Olası çökme prizmasının genişliği. Temel inşaat ve montaj işlerinin güvenliği

Açık ocak madenciliğinin, ocak veya şevleri güvence altına almayan hendeklerin ana unsurları yüksekliktir N ve genişlik bençıkıntı, şekli, dikliği ve durma açısı α (pirinç. 9.3). Bir çıkıntının çökmesi çoğunlukla hat boyunca meydana gelir Güneş, yatayla θ açısında bulunur. Hacim ABCçökme prizması denir. Prizma yıkılmak kesme düzleminde uygulanan sürtünme kuvvetleri ile dengede tutulur.

Dünya kütlelerinin stabilitesinin ihlaline genellikle kayan masiflerde bulunan köprülerin, yolların, kanalların, binaların ve yapıların önemli ölçüde tahrip olması eşlik eder. Mukavemetin ihlali sonucu (doğal bir eğimin veya yapay eğimin stabilitesi), karakteristik unsurlar oluşur toprak kayması(pirinç. 9.4).

Şev stabilitesi Limit denge teorisi kullanılarak veya bir çökme prizmasının veya potansiyel bir kayma yüzeyi boyunca katı bir cisim olarak kaymanın ele alınmasıyla analiz edilir.

Pirinç. 9.3. Toprak eğim diyagramı: 1 - eğim; 2 - kayan çizgi; 3 - iç sürtünme açısına karşılık gelen çizgi; 4 - çöküş sırasında eğimin olası taslağı; 5 - toprak çökme prizması

Pirinç. 9.4. Heyelan elemanları
1 - kayan yüzey; 2 - heyelan gövdesi; 3 - durak duvarı; 4 - heyelan yer değiştirmesinden önce eğimin konumu; 5 - yamacın ana kayası

Şev stabilitesi esas olarak yüksekliğine ve toprağın türüne bağlıdır. Bazı kavramları oluşturmak için iki temel problemi göz önünde bulundurun:

• ideal olarak gevşek toprağın eğim stabilitesi;
• Mükemmel kohezyonlu toprak kütlesinin şev stabilitesi.

İdeal olarak gevşek toprağın eğim stabilitesi

İlk durumda ideal olarak serbest akışlı bir sistemin parçacıklarının kararlılığını ele alalım. toprak eğimi oluşturur. Bunu yapmak için katı bir parçacık için bir denge denklemi oluşturalım. M eğimin yüzeyinde yer alan ( pirinç. 9.5,a). Bu parçacığın ağırlığını genişletelim F iki bileşene ayrılır: normal N eğim yüzeyine AB ve teğet T Ona. Aynı zamanda gücü T parçacığı hareket ettirme eğilimindedir M yokuşun eteğine doğru, ancak bir karşı güç tarafından engellenecek T" normal basınçla orantılıdır.

Mükemmel kohezyonlu toprak kütlesinin şev stabilitesi

Hadi düşünelim şev stabilitesiCEHENNEM yükseklik Nk yapışkan toprak için ( pirinç. 9.5,6). Düz bir kayma yüzeyi boyunca belirli bir maksimum yükseklikte denge ihlali meydana gelecektir VD ufka θ açısıyla eğimlidir, çünkü böyle bir yüzeyin noktalar arasındaki en küçük alanı İÇİNDE Ve D bir uçağı olacak VD. Bu düzlem boyunca spesifik yapışma kuvvetleri etki edecektir İLE.

Çökmeye dayanıklı şevlerin hesaplanmasında ve heyelanların önlenmesinde çökme prizması kavramı kullanılmaktadır.

Ayrıca bakınız

"Prizmayı Çöktür" makalesi hakkında bir inceleme yazın

Notlar

Edebiyat

• A. Z. Abukhanov, “Zemin mekaniği”
• Shubin M.A. Demiryolu alt tabanının inşası için hazırlık çalışmaları. - M.: Ulaştırma, 1974.

Bağlantılar

• // Brockhaus ve Efron'un Ansiklopedik Sözlüğü: 86 ciltte (82 cilt ve 4 ek). - St.Petersburg. , 1890-1907.

Çöküş Prizmasını karakterize eden bir alıntı

Toprak kütlesinin eğimi maksimumdan daha büyük bir dikliğe sahipse toprak çökmesi meydana gelecektir. İstinat duvarı kullanarak diziyi dengede tutabilirsiniz. İstinat duvarları inşaatın çeşitli alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. İncirde. Şekil 5.9 istinat duvarlarının bazı uygulamalarını göstermektedir.

a B C)

Çökme prizmasının duvar yüzüne aktardığı toprak basıncına denir. aktif basınç E a. Bu durumda istinat duvarı dolgudan uzaklaşır. İstinat duvarı toprağa doğru hareket ederse dolgu toprağı yukarı doğru şişer. Duvar, önemli ölçüde daha fazla kuvvet gerektirecek olan şişkin prizmanın toprağının ağırlığının üstesinden gelecektir. Karşılık gelir toprağın pasif basıncı (direnç) E r.

