Спосіб стабілізації сталості зсувонебезпечних структур

Спосіб стабілізації сталості зсувонебезпечних структур шляхом відведення фільтраційного потоку грунтови х вод за межі зсувонебезпечних структур та збільшення опору потенційно рухомої маси зсувонебезпечних структур зрошувальним зусиллям, який відрізняється тим, що спочатку визначають тривалість сталого стану потенційно рухо 32690 білізаційних заходів без достатньої інформації відносно прогнозу сталого стан у конкретної зсувонебезпечної структури на момент початку стабілізації, що призводить до неповного обсягу дотримання безпеки при здійсненні протизсувних заходів; побудова комплексу дренуючих та закріпляючих сповзаючі маси споруд і здійснення тривалих ін'єкційних заходів, що призводить до складності та тривалості стабілізації зсувонебезпечних структур; спорудження коштовних дренуючих та закріпляючих сповзаючі маси систем і здійснення різноманітних інжекційних заходів, що спричинює до значних матеріальних витрат при збереженні довкілля; завершення протизсувних заходів без надання достатньої інформації відносно прогнозу сталого стану стабілізованої зсувонебезпечної структури, що призводить до невизначеності здійснення подальших заходів відносно збереження довкілля. Задачею винаходу є розробка способу стабілізації сталості зсувонебезпечних структур , в якому шляхом завчасного аналізу локального динамічного магнітного поля потенційно рухливої маси зсувонебезпечної структури та скороченням кількості допоміжних операцій спрямованою дією енергії вибуху досягають гарантованої безпеки протизсувних заходів при використанні енергії вибуху спрощення та оперативності стабілізації сталості зсувонебезпечних структур, запобігання природних і те хногенних катастрофічних явищ та збереження довкілля при суттєвому зниженню матеріальних витрат і гарантії сталості стабілізованих зсувонебезпечних стр уктур протягом п'яти-семи років. Поставлена задача досягається тим, що в способі стабілізації сталості зсувонебезпечних структур, що містить у собі відведення фільтраційного потоку грунтових вод за межі зсувонебезпечних структур та збільшення опору потенційно рухливих мас зсувонебезпечних структур зрушуючим зусиллям, згідно з винаходом, спочатку визначають тривалість сталого стану потенційно рухливої маси зсувонебезпечної структури шляхом цільового аналізу її локального динамічного магнітного поля і при наявності не менш ніж піврічної тривалості сталого стану, відведення фільтраційного потоку грунтових вод за межі зсувонебезпечної структури здійснюють контурним вибухом системи зарядних свердловин в місці формування поверхні відриву до виклинювання щілини, що формується контурним вибухом і перериває фільтраційний потік грунтових вод, на водонепроникному шарі і наступним облицьовуванням укосу, що формується, водонепроникним матеріалом, а збільшення опору потенційно рухливої маси зсувонебезпечної структури зрушуючим зусиллям здійснюють спрямованим вибухом системи зарядних свердловин в зоні відведення фільтраційного потоку грунтових вод, зміщуючи центр ваги потенційно рухливої маси зсувонебезпечної структури проти ймовірного напрямку зрушення до положення сталої рівноваги протягом тривалого часу, переважно протягом декількох років. Суттєвими ознаками винаходу є: відведення фільтраційного потоку грунто вих вод за межі зсувонебезпечних структур; збільшення опору потенційно рухливої маси зсувонебезпечних структур зрушуючим зусиллям; визначення тривалості ста лого стану потенційно рухливої маси зсувонебезпечних структур шляхом цільового аналізу їх локального динамічного магнітного поля перед здійсненням протизсувних заходів; відведення фільтраційного потоку грунтови х вод за межі зсувонебезпечних структур контурним вибухом системи зарядних свердловин в області формування поверхні відриву до виклинювання контурним вибухом щілини, що перериває фільтраційний потік грунтових вод, на водонепроникному шарі і наступним облицьовуванням укосу, що формується, водонепроникним матеріалом при наявності не менше ніж піврічної тривалості сталого стану; здійснення збільшення опору потенційно рухливої маси зсувонебезпечних структур зрушуючим зусиллям спрямованим вибухом системи зарядних свердловин в зоні відведення фільтраційного потоку грунтових вод, зміщуючи центр ваги потенційно рухливої маси зсувонебезпечних структур проти ймовірного напрямку зрушення до положення сталої рівноваги протягом тривалого часу, переважно протягом декількох років. Зазначені суттєві ознаки необхідні і достатні для стабілізації сталості зсувонебезпечних структур. Новими суттєвими ознаками, необхідними і достатніми у всіх випадках, на які поширюються запитуванні обсяги правової охорони, є: визначення тривалості сталого стану потенційно рухливої маси зсувонебезпечної структури шляхом цільового аналізу її локального динамічного магнітного поля перед здійсненням протизсувних заходів; відведення фільтраційного потоку грун тових вод за межі зсувонебезпечних стр уктур контурним вибухом системи зарядних свердловин в місці формування поверхні відриву до виклинювання контурним вибухом щілини, що перериває фільтраційний потік грунтових вод, на водонепроникному шарі і наступним облицьовуванням укосу, що формується, водонепроникним матеріалом при наявності не менше ніж піврічної тривалості сталого стану; здійснення збільшення опору потенційно рухливої маси зсувонебезпечних структур зрушуючим зусиллям спрямованим вибухом системи зарядних свердловин в зоні відведення фільтраційного потоку грунтових вод, зміщуючи центр ваги потенційно рухливої маси зсувонебезпечних структур проти ймовірного напрямку зрушення до положення сталої рівноваги протягом тривалого часу, переважно протягом декількох років. Завдяки тому, що перед здійсненням протизсувних заходів визначають тривалість сталого стану потенційно рухливої маси зсувонебезпечних структур шляхом цільового аналізу їх локального динамічного магнітного поля, стає відомим тривалість сталого стану конкретної зсувонебезпечної структури, що дозволяє, при наявності не менш ніж піврічної тривалості сталого стану, здійснювати подальші операції за допомогою енергії вибуху, так як не менше ніж піврічний запас міцності загалом нестійкої маси гарантує тривалість сталого стану конкретної зсувонебезпечної структури, яка перевищує час перекриття максимумів сезонної гідратації в основі ймовірного зсуву (зима-весна, літо-осінь). Внаслідок цього інтенсивність короткочасного динамічного навантаження з додержанням правил 2 32690 техніки безпеки при проведенні вибухови х робіт буде менше (або адекватна) впливу максимального послаблення опору конкретної зсувонебезпечної структури зрушуючим зусиллям в період найбільшого зволоження водоносного шару в основі ймовірного зсуву, що гарантує безпеку проведення протизсувних заходів з використанням енергії вибуху, о тже, забезпечує спрощення та оперативність стабілізації сталого стану зсувонебезпечних структур з метою запобігання природних і техногенних катастрофічних явищ та збереження довкілля при суттєвому зниженні матеріальних витрат, оскільки цей спосіб найбільш швидкий, простий у виконанні і не потребує значних матеріальних витрат. Завдяки тому, що при наявності не менше ніж піврічної тривалості сталого стан у відведення фільтраційного потоку гр унтови х вод за межі зсувонебезпечних структур здійснюють контурним вибухом системи зарядних свердловин в області формування поверхні відриву до виклинювання контурним вибухом щілини, що перериває фільтраційний потік грунтових вод, на водонепроникному шарі і наступним облицьовуванням укосу, що формується водонепроникним матеріалом, стає можливим цілковите і оперативне осушення зоні гідратації, в області потенційної поверхні сковзання зсувонебезпечної структури простим і надійним заходом, що надає ущільнення основі тіла зсуву, яке, врешті-решт, перешкоджає генезису поверхні сковзання зсувонебезпечної структури. Отже, зазначені дії сприяють значному спрощенню та оперативності стабілізації зсувонебезпечних стр уктур, запобігають природним та техногенним катастрофічним явищам та зберігають довкілля при суттєвому зниженню матеріальних витрат. Завдяки тому, що в зоні відведення фільтраційного потоку гр унтови х вод здійснюють спрямований вибух системи зарядних свердловин, відбувається розрахункова зміна геометрії тіла зсувонебезпечної структури зі зменшенням її маси таким чином (фіг. 3, 4, 5), що центр ваги потенційно рухливої маси, внаслідок ущільнення її основи за рахунок осушення та зміни об'єму у цілому, зміщується проти ймовірного напрямку зрушення до положення більш стійкої рівноваги по відношенню до первісної доти, поки цільовим аналізом локального динамічного магнітного поля зсувонебезпечної структури, що стабілізується, не спрогнозують тривалість її сталого стану протягом п'яти-семи років. Внаслідок цього досягається спрощення та оперативність стабілізації сталості зсувонебезпечних стр уктур, запобігання природних і техногенних катастрофічних явищ та збереження довкілля при суттєвому зниженню матеріальних витрат і гарантії сталості стабілізованих зсувонебезпечних стр уктур протягом тривалого часу, переважно протягом декількох років. Таким чином, завдяки сукупності відомих та нових суттєви х ознак, стає можливим здійснення причинно-наслідкових зв'язків між визначенням тривалості сталого стану потенційно рухливих мас зсувонебезпечних структур шля хом завчасного цільового аналізу їх динамічного магнітного поля та можливістю використання енергії вибуху при здійсненні протизсувних за ходів, що гарантує безпеку протизсувних, заходів, забезпечує спрощення та оперативність стабілізації сталості зсувонебезпечних структур, запобігання природних і техногенних катастрофічних явищ та збереження довкілля при суттєвому зниженні матеріальних витрат і гарантії сталості стабілізованих зсувонебезпечних структур протягом тривалого часу, переважно протягом декількох років. Суть винаходу пояснюють фігури, де: на фіг. 1 схематично зображено вертикальний розріз потенційно рухливої маси зсувонебезпечної структури площиною, що проходить крізь центр ваги потенційно рухливої маси перпендикулярно площині ймовірного сковзання та паралельно напрямку ймовірного зрушення; на фіг. 2 схематично зображено горизонтальний розріз потенційно рухливої маси зсувонебезпечної структури площиною, що проходить крізь центр ваги потенційно рухливої маси паралельно площині ймовірного сковзання та паралельно напрямку ймовірного зрушення; на фіг. 3 схематично зображено вертикальний розріз потенційно рухли вої маси зсувонебезпечної структури площиною, що проходить крізь центр ваги потенційно рухливої маси, перпендикулярно площині ймовірного сковзання та паралельно напрямку ймовірного зрушення після відведення фільтраційного потоку грун тових вод за межі зсувонебезпечної структури; на фіг. 4 схематично зображено горизонтальний розріз потенційно рухливої маси зсувонебезпечної структури площиною, що проходить крізь центр ваги потенційно рухливої маси паралельно площині ймовірного сковзання та паралельно напрямку ймовірного зрушення після відведення фільтраційного потоку грун тових вод за межі зсувонебезпечної структури; на фіг. 5 схематично зображено вертикальний розріз потенційно рухливої маси зсувонебезпечної структури площиною, що проходить крізь центр ваги потенційно рухливої маси перпендикулярно площині ймовірного сковзання та перпендикулярно напрямку ймовірного зрушення після відведення фільтраційного потоку грунтови х вод за межі зсувонебезпечної структури. Спосіб здійснюється наступним чином. В області формування поверхні відриву і потенційно рухливої маси зсувонебезпечної структури 2 здійснюють режимні спостереження локального динамічного магнітного поля відповідно до методики (заявка № 94032270 від 23.03.94 року, рішення експертизи про видачу патенту на винахід від 05.02.97 року). До речі, з метою оперативного визначення критичної напруженості магнітного поля можна використати емпіричну формулу hw = 10 hmin (1) де hw - глибина водонепроникного шару в основі зсувонебезпечної структури, a hmin - мінімальна глибина від земної поверхні відриву, при якій ймовірність сповзання зсувонебезпечної структури наближається до одиниці, тобто глибина поверхні сковзання 3 (фіг. 3) приблизно на порядок вище від глибини поверхні відриву, при якій відбувається відрив. Після визначення тривалості стану у разі наявності не менше ніж піврічної тривалості сталого стану потенційно рухливої маси зсувонебезпечної 3 32690 структури 2, здійснюють контурний вибух системи зарядних свердловин в області формування поверхні відриву і таким чином, щоб вибуховий контур повністю забезпечував розущільнення грунту та гірничих порід 4 до виклинювання щілини, що перериває фільтраційний потік грунтових вод 5, на водонепроникному шарі 6. Після видалення розущільненого контурним вибухом грунту і гірничих порід 4 та облицьовування укосу 7 водонепроникним матеріалом на нерухомому схилі 8, здійснюють спрямований вибух системи зарядних свердловин 9. Цей вибух здійснюють таким чином, щоб після викиду за допомогою енергії вибуху розущільненого грунту та гірничих порід 4, потенційно рухлива маса зсувонебезпечної структури 2 приблизно приймала форму зрізаної піраміди (фіг. 3, 4, 5). У цьому разі зменшення обсягу потенційно рухливої маси зсувонебезпечної структури 2 приводить до міграції центра ваги потенційно рухливої маси зсувонебезпечної структури 2 проти ймовірного напрямку зрушення з положення нестійкої рівноваги І в більш стале положення ІІ (фіг. 3, 4, 5). Кути укосів потенційно рухливої маси зсувонебезпечної структури, що стабілізується, проектуються залежно від її стану, переважно не більше ніж 45°. Після відведення фільтраційного потоку грунтових вод 5 за межі зсувонебезпечної структури та міграції центра ваги потенційно рухли вої маси зсувонебезпечної структури до положення сталої рівноваги ІІ, на середині і в кінці укосу стабілізованої зсувонебезпечної структури в області відведення грунтови х вод здійснюють спостереження її локального динамічного магнітного поля відповідно до відомої методики заявки № 94032270 від 23.03.94 року, рішення експертизи про видачу патенту на винахід від 05.02.97 року, в результаті чого визначається тривалість сталого стану стабілізованої зсувонебезпечної структури. Ця тривалість, в результаті проведення вищезазначених операцій (осушення грунту в основі потенційно рухливої маси, ущільнення грунту та зміщення центра ваги в положення сталої рівноваги), становить не менш ніж декілька років, яких цілком достатньо для здійснення подальших заходів по практично повному припиненню динаміки зсувонебезпечної структури. Приклад. Візуальним спостереженням було визначено, що в основі нижнього ярусу в північносхідній частині борту кар'єру Південного гірничозбагачувального комбінату (м. Кривий Ріг) виникла небезпека зсуву, при ймовірній висоті зсувонебезпечної структури від поверхні сповзання h w = 52 м (2) Відповідно до (1), найбільш ймовірна мінімальна глибина поверхні відриву становила ∆t1= 5 року; 12 Z3=-78 відносних одиниць магнітного поля через проміжок часу ∆t2= 6 року, 12 висота спостережень hСП становила 1 м. Таким чином, відповідно до відомої методики, критична напруженість магнітного поля, при якій ймовірність зсуву наближається до одиниці, становила Zc = h min × Z c 5 ,2 м × 30 = = -156 hсп 1м відносних одиниць напруженості магнітного поля. Отже, в результаті спостережень одержані всі дані для визначення тривалості сталого стану нижнього ярусу борту кар'єру Z1=-30, Z2=-54 ∆ t1= 6 5 року; ∆t2= року, 12 12 Zс=-156 Таким чином, відповідно до відомої методики, визначається 2 Z 2 -( Z1 + Z c ) 2 D 2 t t= D t 2 - D t1 é êæ D t 2 ö ç ÷ êç t ÷ èD 1ø ê ë Z1 -Z 2 ù - 1ú = ú ú року û = 3[(1,2) × 4 1,2 - 1] року » 2 ,43 року. 3 Тривалість сталого стану більше ніж півроку, отже проведення стабілізації, зсувонебезпечної структури цілком можливе. Після відведення фільтраційного потоку грунтових вод за межі зсувонебезпечної структури шляхом контурного, вибуху системи зарядних свердловин та зміщення центра ваги зсувонебезпечної структури у положення стійкої рівноваги шляхом спрямованого вибуху системи зарядних свердловин в відповідно до вищезгаданої методики (фіг. 1, 2, 3, 4, 5), на середині і в кінці укосу стабілізованої зсувонебезпечної структури в області відведення грунтових вод здійснено режимні спостереження її локального динамічного магнітного поля відповідно відомій методиці, при цьому за критичне значення напруженості магнітного поля ZС приймається перше спостереження в кінці укосу, а плинні значення Z1,2,3 через певні проміжки часу ∆t1, ∆ t2 - спостереження на середині укосу. Зафіксовано такі дані: Z1 =-61,5, Z2=-92,5 ∆t 1= 5 6 року; ∆t2= року, 12 12 Zс = -285 Тривалість сталого стану стабілізованої зсувонебезпечної структури 2 Z 2 -( Z 1 + Z c ) é ù hw 52 h min = = = 5,2 м 10 10 В результаті режимного спостереження динамічного магнітного поля зсувонебезпечної структури в області його мінімуму було визначено: Z1=-30 відносних одиниць напруженості магнітного поля; Z2=-24 відносних одиниць напруженості магнітного поля через проміжок часу t= 2 D 2 t D t 2 - D t1 êæ D t 2 ö ç ÷ êç D t 1 ÷ ø êè ë Z1 - Z 2 =2(4,37-1) року=6,74 року. 4 - 1ú = ú ú року û 32690 Отже, гарантована тривалість сталого стану стабілізованої зсувонебезпечної структури становить біля семи років, що цілком достатньо для здійснення подальших заходів по практично повному припиненню динаміки зсувонебезпечної структури. Застосування пропонованого винаходу дозволить досягти гарантованої безпеки проведення протизсувних заходів при використанні енергії вибуху, спрощення та оперативності стабілізації сталості зсувонебезпечних структур, запобігання природних і техногенних катастрофічних явищ та збе реження довкілля при суттєвому зниженні матеріальних витрат і гарантії сталості стабілізованих зсувонебезпечних структур протягом п'яти-семи років шляхом завчасного аналізу локального магнітного поля потенційно рухли вих мас зсувонебезпечних структур та скорочення кількості допоміжних операцій спрямованого дією енергії вибуху. Використання пропонованого винаходу значно прискорює та здешевлює здійснення протизсувних заходів при запобіганні катастрофічних явищ та збереження довкілля. Фіг. 1 Фіг. 2 5 32690 Фіг. 3 Фіг. 4 6 32690 Фіг. 5 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 7