Dessadecor-nn.ru

Журнал Dessadecor-NN
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Обратный расчет для откосов

Московский Экономический Журнал

Ежеквартальный журнал об экономике

  • RUS
  • ENG

Московский экономический журнал 5/2021

DOI 10.24411/2413-046Х-2021-10280

Обоснование устойчивых параметров бортов с применением обратных расчетов при съемке оползня беспилотными летательными аппаратами

Justification of stable parameters of the sides with the use of reverse calculations when shooting a landslide by unmanned aerial vehicles

Патачаков Игорь Витальевич, кандидат технических наук, ассистент, Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет»

Руденко Екатерина Александровна, Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», rudenko.rudenko2017@yandex.ru

Анашкин Никита Александрович, Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет»

Абдуллаева Анна Анатольевна, Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет»

Гришин Арсений Александрович, геолог, Общество с ограниченной ответственностью научно-инженерное предприятие «СИБМАРКПРОЕТ»

Patachakov Igor Vitalievich, Candidate of Technical Sciences, Assistant, Institute of Mining, Geology and Geotechnologies, Siberian Federal University

Rudenko Ekaterina Aleksandrovna, Institute of Mining, Geology and Geotechnologies, Siberian Federal University, rudenko.rudenko2017@yandex.ru

Anashkin Nikita A., Institute of Mining, Geology and Geotechnologies, Siberian Federal University»

Abdullayeva Anna Anatolyevna, Institute of Mining, Geology and Geotechnologies, Siberian Federal University

Grishin Arseny Alexandrovich, geologist, Limited Liability Company scientific and engineering enterprise «SIBMARKPROET»

Аннотация. При открытой разработке месторождений часто встречаются разнообразные деформации бортов карьеров и отвалов. Наличие оползня на карьере позволяет изучить деформацию и определить прочностные характеристики массива методом обратных расчетов. Данный способ является более масштабным по сравнению с лабораторными и натурными испытаниями и в неявном виде учитывает совокупность всех особенностей строения прибортового массива. Для использования метода обратных расчетов выполняется маркшейдерская съемка оползня. Методика выполнения маркшейдерской съемки оползня достаточно затруднительна и имеет большое количество недостатков. В данной работе предлагается использование интеграции методов фотограмметрии и БПЛА для съемки и построения 3D модели оползней с последующим определением сдвиговых характеристик методом обратных расчетов. Экспериментальными участками являлись три различных объекта с оползневыми явлениями. Съемка выполнялась при использовании квадрокоптера DJI PHANTOM с установленной на него системой ТЕОКИТ, позволяющей определять точные положения центров снимков. Построение 3D модели осуществлялось в программной среде Agisoft Metashape Professional. Построенная 3D модель позволяет построить множество профилей, на которых могут быть отображены контуры борта до и после оползня, а также построить на них поверхности скольжения. Расчет сдвиговых характеристик осуществлялся численно-аналитическим методом. Используя полученные прочностные характеристики пород тела оползня, определен коэффициент запаса устойчивости борта до обрушения. Полученное значение свидетельствует о достоверности определенных прочностных характеристик полученных по 3D модели.

Summary. In open-pit mining, various deformations of the sides of quarries and dumps are often found. The presence of a landslide in the quarry allows you to study the deformation and determine the strength characteristics of the array by reverse calculations. This method is more extensive in comparison with laboratory and field tests and implicitly takes into account the totality of all the features of the structure of the instrument array. To use the reverse calculation method, a landslide survey is performed. The method of performing a landslide survey is quite difficult and has a large number of disadvantages. In this paper, we propose to use the integration of photogrammetry and UAV methods for shooting and constructing a 3D model of landslides, followed by determining the shear characteristics by reverse calculations. The experimental sites were three different objects with landslide phenomena. The shooting was performed using a DJI PHANTOM quadrocopter with the TEOKIT system installed on it, which allows you to determine the exact positions of the image centers. The 3D model was built in the Agisoft Metashape Professional software environment. The built 3D model allows you to build a variety of profiles on which the contours of the board can be displayed before and after the landslide, as well as to build sliding surfaces on them. The shear characteristics were calculated by the numerical-analytical method. Using the obtained strength characteristics of the rocks of the landslide body, the coefficient of the margin of stability of the board before the collapse is determined. The obtained value indicates the reliability of certain strength characteristics obtained from the 3D model.

