Вариационный метод оценки устойчивости откосов
А.В. Жабко1, 2
1 Уральский филиал АО «ВНИМИ», г. Екатеринбург, Российская Федерация
2 Уральский государственный горный университет, г. Екатеринбург, Российская Федерация
Горная Промышленность №3S / 2024 стр. 06-13
Резюме: В статье рассматривается вариационный метод (способ) оценки устойчивости откосов, который основан на методе предельного равновесия, но в отличие от инженерных способов оценки устойчивости позволяет математически (вариационное исчисление) обосновать единственную наиболее опасную поверхность скольжения в массиве, включая углы ее изломов и распределение межблоковых реакций на ее различных участках. Основными идеями и положениями предлагаемой теории или концепции – вариационного метода расчета устойчивости откосов являются: 1) определение формы и положения в массиве поверхности скольжения должно обосновываться строгими математическими (вариационными) методами, а не подбором поверхности скольжения заданной формы, например, круглоцилиндрической; 2) расчет или оценка устойчивости, а более конкретно, подсчет сдвигающих и удерживающих сил на различных участках поверхности скольжения в зависимости от геометрии поверхности скольжения и откоса, а также механических характеристик пород и контактов осуществляется с использованием различных функционалов (обобщенной силы). В статье автор показывает, что при применении инженерных способов расчета устойчивости откосов для различных форм их потери устойчивости, в отличие от вариационного метода, резко завышаются их предельные (проектные) параметры. Это, на взгляд автора, является первопричиной многих аварий, связанных с разрушением откосных сооружений. Применение вариационного метода оценки устойчивости откосов позволило установить новые формы потери устойчивости откосов и объяснить наблюдаемые на практике аномально крутые углы наклона сдвиговых площадок.
Ключевые слова: откос, расчет устойчивости, предельные параметры откосов, поверхность скольжения, поверхность ослабления, угол внутреннего трения, подошвенный оползень, подподошвенный оползень
Для цитирования: Жабко А.В. Вариационный метод оценки устойчивости откосов. Горная промышленность. 2024;(3S):06–13. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-3S-06-13
Информация о статье
Поступила в редакцию: 10.05.2024
Поступила после рецензирования: 18.06.2024
Принята к публикации: 25.06.2024
Информация об авторе
Жабко Андрей Викторович – доктор технических наук, доцент, заведующий лабораторией устойчивости бортов карьеров, Уральский филиал АО «ВНИМИ»; заведующий кафедрой маркшейдерского дела, Уральский государственный горный университет, г. Екатеринбург, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Список литературы
1. Бахаева С.П., Гурьев Д.В. Оценка устойчивости борта котлована под промышленную площадку шахты. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021;(1):32–42. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2021-1-0-32-42 Bakhaeva S.P., Gur’ev D.V. Slope stability analysis of pit wall meant for mine infrastructure site. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2021;(1):32–42. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236-1493-2021-1-0-32-42
2. Кутепов Ю.И., Васильева А.Д. Инженерно-геологические условия внешнего отвалообразования на разрезах Кузбасса. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017;(10):122–131. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2017-10-0-122-131 Kutepov Yu.I., Vasil’eva A.D. Geotechnical conditions of external dumping at open pit mines in Kuzbass. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2017;(10):122–131. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236-1493-2017-10-0-122-131
3. Шпаков П.С., Юнаков Ю.Л. Устойчивость отвалов на месторождении «Эльдорадо». Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018;(6):69–79. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2018-6-0-69-79 Shpakov P.S., Yunakov Yu.L. Dump stability at the Eldorado deposit. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2018;(6):69– 79. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236-1493-2018-6-0-69-79
4. Гальперин А.М., Кутепов Ю.И., Еремин Г.М. Методы определения параметров отвалов и технологии отвалообразования на склонах. М.: Горная книга; 2012. 104 с.
5. Kutepov Yu.I., Kutepova N.A., Kutepov Yu.Yi., Vasileva A.D., Mukhina A.S., Smirnov R.D. Engineering-geological and geoecological aspects of formation of dry dumps on hydrodumps. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021;938:012007. https://doi.org/10.1088/1755-1315/938/1/012007
6. Karablin M., Gurev D., Prostov S. Automated stability analysis of soil slopes. E3S Web of Conferences. 2019;105:01015. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910501015
7. Rybin V.V., Konstantinov K.N., Nagovitsyn O.V. Structure of integrated stability monitoring in open pit mining using digital technologies. Journal of Mining Science. 2021;57(4):601–606. https://doi.org/10.1134/S1062739121040074
8. Rybin V.V., Konstantinov K.K., Kagan M.M., Panasenko I.G. The organizing principles of the integrated slope stability monitoring. In: 20th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2020, Albena, 18–24 August, 2020. Sofia; 2020, pp. 333–338. https://doi.org/110.5593/sgem2020/1.2/s03.043
9. Zhabko A., Volkomorova N., Zhabko N. Theoretical basis for calculation of the quarries sides for collapse. E3S Web of Conferences. 2020;177:01004. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202017701004
10. Deng D.-P., Liang L., Zhao L.-H. Limit equilibrium method (LEM) of slope stability and calculation of comprehensive factor of safety with double strength-reduction technique. Journal of Mountain Science. 2017;14(11):2311–2324. https://doi.org/10.1007/s11629-017-4537-2
11. Tianwen Z., Qingxiang C., Liu H., Jisen S., Wei Z. 3D stability analysis method of concave slope based on the Bishop method. International Journal of Mining Science and Technology. 2017;27(2):365–370. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2017.01.020
12. Xie M., Wang Z., Liu X., Xu B. Three-dimensional critical slip surface locating and slope stability assessment for lava lobe of Unzen volcano. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2011;3(1):82–89. https://doi.org/10.3724/SP.J.1235.2011.00082
13. Read J., Stacey P. (eds). Guidelines for open pit slope design. CSIRO; 2009. 496 p. https://doi.org/10.1071/9780643101104
14. Abramson L.W., Lee T.S., Sharma S., Boyce G.M. Slope stability and stabilization methods. 2nd ed. New York: John Wiley & Sons; 2001. 736 p.
15. Hall D.E., Long M.T., Remboldt M.D. (eds). Slope Stability reference guide for national forests in the United States. Washington, DC: U.S. Department of Agriculture, U.S. Forest Service, Engineering Staff; 1994. 3 volumes, 1091 p. Available at: https://forest.moscowfsl.wsu.edu/cgi-bin/engr/library/searchpub.pl?pub=1994e (accessed: 06.06.2024).
16. Гольдштейн М.Н., Кушнер С.Г., Шевченко М.И. Расчеты осадок и прочности оснований зданий и сооружений. Киев: Будiвельник; 1977. 208 с.
17. Соловьев Ю.И. Устойчивость откосов из гипотетического грунта. В кн.: Никитенко Ф.А. (ред.) Вопросы инженерной геологии, оснований и фундаментов. Новосибирск: НИИЖТ; 1962. Вып. 28. С. 83–97.
18. Жабко А.В. Аналитическая геомеханика. Екатеринбург: Изд-во УГГУ; 2016. 224 с. Режим доступа: https://www.geokniga.org/bookfiles/geokniga-zhabkoavanaliticheskayageomehanika.pdf (дата обращения: 06.06.2024).
19. Жабко А.В. Новая концепция оценки устойчивости откосов. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022;(10):104–124. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_10_0_104 Zhabko A.V. A new concept of slope stability design. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2022;(10):104–124. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_10_0_104
