Методическое пособие по изучению инженерно-геологических условий местрождений полезных ископаемых, подлежащих разработке открытым способом - Фисенко Г.Л.

Автор: Фисенко Г.Л.
Теги: методичка геология полезные ископаемые
Год: 1965
Похожие
Методическое пособие по изучению инженерно-геологических условий угольных месторождений, разрабатываемых открытым способом
Обогащение полезных ископаемых. Часть 1
Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых
Открытая разработка месторождений полезных ископаемых
Текст
                    МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ПО ИЗУЧЕНИЮ
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕЛ^ЫХ,
ПОДЛЕЖАЩИХ РАЗРАБОТКЕ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ
Ленинград
1965

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ТОПЛИВНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
ПРИ ГОСПЛАНЕ СССР
ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА
ВНИМИ
МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ПО ИЗУЧЕНИЮ
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ,
ПОДЛЕЖАЩИХ РАЗРАБОТКЕ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ
Ленинград
1965
Аннотация
Методическое пособие составлено лабораторией
устойчивости бортов карьеров института ВНИМИ по
материалам многолетних исследований устойчивости
бортов карьеров в различных геологических и гидро-
геологических условиях.
Методическое пособие предназначается для ис-
пользования геологоразведочными организациями, про-
изводящими разведку месторождений полезных иско-
паемых, подлежащих разработке открытым способом.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Методическое пособие по изучению инженерно-ге-
ологических условий месторождений, подлежащих разра-
ботке открытым способом,.составлено..лабораторией ус-
тойчивости бортов карьеров Всесоюзного научно-исследо-
вательского института горной геомеханики и маркшейдер-
ского дела (ВНИМИ). Основой для его составления по-
служили материалы многолетних исследований устойчиво-
сти бортов карьеров, разрабатывающих угольные, рудные
и нерудные месторождения полезных ископаемых в раз-
нообразных геологических условиях. В процессе этих ис-
следований на всех месторождениях производилось изу-
чение физико-механических свойств горных пород по об-
разцам, отбираемым в скважинах и в бортах карьеров;
одновременно производились натурные испытания на
сдвиг больших призм трещиноватых горных пород, а так-
же изучение других геологических и гидрогеологических
факторов, оказывающих влияние на устойчивость бортов
и на их деформирование.
Первый этап этих исследований завершен составле-
нием и изданием в 1962 году 'Руководства по определе-
нию оптимальных углов наклона бортов карьеров и отко-
сов отвалов', предназначенного для использования при
проектировании, строительстве и эксплуатации карьеров.
'Руководством'... предъявляются определенные требова-
ния к изученности геологических и гидрогеологических
факторов,-учитываемых ..при расчете углов наклона бор-
тов карьеров, углов откосов уступов и отвалов, а также
при разработке противооползневых мероприятий.
Состав этих требований, обоснование объема и мето-
дика работ по изучению инженерно-геологических условий
излагаются в настоящем 'Методическом пособии...'
Необходимость 'Методического пособия ..." опреде-
лилась тем, что до настоящего времени при разведке
месторождений полезных ископаемых инженерно-геологи-
ческие условия или совсем не изучаются или изучаются в
недостаточном объеме н без учета требований, опреде-
ляемых горно-техническими условиями. В сложных инже-
нерн^геологических условиях в настоящее время, после
проведения детальной разведки, возникает необходимость
повторной организации разведочно-изыскательских работ,
что ведет к_удорожамию;работ и задержке проектирова-
ния карьеров и освоения месторождений.
Недостаточная изученность инженерно-геологичес-
ких условий месторождений в значительной мере обус-
ловлена отсутствием инструкций и методических указа-
ний по этому вопросу. Между тем, достигнутая к нас-
тоящему времени глубина карьеров л перспективы даль-
нейшего развития открытого способа разработки месторо-
ждений полезных ископаемых определили необходимость
решения вопросов устойчивости бортов глубоких карьеров
путем инженерных расчетов, а не путем интуиции, когда
не учитываются все факторы, влияющие на устойчивость
откосов, как это, в большинстве случаев, делается в
настоящее время.
Правильное определение углов наклона бортов карье-
ров имеет исключительно важное народнохозяйственное
значение, так как при проектировании карьеров без доста-
точных данных по инженерно-геологическим условиям час-
то принимаются проектные решения с большой перестра-
ювкой - углы наклона бортов принимаются заниженными на
8-10 , это наносит большой материальный ущерб народно-
му хозяйству.
При рассмотрении работы ВНИМИ в ГКЗ было при-
нято решение о целесообразности ее опубликования в ка-
честве методического пособия по изучению инженерно-ге-
ологических условий месторождений полезных ископаемых,
подлежащих разработке открытым способом.
В подготовке материалов и составлении методичес-
кого пособия принимали участие: к.т.н. ГЛ.Фисенко, /—
к.г-м.н. .И.П.Иванов, инженеры: Т.К.Пустовойтова, С.В.
Кагепмазова* Н.А.Тер-Погосян и Ю.А.Норватэв. При
подготовке и окончательном редактировании пособия уч-
тены замечания и пожелания институтов: Гипроруда,
4
Гидрошахт, Кузбассгипроруда, Фундаментпроект, Лен№-
градского горного им.Плеханова;..геологоразведочных
организаций, треста Кузбассуглегеология, ГУЦР, Соко-
ловской ГРЭ; экспертов ГКЗ: М.В.Сыроватко, Б.Д.Стер-
кина, М.Л.Скобникова.
1.	ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Общие сведения
1.	Методическим пособием по изучению инженерно-
геологических условий регламентируется объем и мето-
дика инженерно-геологических изьцсканйй, производимых
геологоразведочными организациями в период предвари-
тельной и детальной разведки месторождений (а для
месторождений со сложй^тми геологическими условиями
-ив период доразведки), и необходимых для обосно-
ванного расчета углов наклона бортов, углов откосов ус-
тупов, дренажей, разработки противооползневых мероприя-
тий, а такжа для решения вопросов технологии разработ-
ки месторождений.
2.	Методическое пособие является дополнением к
инструкциям й требованиям к разведке месторождений,
утвержденным Государственной комиссией по запасам
полезных ископаемых СССР и Геологическим комитетом
C# СССР.
3.	Инженерно-геологические и гидрогеологические
условия должны изучаться одновременно с изучением
литологии, структуры и качественных показателей место-
рождений с использованием всех геологоразведочных
выработок и скважин. Инженерно-геологические и гидро-
геологические скважины, проходимые с целью отбора об-
разцов, естественной влажности и естественного сложения,
в свою очередь, включаются в общую сеть разведочных
скважин.
4.	Основной задачей инженерно-геологических иссле-
дований при разведке месторождений, подлежащих раз-
работке открытым способом, является определение сопро-
5
1 тивления горных пород сдвигу (с учетом их трещинова-
тости и слоистости) и его изменения с течением време-
ни в связи с изменением напряженного состояния масси-
ва горных пород и гидрогеологического режима/Объем
и методика этих исследований определяются в зависи-
мости от того, к какой группе по условиям устойчивости
бортов карьеров относятся комплексы горных пород, сла-
гающие разведуемое месторождение.
5.	Большая часть геолого-структурных факторов,
оказывающих влияние на устойчивость откосов (литологи-
ческий состав, залегание слоев, контактов и тектоничес-
ких нарушений, границы зон выветривания и разупрочне-
ния, а также степень и характер трещиноватости пород),
изучается по всем разведочным скважинам, сетка кото-
рых определяется общими требованиями к разведке мес-
торождений различных категорий. При изучении трещино-
ватости горных пород, кроме разведочных скважин, ис-
пользуются естественные обнажения и обнажения горны-
ми выработками аналогичных толщ разрабатываемых мес-
торождений.
6.	Гидрогеологические факторы устанавливаются по
геологическому строению толщи, климатическим условиям
и рельефу земной поверхности района месторождения, по
наблюдениям в процессе разведочного бурения, а также
по результатам опытных откачек из водоносных горизон-
тов.
7.	Рекомендации о количестве инженерно-геологи-
ческих скважин не относятся к тем случаям, когда ин-
женерно-геологические изыскания производятся специали-
зированными организациями после окончания детальной
разведки. В этих случаях инженерно-геологические сква-
жины являются дублирующими разведочные скважины и
их число должно быть сведено к самому необходимому
минимуму.
Факторы, оказывающие влияние
на устойчивость откосов
горных пород
8.	Основным условием устойчивости горных пород
в откосах является превышение сил сопротивления сдви-
гу над сдвигающими силами, действующими по наибо-
лее слабой поверхности (называемой также поверхностью
скольжения; ограничивающей призму возможного обру-
шения):
+ 3fc(Ni,-Di,) > 2ТФ ,	(1)
где: С и
N*
Di
2Тф
-	величины сцепления и коэффициента
внутреннего тренжя массива пород;
-	длина площадки (по поверхности сколь-
жения) с постоянными характеристика-
ми С и ^(ширина площадки в плоской
задаче принимается равной единице);
-	нормальная составляющая веса столба
пород, опирающегося на площадку с
длиной 1/i;
-	сила гидростатического давления на
жлощадку
- сумма сдвигающих сил (касательных
составляющих веса столбов породы,
опирающихся на площадки Ъф )•
9.	Сцепление и коэффициент внутреннего трения гор-
ного массива зависят от прочности пород в монолитном
образце, степени и характера трещиноватости и слоисто-
сти, наличия трещин большого протяжения и степени ше-
роховатости поверхностей ослабления. Прочность горных
пород в образце, в свою очередь, зависит от их состава,
характера и степени метаморфизма (а у осадочных пород
- от степени литификации), а также от степени выветре-
лости.
10.	Положение в горном массиве поверхности сколь-
жения в значительной степени зависит от ориентировки
крупных поверхностей ослабления (дизъюнктивных наруше-
ний, слоистости, тектонических трещин большого протя-
жения, поверхностей древних оползней).
7
11.	На устойчивость бортов карьеров, сложенных'
осадочными песчано-глинистыми, выветрелыми или ка-
слинизированными породами, большое влияние оказывает
уменьшение прочности этих пород с течением времени
под воздействием дождевых, талых, а также грунтовых
вод, выходящих на откос,
12.	Наличие водоносных горизонтов, водоемов, от-
крытых и подземных водотоков в окрестности карьера
также может оказать существенное влияние на устойчи-
вость бортов в тех случаях, когда вокруг карьера соз-
дается крутая депрессионная воронка; гидростатическое
давление, действующее по поверхности скольжения, умевь
шает нормальную составляющую веса пород, что ведет к
уменьшению сил трения и, в конечном итоге, к снижению
степени устойчивости борта. Наличие подземных вод в
песчаных породах, кроме того, приводит к появлению
фильтрационных деформаций.
13.	Гидрогеологический режим в значительной степе-
ни зависит от климатических условий района: количества
атмосферных осадков и их характера, температурного ре-
жима района, характера рельефа, его залесенности и др.
14.	Общая характеристика факторов, определяющих
устойчивость откосов и характер их влияния,, приведена
в табл.1.
Из рассмотренных выше факторов, оказывающих
влияние на устойчивость бортов карьеров, следует обратить
особое внимание на ряд факторов, которые при разведке
месторождений наиболее часто оказываются невыявленны-
ми; к ним относятся:
а)	трещиноватость глинистых отложений - элювиаль-
ных и делювиальных глин, а также пластичных глин мор-
ской и лагунной фаций;
б)	поверхности древних оползней на склонах долин
и сопок;
в)	слои пластичных глин в основании толщи вскрыш-
ные пород;
8
Таблица 1
Группа Факторов	Факторы, влияющие на устойчивость бортов	Характер влияния на устойчивость	Учет влияния отдельных факторов
Инженерно-ге- ологические	1.Литологический состав пород	Влияет на прочность пород	Учитываются при расчете углов наклона бортов и углов откосов мягких пород
	2. Прочность горных по- род в образце	Определяет общую устойчи- вость бортов (основной фактор)	
	3. Трещиноватость, слоис- тость и тектонические нарушения	Уменьшает сопротивление сдвигу массива горных пород	Учитывается при установлении углов откосов уступов и при разработке ме- роприятии, предотвращающих деформации
	4* Стойкость (выветри- ваемость м др.)	Влияют на прочность и развитие осыпей	Учитываются при определении общих уг- лов наклона бортов, углов откосов ус- тупов и при разработке противодеформа- ционных мероприятий
	5# Способность к набуха- нию и размоканию	Уменьшает сопротивление сдвигу	Учитывается при определении углов от- косов и при разработке противооползне- вых мероприятий
Гидрогеоло- гические	1* Гидростатическое дав- ление	Оказывает влияние на об- щую устойчивость борта	Учитывается при определении общих уг- лов наклона бортов и при разработке способов дренирования
	2« Гидродинамическое дав- ление	Оказывает влияние на ус- тойчивость фильтру пцих песчаных откосов	Учитывается при разработке противоопол- зневых мероприятий
	3. Суффоэионные явления	Вызывают оплывание и обру- шения откосов	Учитывается при разработке противоопол- зневых мероприятий
	4. Подток воды к набухаю- щим породам 5. Выщелачивание	Вызывают снижение сопротив- ления сдвигу	Учитываются при определении углов откосов уступов
	6« Большие статические запасы напорных вод	Обусловливают возникновение прорывов	Учитывается при разработке способов дренирования.