Читать еще:  Определение площадь откоса насыпи

Ключевые слова: TEODRONE, борт карьера, метод обратных расчетов, БПЛА, оползень.

Keywords: TEODRONE, quarry board, reverse calculation method, UAV, landslide.

При открытой разработке месторождений часто встречаются разнообразные деформации бортов карьеров и отвалов. Деформации разделяют на оползни, обрушения, обвалы, осыпи, оплывины и просадки. Наиболее опасными и масштабными нарушениями карьерных откосов являются оползни, которые по объемам достигают от десятков тысяч до миллионов кубических метров вскрышных пород.

При наличии оползня на карьере целесообразно изучить деформацию и определить прочностные характеристики массива в нарушенной зоне методом обратных расчетов.

Обратные расчеты оползней откосов являются наиболее точной методикой для определения сдвиговых характеристик пород С и ρ по фактическим поверхностям скольжения с учетом структурно-тектонических, гидрогеологических, деформационных и технологических факторов, определяющих развитие оползневых процессов [1]. Полученные данным способом характеристики более надёжны, потому что способ является более масштабным по сравнению с лабораторными и натурными испытаниями и в неявном виде учитывает совокупность определённых инженерно-геологических условий и особенностей деформирования горного массива [3].

Определение прочностных характеристик массива горных пород методом обратных расчетов проводится в следующем порядке. Выполняется съемка оползня геодезическими инструментами по профильным линиям. Снимается тело оползня и, при необходимости, положение борта вблизи оползневого участка. При выполнении съемок необходимо придерживаться определенных условий: на теле оползня по профилям снимаются все характерные точки, а также точки перегиба, т.е. точки, в которых кривизна меняет свой знак. При этом необходимо, чтобы расстояния между соседними точками согласовывались с изменчивостью оползня. По результатам съемок строится план оползня и разрезы по профильным линиям, на которых отстраиваются известными способами контуры борта до и после оползня и поверхность скольжения.

Из вышеописанной методики можно сделать выводы, что съемка тела оползня достаточно затруднительна. Рекомендуемые инструкцией [4] способы наблюдений за деформациями откосов требуют присутствия людей в опасных зонах и весьма трудоемки в исполнении. Они не позволяют обеспечить необходимый объем, объективность и своевременность документирования нарушений устойчивости. Специальных способов наблюдений за развитием обрушений в связи с труднодоступностью объектов и неприменимостью контактных методов измерений в инструкции не приводится.

Читать еще:  Отделка откосов после установки железной двери

В данной работе предлагается использование интеграции методов фотограмметрии и БПЛА (беспилотных летательных аппаратов) для съемки и построения 3D модели оползней с последующим определением сдвиговых характеристик методом обратных расчетов.

Для экспериментальных участков были выбраны три различных объекта с нарушениями устойчивости в виде оползней.

Съемка выполнялась при использовании квадрокоптера DJI PHANTOM 4 с установленной на него системой ТЕОКИТ производителя TEODRONE® позволяющей определять точные положения центров снимков. Построение 3D модели осуществлялось в программной среде Agisoft Metashape Professional.

На первом объекте, расположенном в Северо-Енисейском районе Красноярского края, на северо-восточном участке борта произошел оползень.

Укрепление откосов объёмной георешёткой

Объёмная георешётка — это трёхмерная конструкция, выполненная из полимерных или синтетических лент, состоящая из отдельных ячеек, скреплённых между собой.

Широкие возможности применения полимерных конструкций позволяют использовать их для стабилизации и укрепления поверхностей откосов водоёмов, берегов рек, дамб и валов и подпорных стенок земляных конструкций, но больше всего они востребованы в строительстве автомобильных дорог. Благодаря своей ячеистой структуре и качественным материалам изготовления, георешётки надёжно защищают откосы земляного полотна от эрозии, размывов и придают им необходимую устойчивость.

В каких случаях может применяться георешётка?

Использование объёмной георешётки в несколько раз повышает эксплуатационные свойства, надёжность элементов дорожных конструкций и качество проводимых работ.

