Гальперин А.М.. Геомеханика открытых горных работ. Часть 1. Страница 8

Задачи гидрогеомеханики в горном деле рассмотрены в многочисленных публикациях чл.-корр. РАН В.А. Мироненко, его коллег и Последователей. Выполненный В.А. Мироненко гидро- геомеханический анализ охватывает три главных аспекта влияния подземных вод на устойчивость откосов карьеров и отвалов: изменение напряженного состояния массива, процессы механического выноса и изменение прочностных свойств пород. Для оценки устойчивости обводненных откосов В.А. Мироненко предложен принцип сведения объемных гидродинамических сил к эквивалентным контурным, благодаря которому силовое воздействие подземных вод учитывается наиболее просто — через значения пьезометрической высоты по контуру оползающего блока. Этот эффективный расчетный прием широко используется также при оценке устойчивости откосных сооружений гидроотвалов и хвостохранилищ.

Объектами гидрогеомеханических исследований кафедры геологии МГГУ являлись отвальные насыпи смешанных пород на слабых водонасыщенных основаниях (КМА, Кузбасс и др.), подвергавшиеся депрессионному уплотнению вследствие глубокого водопонижения надрудной толщи месторождений KMA и Запорожского железорудного узла, намывные техногенные массивы гидроотвалов и хвостохранилищ различных горнопромышленных регионов.

Обеспечение долговременной устойчивости бортов карьеров и отвальных массивов песчано-глинистых и полускальных пород должно базироваться на установлении взаимосвязей динамики горных работ и геомеханических процессов депресси- онного уплотнения, снижения прочности и развития сдвиговых деформаций пород в карьерных откосах, уплотнения отвальных насыпей и гидроотвалов.

Разработка глубоких обводненных месторождений сопровождается формированием воронок депрессии с размерами, достигающими десятков километров. Влияние дренажа на улучшение условий устойчивости откосов принято оценивать по роли гидростатических и гидродинамических сил в общем балансе сил, действующих в пределах призмы оползания. При этом игнорируется механизм депрессионного уплотнения, характерной чертой которого является увеличение воспринимаемых минеральным скелетом напряжений (эффективных) за счет снижения исходного гидростатического давления при практически неизменной общей нагрузке.

Со снижением напоров водоносных горизонтов (на 50—100 м и более) связаны депрессионные осадки толщ песчано-глинистых и полускальных пород, достигавшие в ряде случаев нескольких метров. На процесс консолидации (упрочнения) бортовых массивов под действием депрессионных нагрузок «накладываются» реологические процессы снижения прочности и развития деформаций пород, влияние которых определяется сроком службы откосов. В соответствии с представлениями структурной механики грунтов деформирование глинистых пород обусловлено нарушением связей между минеральными частицами и переориентацией этих частиц в направлении сдвига (Ю.К. Зарецкий, С.С. Вялов, 1971; Л. Шукле, 1976; С.С. Вялов, 1978; В.И. Осипов, 1979; Ю.К. Зарецкий, 1988). При дейст- вующем по вероятной поверхности скольжения сдвигающем напряжении, большем предельно-длительного сопротивления сдвигу, происходит развитие микротрещин, снижается прочность пород и возникают незатухающие сдвиговые деформации (ползучесть). Структурно-механические представления могут быть использованы также при рассмотрении длительной прочности и сдвиговой ползучести мерзлых и полускальных пород.