Климатические	1 •Количество и характер атмосферных осадков	Влияет на питание водонос- ных горизонтов	Учитывается при гидрогеологических расчетах
	2. Температурный режим района	Влияет на выветривание по- род	Учитывается при разработке мероприятий, предотвращающих развитие выветривания и осыпей
	3. Микрорельеф района и растительность	Влияет на питание водонос- ных горизонтов и заболочен- ность района	Учитывается при организации дренажа поверхности в пределах карьерного поля
	4. Режим ветров	Влияет на выветривание по- род и развевание песчаных откосов	Учитывается при разработке мероприятий по укреплению откосов
г)	ослабленные контакты между слоями глин;
д)	диапировые .складки и другие осложненные фор-
мы залегания слоев;
е)	тектонические нарушения и тектонические трещи-
ны большого протяжения»
Классификация горных пород
и инженерно - геологических
комплексов по условиям
устойчивости бортов карьеров
15.	Основными характеристиками горных пород, опре -
деляющими их устойчивость в бортах карьеров, являются:
прочность» характер и степень трещиноватости, выветри-
ва ем ость (стойкость) и растворяемость, склонность к ра-
зуплотнению и набуханию, склонность к пластическим де-
формациям (ползучести); в зависимости от этих свойств,
все горные породы разделяются на пять групп, общая
характеристика которых дана в табл.2.
16.	При изучении устойчивости бортов карьеров гра-
ницей между породами средней крепости и крепкими при-
нято временное сопротивление сжатию в образце, равное
800 кг/см^. Эта граница выбрана из тех соображений,
что при прочности более 800 кг/см2, углы наклона бортов
карьеров наиболее распространенной средней глубины
(в пределах 200-300м) зависят только от элементов
залегания поверхностей ослабления, от характера и сте-
пени трещиноватости и от технологических факторов и
не зависят от прочности пород в образце.
17.	Границей между породами средней прочности и
слабыми принято временное сопротивление сжатию 80кг/см
из тех соображений, что породы меньшей прочности, во-
первых, имеют заметную склонность к набуханию (разу-
плотнению) при снижении в них напряжений и при нали-
чии подтока воды, и, во-вторых, в бортах карьеров глу-
биною более 200 м они подвергаются пластическим де-
формациям (ползучести)
18.	В зависимости от преобладания пород той или
иной группы все инженерно-геологические комплексы по
устойчивости в откосах разделены на три группы:
9
К первой группе отнесены инженерно-геологичес-
кие комплексы, сложенные в основном крепкими поро-
дами^ комплексах таких пород величины углов откосов
и наклона бортов зависят от ориентировки крупных по-
верхностей ослабления: дизъюнктивных нарушений» слан-
цеватости, слоистости и тектонических трещин большо-
го протяжения; гидрогеологические факторы на устой-
чивость откосов таких пород влияния не оказывают.
Ко второй группе отнесены инженерно-геологичес-
кие комплексы в сложении которых преобладают породы
средней крепости; на устойчивость бортов карьеров и
на величины углов их.наклона в этих условиях оказыва-
ют влияние: прочность пород в образце, характер и стет
пень трещиноватости, элементы залегания крупных по-
верхностей ослабления и характеристики сопротивления
сдвигу по ним, а также напорные воды, сохраняющие-
ся в бортах после вскрытия месторождения (при нали-
чии водонепроницаемых зон в борту).
Третья группа инженерно-геологических комплек-
сов характеризуется преобладанием слабых глинистых
и несвязных пород.
Горные породы пятой группы не имеют широкого
распространения, встречаясь в виде включений в ком-
плексах третьей группы или в покровных отложениях
над комплексами всех трех групп.
19.	По сложности геологического строения и тек-
тоники, определяющей сложность изучения факторов,
оказывающих влияние на устойчивость бортов карьеров,
и количество инженерно-геологических скважин, каж-
дая группа инженерно-геологических комплексов раз-
делена на три подгруппы (табл.З).
10
КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПО ИХ УСТОЙЧИВОСТИ В БОРТАХ КАРЬЕРОВ
Таблмца 2
Группа пород	Общая характеристика группы	Основные представители горных пород этой группы	Основные показатели устой- чивости откосов
1. Крепкие (скальные)	2 6^800 кг/см , слабо трещино- ватые, слабо выветриваемые, не набухают, в бортах карьеров не подвергаются пластическим де- формациям а 2	Невыветрелые и слабо вывет- релые изверженные и метамор- фические породы, кварцевые песчаники, известняки и кре- мнистые конгломераты	Характеристики сопротивления сдвигу по поверхностям ослаб- ления ф'и С и элементы залега- ния этих поверхностей.
2. Средней крепости (полу- скальные ) 3. Слабые- (глинистые)	G сок = 80 ♦ 800 кг/см трещиноватые , интенсивно выветриваются, не набухают, не размокают, не пластичны. 2 б сок < 80 кг/см ; набухают, размокают, пластич- ны, интенсивно выветриваются и осыпаются, оползают.	Выветрелые разности извепжен ных и метаморфических пород, глинистые и песчано-глинис- тые сланцы, глинистые и из- вестковистые песчаники, ар- гиллиты, алевролиты, мергели, известковистые конгломераты и брекчии, известияк-ракуш- ник. угли (исключая третич- ные ) Сильно выветрелые или полно- стью дезинтегрированные из- верженные и метаморфические, а также выветрелые разности осадочных пород второй груп- пы, все разновидности глин, супесей и суглинков, глинис- тые пески и галечники, мел, лесс, делювиальные и моренные отложения, бурый уголь трети- чного возраста	-Характеристики прочности пород в образце <р и С и по поверхностям ослабления ш'иС', элементы залега- ния поверхностей ослабления, ха- рактер и интенсивность трещинова- тости. Характеристики <f, С, <р’ и С’; ин- тенсивность трещиноватости, за- легание поверхностей ослабления ; водоннасыщенность и напорные воды.
4« Несвязные (сыпучие)	Сцепление отсутствует ; угол внутреннего трения и угол естественного откоса изменяет- ся в пределах 28-38° • плас- тически не деформируются, не размокают и не оползают	Каменистые и щебеночные на- копления у основания откосов пород первой и второй групп, чистые галечники и пески	Угол внутреннего трения (или угол естественного откоса), зави- сящий от коэффициента трения по поверхности частиц (обломков) и •т их формы
5а Илы и плывуны	2 Сцепление менее 0,2 кг/см ; в водонасыщенном состоянии, внутреннее трение отсутствует	Современные илисто-глинистые оэерные , болотные и лагунные осадки, рыхлые водонасыщен- ные пылеватые пески и глины, водонасыщенные почвы, заторфо ванные осадки, водонасыщен- ные легкие и пылеватые суг- линки •	В откосах высотою более 3-5 м неустойчивы ; не могут служить устойчивым основанием отвалов, оборудования и дорог.	ч —
КЛАССИФИКАЦИЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ПО УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ
Таблица 3
Характеристика групп инженерно-геологических комплексов	Характеристика комплексов по подгруппам		
	1 подгруппа Простые условия залегания пород	2 подгруппа Средней сложности условия залегания пород	3 подгруппа Сложные условия залегания пород
1 группа Комплексы сложены крепкими скальными породами ; проч- ность пород в обрааце: > kOO кг/см*	Горизонтальное, пологое и наклонное залегание ; вы- держанность пород по пло- щади и простиранию^ воз- можны отдельные диэъюнктш ные нарушения. Печенгские месторождения ; некоторые месторождения Кривого Рога.	Наклонное и крутое зале- гание ; серия эон дробле- ния и разрывные наруше- ния иногда со эначитель- I- ным перемещением пород. Гороблагодатское и Лебя- жинское железорудные месторождения.	Наклонное и крутое залега- ние ; интенсивная складча- тость , развитие дизъюнктив- ных нарушений, значитель- ное количество незакономер- норасположенных тектоничес- ких трещин большого протя- жения крутого и пологого падения ; секущие формы ин- трузий. Алтын-Топканское свинцово- цинковое, Абаканское желе- зорудное месторождения, некоторые месторождения Кривого Рога.
П группа Комплексы сложены измененны- ми скальными и полускальными породами со средней прочно- стью пород в образце: =80-800 кг/см2	Спокойное горизонтальное или пологое залегание, слабая фациальная измен- чивость пород и их малая нарушенность ; преоблада- ет нормальносекущая тре- щиноватость « Кузбасс (Томь-Усинское, Грамотеинское месторо- ждения) •	Горизонтальное , пологое, наклонное и крутое зале- гание у осложненное рядом пликативных и дизъюнктив- ных нарушений ; более слои ный характер трещинова- тости • Месторождения: Кургашин- канское, Коунрадское 9 Кальмакырское , Сибайское и Блявинское, Кузбасс (Кедровское), Экибастуэ- ское угольное•	Наклонное и крутое залега- ние, частое чередование пород, невыдержанных по мощности и простиранию ; -широкое развитие эон рас- сланцевания и перемятия по- род ; наличие серии надвигов и сбросов ; незакономерное залегание сплошных трешин. Месторождения: Зыряновекое, Баженовское, Джетыгаринско^ Николаевское, Кузбасс (Ва- чатское, Краснобродское , Киселевское), Уфалейские никелевые .
II. ТРЕБОВАНИЯ К ИЗУЧЕННОСТИ ИНЖЕНЕРНО-
ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
Границы разведки и
количество инженерно-
геологических скважин
20.	При разведке месторождение, подлежащих раз-
работке открытым способом, граница радона разведочных
работ, в пределах которого необходимо изучать литологи-
ческий состав пород и другие факторы, оказывающие
влияние на устойчивость откосов, должна быть удалена
за контур промышленных запасов на расстояние не менее
L , определяемое по формуле:
L = Hctga + ф	( 2 )
где: И. -глубина карьера (высота борта);
л •- ориентировочная величина угла наклона борта
(берется из табл.4 Приложения);
а - ширина призмы возможного обрушения борта.
Ширину призмы возможного обрушения га* прибли-
женно можно принимать в зависимости от залегания пород
в следующих пределах:
(0,1 - 0,2)11	- при наклонном несогласном залегании по-
род (висячий бок),
(0,2 - 0,3)11	- при наклонном согласном залегании (ле-
жачий бок ),
(0,3 - 0,4) Н - при горизонтальном залеганий.
21.	Глубина инженерно-геологических скважин, из
которых отбираются образцы с целью изучения физико-ме-
ханических свойств, определяется исходя из условий за-
легания полезного ископаемого, литолого-структурных осо-
бенностей месторождения и изменяемости прочности пород
с глубиной:
а)	при горизонтальном залегании слабых пород глуби-
на скважин должка на 1*0-15 % превышать глубину зале-
гания подошвы пласта полезного ископаемого, исключая те
Р
случаи, когда в почве залегают заведома более проч-
ше породы, чем породы вскрыши;
б)	при наклонном залегании комплексов третьей
группы инженерно-геологические скважины должны пе-
ресекать в лежачем боку толщу пород в пределах приз-
мы возможного обрушения (Приложение, рнс.2);
в)	в инженерно-геологических комплексах первой и
второй групп глубина инженериопгеологических скважин
должна быть не менее глубины зон выветривания или ка-
олинизации.
22.	Общее число инженерно-геологических скважин,
приходящихся на 1 кв.км площади месторождения или
на все карьерное поле  , определяется изменчивостью
характеристик прочности пород по площади месторожде-
ния.
Анализ материалов изучения физико-механических
свойств горных пород показывает» что у осадочных пород
сопротивление сдвигу в различных участках инженерно-
геологического слоя остается постоянным, если слой на
этих участках имеет одинаковую фациально-литологичес-
кую характеристику и одинаковую глубину залегания;
изменчивость прочности изверженных пород более высо-
ка и менее закономерна.
На каждом участке карьерного поля, имеющем су-
щественные литолого-фациальные, структурные и текто-
нические особенности, необходимо проходить 1-2 инже-
нерно-геологические скважины.
х) т,
Карьерное поле определяется границами в соответ-
ствии с пунктом 20.
12
Ориентировочноечисло инженерно-геологических скважин
можно определять по таблЛ:
Таблица 4
На все карьер- Количество иижеяерно-геологи-
ное поле или
на 1 кв«км.
ческих скважин по подгруппам
комплексов
1
И
III
На все карьер-
ное поле	2-3
На 1 кв.км.	0,3-0,4
карьерного	1_о
3-4
0,5-1
2^3
4-6
2-3
5-8
1	2
3
поля
Примечание: чем больше площадь карьерного поля,
тем меньше иижеиеряостеологических
скважин проходится на 1 кв.км.
Приведенные в таблЛ числа .инженерно-теологичес-
ких скважин не должны рассматриваться как обязатель-
ные.