Решение о возможности применения георешётки в строительстве дорог принимается на основе расчетов устойчивости насыпи земляного полотна и по результатам инженерно-геологических изысканий, которые подтверждают целесообразность использования объёмной геоконструкции.

Немаловажным фактором использования различных ячеистых конструкций является их выгодная экономическая составляющая. Их цена более демократична по сравнению с использованием бетонных конструкций. Применение георешётки не требуют высоких транспортных расходов и монтируются с минимумом специальной техники.

Используя геосетку, можно значительно сократить сроки строительства, снизить расход строительных материалов и уменьшить объемы земляных работ.

Как правильно выбрать?

  • Крутизна заложения откоса насыпи
  • Тип наполнителя
  • Вид основного грунта
  • Прогнозируемые нагрузки на грунтовую конструкцию.

Для более качественного и эффективного подбора необходимой полимерной конструкции лучше всего обратиться за помощью в любую компанию по проектированию дорог. Специалисты проектных организаций проводят все необходимые расчёты, составляют сметы и предлагают наилучший вариант использования полимерной сетки.

Читать еще:  Откос виды откосов пвх

Монтаж.

Геотекстиль.

Когда существует вероятность влияния на откосы грунтовых вод, рекомендуется создать под георешёткой защитный слой из специальных современных материалов. В этом случае грунтовые воды не смогут проникнуть на поверхность и повредить конструкцию откосов.

Геотекстиль также может являться прослойкой между грунтовым основанием откоса и георешёткой, чтобы ни георешётка, ни её наполнитель не уходили в грунт. Из огромного количества представленных на рынке вариантов геотекстиля, наибольшей популярностью пользуется иглопробивной нетканый материал с плотностью 200 г/кв.м.

Для определения необходимого качество геотекстиля лучше всего обратиться в проектные организации. Они проведут исследования и выберут наиболее подходящий по цене и качеству вид защитного материала.

Фиксация анкерами.

Анкеры – это скобы из металлических стержней диаметром 3 — 10 мм (Г – образной формы), длиной от 20 до 100 см. Подоснову анкеруют малыми скобами, а георешетку – длинными (от 40 до 100 см), в зависимости от прочности фиксации в грунте земляного полотна. При этом часть длины анкера (нагеля) учитывает высоту ребра закрепляемой георешетки.

Расстояние между анкерами не более 0,5м. Крепление выполняют для фиксирования модулей георешетки, а также во избежание смещения геоматериала при воздействии ветра или осадков, при укладке и выравнивании верхнего слоя, а также для сохранения небольшого натяжения уложенного материала.

В зависимости от угла заложения откоса, его грунтового состава и материала заполнения ячеек, подбирается необходимая длина анкера.

Скрепление скобами.

Для наилучшей фиксации модули между собой могут соединяться скобами, для этого применяют специализированные пневматические или ручные степлеры. Отдельные модули соединяются между собой специальными скобами по всей высоте ячейки.

Такой способ крепления является наиболее эффективным и позволяет максимально растянуть решётку перед заполнением.

Чем заполнять?

Ячейки объёмной георешётки заполняются различными сыпучими смесями, рекомендованными в специальном проекте строительства. Для большей прочности и стабилизации откосов используют различные сыпучие смеси из песка, щебня, ПГС и бетона, а для озеленения поверхности применяют плодородный грунт с семенами необходимой растительности. Возможные варианты сочетания материалов прорабатываются ещё на этапе проектирования строительства.

Чтобы облегчить процесс дренажа грунтовых и атмосферных вод, стенки рёбер ячеек георешётки могут выпускаться с перфорацией. Для таких перфорированных изделий подойдёт использование крупнозернистых заполнителей, к примеру, щебня.

Очень часто поверхность ячеек производится с шероховатостями, чтобы увеличить сцепление между её стенками и необходимым наполнителем. Это особенно эффективно при использовании песочных мелкозернистых смесей. Здесь целесообразно будет использовать изделия без перфорации.

Обслуживание после монтажа.

После выполнения всех нормативных работ по укреплению откосов, за георешёткой не требуется никакой дополнительный уход.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector