Инженерная геодинамика

В статье рассматривается методика расчёта устойчивости бортов карьеров, сложенных скальными грунтами, с учетом геолого-структурных особенностей скального массива и пространственного положения зон ослабления по отношению к бортам карьера. Показано, что в зависимости от их взаимной ориентировки задача устойчивости бортов карьера может быть решена в двумерной или трехмерной постановке. Приведены примеры расчета устойчивости бортов карьера с учетом зон ослабления в двумерной постановке методами предельного равновесия и конечных элементов, в трехмерной постановке – методом объёмных скальных блоков. Описаны современные критерии прочности, которые рекомендуется использовать при моделировании устойчивости скальных оползней. Предлагаемая методика оценки устойчивости бортов карьеров, закладываемых в скальных грунтах, позволяет обоснованно выбрать метод расчета, в зависимости от совместной ориентации структурного плана скального массива и пространственного положения бортов карьера.

Разработка Стойленского железорудного месторождения открытым способом на протяжении 50 лет, сопровождающаяся извлечением огромных масс горных пород и руд, кардинально меняет напряженно-деформационное состояние массива и формирование инженерно-геологических процессов: осыпей, обвалов, оползней, оплывин, суффозий. Развитие процессов, инициируемое технологическими работами, носит прогрессирующий характер в пространственно-временном отношении. Решение вопросов устойчивости бортов карьера, обеспечивающих безаварийное ведение горнодобывающих работ при длительной разработке месторождения, базируется на современной методологии расчета. Предлагается алгоритм оптимизации углов заложения откосов Стойленского карьера и расчет коэффициента устойчивости различными методами с учетом трещиноватости скального массива на основе использования критерия анизотропии прочности пород.

Методы математического моделирования при оценке оползневой опасности развиваются очень активно благодаря все возрастающим возможностям современной вычислительной техники. Наряду с традиционно применяемыми методами расчёта устойчивости склонов в последние годы появился ряд программных продуктов, позволяющих моделировать движение оползневых масс, в том числе при таких опасных явлениях, как каменные и обломочные лавины (rock and debris avalanches) и селевые потоки (debris flows).

Данной публикацией авторы надеются привлечь внимание изыскателей, проектировщиков, строителей и эксплуатационников к проблеме динамической устойчивости грунтовых массивов. Воздействие динамических нагрузок приводит к изменениям поведения грунта, его физико-механических свойств и протекания в массиве природных и техногенных процессов. Имеющийся в настоящее время комплекс полевых и лабораторных методов исследований динамических свойств грунтовых массивов позволяет оценивать поведение грунта при различных уровнях статических и динамических нагрузок в широком частотном диапазоне. В статье также показаны возможности данного комплекса для повышения динамической устойчивости грунтовых оснований. Его включение в состав инженерных изысканий и учет действия динамических нагрузок повысят надежность и безопасность эксплуатации сооружений, возводящихся в крупных городских, промышленных и транспортных агломерациях.

В статье приведен обзор проблем, связанных с сейсмической разжижаемостью донных грунтов. Показана опасность разжижения грунтов оснований морских платформ и трубопроводов. Приведены результаты оценки сейсмической устойчивости дисперсных отложений на двух площадках в зоне Туапсинского прогиба в Черном море с использованием лабораторных динамических трехосных испытаний. Установлены разновидности потенциально разжижаемых грунтов этих площадок.

Рассмотренный в статье производственный опыт показал, что при установке заякоренных морских сооружений необходимо оценивать возможность разжижения грунтов основания якорей. Также показано, что при сильных землетрясениях в силу своих специфических свойств разжижаются сапропели. Сделанные выводы могут оказаться полезными для специалистов в области инженерного обеспечения поиска и разведки месторождений углеводородов и при обустройстве буровых установок временного типа на шельфе.

На практике при выполнении инженерно-геологических изысканий анизотропия свойств грунтов часто учитывается не в полной мере. Это, в свою очередь, может приводить к принятию необоснованных решений при проектировании зданий и сооружений. В статье рассмотрено влияние двух выделенных типов анизотропии свойств грунтов склонового массива на результаты количественной оценки общей устойчивости склона. Показано, что структурная или литогенетическая анизотропность массива (I тип анизотропии) оказывает влияние на мгновенную устойчивость склона, в то время как II тип анизотропии, связанный с формированием геотехнического горизонта основных деформаций, требует учета при оценке длительной устойчивости склона