Систематическая и своевременная обработка и анализ
получаемых при разведке геологических и инженерно-ге-
ологических материалов позволят выбрать наиболее рацио-
нальное число скважин.
23.	Из общего числа необходимых инженерно-геоло-
гических скважин не менее 25 % проходится в процессе
предварительной, а остальные - в процессе детальной
разведки.
В комплексах 11-й и Л1-й групп со сложными ус-
ловиями залегания часть инженерно-геологических сква-
жин проходится при доразведке, когда становится из-
вестной очередность разработки отдельных участков ме-
сторождения.
13
24.	Инженерно-геологические скважины располага-
ются по поперечникам вкрест простирания слоев или в
направлении наибольшего уклона земной поверхности
(что при горизонтальном залегании определяет направ-
ление максимального изменения глубины залегания
слоев).
На каждом поперечнике проходится по 3-4 сква-
жины; одна - в пониженных местах рельефа (в пой-
менной части долины), вторая - на склоне долины и
одна-две - на водоразделе. Поперечники и скважины
иа них следует располагать так, чтобы большая часть
инженерно-геологических скважин оказалась в пре-
делах призмы возможного обрушения нерабочих бортов
проектируемого карьера.
В комплексах Ш-й группы со сложными условия-
ми все инженерно-геологические скважины (пройден-
ные на всех этапах разведки) на участках первой оче-
реди разработки располагаются по поперечникам, рас-
стояние между которыми составляет 200-300 м, и на
каждом поперечнике располагаются 2-3 инженерно-ге-
ологические скважины.
25.	В комплексах первой группы решающее значе-
ние на устойчивость бортов оказывают слоистость,
сланцеватость, тектонические нарушения, а также от-
дельные трещины протяженностью 10-20 м и более.
Эти особенности месторождения выявляются в про-
цессе разведки всеми геологическими и геолого-ст-
руктурными скважинами, поэтому количество инже-
нерно-геологических скважин, из которых отбираются
образцы для изучения прочности всех литологических
разностей пород, должно быть минимальным - от 2
до 6 - в зависимости от сложности геологического
строения месторождения; при разведке месторожде-
ний, сложенных крепкими породами, особое внимание
следует обратить на изучение характера и интенсив-
ности трещиноватости по керновому материалу» а
также по естественным обнажениям или разведочным
горным выработкам.
14
Б у p м I е ииженерн о-г е алогических
ск в а ж ж и ж отбор из жих образцов
горных пород
28, Основным требованием к методике бурения ниже -
нерно-геологических скважин является обеспечение макси-
мального выхода керна (не менее 80 %) и сохранение ес-
тественной влажности и сложения образцов горных пород,
отбираемых для определения их физико-механических
свойств.
27.	При изучении инженерно-геологических комплек-
сов, первой и второй групп, сложенных скальными и полу-
скальными породами, бурение обычных геолого-структур-
ных скважин с отбором керна пород удовлетворяет тре-
бованиям инженерно-геологического изучения. Минималь-
ный диаметр керна для лабораторных испытаний на сжа-
тие и срез должен быть для скальных пород - 40 мм,
а для полускальных - 55-60 мм.
28.	Отбор образцов скальных и полускальных пород
производится по интервалам в 30-50 м; из каждого ин-
тервала отбирается 2-4 образца длиною 20-25 см каж-
дой литологической разности (в зависимости от ее не-
однородности) .
29.	При бурении инженерно-геологических скважин
в толще несвязных и слабых глинистых пород для пре-
дотвращения набухания и размыва керна в качестве про-
мывочной жидкости, применяется густой глинистый рас-
твор с удельным весом 1,15-1,20 г/см , вязкостью 20-
22 сек и коллоидальностью 94-96 %.
Во избежании размыва керна скорость подачи про-
мывочной жидкости сокращается в 1,5-2 раза; сокраща-
ется также число оборотов бурового снаряда (до 120-
180 об/мин)_; минимальный диаметр ке^ча составляет
85-90 мм. Применение специальных обуривающих грунто-
носов целесообразно лишь для отбора образцов сланце-
ватых глин, крупозернистых и гравелистых песков, а
также современных озерных и болотных отложений.
15
’ При извлечении керна из колонковой трубы необходимо
не допускать его деформирования.
30.	Из каждой инженерно-геологической скважины
по каждому визуально-однородному слою слабых песча-
но-глинистых и глинистых пород отбирается от 100 -
120 до 200 см керна;керн отбирается в виде образцов -
- монодйтов—длниою 20-25 см, распределенных равно-
мерно по всей мощности слоя. Особенно тщательно и в
большем количестве отбираются образцы глинистых по-
род, залегающих в нижней части толщи вскрышных по-
род*
31.	Образцы тщательно очищаются ножом от гли-
нистого раствора и парафинируются для сохранения
естественной структуры, и влажности (при очистке кер-
на от глинистого раствора ножом срезается тонкая
стружка керна, что является своеобразной Зпенетрацией^
для выявления наиболее слабых прослойков и границ
между слоями). Образцы песков следует очищать толь-
ко от поверхностного жидкого слоя глинистого рас-
твора, сохраняя нижний уплотненный слой, предохраняю-
щий керн от разрушения.
Если образцы должны храниться длительное вре-
мя, они покрываются не менее чем 4-мя слоями парафи-
на с добавлением гудрона, слоем смоченной в парафи-
не с гудроном плотной бумаги и слоем марли. Могут
применяться также и другие материалы для гидроизо-
ляции образцов: парафино-восковая мастика, гудрон с
добавкой минерального масла, эмалевая краска по
ткани и др.
32.	Образцы должны парафинироваться не позже
чем через 3 часа после извлечения из скважины; в
течение этого времени они должны быть защищены
от высыхания, увлажнения и замораживания (замора-
живание образцов недопустимо в течение всего вре-
мени их хранения); запарафиинрованные образцы тран-
спортируются плотно уложенными в ящики с опилками.
16
Методика лабораторных
испытаний образцов
горных пород
33.	Основными испытаниями ооразцов глинистых и
слабосвяаных песчано-глинистых горных пород являют-
ся испытания на срез и трехосное сжатие, которые со-
провождаются определением: минералогического и гра-
нулометрического состава, удельного и объемного ве-
сов, естественной влажности и пористости, пределов
пластичности, скорости и характера размокания, макси-
мальной молекулярной в^агоемкости, проницаемости и
компрессионных свойств.
Рекомендуемое ориентировочное число всех испы-
таний дало в табл.5.
34.	Образцы глинистых пород, которые в процес-
се компрессионных испытаний при нагрузках менее бы-
товых оказываются сжимаемыми (что указывает иа их
набухание при отборе), перед испытаниями на срез и в
стабилометре выдерживаются в уплотнителях под быто-
выми нагрузками до полной стабилизации.
35.	Испытания на срез производятся при 3-4-х
нормальных нагрузках, из которых максимальная дол-
жна составлять не менее 80 % от веса вышележащей
толщи пород без учета взвешивания, а минимальная
- 15-20 % от максимальной нагрузки. Все испытания
на срез и в стабилометре должны производиться без
оттока поровой воды по схеме быстрого среза (недре-
иироваиное испытание); касательные нагрузки - при
срезе и осевые - при сжатии придаются ступенями че-
рез 60 сек. с отсчетом деформаций через 30 сек; об-
щее число ступеней должно находиться в пределах
8-14. Испытания слабых глинистых пород в стабило-
метре производятся в тех случаях, когда при испыта-
ниях в срезных приборах наблюдается отжим воды
мти выдавливание грунта в зазор между матрицами
(коробками) прибора.
17
36.	Испытания производятся в следующем порядке:
а) вначале по каждой скважине для каждого по
внешним признакам однородного слоя производится мини -
мальное число испытаний с таким условием, чтобы по
средним значениям сопротивления сдвигу (среднеариф-
метическим или медианным) при трех ступенях нормаль-
ных напряжений можно было провести монотонную плав-
ную кривую Г »	(б^) ;при этом допускаются от-
клонения средних от плавной кривой не более чем на 10%.
б) производится сравнение кривых ТЧ
для сложных слоев по каждой скважине и для одного
слоя по различным скважинам. Если
V 1	с>,
 г»гср 5/1 ’
(где ДТ - разность между ординатой кривой частно-
го графика сопротивления сдвигу и ординатой кривой об-
щего графика сопротивления сдвигу при данной нормаль-
ной нагрузке; iv - количество ступеней нормальных
нагрузок; Гер - ордината средней кривой в точке, со-
ответствующей среднему значению нормальных нагрузок,
при которых производились испытания), то испытания
можно объединять в один общий график, характеризующий
единый инженерно-геологический слой:
в) после того, как на общий график нанесены все
точки, характеризующие напряжения при срезе образцов
одного инженерно-геологического слоя, определяется
коэффициент изменчивости сопротивления сдвигу этого
слоя по формуле:	_____________
1	/ 2	- Г)2 '
V = — 1/ —~----------— юо7. (3)
-Сер И N - 1
где:(Т.{,-Г) разность между ординатами средней плав-
ной кривой Г = J (6 п) и частными значениями соп-
ротивления сдвигу при том же нормальном напряжении
6^	; N - общее число точек на графике (число
предварительных испытаний);
г) после предварительных испытаний всех слоев
по каждой скважине, определяется необходимое минималь-
18
ПЕРЕЧЕНЬ И ОБЪЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД
Таблица 5
	Наименование испытаний	Какие породы испытываются	Количество испытаний	Краткая характеристика испытаний
1.	Срез	Слабосвязные пес- чаные и глинистые	От 12 до 48 испыта- ний для каждого од- нородного слоя	Быстрый срез на обычных одноплоскостных срезных приборах при нормальных нагрузках, достигающих О.бН'р /51, 42/
2.	Трехосное сжатие	Слабые и средней прочности	Дополнительные испы- тания к испытаниям на срез	• "Недренированные испытания” в стабилометрах при боковом давлении до 0.4 Ну /5i, 42/
3.	Угол естествен- ного откоса	Сыпучие	4-6	В сухом состоянии под водой высота откоса не менее чем в 100 раз должна превышать средний диаметр частиц	/42/
4.	Одноосное сжатие	Крепкие и сред- ней прочности	От 9 до 30 испытаний для каждой литологи- ческой разности	Высота образца в два раза больше диаметра. Сжатие между шероховатыми плитами/51,42/
5.	Предел ползучести	Песчано-глинистые и глинистые	Не менее 50% от п.1	По методике ВНИМИ путем наблюдения дефор- маций при снижении напряжений до затухания ползучести /51, *2/
6.	Компрессия и водопроницаемость	Глинистые	2-4 для каждого слоя	Компрессионные приборы диаметром 70 мм, при нагрузках до Ну; обратная ветвь до полной разгрузки и полного набухания /15/
7а	Естественная влажность и по- ристость	Все разновид- ности	Все образцы। испы- тываемые п.п.1-6	Влажность при высушивании при 105-110° в течение 5-6 часов	/15/
8.	Объемный вес	То же	Все образцы, испы- тываемые п.п.1-6	Методом непосредственных измерений образ- цов , испытываемых на срез и сжатие, мето- дами режущих цилиндров и парафинирования /15/
•9а	Удельный вес	То же	10-15% от п.1-5	Пикнометрическим методом	/15/
10. 11.	Гранулометричес- кий состав Число пластично- сти	Слабые песчаные , глинистые и не- связные Глинистые	10-15% п.п.1-3 Все п.6	Методами: визуальным, ситовым, пипеточным, Сабанина , комбинированным. Рутковского, ареометрическим	/15/ Предел текучести - методами: стандартным ручным, Охотина, Васильева; балансирного конуса Васильева, предел пластичности - методом раскатывания грунта в проволоку.
12 а	Капиллярная и максимальная молекулярная влагоемкость	Глинистые и несвязные	10-15% п.п.1-3	Методами влагоемких сред^Й^соких колонн ; путем непосредственного наблюдения /15/
3.	Минералогический состав	Глинистые и сыпучие	1-2 для каждого слоя	Иммерсионным методом, методом окрашивания, термометрическим анализом, химическим ана- лизом для карбонатных разностей /23,24/
14 а	Петрографический состав	Средней прочнос- ти и крепкие	1-2 для каждой лито- логической разности	Оптическим методом в шлифах и иммерсионных жидкостях, электронной микроскопией, мето- дом рентгенографического анализа /or, г . „ / О j	} о ty
15.	Коэффициент стойкости	То же	То же Г ( I j	Путем сравнения прочности естественной и после многократного увлажнения и высуши- вания, а также замораживания и оттаивания (по П.Н.Панюкову) /3<./ 1РИМЕЧАНИЕ: в 5-ой колонке цифрами эбоэначены	работ в списке литературы, з которой дано обоснование объема и мето- тики соответствующего вида испытаний.
ное число испытаний каждого инжецерно-геологического
слоя ( N ), при котором общая максимальная относитель
иая погрешность сопротивления сдвигу всей толщи пород
не превысит заданную:
где: to, - статистический коэффициент, зависящий от
общего числа испытаний и заданной вероятности /7,10,61/
- заданная относительная погрешность определе-
ния сопротивления сдвигу всей толщи; 0/ -коэффици-
ент, характеризующий участие данного слоя в общем со-
противлении сдвигу всей толщи и. явджющийся отношением
сопротивления сдвигу данного слоя и всей толщи - по
всей поверхности скольжения, ориентировочно проведенной
в откосе изучаемого горного массива. (Пример опреде-
ления необходимого числа испытаний дай в приложении
на стр. ).
При обычном коэффициенте^ изменчивости в пределах
10-20 % и заданной точности в пределах 6-7 % об-
щее число испытаний каждого однородного слоя изменя-
ется в пределах Юг 50 ; число испытаний при каждой
нормальной нагрузке является частным от деления общего
количества испытаний на число ступеней нормальных на-
грузок.
37.	Для контроля определяются среднеквадратические
погрешности сопротивления сдвигу каждого слоя по фор-
мулам
=	100%
vcp
(б)
и вычисляется общая максимальная погрешность сопротив
леиия сдвигу всей толщи по формулам:
19
MT “ ^ 100 7. ,	(7)
где: 8	- общее сопротивление сдвигу по всей поверх-
ности скольжения;
при правильном определении чисел N по формуле (4),
величина	t вычисленная по формулам (6) и (7) не
превысит заданную погрешность ; в противном слу-
чае для слоев, дающих максимальную величину погреш-
ности сопротивления сдвигу ( Ш'ц • 1/<	), число испы-
таний увеличивается.
38.	В связи с разгрузкой глинистых пород при вск-
рытии и дополнительным увлажнением подземными или
поверхностными водами происходит их набухание и разу-
прочнение. Поэтому для расчета устойчивости нерабочих
бортов и в особенности уступов необходимо определить
сопротивление сдвигу глинистых пород с учетом их разу-
прочнения. /Для этой пели испытания на срез производят-"
ся с предварительным набуханием при различных нормаль-
ных напряжениях; испытание жирных плотных глин про-
изводятся при нормальных напряжениях 1; 3; б кг/см2, а
испытания песчаных глин - при 1; 2 и 3 кг/см2. По ре-
зультатам таких испытаний строится кривая зависимости
Т = j* (6 yv) » которой ведется расчет устойчивости на
тех участках поверхности скольжения, на которых возни-
кает разупрочнение пород. Необходимое число таких ис-
пытаний составляет 2-3* при каждом ’нормальном напря-
жении.
39.	Испытания глинистых пород на срез.и в стабило-
метре сопровождаются определением напряжений, вызываю
щих незатухающие пластические деформации (ползучесть).
20
Определение предела ползучести производится од-
ним из следующих способов:
а)	по графику зависимости между напряжениями
(касательными в срезном приборе н вертикальными в
снебнлометре) и деформациями находится точка пере-
гиба кривой; такой способ является приближенным и не
всегда возможным, так как,у большинства глинистых
пород переход к пластическим деформациям очень плав-
ный;
б)	по графику падения напряжения и затухания
деформаций во времени при испытаниях в стабилометре;
для этой цели при постоянном боковом давлении пода-
ется такое вертикальное давление, которое явно вызы-
вает незатухающие пластические деформации испытуе-
мого образца, затем подача вертикального давления пре-
кращается и ведется наблюдение за деформацией и сни-
жением напряжений; напряжение, при котором прекра-
щается рост деформации, принимается за предел ползу-
чести;
в)	по специальным опытам в срезных приборах *с
разгрузкой*; ход испытаний по этой схеме сводится к
следующему: сначала испытание ведется обычным спо-
собом с фиксацией сдвигающих напряжений и дефор-
маций до.тех пор, пока скорость деформаций не дос-
тигнет 2-гЗ ^ь/сек; после этого производится уменьше-
ние сдвигающих напряжений мелкими ступенями до
полного затухания дефорк/аций сдвига; величина каса-
тельного напряжения, при которой прекращается рост
деформации сдвига, принимается за предел ползучее-’
ти .
(Проведенными испытаниями установлено, что соотно-
шение между напряжениями, соответствующими пределу
ползучести, и максимальными срезающими изменяется
от 0,75-0,85 - у песчаных глин и суглинков до 0,5-0,6 -
у жирных глин).
40.	У несвязных пород определяются: угол естест-
венного откоса в сухом состоянии и под водой, петро-
графический, минералогический.и гранулометрический
21
Состав, удельный вес, пористость , капиллярная и макси-
мальная молекулярная влагоемкость при естественной по-
ристости.
41.	Характеристики прочности скальных и полускалв-
иых пород определяются путем испытаний иа одноосное
сжатие; эти испытания сопровождаются определением
объемного и удельного весов, влажности и пористости,
петрографического состава и коэффициента стойкости
(при многократном увлажнении и высушивании, а также
замораживании и оттаивании); рекомендуемое число этих
испытаний дано в табл.5
Определение прочности ска л ьных . и полускал ьных по-
род производится на образцах цилиндрической формы, вы-
сота которых должна в два раза превышать диаметр ос-
нования. Изготовление образцов из керна при испытаниях
иа одноосное сжатие заключается в обрезке к шлифовке
торцевых плоскостей; только при большом диаметре кер-
на, когда усилие пресса оказывается недостаточным для
разрушения таких образцов, из керна производится выбу-
ривание образцов меньшего диаметра. Величина сцепле-
ния по результатам испытаний на сжатие определяется
по формуле:
С = ^^(45*	,
где: осж - сопротивление одноосному сжатию,
—угол внутреннего трения, определяемый по
таблице 6.
22
Таблица 6
Характеристика пород	Угол внутрен- него трения в град.	Характеристика пород	Угол внутре - ннего тремия в град.
К варц-по левошпа- товые извержен- ные породы, песча- ник и и кварциты	36-37	Выветрелые и каолинизироваи- ныё кварц-поле- вошпатовые по-	30-31
Известняки, мета- морфические слан- цы, серпентиниты, габбро-диабазы, алевролиты.	32-33	роды, песчано- глинистые слан- цы Сланцы: глинис- тые, хлоритовые, талько-хлорито- вые, серицитовые и филлиты	26-27
42.	Количество испытаний на срез и на сжатие каж-
дой литологической разности в зависимости от коэффи-
циента изменчивости прочности устанавливается в соответ-
ствии с П.36, при этом заданная точность определения
прочности Мр принимается равной 15 %.
43.	Определение сопротивления сдвигу по плоскостям
ослабления производится на парных образцах, зацементи-
рованных в бетонные оболочки таким образом, чтобы
скольжение происходило по естественному контакту. Ис-
пытания одной и той же пары поверхностей производят-
ся при 3-4 нормальных напряжениях, и по полученным
результатам строится 'зависимость, по которой опреде-
ляются характеристики сопротивления сдвигу по данному
контакту.
44.	Для определения сцепления массива горных пород
23
с учетом его трещиноватости но результатам лаборатор-
ных испытаний следует пользоваться эмпирической фор-
мулой:
2
где: См - сцепление массива в т/м ;
С - сцепление монолитного образца в т/м ;
И - общая высота борта;
W-]/^ - интенсивность трещиноватости массива;
t - средний линейный размер блоков пород,
ограниченных трещинами;
0/ - коэффициент, зависящий от прочности иород
в образце и от характера трещиноватости.
Значения а берутся из прилагаемой табл.7.
Формула получена во ВНИМИ в результате обра-
ботки большого фактического материала но изучению
прочности горного массива с помощью натурных испы-
таний и проведенным обратным расчетам на предель-
ное равновесие обрушившихся участков бортов.
45.	Для определения расчетным путем параметров
отвалов и оценки их устойчивости необходимо изучать
сопротивление сдвигу основания отвалов, представлен-
ного слабыми глинистыми породами и сопротивление
он вигу отвальных пород, также представленных гли-
нистыми породами. Методика и количество испытаний
образцов, отобранных из основания отвалов регламен-
тируется п.п. 35-39.
46.	Испытание на срез отвальных пород производит-
ся по следующей методике:
а)	из образцов вскрышных пород естественной стру-
ктуры и влажности нарезается стружка толщиною 3—5мм;
б)	затем составляются смеси этой стружки в такой
пропорции, в какой различные слои вскрышных пород
будут перемешиваться в отвалах;
24
Таблица 7
Группа пород	Наименование пород и характер трещиноватости	Величина сцепления в монолите кг/см2	Величина коэффи- циента а
i_	Неуплотненные песчано-глинистые		
	отложения	<4	0
2	Слабоуплотненные и слаботрещи- новатые песчано-глинистые от- ложения ; сильно выветрелые пол- ностью каолиниаированные извер- женные породы	4-9	0,5
3	Уплотненные песчано-глинистые породы, в основном, с нормаль- носекущей трещиноватостью	10-30	2
4	Сильно каолиниаированные извер-	50-80	
	женные породы		2
5	Уплотненные песчано-глинистые породы с развитой кососекущей трещиноватостью, каолинизиро- ванные изверженные породы	50-80	3
6	Крепкие слоистые породы, преи-	100-150	3
	мущественно, нормальносекущей	150-200	4
7	трещиноватости Крепкие породы, преимущественнс	,200-300	6
	нормальносекущей трещиноватости	> 300	7
8	Крепкие изверженные породы с развитой кососекущей трещино- ватостью	>200	10

в)	составленные смеси пород уплотняются в срез-
ных приборах под нагрузками 1,3,5,7 кг/см2 (максималь-
ная уплотняющая нагрузка не должна превышать ту,при
которой появляется высачивание воды при уплотнении),
а затем срезаются при нормальных нагрузках в i ,5 раза
меньше уплотняющих; при испытаниях на срез опреде-
ляется предел ползучести;
г)	затем испытания повторяются при влажности на
2-4 % превышающей естественную.
Наиболее слабые разности отвальных пород кроме
того испытываются отдельно по той же методике.Если
при одной из заданных нормальных нагрузок при срезе
появляется высачнвание воды, то сопротивление сдвигу
при предыдущей нормальной нагрузке считается макси-
мальным и при всех последующих нормальных нагруз-
ках испытания не производятся.
Изучение трещиноватости
горных пород
47.	Изучение трещиноватости всех горных пород яв-
ляется неотъемлемой частью исследований инженерно-
геологических условий, выполняемых при разведке всех
месторождений, предназначенных к разработке откры-
тым способом.
При изучении трещиноватости необходимо опреде-
лять:
1) количество систем трещин, 2) частоту трещин,
3) взаимное расположение систем трещин (определяю-
щее форму слагающих массив блоков), 4) элементы за-
легания плоскостей ослабления (слоистости, сланцева-
тости, контактов пород, крупных тектонических трещин
и нарушений), . 5) характеристику поверхностей ослабле-
ния (ровность, шероховатость) и заполняющего мате-
риала.
48.	Изучение трещиноватости горных пород в пери-
од разведки месторождения осуществляется по керну
скважин и обнажениям (естественным  в горных вы-
работках), геофизическими методами и методом ана-
логий. ( Горные выработки - штольни, шурфы, штре-
ки, дудки и канавы, проходимые в период разведки
месторождений для качественной опенки полезных ис-
копаемых, должны широко использоваться не только
для изучения трещиноватости, но и для изучения всех
других факторов, оказывающих влияние на устойчи-
вость откосов).
49.	Изучение трещиноватости в обнажениях и по
кериу должно включать в себя не только определение
частоты трешия и элементов их залегания, но и тща-
тельное описание поверхностей ослабления (шерохова-
тые или гладкие, ровные или волнистые) и характе-
ристику заполняющего их материала, которое позво-
лит при недостаточном количестве определений для
город данного месторождения взять характеристики
сопротивления сдвигу по контактам поверхностей
ослабления по данным испытаний пород _на других
месторождениях.
В естественных и искусственных обнажениях
необходимо документировать форму и размеры слагаю-
щих массив блоков, т.к* именно эти элементы опреде-
ляют устойчивость трещиноватого массива горных по-
род в бортах карьера; при этом форма блоков, естест-
венно, определяется относительным расположением тре-
щин, а размеры - частотой трещин, т.е. числом тре-
щин одной системы, приходящихся на один линейный -
метр в направлении, перпендикулярном к трещинам; в
этом случае число трещин выражает интенсивность
данной системы трещин. Интенсивность трещинова-
тости массива определяется как средняя из интенсив-
ности 3-х систем, близких к взаимн©перпендикуляр-
ным, и наиболее интенсивных.
50.	Геофизические методы разведки (гамма-карот-
таж, различные варианты электроразведки) позволяют
по скважинам определять контакты пород, мощность
слоев и наличие трещин. Полную характеристику струк-
26
Таблица 8
е в п.п.	Ха ра кте рис тика массива	Характеристика трещиноватости
1.	Слоистая толща метаморфичес- ких к осадочных пород	Трещины большого протяжения развиты главным образом по контактам слоев и редко встречаются под углом к наслое- нию; трещины ?сдельности в основном нормальносекут* э ; кососекущие трещины возникают на участках интенсивной дис- локации. Интенсивность тоешиновятости обычно определяется мощностью слоев
2.	Толща рассланцованных ортопо- род (рассланцованных извержен- ных пород)	1 " " Г7. ’ Трещины большого протяжения совпадают со сланцеватостью и контактами разно- родных пород ; отдельность имеет вид плоской или выпуклой чечевицы
3.	Дислоцированные породы кислогс состава, обогащенные кварцем (кварцевые гранодиорит-порфи- пы, и вторичные кварциты по • э^узным породам)	Характеризуются наибольшей ^.интенсив- ностью трещиноватости, достигающей W =10+20
4.	Наиболее часто встречающиеся изверженные породы кислого состава, не подвергавшиеся динамометаморфизму	Трещины большого протяжения ориенти- руются параллельно разломам и дизъюнк- тивным нарушениям ; трещины отдельности большей частью ориентируются близко к нормальному положению относительно трещин большого протяжения ; кососеку- щие трещины встречаются в зонах интен- сивной дислокации ; \V = 1 ♦ 10.
5.	Породы основного и ультраос- новного состава (габбро, пир- ексе ниты, перидотиты и др»)	Характеризуются меньжей интенсивностью трещиноватости, чем кислые породы W =0,5+2
	ПРИМЕЧАНИЕ:	- показат являпяи меру (в ности) нами тр	ель интенсивности трещиноватости, йся величиной, обратной среднему раз- метрах) элементарного блока (отдель- породы, ограниченного смежными трещн- ех наиболее интенсивных систем, т.е.
интенсивность трещиноватости рассматривается
как среднеарифметическое ив интенсивности трех
систем трещин, выражающейся числом трещин сис-
темы, приходящихся на п.м. в направлении, пер-
пендикулярном плоскостям трещин .

Туры массива можно получить толькс сочетая .геофи-
зические методы разведки с другими методами.
51.	Метод аналогий в нзучеиии трещиноватости за-
ключается. в накоплении, и обобщении данных о характе-
ре и интенсивности трещиноватости массивов горных по-
род, имеющих аналогичные генезис и тектонику.
В табл.8 приведен пример общей опенки трещино-
ватости горных массивов.
Основные требования к
гидрогеологической
изученности
52.	Граница гидрогеологического изучения района
месторождения значительно шире границы инженерно-
геологических исследований; она определяется радиу-
сом влияния карьера на режим водоносных горизонтов,
зависящего от свойств самих горизонтов и от срока
службы карьера.
При средней продолжительности работы карьера
(20 лет) ширина полосы, гидрогеологического изучения
района развития каждого горизонта вокруг предельно-
го контура карьера при горизонтальном залегании водо-
носных горизонтов должна быть не менее значений,
приведенных в таблице 9 :
Таблица 9
Породы горизонта	Минимальная ширина полосы изучения
супесь (песок глинистый)	2 км
песок тонкозернистый	5 км
песок мелкозернистый	10 км
песок средяезерикстый	15 хм
песок крупнозернистый	30 км
27
Примечание:	данные по полускальным породам не
приведены ввиду большого различия
фильтрационных свойств одного и то-
го-же вида пород в зависимости от
трещиноватости.
Если изучаемый горизонт выклинивается в преде-
лах указанных зон, то границы его изучения определя-
ются площадью его распространения*
53.	Глубина гидрогеологических скважин при ис-
следовании разреза месторождения ограничивается во-
доносным горизонтом, залегающим непосредственно в
подошве проектируемого карьера; при наличии значи-
тельных напоров изучаются и нижележащие горизонты.
54.	Для каждого водоносного горизонта, вскрывае-
мого карьером или оказывающего влияние на устойчи-
вость бортов карьера, в пределах указанных границ
должны быть освещены:
1)	условия питания и разгрузки горизонта - вы-
ход на поверхность, связь с водоемами и водотоками,
роль атмосферных осадков, питание за счет перетека-
ния из других горизонтов, наличие тектонических на-
рушений, их роль в питании и взаимосвязи водоносных
горизонтов;
2)	строение горизонта (неоднородность по гори-
зонтали и вертикали), его мощность и напор;
3)	коэффициент фильтрации;
4)	данные о наличии и направлении естественного
потока подземных вод (карта изогипс или изопьез);
5)	данные о режиме подземных вод каждого го-
ризонта в естественных условиях (сезонные колебания
уровней и напоров);
6)	данные о взаимосвязи горизонтов (в том чис-
ле и определение коэффициентов перетекания);
28
7)	другие характеристики каждого водоносного
горизонта: водоотдача, коэффициенты уровнепроводыо-
сти (пьезопроводности), данные о действительных ско-
ростях движения подземных вод (в трещиноватых по-
родах), характеристика трещиноватости пород (ее сте-
пень, направление), физико-механические свойства по-
род, определяющие их фильтрационную устойчивость
(размываемость, предрасположенность к суффозии и
т.д<);
8)	характеристики водоупоров между горизонта-
ми: мощность, коэффициенты фильтрации, начальные
градиенты, набухаемость, растворяемость и другие ин-
женерно-геологические свойства;
9)	прогноз изменения во времени режима каждо-
го горизонта при работе карьера (изменение расходов
и уровней, изменение условий на границах питания и
стока).
55.	Для получения указанных исходных данных не-
обходимо:
1)	обобщить данные о естественных условиях
района (в т.ч. и климатических и гидрогеологических);
2)	для получения параметров каждого водо-
носного пласта необходимо использовать данные раз-
ведочного бурения, лабораторных испытаний пород, а
также данные специальных опытных гидрогеологических
работ (откачки, нагнетания и т.д,); объемы опытных
работ и методика их проведения излагаются в специ-
альной литературе /1, 5, 46/;
3)	произвести обработку данных по наблюде-
ниям за режимом подземных вод или создать режим-
ную сеть для таких наблюдений .
29
III. ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ
И СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА
Графическое и табличное
оформление материалов полевы
и ла бораторных наблюдений,
и исследований.
56.	Все данные, получаемые при полевых и лаборато^
ных наблюдениях и испытаниях заносятся в первичные по*
левые или лабораторные журналы (журнал отбора образ
нов из скважин и горных выработок, журнал изучения тр^
щиноватости, журнал испытаний на срез и сжатие), форм,
которых должна соответствовать составу получаемых дам
ных.
57.	По мере накопления данных полевых и лаборатор-
ных наблюдений и испытаний производится их анализ и
графическое изображение - строятся графики среднеме-
сячных и годовых осадков, роза ветров, диаграммы тре’
щиноватости, графики сопротивления сдвигу, графики де-
формаций при испытаниях на срез и сжатие, графики из-
менения некоторых свойств горных пород с изменением
глубины их залегания, графики рассеяния пористости, вла>
ности, гранулометрического состава и пр.
58.	По данным всех видов испытаний всех разновид-
ностей пород составляются сводные ведомости результа-
тов испытаний, в которых также отображается различие
свойств одноименных горных пород по площади карьерно-
го поля и по глубине залегания.
59.	Распространение всех инженерно-геологических ела
ев отображается на геологических разрезах и погоризонт-
ных геологических картах, на которые наносятся :
а)	разведочные и инженерно-геологические скважин/
и горные выработки (дудки, шурфы, штольни, канавы),
♦
б)	точки отбора образцов, замена трещиноватости и
Р-
30
в)	границы распространения различных разновид-
ностей пород, граница зон выветривания, каолинизации,
серицитизации, тектонические нарушения , элементы за-
легания слоев и основных систем трещин;
г)	предполагаемый контур бортов карьера - на
разрезах Да .на картах его границы).
Содержание отчета
60.	Результаты изучения инженерно-геологических
условий излагаются в специальном разделе или в отдель-
ной части общего отчета о разведке месторождения.
61.	Содержание этого раздела отчета должно соот-
ветствовать содержанию требований к изученности инже-
нерно-геологических условий, изложенных в разделе П и
должно сопровождаться графическими и табличными ма-
териалами, перечисленными выше.
31

Приложение
ОБОСНОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К ИЗУЧЕННОСТИ
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ, ПОДЛЕЖАЩИХ РАЗРАБОТКЕ
ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ

Глава 1
ДЕФОРМАЦИИ БОРТОВ КАРЬЕРОВ, ОТКОСОВ
УСТУПОВ И ОТВАЛОВ
91. Классификация деформаций
При изучении инженеры о~ге о логических условий ме-
сторождений, подлежащих разработке открытым спосо-
бом, необходимо иметь отчетливое представление о ха-
рактере деформаций,которые могут возникнуть в иссле-
дуемых комплексах пород.
Наблюдения за развитием деформаций откосов гор-
ных пород дают возможность производить объективную
оценку влияния различных факторов на устойчивость от-
косов и на их деформирование, а это, в свою очередь,
определяет необходимую степень детальности изучения
этих факторов в различных геологических условиях.
В табл.1 дана классификация деформаций бортов
карьеров, составленная институтом ВНИМИ на основе
длительных наблюдений за развитием деформаций на
угольных, рудных и нерудных карьерах.
35
В классификации ВНИМИ все деформации разделе-
ны на пять видов, отличающихся геологическим строением
массива, характером проявления и причинами возникнове-
ния.
Между отдельными видами деформаций не сущест-
вует четкой границы. Осыпи и обрушения различаются по
относительной величине деформирующихся массивов, а об-
pvuieHHfl и оползни - по скорости деформации, зависящей
от наклона поверхности скольжения и от характера напря-
женного состояния пород по поверхности скольжения. Су-
ществует непрерывный переход от быстро происходящих
'чистых обрушений', когда по всей поверхности скольже-
ния породы находятся в твердом состоянии, а сама по-
верхность скольжения располагается круче угла естест-
венного откоса, к "чистым оползням', длящимся месяцы
и годы при небольших скоростях смещения, когда по
поверхности скольжения напряжения лишь незначительно
превышают предел ползучести, а сама поверхность сколь-
жения располагается значительно положе угла внутренне-
го трения пород в их упругом состоянии (следует отме-
тить, что и быстро происходящим обрушениям предше-
ствует медленное развитие в течение длительного време-
ни микро деформаций, устанавливаемых инструментальными
наблюдениями с помощью трещиномера, нивелира и дру-
гих простейших приборов).
Также нет четкой границы между просадками и опо-
лзнями, так как все виды просадок при некоторых усло-
виях с течением времени переходят в оползни; одиако,
довольно часто просадки откосов наблюдаются и 'в чис-
том виде' (следует отметить, что просадки 'в чистом
виде' не являются видом деформации горных пород,
свойственным только откосам, они наблюдаются и на ров-
ных участках вдали от откосов).
В зависимости от степени насыщения водой рыхлых
горных пород наблюдается непрерывный переход от опол-
зней к оплывияам.
Оползни являются наиболее распространенном, наи-
36
КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕФОРМАЦИЙ БОРТОВ КАРЬЕРОВ И ОТВАЛОВ
Таблица 1
	Вид и характер деформации	Виды обрушений эползней и оплывин	Условия и причины возникновения
	Осыпи- скатывание от- дельных кусков и глыб к ос- нованию откоса	1)	Осыпи откосов мягких связ- ных пород 2)	осыпи откосов несвязных пород 3)	осыпи откосов трещиноваты? твердых пород	- Возникают под влиянием выветривания крутых откосов ; осыпание становится более интенсивным при отсутствии за- откоски уступов. ? Под влиянием массовых взрывов, от- сутствия заоткоски наклонными сква- жинами и выветривания.
	Обрушения- быстрое смещение породных масс по крутой поверхности скольже-	1)«Обрушения по подрезанным контактам слоев, диэъюнк- тиваи и сланцеватости	При падении слоев и дизъюнктивных нарушений в сторону выемки круче 25-30°
	НИЯ	2) обрушения по поверхностям; ослабленным трещинами	При падении трещин в сторону выемки круче 35-40°
		3) обрушения по криволиней- ным поверхностям	При завышенных угле или высоте от- коса
		4) обрушения по сложным по- верхностям ослабления	Условием возникновения обрушения является наличие поверхностей ос- лабления
	0 п о л 8 н и - медленное смещение породных масс по пологой поверхности сколь- жения	1) Оползни изотропных мас- сивов 2) Фильтрационные оползни	Подток грунтовых вод к откосу или скопление дождевых и талых вод "Подкапывание” откоса вследствие вы- носа фильтрующимся потоком слабо связных частиц ;
		3) Покровные оползни	наличие рыхлых отложений на склоне твердых пород и отсутствие регулиро- вания стока дождевых вод ;
		4) Контактные оползни	подрезка обводненных контактов поло- го зале тающих слоев глинистых пород и дизъюнктивных нарушений, заполненных глинкой трения ;
		5) Глубинные оползни слоис- тых пород лежачего бока	наличие слоев пластичных глин и на- порных вод ;
		6) Оползни - надвиги	наличие вскрытых слабых контактов или слоев пластичных глин ;
		7) Оползни - выпирания	наличие невскрытых слоев пластичных глин и слабых контактов; обводнение площадок уступов я прибортовой по- лосы ;
		8) Оползни отвалов: а) надподошвенные б) подошвенные	прочное основание и слабые породы отвала, дополнительное увлажнение отвальных пород (особенно в основа- нии отвала) наклонное слоистое основание
		в) подподошвеиные	прочные породы отвала, слабое осно- вание , наличие напорных вод в основа- нии отвала
	Оплывины - течение насыщенных водой рыхлых по- род нарушенной структуры	1) консистентные оплывины	Насыщение водой высокопористых отло- жений, обладаниях сцеплением упроч- нения (лессов, лессовидных суглинков и др.) до консистенции текучести;
		2) фильтрационные оплывины	оплывание, связанное с выносом песча- ных частиц фильтрующимся потоком.
	Просадки - вертикаль- ное опускание прибортовых участков рыхлых породных масс бее образования сплош- ной поверхности скольжения	1) Просадки пород естествен- ной структуры 2) просадки пород нарушенной структуры (отвалов)	Увлажнение (замачивание) высокопорис- тых отложений (лессов, лессовидных суглинков, выщелоченных пород). Уплотнение отвалов рыхлых пород (уси- ливается при увлажнении)
		3) просадки с выдавливанием оснований	Наличие слабых пластичных слоев в основания откоса
более многообразным и наиболее сложным видом дефор-
маций бортов карьеров. Виды оползней, перечисленные
в таблице, иллюстрируются на рис.1.
§2. Осыпи откосов на карьерах
Осыпи являются наиболее распространенным на карь-
ерах и наиболее простым видом деформаций откосов.Осы—
пям подвергаются все разновидности пород от наиболее
крепких, когда они под влиянием выветривания в крутых
откосах теряют связность, до самых слабых глинистых,
которые теряют связность при высыхании и растрескива-
нии.
Осыпь располагается под углом 34-36 , а верхняя
часть уступа имеет угол 55-70 . Процесс разрушения
и осыпания крутой части откоса завершится после того,
как развитие осыпи достигнет верхней бровки откоса.
Интенсивность этого процесса зависит от выветривае-
мости пород, степени их трещиноватости я климатичес-
ких условий.
Интенсивность развития осыпей откосов учитыва-
ется при определении параметров уступов нерабочего
борта (углов откосов, ширины транспортных берм, берм
безопасности и очистки), а также при разработке меро-
приятий по укреплению откосов длительного срока служ-
бы..
Склонность горных пород к выветриванию характе-
ризуется жак называемым коэффициентом стойкости и
в значительной степени зависит от их минералогического
состава и структуры. Наиболее стойкими являются со-
держащие кварц породы меполн©кристаллической или
микрокристаллической структуры. С другой стороны, бо-
лее других поддаются выветриванию в откосах усту-
пов алевролиты и полевошпатовые изверженные породы;
например, интенсивность выветривания некоторых але-
вролитов в наиболее неблагоприятных условиях достига-
ет 6-8 см в год.
Температурный режим района, глубина сезонного
промерзания и оттаивания (в условиях "вечной" мерзло-
ты ) пород наряду с экспозицией откосов являются
37
Рис. 1. Виды оползней на карьерах
существенными факторами в процессе выветривания пород
в откосах н их осыпания. Поэтому в отчетах по изучению
инженерно-геологических условий все эти факторы должны
отражаться.
§3. Обрушения уступов и бортов
Обрушениям также как и осыпям подвергаются поро-
ды почти, всех литологических разностей, кроме пород пя-
той группы. Обрушения возникают в тех случаях, когда по
наиболее слабой поверхности, наступает .предельное равнове-
сие пород, т.е. когда напряжение по этим поверхностям
достигают предельных величии.
На существующих карьерах обрушения большей частью
происходят по поверхностям ослабления - дизъюнктивным
нарушениям, контактам слоев и сланцеватости, падающим в
сторону выемки под ут лом 25-30° - превышающим угол вну-
треннего трения по этим поверхностям, а также по крупным
тектоническим трещинам, падающим под углом 35-40?.
Вследствие того, что обрушениям .предшествуют час-
то лишь небольшие смещения, незаметные визуально, их
возжикяовёине оказывается неожиданным и проявляется
катастрофически. Поэтому возникает необходимость изучать
элементы залегания всех поверхностей ослабления и харак-
теристики сопротивления сдвигу по ним - коэффициент
внутреннего трения и сцепление. Ориентировочные величины
характеристик сопротивления сдвигу приведены в таблицах
2-3.
Ориентировка в пространстве ступенчаторасположенных
трещин отдельности не оказывает влияния на устойчивость
отдельных уступов и бортов в делом, так как при ступен-
чатом расположении трещин предельное состояние возни-
кает не по двухмерной поверхности скольжения, а занимает
целую зону, в которой отдельные блоки пород, ограничен-
ные трещинами, приобретают вращательное переемещение.
Усилия, необходимые для такого перемещения, зависят от
формы блоков, их размеров, прочности (в образце) и от
ширины зоны, охваченной предельным напряжением. В
свою очередь, ширина этой зоны зависит от высоты откоса
39
Таблиц* 2
ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ЗЕЛИЧИНЫ СЦЕПЛЕНИЯ ПО ПОВЕРХНОСТЯМ ОСЛАБЛЕНИЯ
Характеристика плоскостей ослабления	Характеристика толии	Величина сцепления в т/м2
Поверхности скольжения по контактам слоев	Дислоцированная осадочная толща	2-5
Контакты слоев	Неуплотненная недислоцирован- ная слаборассланцованная оса- дочная толщ*	50% от сцепле- ния под углом к наслоению
Контакты слоев	Уплотненная слаборассланцован- ная осадочная толща	10-18
Контакты слоев	Метаморфизованная осадочная толща	5-10
Сплавные неровные трещины и тектонические нарушения	Массивы изверженных и метамор- фических пород	5-10
Таблица 3
ВЕЛИЧИНЫ УГЛОВ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ ПО ПОВЕРХНОСТЯМ ОСЛАБЛЕНИЯ
Углы трения в зависимости от
характер* поверхности
	неровные шероховат•	ровные шерохов.	неровн. гладкие	ровные гладкие
Порфиры, роговики, джеспилиты, песчаники	28-31°	24-28°	22-27°	20-26°
Вторичные кварциты, гранодиориты, кварцевые порфиры, гранодиорит-пор- фиры, скарнированные породы, сиени- ты, диориты, алевролиты	25-28°	22-25°	20-23°	17-20°
Известняки, метаморфические сланцы, магнетиты	24-27°	23-25°	20-22°	16-19°
Глинистые сланцы, аргиллиты	23-26°	21-23°	18-20°	15-18°
Филлиты, талько-хлоритовые и серицитовые сланцы	23-25°	20-22°	13-1 ,	। 9-12°
40
(борта). Поэтому при изучении трещиноватости массива
нет необходимости замерять элементы залегания трещин
отдельности, а достаточно лишь установить форму и раз-
меры блоков, ограниченных этими трещинами; при этом
форма, естественно, определяется относительным рас-
положением трещин, а размеры блоков - частотой тре-
щин, т.е. количеством трещин одной системы, приходя-
щихся на один линейный метр в направлении, перпен-
дикулярном к трещинам.
В любой точке массива обычно обнаруживается от
3 до 5, иногда и более, систем трещин; интенсивность
трещиноватости определяется, как средняя из интен-
сивности трех систем, близких к взаимно-перпендику-
лярным, и наиболее интенсивных.
При большой высоте бортов и крутых углах нак-
лона обрушения могут возникать и при отсутствии не-
благоприятно ориентированных поверхностей ослабления,
если по всей поверхности возможного обрушения,сумма
сдвигающих сил по величине станет равной сумме сил
сопротивления сдвигу; поэтому изучение сопротивления
сдвигу всех пород и является обязательным при изуче-
нии инженерно-геологических условий месторождений,
подлежащих разработке открытым способом.
При небольшой высоте откосов или при большой
прочности пород, когда углы откосов, .рассчитанные по
условию устойчивости, приближаются к вертикальным ,
прочность пород перестает влиять на величины углов
откосов. В этих условиях углы наклона бортов устанав-
ливаются по углам откосов уступов, зависящим от ха-
рактера трещиноватости пород, по их высоте и шири-
не берм; величина спепления пород в массиве, при ко-
торой угол наклона борта, рассчитанный по предельно-
му равновесию, превышает технически допустимый угол,
составляет 21 т/м2 на каждые 100 м высоты борта.
Эту величину сцепления горных пород в массиве можно
назвать критической; она получена путем расчета на
предельное равновесие при следующих условиях: коэф-
фициент запаса 1,3;	=34°; у ^2,6 т/м3 и
41
cl —	60°. При меньшей величине сцепления_угол
наклона борта будет меньше 60° и его необходимо рас-
считывать по условию предельного равновесия.
Как было отмечено, сцепление в массиве трещино-
ватых горных пород составляет лишь 2-5 % от сцепле-
ния в образце; поэтому иа месторождениях, сложенных
крепкими скальными породами, сцепление которых в об-
разце превышает 300 кг/см2, а временное сопротивле-
ние сжатию превышает 800 кг/см2, прочность в образ-
це оказывает влияние на углы наклона бортов лишь при
глубине разработки более 300 м; при глубине разработ-
ки менее 300 м иа месторождениях, сложенных крепки-
ми скальными породами, не требуется детального изу-
чения прочности пород в образце.
9 4. Оползни, связанные с
наличием поверхностей
ослабления
Наибольший процент оползней, возникающих на
карьерах, приходится на оползни, в той или иной степе-
ни связанные с наличием поверхностей ослабления в
массиве горных пород, чаще всего представленных
контактами между слоями или тектоническими наруше-
ниями, заполненными глинкой трения. К этой группе
оползней относятся: контактные оползни, глубинные
оползни слоистых пород лежачего бока, оползни-надви-
ги и подошвенные оползни отвалов.
Причиной возникновения контактных оползней,опол-
зней-надвигов и подошвенных оползней отвалов обычно
является набухание глинистых слоев, находящихся в
контакте с водопроводящими слоями; если увлажнение
контактов является неизбежным, то набухание должно
учитываться при определении углов откосов. И в том
и в другом, случае _при разведке месторождений необ-
ходимо изучать набухаем ость горных пород в компрес-
сионных приборах. В формировании глубинных оползней
слоистых пород лежачего бока иа набухание пород
больше влияние оказывают напорные воды, заключенные
12
даже в тоикг : слою, ^одопр сводящих пород: песка,
гравия, угля, песчаников, известняков и др. Поэтому,
если в лежачем боку разрабатываемых пластов полезно-
го ископаемого залегают чередующиеся слои глин и
водоносных пород, то необходимо детально изучать ли-
тологию лежачего бока. Определение характеристик соп-
ротивления сдвигу но контактам слоев во всех этих слу-
чаях является обязательным; в карьерах эти характерис-
тики определяются путем натурных испытаний на срез по
контактам больших призм горных пород; при разведке4
месторождений эти характеристики можно определясь
путем лабораторных испытаний на ”повторный сдвиг*
(так как обычно при бурении скважин керн по наиболее
слабым контактам разрушается).
§5	. Оползни, связанные с
выпиранием основания
Вторую группу оползней составляют оползни, свя-
занные с выпиранием основания, к которым относятся:
оползни выпирания и_подподошвенные оползни отвалов.
Причиной возникновения этих оползней являются
завышенные углы откосов при наличии в лежачем бо-
ку слабых глинистых слоев. К этой же группе могут
быть отнесены и оползни слоистых пород лежачего бо-
ка, если в лежачем боку имеются слои пород, у кото-
рых сопротивления сдвигу мало превышает сопротивле-
ние сдвигу по контактам слоев. Следует отметить,
что и на формирование оползней выпирания и подпэдо-
швеяных оползней отвалов ослабленные контакты и
напорные воды, если они имеются, оказывают сущест-
венное влияние. Все это вызывает необходимость де-
тального изучения литологического состава и прочно-
сти пород лежачего бока в комплексах третьей группы
иа глубину, составляющую 10-15 % от глубины залега-
ния полезного ископаемого (пункт 21 "Методивеского
пособия...*) .
43
§6	. Опо л ЗИИ изотоопяых
массивов и покровные
о п О Л 3 и и
Оползня изотропных массивов характеризуются тем,
что они не связаны с наличием поверхностей ослабления,
слабых прослойков и водоносных слоев. Ими охватыва-
ются большей частью отдельные уступы однородных ела -
бо фильтрующих пород; суглинков, песчаных глин и сла-
бых алевролитов. Благодаря тому, что в массиве поверх-
ности ослабления отсутствуют, поверхность скольжения
имеет вид плавной кривой в нижней и средней частях, а
вверху она заканчивается вертикальной трещиной отрыва.
Причиной возникновения оползней этого вида явля-
ется наличие вблизи откосов водосточных канав или впа-
дин, в которых скапливаются дождевые, талые, а также
грунтовые воды, фильтрующиеся из вышележащих усту-
пов.
