64
Рассмотрим влияние на напряженно -
деформированное состояние откоса (угол наклона
б=37
0
) установленного комплекса КНК-270. Расчет-
ная модель транспортера представляется плоской
рамой, опоры которой жестко укреплены на откосе, а
другой конец жестко соединен с ригелем. При этом
считалось, что вес КНК-270 через 11 опор действует
на откос Восточного борта карьера. Значение веса,
передаваемого
через каждую опору, принималось
равной 1 МРа. Опоры расположены через равные
промежутки l=48 m.
На рис. 3 показано сравнение напряженно-
деформированного состояния откоса с учетом (слева)
и без учета (справа) веса КНК-270 и приведены ре-
зультаты решения статической задачи о напряженно-
деформированном состоянии Восточного борта карь-
ера с углом наклона 37
0
с учетом веса на нем КНК-
270, имеющем 11 опор. На основании полученных
результатов можно сделать
качественный вывод о
влиянии КНК-270 на напряженно-деформированное
состояние откоса. Значения смещений (в метрах) и
напряжений (в МРа), соответствующие индексам на
изолиниях, приведены под рисунками.
Сравнивая поля перемещений и напряжений в
откосе без КНК-270 и с КНК-270 (рис. 3) можно от-
метить, что исследуемые компоненты практически
неизменны. Отсюда следует, что вес КНК-270 прак-
тически влияния на НДС борта не оказывает.
Сравнение параметров,
полученных с установкой
конвейера и без него мало различимы. Заметную раз-
ницу составляет распределение касательных напря-
жений по откосу. Зона неустойчивости (ограниченная
изолинией 2 в верхней части откоса) по площади
уменьшается по сравнению с зоной неустойчивости,
полученной в отсутствии конвейера (рис. 3, д).
Как показывают результаты расчетов напряженно
-деформированного состояния Восточного борта
карьера, различные участки характеризуются различ-
ным напряженным состоянием. В общем случае, в
зависимости от величин действующих напряжений,
одни области горной
породы и участки могут нахо-
диться в предельном напряженном состоянии, другие
не достигнут его, а на третьих- возможно наступле-
ние запредельного состояния.
Устойчивость массива горной породы определяет-
ся соотношением предельно допустимых для данной
породы напряжений и фактически действующих.
Так как МКЭ позволяет рассчитать значения всех
действующих напряжений по всему массиву горной
породы, то, вводя местный коэффициент прочности в
виде:
К= , (6)
имеем возможность установить наличие, размеры и
местоположение зон, в которых выполняется одно из
следующих трех условий:
К>1- в этой области породы будут обладать запа-
сом прочности, т.е. находятся в допредельном состоя-
нии;
К=1 – в этом участке породы находятся в условии
предельного равновесия;
К<1 – в этой зоне прочность пород будет наруше-
на, и она представляет
собой локальную зону неус-
тойчивости.
Этот метод оценки напряженного состояния скло-
нов и откосов горных пород общеизвестен. Для оцен-
ки напряженного состояния горных пород в массиве
по условиям устойчивости, примем следующее:
- нарушение равновесия массива горных пород
является следствием потерь упругой устойчивости,
т.е. пренебрегается развитие пластических деформа-
ций, что идет в запас устойчивости;
- разрушение горных пород в плоской постановке
задачи происходит за счет сдвига одной части поро-
ды по другой, а условие предельного состояния при-
нимается в виде прямолинейной огибающей кругов
главных напряжений (кругов Мора).
По значениям главных ζ
1
, ζ
2
и касательных напря-
жений значения коэффициента устойчивости опреде-
лялись по формуле:
К= (7)
Выполнение расчета местного коэффициента
прочности по (7)
включено в программу, реализую-
щей МКЭ на ПЭВМ.
На рис. 4 представлены изолинии равных значе-
ний коэффициента прочности К при тех же значениях
напряженно-деформированного состояния (рис. 3)
для увеличенной области горного массива Восточно-
го борта карьера Мурунтау.
Как видно из рисунка, при этих геометрических и
физико-механических параметрах под действием соб-
ственного веса массив горной породы Восточного
борта карьера Мурунтау устойчив, что совпадает с
результатами [1, 2].
На основании полученного напряженно-
деформированного состояния Восточного борта карь-
ера при гравитационной нагрузке можно сделать сле-
дующие выводы:
1. С использованием
метода конечных элементов
разработана методика численного расчета напряжен-
но-деформированного состояния Восточного борта
карьера Мурунтау.
2. На основе разработанной методики созданы
алгоритм и программа для решения задачи о НДС
Восточного борта. Полученные решения количест-
венно и качественно согласуются с известными дан-
ными, что является обоснованием достоверности раз-
работанной методики расчета.
3. Определены коэффициенты устойчивости Вос-
точного борта карьера
Мурунтау с использованием
значений компонентов напряжений определенных
численным решением плоской задачи для горного
массива Восточного борта карьера Мурунтау.
)
/
(
д
п
пр
.
cos
]
2
)
sin
2
[(
5
.
0
max
max
2
1
c
tg
