От блочной модели до многоугольника сил: показываем, как оценивать устойчивость борта карьера при разных условиях, учитывать грунтовые воды, анализировать силы и поверхность скольжения, а также рассчитывать устойчивость отвала на слабом основании.
Транскрипция видео
Расчет устойчивости при разных условиях
В этом видео покажем, как настроить и выполнить расчет устойчивости при разных условиях и с использованием нескольких методов.
Начнем с кодирования блочной модели по показателям устойчивости — важного этапа оценки всего массива горных пород.
Для расчета необходимо корректно заполнить все поля задачи Complete Rated Rock Class. Условия залегания всех пород, участвующих в оценке, следует задавать максимально точно: недостаточное количество исходных параметров может привести к недостоверной оценке.
Кодирование блочной модели
В результате расчета получаем значения рекомендуемого результирующего угла откоса борта карьера, записанные в соответствующее поле блочной модели.
Для наглядной визуализации можно использовать градиентную заливку и настроить цветовую гамму в зависимости от диапазонов значений.
Блочную модель можно просматривать целиком или на разрезах.
Команда «Установить свойства» позволяет отображать только те блоки, значение угла которых попадает в выбранный диапазон. Выделенную группу блоков можно использовать отдельно, например для построения каркаса и дальнейшего проектирования горного массива.
Устойчивость борта с учетом грунтовых вод
Далее рассмотрим расчет устойчивости части борта карьера с использованием блочной модели и с учетом грунтовых вод на разных уровнях.
Оценку выполняем по двум разрезам методом многоугольника сил в анизотропной среде.
Для расчета задаем блочную модель, физико-механические свойства пород, наличие грунтовых вод, коэффициент сейсмической активности региона и другие необходимые параметры.
Метод многоугольника сил
После выполнения расчета коэффициенты запаса устойчивости можно просмотреть в таблице.
Дополнительно можно построить геометрический многоугольник сил, или Force Polygon, для блоков призмы возможного обрушения.
На диаграмме отображаются векторы сдвигающих и удерживающих сил, вес блока, реакция на плоскости скольжения и силы от давления воды.
Также отображается графическое замыкание сил — условие равновесия.
Такая векторная диаграмма, построенная вдоль линии скольжения, позволяет определить, в каком блоке откоса возникают наибольшие дестабилизирующие силы и как они распределяются от верхней бровки до подошвы уступа.
Анализ результатов на разрезе
Для оценки результатов удобно использовать вид разреза, на котором можно просмотреть каждый элемент расчета.
Здесь также доступны результирующий угол откоса борта карьера, ширина призмы возможного обрушения и визуализированная поверхность скольжения.
Такой набор данных позволяет детально анализировать устойчивость рассматриваемой части массива.
Классический метод многоугольника сил
В следующем примере используем классический метод многоугольника сил.
Создаем две линии условных разрезов в местах, где необходимо оценить устойчивость, и располагаем их максимально близко к прямоугольному пересечению бровок карьера.
Затем вызываем команду «Рассчитать устойчивость карьера» и выбираем метод многоугольника сил.
После этого задаем свойства пород, формирующих массив. Для этого можно использовать библиотеку типов горных пород и при необходимости дополнять ее новыми данными.
Грунтовые воды учитываются путем выбора соответствующего слоя.
Коэффициенты запаса устойчивости
Расчет показывает коэффициенты запаса устойчивости по всему перечню горизонтов.
Результаты можно анализировать отдельно для каждого горизонта или просматривать в совокупности.
Расчет также можно визуализировать непосредственно на разрезе, указав необходимые элементы для отображения.
На разрезе видны распределение сил, действующих на массив, результирующий угол откоса части борта, призма возможного обрушения, поверхность скольжения и другие параметры, необходимые для анализа состояния массива.
Устойчивость отвала на слабом основании
Еще один метод применяется для расчета устойчивого положения откосов отвала, расположенного на слабом основании.
Сначала задаются физико-механические свойства насыпных пород, затем — свойства пород основания.
После этого устанавливаются параметры, влияющие на объем вычислений: количество призм и количество дополнительных разрезов.
Далее выполняются расчет и построение результатов.
Анализ возможного разрушения отвала
В результате расчета получаем призму возможного обрушения, поверхность скольжения и расстояние, на которое может распространиться разрушение неустойчивой части отвала.
В рассматриваемом примере расчет показывает, что массив находится в неустойчивом состоянии.
Баланс между экономичностью и устойчивостью
Между экономичностью и устойчивостью проходит очень тонкая грань, поэтому важно находить правильный баланс.
K-MINE позволяет использовать разные методы и сценарии расчета, чтобы детально оценивать состояние массива и учитывать условия конкретного участка.