Инженерно-геологическое изучение условий формирования и оценка устойчивости откосов отвалов
1. Устойчивость откосов отвалов определяется инженерно-геологическими и гидрогеологическими особенностями основания предполагаемого участка складирования пород, типом складируемых пород и технологией отвалообразования. Расчеты устойчивости откосов отвалов выполняются теми же методами, что и расчеты устойчивости уступов и бортов карьеров, разрезов.
2. При отсыпке отвалов возможны три схемы нарушения их устойчивости (таблица 1).
Таблица 1 - Схемы деформирования откосов отвалов
N | Расчетная схема | Краткое описание | Условия применения | |
1 | Надподошвенный оползень, | Количество прочных | ||
2 | Контактный (подошвенный) | При наличии на поверхности основания прослоя талых | ||
3 | а) | Подподошвенный оползень, сопровождающийся вылавливанием слабых пород основания. Реализуется в двух формах: | В слабых породах основания, при наличии напоров воды в породах основания, при раздавливании весом отвала слабых складируемых пород, а также развиваться при отсыпке ярусов отвала на слабые породы нижнего яруса | |
б) | б) наиболее напряженная поверхность проходит через тело отвала, слабые породы основания и по контакту с подстилающими прочными породами. | |||
H - высота отвала (яруса); - генеральный угол откоса отвала (угол яруса); - угол наклона основания; h - мощность слабого слоя в основании борта или величина заглубления поверхности скольжения в породы основания. |
3. В результате инженерно-геологических и гидрогеологических исследований должны быть изучены: физические свойства складируемых пород, прочность их в куске, сдвиговые характеристики отвальной массы, строение основания (наклон основания, наличие прослоев слабых пород и их мощность, наличие водоносных горизонтов, возможность образования техногенных водоносных горизонтов в нижней части отвала и в породах основания).
4. Изучение инженерно-геологических условий выполняется на стадии составления проекта отвала и уточняется в процессе его эксплуатации при изменении:
параметров отвала: высоты и формы контура;
технологии отвалообразования - схемы формирования, применяемого оборудования, интенсивности складирования;
состава и состояния складируемых пород.
5. Граница участка инженерно-геологических исследований основания под отвал устанавливается исходя из линейных размеров отвала по нижней бровке, увеличенных на высоты проектируемого отвала в каждую сторону.
6. Состав, объем и методика инженерно-геологических исследований зависят от степени сложности участка отвалообразования. Степень сложности определяют по наиболее неблагоприятному фактору (таблица 2).
Таблица 2 - Категории сложности условий отвалообразования
Фактор | Категория сложности | ||
1 - простые | 2 - сложные | 3 - особо сложные | |
Основание | Прочное (скальное) или многолетнемерзлое (при сохранении теплового режима) | Дисперсные несвязные породы | Дисперсные связные породы |
Угол наклона основания, град. | менее 5 | 5-10 | более 10 |
Гидрогеологические условия | Отсутствие подземных вод или наличие одного выдержанного в плане безнапорного водоносного горизонта в основании отвала | Наличие напорного водоносного горизонта в отвале или в его основании | Наличие в отвале или в его основании нескольких напорных водоносных горизонтов |
Состав отвальных пород | 1. Обломки скальных и полускальных пород с примесью суглинистых или моренных пород не более 20% | Песчано-глинистые, песчано-супесчаные и/или моренные отложения | Суглинистые |
Строение основания | Однородное | Неоднородное | Неоднородное |
Однородное основание представлено одним инженерно-геологическим элементом.
7. Инженерно-геологические исследования проводятся постадийно. На первой стадии исследования ведутся по двум профильным линиям с расстояниями между скважинами не более 200 м, но не менее 3 скважин на профиле. Скважины проектируются глубиной не менее 25% от предполагаемой высоты отвала. Бурение скважины прекращается после заглубления в скальные породы не менее, чем на 2 метра.
Положение профильных линий определяется организацией, ведущей исследования, на основе анализа рельефа местности и предполагаемого направления отвалообразования.
По результатам исследований первой стадии оценивается категория сложности отвалообразования и проводятся исследования второй стадии по наиболее опасным направлениям (профильным линиям). Если по результатам первой стадии исследований установлены условия, схожие с отвалом-аналогом, то дальнейшие исследования второй стадии не требуются.
Количество профильных линий на второй стадии определяется организацией, ведущей исследования и/или расчеты устойчивости откосов отвалов. Для 1-й категории сложности условий отвалообразования вторая стадия исследований не проводится. Расстояния между скважинами на профильных линиях должны составлять для 2-й и 3-й категорий сложности условий не более 100 и 50 м, соответственно.
8. Вторая стадия инженерно-геологических исследований 3-й категории сложности условий отвалообразования должна содержать работы с применением методов статического зондирования. Данные виды исследований производятся по сетке с расстоянием между точками опробования не более 100 м. Замер порового давления по глубине выполняется для каждого выделенного при статическом зондировании однородного слоя или через 5 м (при отсутствии ярко выраженной слоистости).
9. Частота отбора проб из скважин для лабораторных исследований определяется необходимостью получения показателей физико-механических свойств. Образцы отбираются из каждого визуально выделенного однородного слоя, при мощности его более 2 м из каждого двухметрового интервала. В зоне тонкой слоистости (менее 1 м) частота отбора должна составлять 20-25 см на 1 погонный метр скважины.
10. При выполнении инженерно-геологических исследований допускается использовать геофизические методы, при этом расстояние между скважинами на профильных линиях может быть увеличено не более, чем в 2 раза.
11. При изучении гидрогеологических условий основания отвала устанавливаются: