем (нижнем) уступе 23 промежуточный контур 15 и егоя сопряжение 24 с нижележащим горизонтом 25 и предельный контур 22 формируют изПтвердеющей смеси (возможно с добавкой водостойкого цемента) в один прием с дозакладкой выработанного пространства и формированием предельного контура вышележащего уступа. При этом сопряжение 24 последнего уступа с нижележащим горизонтом 25 усиливают из расчета действующих нагрузок от оползневого давления и реакций от укрепленной вышележащей эоны. Минимальную толщину подпорной стенки 19 в зоне сопряжения 20 двух ниж 1 1 них уступов определяют из соотношениягде а - ширина призмы обрушения, м;Ь - минимальная толщина массивной подпорной стены в 1-й зоне сопряжения двух уступов, м;С 1 - ополэневое (горное) давление в 1-й зоне сопряжения уступов, МПа;.и - коэффициент запаса, доля единицы; В - ширина тектонического разлома, м; Й - сопротивление срезу подпорной стенки из твердеющей смеси, МПа.Для повышения эффективности укрепления после вскрытия горизонтов в зоне тектонического разлома создают щель по будущему контуру 26 откоса скального уступа и призматические врубы 27, которые при формировании промежуточного контура заполняют твердеющей смесью,П р и м е р, Реализация предлагаемого способа рассмотрена на примере строительства отводного канала при следующих исходных данных: высота К борта канала на участке пересечения крупного крутопадающего тектонического нарушения 40 м; количество уступов 3; высота уступов 14, 15 и 12 м; углы наклона откосов уступов в скальных породах 75 град,в рыхлом заполнителе 20-30 град; угол падения тектонического нарушения 85 град, Горизонтальная (по простиранию уступов) мощность тектонического нарушения, включающего рыхлый наполни- тель гпг 20 м, горизонтальная (вкрест простирания уступов),гпк более 200 м, вертикальная (от кровли, отм, + 69, до почвы,отм. + 24 м, рыхлого наполнителя), ав до 45 м. Прочностные свойства скальных пород: сцепление 100 МПа, угол внутреннего трения 26 град, рыхлого заполнителя: сцепление 0,1 МПА, угол трения 10 град, твердеющей закладки: сцепление 1,6 МПА, угол трения 26 град, Ширина а бермы обрушения 12 м; оползневое давление 0 0,05 МПа; сопротивление В срезу подпорной стены иэ твердеющей закладки, В 0,5 МПа; коэффициент и запаса устойчивости укрепленного уступа 1,5 доля ед.Последовательность операций по формированию проектного контура борта канала (с параметрами, соответствующими окальным породам на участке крупного крутопадающего тектонического нарушения) следующая, После вскрытия кровли кристаллического фундамента и крупного тек 1587138тонического нарушения производят предварительное щелеобразование и эаоткоску стенок тектонического нарушения буро- взрывным способом. Предварительное щелеобразование обеспечивает заоткоску первого скального уступа под требуемым углом. Производят оформление клиновидных врубов (в крутопадающих стенках) со сходящейся гранью, падающей в сторону массива, Затем выполняют выемку рыхлого заполнителя тектонического нарушения за предельным контуром на глубину ниже подошвы первого уступа на 0,2 - 0,3 высоты этого уступа. При этом угол наклона равно- устойчивой вогнутой поверхности в рыхлом заполнителе определяют с коэффициентом запаса устойчивости, равным 1, Ширина клиновидного вруба равна ширине бермы, "гол наклона грани призмы с падением е ,.:тооону массива не более 75, а расстояние От контурного ряда скважин, образующих грань, до бровки тектонического нарушения, определяется по формуле а =1,65 6 х Х стц 75 = 0.45 ЬьЗатем производят слоями заполнение выемки твердеющей смесью на всю ширину тектонического нарушения, При этом со стороны откоса (по предельному контуру) возводят опалубку до отмгор. + 54 м, Далее возводят опалубку выше гор, + 54 м с оформлением искусственного откоса 1-го уступа твердеющей смесью.По окончании сроков охватывания твердеющей смеси опалубка снимается и используется до возведения искусственного нижележащего уступа гор, + 39 м, Для чего предварительно производят выемку до равноустойчивого контура рыхлых пород после производства предварительного щелеобразоеания для заоткоски уступов в скальных породах и создания клиновидных врубов в .,т нках тектонического нарушения. Глуби.ка выемки может достигнуть кровли кристаллического фундамента или при условии его глубокого залегания может быть определена по формуле Ьг = йз+ ЛЬ,где ЬЬ = 2/3 Ь,.Расстояние Ьз от равноустойчиеого контура в рыхлых породах тектонического нарушения до предельного контура уступа нижнего горизонта определяется положением нижней бровки второго уступа и равно ширине бермы на гор. + 39 и 27 м. Основание третьего уступа полностью заполняется твердеющей смесью, т.е, в пределах всей выемки. 5 10 .1 5 25 30 35 40 45 50 55 Минимальная толщина массивной подпорной стены в зоне сопряжения двух уступов определяют по формуле,За Ь-0 и Вгде Ь = 0,3; а = 3,6 м или Ь = 3 м.Формула изобретения 1. Способ укрепления откосов, включающий вскрытие укрепляемого участка уступа, бурение вертикальных и наклонных рядов скважин ниже потенциальной поверхности скольжения уступа вдоль его верхней бровки, установку в них свай с верхней площадки откоса уступа, выемку слабых пород и возведение подпорной стенки, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения безопасности и сокращения обьема вскрышных работ в массиве с зоной тектонического разлома, сложенной слабыми посадами при формировании уступов карьера, скважины бурят на ширину тектонического разлома, а установку свай производят до вскрытия укрепляемого участка формируемого уступа, причем нижние концы свай заглубляют нижепотенциальных поверхностей скольжени)я двух смежных уступов, а выемку слабых пород ведут до поверхности равноустойчивого контура откоса на ширину указанного тектонического разлома, после чего соединяют верхние концы свай плитой и формируют на ней из твердеющей смеси промежуточный контур подпорной стенки вышележащего формируемого уступа, затем под защитой указанного промежуточного контура производят бурение скважин, установку свай, выемку слабых пород и скрепление свай плитой на нижележащем уступе и формируют на нем промежуточный контур подпорной стенки, после чего формируют предельный контур подпорной стенки вышележащего формируемого уступа с углом откоса, равным углу откоса указанного уступа в скальных породах, затем цикл работ повторяют до возведения предельных контуров подпорныхстенок на всех уступах.2, Способпоп.1.отличающийся тем, что одновременно с формированием предельного контура нижнего уступа формируют сопряжение последнего нижнего уступа с нижележащим горизонтом карьера,3, Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что после вскрытия укрепляемого участка создают щель по формируемому контуру откоса скального уступа и призматические врубы в стенке разлома, которые при формировании промежуточного контура заполняют твердеющей смесью, 15871381587138 амборская Редактор Л.Зайцев ректо оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина каз 2402 ВНИИП Составитель М,СавельеТехред М,Моргентал Тираж 542 Подписноедарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5