РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК
СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
2012
№4
ГЕОМЕХАНИКА
УДК 622.271.3
ВЛИЯНИЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ НА УСТОЙЧИВОСТЬ БОРТОВ КАРЬЕРОВ <...> Сейсмические волны, землетрясения, метод Ньюмарка, устойчивость бортов карьеров,
коэффициент запаса устойчивости, псевдостатический подход
ВВЕДЕНИЕ
К настоящему времени заканчиваются разведанные запасы целого ряда полезных ископаемых на легкодоступных неглубоких месторождениях в сейсмобезопасных областях России. <...> . Кроме того, во многих горнодобывающих
регионах с большими объемами извлеченной горной массы (Кузбасс, Кольский полуостров,
многие районы Урала) наблюдается рост техногенной сейсмичности, что ведет к усилению
влияния сейсмических волн на устойчивость бортов карьеров. <...> Однако опыт наблюдения за естественными и искусственными склонами показывает, что
псевдостатический метод, не учитывающий кратковременности сейсмического воздействия, дает
завышенные оценки влияния сейсмических волн. <...> Шестибалльные колебания существенно уменьшают коэффициент запаса устойчивости
бортов карьера, что согласно [11], приводит к появлению необратимых, но затухающих во времени деформаций прибортового массива. <...> Если бы землетрясения так сильно влияли на устойчивость бортов, то в 8 – 9-балльных зонах необходимо было бы проектировать борта с коэффициентом запаса n ≥ 2 , что делало бы нерентабельной добычу полезных ископаемых открытым способом в регионах с высокой сейсмической активностью. <...> Поэтому рекомендации об использовании псевдостатического метода,
дающего значительный коэффициент запаса устойчивости, могут быть оправданы лишь для сооружений особой важности, например гидротехнических [13], но не для карьеров, где их приме5
ГЕОМЕХАНИКА
ФТПРПИ, № 4, 2012
нение ведет к избыточному занижению углов откоса бортов карьеров и резкому росту коэффициентов вскрыши. <...> В зарубежной практике для оценки устойчивости <...>
Физико-технические_проблемы_разработки_полезных_ископаемых_№4_2012.pdf
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК
СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
2012
ГЕОМЕХАНИКА
УДК 622.271.3
ВЛИЯНИЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ НА УСТОЙЧИВОСТЬ БОРТОВ КАРЬЕРОВ
Д. В. Яковлев, С. В. Цирель, Б. Ю. Зуев, А. А. Павлович
ОАО “Научно-исследовательский институт горной геомеханики
и маркшейдерского дела - Межотраслевой научный центр ВНИМИ”,
E-mail: post@vnimi.ru
В. О., 22-я линия, д.3, корп.3, лит. В, 199106, г. Санкт-Петербург, Россия
Проведен анализ методов расчета устойчивости бортов карьеров при сейсмическом воздействии
землетрясений. В результате физического моделирования установлен характер воздействия сейсмических
колебаний на процесс сдвижения вероятной призмы обрушения, оконтуренной наиболее
напряженной поверхностью скольжения. Даны конкретные рекомендации по выбору коэффициентов
запаса устойчивости в сейсмоактивных районах.
Сейсмические волны, землетрясения, метод Ньюмарка, устойчивость бортов карьеров,
коэффициент запаса устойчивости, псевдостатический подход
№ 4
ВВЕДЕНИЕ
К настоящему времени заканчиваются разведанные запасы целого ряда полезных ископаемых
на легкодоступных неглубоких месторождениях в сейсмобезопасных областях России.
Поэтому приобретает особую актуальность строительство новых глубоких карьеров и углубление
существующих в сложных горно-геологических, в том числе сейсмоопасных, условиях
(Забайкалье, Тыва, Дальний Восток, Сахалин и т. д.). Кроме того, во многих горнодобывающих
регионах с большими объемами извлеченной горной массы (Кузбасс, Кольский полуостров,
многие районы Урала) наблюдается рост техногенной сейсмичности, что ведет к усилению
влияния сейсмических волн на устойчивость бортов карьеров. На рис. 1 показаны основные
угольные разрезы, находящиеся в зоне сейсмоактивных районов России. В настоящее время
большая часть из них расположена в Кузбассе в 6 – 7-балльных зонах, однако по мере освоения
природных богатств Сибири и Дальнего Востока ожидается увеличение количества карьеров,
находящихся в зонах 8-балльной и даже 9-балльной интенсивности сейсмических колебаний.
Оползни и обвалы склонов под действием сейсмических волн являются одними из наиболее
распространенных проявлений разрушающего действия землетрясений и специально оговорены
в шкале MSK-64 [1] в описаниях 7 градаций интенсивности (с 6 до 12 баллов). Многие
Работа выполнена в рамках государственного контракта № 16.515.11.5048 по заказу Министерства образования
и науки Российской Федерации.
3
Стр.3