Çökme prizması içerisinde bir sınır dengesi oluştuğundan, istinat duvarı üzerindeki toprak basıncının belirlenmesi problemi aşağıdaki varsayımlarla sınır denge teorisinin yöntemleriyle çözülür: kayma yüzeyi düzdür ve çökme prizması şuna karşılık gelir: İstinat duvarı üzerindeki maksimum toprak basıncı. Bu varsayımlar yalnızca aktif basıncı belirlemek için yeterlidir.

5.5.1. Toprak basıncını belirlemek için analitik yöntem

istinat duvarında

Bir temel ödülün limit dengesi koşulunu ele alalım.

istinat duvarının arka kenarına yakın bir çökme prizmasından yatay bir toprak yüzeyi ve istinat duvarının dikey bir arka kenarı ile kestik, İle= 0 (Şekil 5.10). Duvara karşı sürtünme sıfıra eşit olduğunda bu prizmanın yatay ve dikey alanları asal gerilimlere maruz kalacaktır.

Derinlikte limit denge durumundan z

,(5.17)

Burada – büyüklüğü derinlikle doğru orantılı olan yatay toprak basıncı z yani Duvar üzerindeki toprak basıncı, toprak yüzeyinde ve duvar tabanında koordinatları = 0 olan üçgen kanununa göre dağıtılacaktır. Duvar yüksekliğine eşit derinlikte N, basınç . Daha sonra (5.17) koşuluna göre derinlikteki yanal basınç N

, (5.18)

ve aktif basınç diyagramın alanı ile karakterize edilir ve eşittir

. (5.19)

Bu basıncın sonucu duvarın tabanından belli bir yükseklikte uygulanır.

Toprak kohezyonu dikkate alınarak. İç sürtünme ve kohezyona sahip kohezyonlu bir zemin için limit denge koşulu şu şekilde temsil edilebilir:

(5.19) ile (5.20)'yi karşılaştırdığımızda, ifadenin (5.19) gevşek toprağın basıncını yapışmayı hesaba katmadan karakterize ettiğini ve (5.20)'nin toprağın yapışması nedeniyle basınç yoğunluğunun ne kadar azaldığını gösterdiğini görüyoruz. O zaman bu ifade şu şekilde temsil edilebilir:

, (5.21)

Nerede , . (5.22)

Böylece toprak kohezyonu, duvar üzerindeki yanal toprak basıncını tüm yükseklik boyunca bir miktar azaltır. Kohezyonlu toprağın formülle belirlenen yükseklikte dikey bir eğimi destekleyebildiğini hatırlayalım.

, (5.23)

bu nedenle dolgunun serbest yüzeyinden itibaren bir derinliğe kadar yapışkan toprak duvara baskı uygulamayacaktır. Yapışkan bir toprağın toplam aktif basıncı, kenarları ve üçgen diyagramının alanı olarak tanımlanır (Şekil 5.11).

. (5.24)

Kohezyonlu zeminlerin pasif direnci de benzer şekilde, (5.20) ve (5.22) formüllerinde teğet argümanının parantez içindeki eksi işaretinin artıya dönüşeceği dikkate alınarak belirlenir.

5.5.2. Yeraltı boru hatlarında toprak basıncı

Boru hattındaki toprak basıncı, sınırlayıcı stres durumunun genel teorisine göre belirlenir. Derinlikteki yatay bir yüzeyle sınırlanan toprak kütlesindeki dikey basınç z(Şekil 5.12, A) toprağın özgül ağırlığı ile formülle belirlenir

Aynı derinlikte yanal toprak basıncı

doğal koşullar altında yanal toprak basıncı katsayısı nerede eşittir?

Konturu boru hattı olan bir alanda toprağın yerini tam olarak boru hattı alır (Şekil 5.12, B), o zaman bu boru hattının (5.26) ve (5.27) bağımlılıkları tarafından belirlenen baskıya maruz kalması doğaldır.

Boru hattı üzerindeki basınç yukarıdan ve yanlardan iletilir ve tabanın eşit ve zıt yönlü bir reaksiyonuna neden olur: ortalama eşit dağıtılmış basınç - dikey yoğunluk şeklinde alınır R ve yatay yoğunluk Q ve ilişki geçerli R> Q. Boru hatlarının döşenmesi için temelde farklı üç yöntem arasında ayrım yapmak gerekir: bir hendekte (Şekil 5.13, A), kapalı bir penetrasyon (delme) kullanarak (Şek. 5.13, B) ve setin altında (Şekil 5.13, V).

