Устойчивость откосов уступов, бортов карьеров/разрезов и откосов отвалов определяется величиной расчетного коэффициента запаса устойчивости (КЗУ) относительного нормативного. Откос является
Оценка устойчивости откосов бортов производиться преимущественно в двумерной постановке, когда рассматривается условно «вырезанный» породный массив в рассматриваемом сечении шириной 1 метр.
Кроме этого, расчеты устойчивости могут быть решении и в трехмерной постановке, что позволяет более детально описать задачу. Данный способ используют редко для специфических условий или высокоответственных объектах, для этого необходимо обладать достоверной информацией о геолого-структурном и гидрогеологическом строении.
При выполнении расчетов устойчивости откосов, формируемых в породных массивах, необходимо определиться со следующими параметрами:
– положение поверхности разрушения (скольжения) по которой происходит смещение породной призмы. Вид и положение поверхности разрушения зависит от множества факторов – структурно-тектонического строения и их элементов залегания, а также физико-механических свойств породного массива. Положение потенциальной поверхности скольжения может быть определена по результатам маркшейдерских наблюдений, аналитически-графическими методами, методом последовательных приближений;
– выбора модели разрушения (критерия прочности), определяет механизм деформации в зависимости от типа и состояния породного массива (хрупкое, упругое, пластичное, вязкое или их комбинации);
– способ расчета устойчивости, от которого зависит вид необходимых расчетных параметров (величины главных напряжений; физические, деформационные и прочностные характеристики и т.д.): методы предельного напряженного состояния, алгебраического сложения сил, многоугольника сил и методы, отвечающие трем составляющим равновесия – сил и моментов.
– наличие дополнительных сдвигающих или удерживающих сил (сейсмическое воздействие, поровое или гидростатическое давление, анкерование и т.д.).
В 20 веке вопросу устойчивости откосов было посвящено большое количество работ, в том числе и фундаментальных. Были предложены различные критерии прочности горных пород, обоснованы виды поверхностей ослабления и их поиск, принципиальные схемы деформирования и методы расчета устойчивости. В дальнейшем для практического применения были разработаны инженерные способы по расчетам устойчивости откосов.
Наиболее широко используемым и по настоящее время, в инженерной практике, способа оценки устойчивости бортов по криволинейной поверхности скольжения используется алгебраическое сложение сил. Метод алгебраического сложения сил заключается в определении отношения удерживающих и сдвигающих сил по потенциальной поверхности скольжения, которая для этого метода должна быть близка к круглоцилиндрической:
Для проведения оценки устойчивости откосов уступов в отечественной практике пользуются расчетными схемами предложенными Г.Л. Фисенко, а в качестве расчетного способа применяют метод многоугольника сил, который учитывает силу реакций соседних блоков.
В силу развития компьютерных технологий и разработке специализированных программных продуктов проведение геомеханических расчетов устойчивости стало более простым. Компьютеризация позволила производить расчеты используя более сложные методы оценки устойчивости инженерами на производстве, например решение задач в трехмерной постановке или методом конечных элементов.