Покровные оползни характеризуются тем. что дефор-
мации подвергается покров рыхлых водонасышеиных по-
род, подстилаемый более .крепкими устойчивыми породами,
имеющими наклонную (пологую) поверхность. Покровные
оползни на карьерах подобны оползням делювиальных от-
ложений по поверхности коренных пород на ест ветвенных
склонах. Примерами оползней делювиальных отложений,
оказавшими влияние па работу карьеров, являются опол-
зни на Ангремском и Зыряновском карьерах.
При разведке месторождений особое внимание дол-
жно быть уделено де лювиальным отложениям в пределах
карьерного по^.я и в прилегающих к карьерному полю учас-
тках, ширина которых при естественных склонах в преде-
лах 8-15° определяется расстоянием до водораздела.
§	7. Ф и л ь т р а п и о и к ы е оползня
К группе фильтрационных оголятся все виды опол-
зней, связанных с деформацией поверхности откосов под
влиянием высачивания грунтовых вод: сплывами насышем-
ных водой иесчаных глин, оплыванием песков, р смыва-
нием песчано-глинистых пород, подстилающих не пчлываю-
44
щие водомосжые слои (трещиноватых опок, гравия и др.).
Оползни этого вида обычно возникают при горизонталь-
ном залегании чередующихся слоев водоносных и водо-
упорных пород, среди которых имеются пески или интен-
сивно размокающие песчаные глины или глинистые пес-
чаники и слабые алевролиты.
Оплывины и сплыви чаще всего являются начальной
стадией фильтрационных оползней; однако часто и опол-
зни переходят в оплывины, если породы склонны набухать
до текучего .состояния. Исследования пород на оплывае-
мость в откосах при разведке месторождений сводятся
к определению размокаемости -у песчано-глинистых отло-
жений и к определению гранулометрического и минерало-
гического состава, а также плотности - у песков.
При разведке месторождений, сложенных или покры-
тых горизонтально залегающими слоистыми слабыми гли-
нистыми породами с прослоями водоносных пород, необ-
ходимо детально изучать все литологические разности по-
род и их чередуемость в разрезе. При наклоне слоев бо-
лее 5° изучение слабых слоистых пород в лежачем боку
необходимо производить более детально.
§8. Оплывины и просадки
Просадки и оплывины на карьерах наблюдаются зна-
чительно реже, чем первые три вида деформаций бортов
Причинами возникновени’ посадок являются: 1) на-
сыщение водой высокопористых рыхлых пород - лессэв,
лессовидных суглинков и каолиновых элювиальных глин,
2) уплотнение отвалов рыхлых пород при их увлажнении
и 3) наличие слабых пластичных слоев в основании от-
кха (последний вид просадки связан г выпиранием или
выдавливанием слоев весьма слабых пород, залегающих
в основании этк >с ъ, и только по форме проявления на
иоверхнос ч относится к просадке; природа же этой де-
формации ближе к оползням, хотя и не всегда такая де-
формация приводит к оползанию откосов).
При разведке месторождений высокопористые сла-
бые породы должны испытываться на просад очи ость ме-
тодом, изложенным в СНиПе .
Г л а в a 11
ОБОСНОВАНИЕ ОБЪЕМА
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ РАБОТ
§ 1.	Общие соображения
Исходя из факторов, оказывающих влияние иа ус-
тойчивость откосов уступов и бортов карьеров, для оп-
ределения оптимальных углов наклона бортов и углов
откосов уступов, а также для разработки достаточно эф-
фективных и наиболее экономичных мероприятий, обеспе-
чивающих устойчивость откосов по каждому участку
месторождения, необходимо знать:
1)	литологический состав пород;
2)	структуру и элементы залегания пород, дизъюн-
ктивных нарушений и^трещия большого протяжения;
3)	характер метаморфизма пород (главным обра-
зом, степень каолинизации, серицитизации и хлоритиза-
ции) , степень метаморфизма и границы его распростра-
нения;
4)	границы распространения зоны выветривания и
степень выветрелости;
5)	физические свойства и прочностные характерис-
тики пород в куске и в массиве в зависимости от лито-
логического состава, степени литификации и выветрелос-,
ти;
6)	характер и степень трещиноватости пород (колиН
честно систем трещин, их частоту и взаимное расположен
ние, по которым можно судить о форме и размерах
блоков);
7)	гидрогеологические условия месторождения.
Пункты 1-4 определяют общие геологические усло-
вия залегания полезных ископаемых; перечисленные в ни!
сведения устанавливается обычными геологоразведочны-
ми выработками (скважинами, шурфами, канавами и пр.)
46
сетка которых определяется общими требованиями к
разведке различных категорий месторождений. Необхо-
димо только на месторождениях, подлежащих открытой
разработке, соблюдать условие, чтобы граница разведки
была удалена за контур промышленных запасов на рас-
стояние L в соответствии с п.20 Требований (рис.2).
Ориентировочные углы наклона бортов приведены в
таблице 4»
- 3
ESH - 1
1-полезное ископаемое, 2-предельны1 контур карьера, 3-граница
призмы возможного обрушения, 4-поверхности ослабления
Рис. 2. Пример определения ширины призмы возможного
обрушения
Это условие при горизонтальном и пологом залега-
нии слоев пород обычно не вызывает необходимости бу-
рения дополнительных скважин, т.к. при разведке полез-
ного ископаемого за контуром промышленных запасов
оказывается достаточное число скважин, по которым
можно определить залегание слоев, литологический сос-
тав пород, степень выветрелости и пр.
47
На месторождениях, сложенных наклонными и круто-
падающими слоями или толщами пород, это условие в
настоящее время не выполняется, что приводит к непра -
вильным проектным решениям в части углов наклона бор-
тов в их предельном положении.
Изучение инженерно-геологических условий месторо-
ждений необходимо начинать со стадии предварительной
разведки, так как по результатам предварительной раз-
ведки в ТЭДе дается общая опенка месторождения я
рекомендуется способ его разработки, для чего, как из-
вестно, необходимы данные не только о качестве полез-
ного ископаемого, его запасах и глубине залегания, но
и об условиях залегания, прочностных характеристиках
пород и других факторах, оказывающих влияние на ус-
тойчивость бортов.
Основные инженерно-геологические работы прово-
дятся в процессе детальной разведки, по результатам
которой, за редким исключением, составляется проект-
ное задание разработки месторождения. Поэтому в ре-
зультате инженерно-геологических работ на стадии де-
тальной разведки должны быть лоЛучены все необходимы*
характеристики, используемые для расчета углов накло-
на бортов и откосов уступов. На наиболее сложных ме-
сторождениях (сложенных, главным образом, комплекса-
ми пород III группы) обычно возникает необходимость
в доразведке перед началом строительства, когда уже
известны контуры карьера, его глубина, первоочередные
участки раз раб ои и схема вскрытия. В период дораз-
ведки инженерно-геологические работы проводятся на
первоочередных или наиболее ответственных участках
(нерабочий борт, въездные траншеи и т.д.).
Количество инженерно-геологических скважин в
пределах карьерного поля определяется изменчивостью
сопротивления сдвигу слоев пород по площади поля.
Анализ материалов исследований ВНИМИ, про-
веденных на ряде карьеров, показывает, что сопротив-
48
ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ УГЛЫ НАКЛОНА БОРТОВ КАРЬЕРОВ
Та блица 1
Группа комплексов горных пород	Характеристика комплексов, слагапцих борта	Основные факторы, влияющие на величину угла наклона бортов	Углы откосов уступов в град., в зависимости от залегания слоев, сплошных трещин и слан- цеватости		Углы накло- на бортов в град.
			согласно с отко- сом	несогласно с откосом	
1	Борта сложены крепкими по- родами. Прочность пород на сжатие в образце: беле. > 800 кг/смг	а) Основным фактором является угол паде- ния ( р ) в сторо- ну выемки поверх- ностей ослабления, по которым заотка- шиваются .уступы ;	По наслоению и слан- цеватости при их па- дении круче 25°. По сплошным трещинам при их падении круче 35°	60-75°	
		б) если неблагоприятно ориентированные по- верхности ослабле- ния отсутствуют		65 -75°	50-55°
11	Борта сложены породами средней прочности (изменен- ные скальные и полускальныс породы - хлоритовые , сери- цитовые , каолиниаированные уплотненные осадочные)• Прочность пород в образце: о сж. = 80-800 кг/см2	а)	Наряду с прочностью пород в образце не- благоприятно ориен- тированными поверх- ностями ослабления, значительную роль играют гидрогеологи- ческие факторы ; б)	при наличии в верх- ней части борта по- , род в значительной степени выветрелых	я	50-65° 50-55°	36-45° 35°
Ш	Борта или их части сложе- ны слабыми (мягкими) поро- дами Прочность пород в образце: Ъсж. < 80 кг/см2	Решающее влияние при- обретают гидрогеоло- гические факторы. Большое значение име- ет наличие в основа- нии откосов пластич- ных глин ;	п		
		а) при отсутствии плас- тичных глин в осно- вании бортов		35-45°	25-30°
		б) при наличии в осно- вании бортов пластич- ных глин		25-45°	15-25°
				•	
ление сдвигу в различных точках слоев остается посто-
янным, если слои имеют в этих точках одинаковую фа-
циально-литологическую характеристику и одинаковую
глубину залегания. При изменении глубины залегания
изменяется плотность пород слоя и, как следствие это-
го, изменяется и сопротивление сдвигу. В комплексах
пород первой и второй групп влияние глубины на проч-
ность проявляется лишь в пределах зоны выветривания
и разуплотнения (на угольных месторождениях Кузбас-
са и Челябинска зона разуплотнения составляет 60-70м,
а на Экибастузском угольном месторождении достига-
ет 150 м). Ниже этой глубины прочность уплотненных
осадочных, изверженных и метаморфических пород в
в однородном слое остается постоянной с глубиной.
Количество образцов, отбираемых из каждого ин-
женерно-геологического слоя по каждой скважине, за-
висит от заданной точности (допустимой погрешности)
определения расчетного сопротивления сдвигу и коэф-
фициента изменчивости (относительной погрешности)
единичных значений сопротивления сдвигу [40].
Допустимая относительная средняя погрешность
расчетной величины сопротивления сдвигу (	)
зависит от ряда факторов, и особенно от достигнутой
к настоящему времени точности расчетов устойчивости
откосов. Анализ результатов всех выполненных иссле-
дований показывает, что общая погрешность расчетов,
с учетом погрешности метода расчета, определения
элементов залегания поверхностей ослабления, расчет-
ных характеристик прочности горных пород в массиве
(с учетом трещиноватости), изменчивости их с тече-
нием времени и других факторов в настоящее время
находится в пределах 15-20% от общей суммы сдвига-
ющих сил, действующих по поверхности скольжения.
Исходя из этого, можно считать, что при дости-
гнутом уровне техники расчетов устойчивости откосов
расчетные характеристики сопротивления сдвигу необ-
ходимо определять со средней погрешностью в преде-
49
лах 6-7% от его среднеарифметического значения-для
слабых пород и около 15% -для полускальных и скальных.
В качестве примера определения необходимого чис-
ла испытаний на сдвиг многослойной толщи горных пород
при расчете устойчивости борта рассматривается комплекс
пород месторождения Устье-Брыккино Боровического ком-
бината. Основной особенностью инженерно-геологических
условий месторождения является пестрота $ многослой-
ность геологического разреза. На рис.З приведены графи-
ки сопротивления сдвигу некоторых разновидностей пород.
В связи с тем, что раздельный учет всех слоев по-
род значительно затрудняет расчеты устойчивости, не по-
вышая их точность (так как отдельные слои и линзы пло-
хо прослеживаются по площади), породы объединяются в
отдельные инженерно-геолюгические комплексы, характери-
зующиеся сходством условий их образования, залегания и
физико-механических свойств. В рассматриваемом примере
39 инженерно-геологических слоев объединены в 12 комп-
лекс 6в.
При этом расхождение между графиками сопротив-
ления сдвигу 5%, определяемое по формуле (стр. 18)
вполне допустимо, так как в этом случае точность опреде-
ления сопротивления сдвигу для всего комплекса состав-
ляет не менее 6-8%, На рис.За приведены графики сопро-
тивления сдвигу, полученные- для моренных суглинков и
суглинков озерн о—ледниковых.
Построим общий график с учетом всех испытаний’ по
способу наименьших квадратов. Коэффициент однороднос-
ти по физико-механическим свойствам, вычисленный по
/б (Дг)2'
формуле А = —--------- для нашего случая равен
2ivrc„
4,5 % .	*
Рассмотрим возможно ли объединение графиков при
таком значении А. Произведем оценку всех 3 приведен-
ных графиков:
сопротивление сдвигу при бытовой нагрузке 8 кг
50
Рис.З
51
2	2
соответственно равно = 7,8 т/м ,	Г?= 7 т/м ,
Vcp =7,5 т/м2,
коэффициенты вариаций У] = 4% , у? =19% у =15%.
число испытаний	Н] = 9 ,	^=27%
Максимальная относительная ошибка определения
сопротивления сдвигу для каждого графика определяется
по формуле	у
и соответственно равна при а =0,99
Ml =3,25	, M2=J>,88 Ц=137., МГ2,77^“ 8/. .