Aynı derinlikte N boru hattı basıncı R farklı olacak: hendek döşemek için R< ; в насыпи R> ve bir patlama durumunda, eğer N Nispeten az R= , büyük değerler için N– R< .

Boru hatlarını hendeklere döşerken, hendek kenarında bulunan toprak kendi ağırlığının etkisi altında zaten sıkıştırılmışken, boru hattı döşendikten sonra hendeğe dökülen toprak gevşek durumdadır. Bu nedenle, bu dolgu toprağının sıkışması ve oturması, hendek kenarları boyunca sürtünme kuvvetleri tarafından dengelenir ve dolgu toprağı, hendek duvarlarına asılı gibi görünür ve hendek derinliği arttıkça bu durum daha da artar.

Derinlikte izole edilmiş bir temel katman için denge koşulları yaratalım z(Şekil 5.13, A). Bu eleman, üstteki ve alttaki dolgu toprak tabakasının kendi ağırlığından ve hendek duvarlarında birim alan başına toprağın kesme direncinden etkilenecektir. (Nerede İle– toprak yapışması; – hendek duvarına sürtünme açısı). Ayrıca yanal toprak basıncı katsayısını da sabit kabul edelim;

.

Kuvvetleri dikey eksene yansıtıyoruz z, alıyoruz

Benzer terimler getirilip sınır koşulları altında integrasyon yapıldıktan sonra ( z = 0; = 0) derinlikteki toplam toprak basıncını elde ederiz z, maksimum değeri (aşırı yük faktörünü girerek N≈ 1.2) şu şekilde temsil edilebilir:

, (5.28)

hendekteki boru hattı üzerindeki toprak basıncı katsayısı nerede.

Hendeklere döşenen borular için değer birden (≤ 1) büyük olamaz. Yaklaşık bir tespit için Profesör G.K.'nin grafiğinin eğrilerini kullanabilirsiniz. Klein, bir miktar marjla veriyor (debriyajı varsayarsak) İle = 0).

Nerede h– çökme kemerinin hesaplanan yüksekliği; B– çökme kemerinin genişliği; F"– hacimli topraklar için kabul edilen mukavemet katsayısı (M.M. Protodyakonov'a göre) 0,5; ıslak ve suya doymuş kumlar - 0,6; killi topraklar - 0,8.

Kontrol soruları

1.Zemin ortamının sınırlayıcı dengesi teorisinde hangi mühendislik problemleri dikkate alınır?

2.Sınır durumları hangi iki gruba ayrılır?

3.Kumun sınırlayıcı dengesine ilişkin koşulları yazınız.

4. Kohezyonlu zemin için limit denge koşulunu yazınız,

asal gerilmeler cinsinden ifade edilir.

5.Hangi yük kritik kabul edilir? Hangi koşullar altında belirlenir?

6.Temel toprağının tasarım dayanımı nedir?

7. Temeldeki maksimum yük nedir?

8.Temel üzerindeki maksimum yükün belirlenmesi için hangi çözümleri biliyorsunuz?

9.Şev stabilitesi hangi faktörlere bağlıdır?

10.Şev stabilitesinin kaybına yol açabilecek başlıca sebepler nelerdir?

12.Gevşek bir eğimin maksimum eğim açısı nedir?

13.İstinat duvarları hangi amaçla kullanılmaktadır?

14.Duvardaki aktif toprak basıncına ne denir?

15.Duvardaki pasif toprak basıncına ne denir?

16. Topraktaki spesifik yapışma, duvardaki aktif ve pasif basınçların büyüklüğünü nasıl etkiler?

Bölüm 6. ZEMİN MEKANİĞİNDE ÖZEL KONULAR

Çalışmayan çıkıntıları sınırlayan alanlara banket denir. Emniyet siperleri, mekanik temizleme siperleri ve taşıma siperleri bulunmaktadır. Emniyet bariyerleri, bitişik banketler arasındaki yükseklik mesafesinin 1/3'üne eşittir. Mekanik temizleme banketleri genellikle 8 metreye eşit veya daha büyüktür (düşen kayaları temizlemek için buldozerlerin girişi için).

Taşıma banketleri, taş ocağının çalışmayan tarafında araçların hareketi için bırakılan alanlardır. Emniyet bariyerleri, taş ocağının stabilitesini arttırmak ve ufalanan kaya parçalarını tutmak için çalışmayan tarafta bırakılan platformlardır. Genellikle çıkıntının üstündeki eğime doğru hafifçe eğimlidirler. Berm'ler birbirinden en fazla 3 çıkıntı uzakta bırakılmamalıdır. Çökme prizması, çıkıntının eğimi ile doğal çökme düzlemi arasındaki çıkıntının dengesiz bir parçasıdır ve üst platformla sınırlıdır. Çökme prizmasının (B) tabanının genişliğine emniyet çubuğu denir ve aşağıdaki formülle belirlenir:.

