Карьерлердегі қиябеттердің көшкінді деформацияларының даму сипаттамасы

12-қосымша

Тау жыныстарының сырғымалылығы шегінен аспайтын, аса кернеулі беттің (сырғанау бетінің) бойындағы кернеулер кезінде карьер беткейлері басылатын илемді деформацияны ғана сынап көреді. Соңғылары әрбір жаңа горизонтты қазған сайын белсенділенеді, содан кейін тау жыныстарын ығысу мен кесуге зертханалық сынаулар кезінде жанама жүктеудің жаңа сатысын түсірген соң уақыт өткен соң деформациялардың басылатыны сияқты біртіндеп басылады.

Тау жыныстарының барлық қабаттары үшін сырғымалылық шегінен артық кернеулер кезінде беткейлердің басылатын деформациялары уақыт өткен соң тұрақты жылдамдықты деформациямен ауысуы мүмкін, ол уақыт өткен сайын беткейдің опырылуымен және жылжуымен аяқталатын, үдемелі жылдамдықты деформацияға өтеді.

Деформацияланудың белсенді сатысының аяқталуы басты түрде беткейдің геологиялық құрылымына және беткейді құрайтын тау жыныстарының механикалық және деформациялық қасиеттеріне байланысты болады.

Берік құрылымдық байланыстары бар бос илемді тау жыныстарынан қалыптасқан біртекті қиябеттерде белсенді саты әдеттегідей, қиябеттің опырылуымен аяқталады. Илемді тау жыныстарынан қалыптасқан қиябеттерде деформацияланудың белсенді сатысы уақытта созылған және салыстырмалы түрде тыныш өтеді.

Жылжыма денесінің қисық сызықты бет бойымен сырғанауы кезінде оның жазықтау бөлігіне орын ауыстыруына қарай ығысу жылдамдығы басылады (басылушы саты), содан кейін деформациялар толығымен тоқтайды.

Карьерлер беткейлерінің деформацияларын бақылау нәтижелері және балама материалдардың қиябеттерін модельдеу негізінде біртекті қиябеттегі жылжыма процесінің даму сұлбасы анықталған, оның мәні келесіден тұрады.

Сырғанау беті ығысудың максимум деформациялары облысында-тау жыныстарының беткей маңындағы массивінде қалыптасады.

Ығысуға қатысты абсолют шама, сырғанаудың потенциал бетінің жанында максимум мәнге жетіп, қиябет бетінен массивтің тереңіне алыстап бір қалыпты азаяды.

Ығысу аймағының ені жер бетінен қиябеттің негізіне бағытында қысқарады, алайда сырғанаудың потенциал бетінің қалыптасу аймағында ығысу изосызықтарының шоғырлануы мына түрде болады; опырылудың алдында болатын максимум ығысу шамасы сырғанау бетінің бойында тұрақты болып қалады. Деформациялар аймағы қиябеттің 1,2-1,5 Н тең жоғарғы ернеуінен елеулі ара қашықтыққа таралады (Н-қиябет биіктігі).

Қиябет негізінде деформациялар аймағы қиябеттің төменгі ернеуінен шамамен 0,3 Н тең ара қашықтыққа таралады (1-сурет).

Қиябетте ірі тектоникалық бұзылыстар, бос қабатшалар және басқа босаңсу беттері, сондай-ақ илемді қабаттар бар болғанда, деформациялардың даму сипаты өзгереді және әрбір нақты жағдайда босаңсу жазықтығының орнына не болмаса қиябеттегі бос қабатқа тәуелді болады.

Қия құлаушы және жазық босаңсу беттері бар болғанда қиябеттің деформациялану сипаты 2-суретте берілген.

1-сурет. Біртекті қиябетте деформациялардың даму сұлбасы

(модельдеу нәтижелері бойынша).

1-сырғанаудың потенциал беті; 2-ығысудың изосызықтары.
Қиябет негізінде жазық бос жапсар немесе бос илемді қабат бар болғанда бастырма және тірелу жылжымаларының дамуы бірқатар ерекшеліктермен ерекшеленеді.

Зерттеулермен анықталды:

1) микрожылжымалардың даму кезеңінде-ақ-қысым сынасы, ал толтыра алмау бар болғанда қиябеттің негізінде тірелу білігі құрылады;

2) деформациялану процесінде белсенді қысым сынасы, массивке енгізіле отырып, тірек призмасын жапсар бойынша ығыстырады; белсенді қысым сынасы және тірек призмасы ілгерілемелі орын ауыстырады; тірек призмасы мен белсенді қысым сынасының шекарасында сырғанау беттерінің жиынтығы айқындалады;

3) қиябет (толтыра алмау) негізінде жапсарды жүктейтін призма, ол деформацияланған кезде қысылады, оның салдарынан сырғанау беті 45° бұрышпен қиябеттің табанына шығады-ρ/2;

4) р¹ = 0° болғанда белсенді қысым сынасы сырғанауының бүйірлік беттерінің еңіс бұрышы ω = 45°+ρ/2 құрайды; р¹ ≠ 0 болғанда белсенді қысым сынасының сырғанау бетінің төменгі жағындағы пішіні қисық сызықты болады;

2-сурет. Қиябеттегі деформациялардың дамуы: а) босаңсудың қия құлаушы беті бар болғанда; б) қиябет негізінде босаңсудың жазық беті бар болғанда (1-ығысулар графиктері; 2-жылжулар графиктері) белсенді қысым сынасының сырғанау бетінің әлсіз жапсармен кездесу бұрышын мына формула бойынша есептеп шығарылады:

мұнда ρ-қиябетті құрайтын тау жынысының ішкі үйкелу бұрышы, градус;

σ_п -беттің жапсармен кездесетін орнында сырғанау бетіндегі қалыпты кернеу, т/м²;

5) қиябеттің бет бойымен деформациялану аймағының ені қиябет биіктігінен 2,0-2,5 есе жоғары болады.

Қуатты илемді қабаты бар қиябеттің деформациялану сипатын зерттеулермен, жылжыманы жұлып алудың алдында сырғанау бетінің барлық ұзындығы бойында, соның ішінде ол илемді қабат бойынша өтетін учаскеде де байқалатынын анықталған. Илемді қабатпен түйіскенде сырғанау беті сынады (3-сурет); сыну бұрышы тең. Илемді қабатта сырғанау бетінің бір қалыпты қисық сызықты пішіні болады, ал тірек призмасы осы бет тойында айналумен ығысады, сондықтан белсенді қысым сынасы тірелу жылжымалары дамыған кезде бұл жағдайларда анықтығы аз айқындалады.

3-cурет. Тірелу жылжымасының сұлбасы.