Açık ocak madenciliğinin geliştirilmesi için prosedür

Açık ocak madenciliğinin taş ocağı sahasındaki gelişim sırası keyfi olarak belirlenemez. Geliştirilen yatağın türüne, yüzey topografyasına, yatağın şekline, yatağın hakim yüzey seviyesine göre konumuna, eğim açısına, kalınlığına, yapısına, minerallerin kalite dağılımına ve türlerine bağlıdır. aşırı yük kayalarından. Bir diğer sonuç ise açık ocak madenciliği türünün seçimidir: yüzey, derin, yüksek arazi, yüksek arazi derinliği veya dağ altı. Sonraki eylemimiz, taş ocağı sahası hakkında temel bir ön karardır - olası derinliği, taban ve yüzey boyunca boyutları, kenarların eğim açıları ve ayrıca taş ocağı kütlesinin ve özellikle minerallerin toplam rezervleri. Mineral tüketicilerinin, çöplüklerin, atık depolama tesislerinin olası yerleri ve bunların yaklaşık kapasiteleri de belirlenmekte, bu da taş ocağı kargolarının taşınması için olası yönlerin ve rotaların ana hatlarını çizmeyi mümkün kılmaktadır. Yukarıdaki hususlara dayanarak, taş ocağı sahasının olası boyutları, yüzey topoğrafyasına göre konumu ve ayrıca gelecekteki işletmenin madencilik tahsisinin yaklaşık hatları oluşturulmuştur. Ancak bundan sonra, ocağın planlanan kapasitesi dikkate alınarak, taş ocağı sahasında madencilik faaliyetlerinin gelişim düzeni sorunu çözülmeye başlanır. Taş ocağının işletmeye alınmasını hızlandırmak ve sermaye maliyetlerini azaltmak için maden yatağının yüzeye daha yakın olduğu yerde madencilik faaliyetlerine başlanır. Açık ocak madenciliğinin temel amacı, önde gelen ve en pahalı prosesin net ve son derece ekonomik bir organizasyonuyla elde edilen, büyük miktarda aşırı yükün eş zamanlı olarak çıkarılmasıyla birlikte yeraltından minerallerin çıkarılmasıdır. açık ocak madenciliği - kaya kütlesinin yüzeylerden depo ve çöplüklerdeki alım noktalarına hareketi (% 40'a kadar). Taş ocağı kargosunun verimliliği, taş ocağı sahasının çalışma ufuklarının açılması ve kullanılan araçların kapasitesi ile ilgili sorunların çözüldüğü sürdürülebilir mineral ve aşırı yük kaya akışlarının düzenlenmesiyle elde edilir. Açık ocak madenciliği için teknik çözümler ve ekonomik sonuçları, genel olarak dekapaj ve madencilik işi hacimlerinin oranına ve taş ocağı faaliyet dönemlerine göre belirlenir. Bu ilişkiler sıyırma oranı kullanılarak ölçülür.

Dik hendekler ve yarım hendekler

Eğim açısına göre ana hendekler dik olanlara ayrılır. Dik, derin hendeklerin genellikle bir iç düzeni vardır. Ocak tarafına göre konumlarına göre enine ve çapraz olarak ayrılırlar. Enine dik hendekler, ocak tarafının genel yatma açısının daha az olduğu durumlarda kullanılır. Çapraz dik hendekler genellikle konveyör ve araç asansörlerini barındırmak için kullanılır. Taşıma banketleri (rampalar) çalışmayan tarafta bırakıldığında dik hendekler tipiktir.

Geçici çıkışlar

Geçici çıkışlar ile kayan çıkışlar arasındaki temel fark şudur:

1. Geçici rampalar, rampaların sınırları dahilinde üst ve alt bankların alternatif madenciliği sırasında hareket etmez (kaymaz);

2. Kural olarak geçici rampaların inşası (kaya ve yarı kayalık oluşumlarda), rampa içindeki bir kaya bloğunun çıkıntının yüksekliğine kadar delinmesini ve patlatılmasını ve çoğu zaman patlatılan kayanın hareket ettirilmesiyle rampanın sürülmesini içerir. bir ekskavatör veya buldozerle zemin eğimi;

3. Eski rampaların madenciliği, patlatılmış kayaların kazılıp araçlara yüklenmesiyle gerçekleştirilir;

Geçici rampaların güzergahı basit veya döngüseldir; basit bir geçici güzergahın uzama katsayısı esas olarak çalışma alanının genişliğine bağlıdır. Araba rampaları, bir kılavuz eğimde, yumuşak bir eğimde (hafif bir eklenti ile) ve bir platformda ufuklara bitişik olabilir. Kılavuz eğimindeki bir dayanak, araçlar bu rampalar boyunca bunların içinden geçerken üst, halihazırda gelişmiş ufuklardaki rampalar için tipiktir.