Максимальная разница между частным сопротивлением
сдвигу и средним, равная 0,6 т/м2, находится в преде-
лах точности определения частных значений, а максималь-
ная относительная погрешность определения сопротивления
сдвигу объединенного графика в пределах допустимого.
Следовательно величина А = 4,5% позволяет объеди-
нять по физико-механическим свойствам отдельные инже-
нерно-геологические слои в комплексы для расчетов ус-
тойчивости борта.
Иногда, как это имеет место на рис.36,в, проверка
возможности объединения слоев по формуле (3) становится
излишней, т.к. уже на графике сопротивления сдвигу вид-
но, что значения для отдельных слоев, объединенных
на одном графике, находятся в одинаковых пределах .
На профиле, приведенном на рис.4, выделяются -5 ин-
женерно-геологических комплексов, для которых и прове-
дем оценку полученных графиков сопротивления сдвигу.
Определим коэффициенты изменчивости сопротивле-
ния сдвигу для каждого инженерно-геологического ком-
плекса по формуле__________ •
v=4- У 100
Дальнейшие вычисления для определения необходи-
мого числа испытаний при заданной относительной пог-
решности определения сопротивления сдвигу по формул^
52
I
^^-1 ЁЭ-2 И~3	E=3-4 EBB-* ESZ-fi
1- известняк, 2-глина темно-серая и светло-серая пластичная,
жирная, 3-глина черная пластичная, углистая, 4-глича темно-
-серая и светло-серая песчаная, 5-глина пластичная, 6-глина
сухарная
Рис.4
сведены в таблицу 5.
Таблица 5
№ № инже- нерно- геоло- гических комплек- сов—	М-Г тцх	V7.		Мт		Ф	п
У	7	20	2,76	7,8	62	0,07	5
У1	7	16,5	2,76	6 ,51	42,0	0,28	12
УП	7	19,5	2,76	7,7	59	0,14	9
IX	7	13,5	2,76	5,3	27,3	0,17	5
X	- 7	22	2,76	8,67	75	0,34	26
							57
53
В таблице	принимается 7 %, что вполне
достаточно на данном уровне расчетов устойчивости, Ъа
взят из существующих в литературе таблиц для дове-
рительной вероятности ос =0,99 и числа испытаний
tv =30 - минимального числа испытаний для построе-
ния 5 графиков сопротивления сдвигу./7,10,61/.
В последней графе таблицы 5 число испытаний
для У и IX комплексов следует принимать не менее
2-х для каждой нормальной нагрузки (для построе-
ния криволинейного графика минимальное число сту-
пеней нормальной нагрузки должно быть 3).
Теперь выполним поверочные расчеты по опре-
делению максимальной относительной ошибки для полу-
ченного количества испытаний по формуле
w
^/770Я “ g »
где в свою очередь 8 -	V5I5 » а
М -Ум/ -(пр2г2)2*... *(ш515)2 ' .
Выраженное через V
=
В рассматриваемом примере
м =д/ 1,61-1,5+0,76- 6,6+1,62- 2,1 +1,07 • 3,4+1,08 ?5,01 =
=1/83,64 ' = 9,1.
для <х=0,99 и n=67	ta=2,62
^тах =	. ЮО % =6,5 %
Таким образом, при поверочных расчетах М.
в пределах точности получилась равная исходной, что
свидетельствует о правильности определения необхо-
димого числа испытаний для каждого слоя.
54
8 2. Обоснование объема
жжжежержо-геологжче. скжх
работ в комплексах глинистых
к несвязных пород
Первая подгруппа. В эту подгруппу,
по приведенной в 'Требованиях* классификации, входят
комплексы морских или лагунных осадков, для которых
характерна фациальная выдержанность слоев, горизонталь-
ное илн пологое залегание при наличии в основании тол-
щи отдельных линз пород, заполняющих неровности кри-
сталлического фундамента.
Гидрогеологические условия относительно просты: в
одних случаях в разрезе комплекса преобладает толпа
значительной проницаемости, поэтому ожидаемые при-
токи (иногда и значительной величины) не осложняют
вопрос дренирования пород; в других случаях, комплекс
горных пород залегает значительно выше местного ба-
зиса эрозии, вследствие чего водоносные горизонты j
имеют ограниченное распространение и питание, естест-
венную разгрузку и содержат небольшие статические за-
пасы подземных вод.
Примером таких комплексов являются покровные от-
ложения железорудных месторождений КМА в Белгоро-
дском районе (Лебединское, Южно-Лебединское, Стойлен-
ское, Погромепкое, Чернянское и др.) и Зауралья (Соко-
ловское и Сарбайское) и марганцёворудные месторожде-
ния Никопольского бассейна. На всех этих месторожде-
ниях ВНИМИ проводил научно-исследовательские работы,
поэтому они изучены довольно детально и могут являться
исходными при рассмотрении особенностей перйбй Подгруп-
пы.
Геологическое строение комплексов JJI группы на пе-
речисленных месторождениях иллюстрируют геолого-лито-
логические разрезы, приведенные на рис. 5-7.
Для' обоснования объема инженерно-геологических ис-
следований по этой подгруппе комплексов горных пород
был проанализирован большой фактический материал.
Прежде всего, было прослежено изменение средне-
арифметической величины сопротивления сдвигу (срезу)
55
EZ3 - з и - *
IWwl - 8	- 9
4ZZA - 5
Еж1 -ю
Рис. 5. Геологические разрезы
а) Чернявского месторождения КМА, б) Погромецкого месторождения КМА
о
1-подстилающие филлитовые сланцы , 2-богатые железные
руды, 3-амфиболиты Ftp, 4-безрудные кварциты kJ , 5-квар-
циты, магнетитовые (К1? J К.^. 6-магматиты А , 7-лочвенно-
растительный слой. 8—суглинок, 9-мел, 10-песок
1 “суглинок, 2-песок, 3-глина пестроцветная, 4-глина зеленовато-серая, 5-глина оливково-зеленая,
6-опоковая толща с прослоями кремнистых опок, 7-песчаник, 8-конгломерат, 9-глина лигнитовая,
10-глина коры выветривания, 11- Pz породы, 12-место отбора образцов для изучения физико -
-механических свойств.
ел
Рис. 6. Геологический разрез Сарбайского месторождения
при каждой нормальной нагрузке по мере увеличения чис-
ла срезов.
При изучении сопротивления сдвигу пород на раз-
личных месторождениях одну и ту же литологическую
разновидность обычно испытывали несколько раз. Это
связано с тем, что исследования на каждом месторож-
дении велись в течение 2“3 лет и каждый год иссле-
дования пополнялись новыми данными, при этом образ-
цы, характеризующие данную разновидность, отбирались
на различных участках месторождения. Это давало воз-
можность определить характеристики сопротивления
сдвигу сначала по небольшому количестве испытаний, а
затем с увеличением количества испытаний их уточнять.
Для того, чтобы показать более наглядно и на боль-
шем количестве данных ‘изменение среднеарифметичес-
кого значения в зависимости от числа определений,
Сравнивались величины общего сопротивления сдвигу при
различных нормальных напряжениях.
Обработка материалов производилась в следующем
порядке: для рассматриваемой литологической разновид-
ности выписывались все значения общего сопротивления
сдвигу при 2-3-х нормальных напряжениях; затем эти
значения группировались по годам исследования или мес-
ту отбора, после чего вычислялось среднеарифметичес-
кое значение для первой группы, для первой и второй
вместе взятых, для первой, второй и третьей и т.д.;ко-
нечное среднеарифметическое значение вычислялось для
общего количества определений и принималось за еди-
ницу, и по отношениям среднеарифметических значений
, Т6з и т.д. к ХСр для различного числа оп-
ределений N строился график зависимости	(N) .
Такие графики построены для пород месторождений
КМА, Никопольского марганцевого бассейна, Западного
Казахстана и др. (Рис.8а,б).
На рис.8 б изображены кривые зависимости =J(N)
для наиболее представительных разновидностей пород
Сарбайского месторождения; физико-механические свой-
ства этих пород приведены в табл.6.
53
1-лессовидный суглинок, 2-глина краснобурая с большим количеством включений друз и кристал-
лов гипса, 3-глина темносерая, 4-иэвестняк-ракушечник, 5-пес ок кварцевый в нижней част к. крупно-
зернистый, в верхней части среднезернистый, 6-глина мергельная серо-зеленого и темносерого
цвета с прослоями серых мергелей, 7-глина темносерая и серая, сланцевая с тонкими прослоями
ракушечника, 8-песок кварцевый в нижней части крупнозернистый постепенно он переходит в сре-
днезернистый, 9-глина светло-зеленого и зеленого цвета, слегка песчанистая в нижней части
встречаются тонкие прослои кварцевого песка, 10-глина яблочно-зеленого цвета, 11-песок кварце-
во-глауконитовый мелко и среднезернистый, желтовато-серый (Грушевско-БасАнский участок) в
Западной части бассейна песок глинистый, 12-марганцевая руда, состоящая из песчано-глинис -
Тых отложений с включением конкреционно-угловатых, ячеисто-оолитовых и зернистых марганце-
вых образований, 13-глина серовато-зеленая и светлосерая, известковистая, песчанистая, 14-пес-
чано-глинистые отложения с прослоями бурого угля, 15-каолин пестроцветный, 16-гранит, гнейсы,
амфиболиты, 17-известняк-ракушечник.
Рис. 7. Геологические разрезы месторождений Никопольского бассейна.
Таблица 6
.16 № п .п.	Название пород	Число определе- ний	Коэффици- ент иэвен- чивости %	Нормаль- ное на- пряжение кг/см2	Среднеарифметическое значение сопротивления сдвигу пои				
					аг =2	п=5	п=10	tv=15	п =20
1.	Глина коры выветривания	1. Сарб 12	айское место] 2,2	рождение 10,0	0,96	1,0	1,0	—	
2.	и	9	1,7	5.,0	0,99	0,99	1,0		
3.	Серная пластична глина	10	10,0	1,0	0,96	1,02	1,0		•в
4.	Серо-зеленая глина	8	6,0	3,0	1,03	0,99	1,0	—	—
5. 6.	Оливково-веленая сланце- ватая глина N	17 22	20,0 15,0	3,0 1,0	0,94	0,92 0,97	0,99	1,05	1,0 1,0
1.	Лессовидный суглинок	П. Нико 29	польский мар] 10,2	ганце вый бас 1,0	сейм 0,93	0,96	1,04	1,0	1,0
2.	Глина красно-бурая *	15	6,5	1,0	0,85	0,91	0,97	1,0	•
3.	Мергельная глина	34	19,0	3,0	—	0,80	1,01		0,99
4.	Черная сланцеватая глина	10	7,5	1,0	0,96	1,0	1,0	—	—
5.	Надрудная глина	16	7,3	3,0	0,98	0,98	0,98	1,0	-
1.	Песчаная глина апта	ш. К яг 13	А (Лебодинск! 13	гл карьер) 1,0	1,02	0,92	1,02	1,0	
2.	Глинистый песок неокома	11	7,5	3,0	0,96	1,01	1,0	—	«•
3.	Глина келловея	4	11	9,0	3,0	0,97	0,96	1,0		в>
4.	Глина песчаная волжская	14	15	1,0	1,05	1,09	0,97	1,0	«в
5.	н	19	8,7	3,0	1,02	0,95	0,96	—	1,0
сл
со
a
ЛЕССОВИДНЫЙ СУГЛИНОК
г Л И Н К КРАСНО-БУРА!
nV
tK7c^
О 6 16 24 32
ЧЕРНАЯ СЛАНЦЕВАТАЯ
^К7сп2 ГЛМНА
МЕРГЕЛЬНАЯ ГЛИНА
Рис.8
30
Подобные результаты получены и при обработке,
данных испытаний по ряду других месторождений.
По степени разнородности глинистые породы мо-
гут быть разделены иа 3 группы, каждая из которых
требует различного количества испытаний для получе-.
ния среднеарифметического значения сопротивления
сдвигу с достаточной точностью:
1	группа (однородные породы) характеризуется
коэффициентом изменчивости V < 10%, необходимое
число определений для нее при каждой нормальной
нагрузке составляет 2-4;
II	группа - средней однородности V= 10-20% и
N =4-10 и
III	группа - неоднородные породы V> 20% и N =
10-16.
Для построения графика сопротивления сдвигу испы-
тания производятся при 3-4 нормальных нагрузках, поэ-
тому для самой неоднородной породы, исходя из приве-
денных материалов, необходимо произвести около 40-50
срезов, для чего достаточно иметь не более 200 см кер-
на по каждому слою. Из этого следует, что для каждой
литологической разновидности, мощность слоя, которой
больше 2-х метров, на каждом фациально однородном
участке величина сопротивления сДвигу может быть полу-
чена с достаточной точностью по испытаниям керна из
одной скважины; и только в тех случаях, когда в толще
рыхлых отложений залегают маломощные слои неодно-
родных пластичных глин, оказывающих наибольшее влия-
ние на устойчивость бортов, керн этих глин должен быть
отобран из двух скважин на каждом однородном участ-
ке.
Общее количество инженерно-геологических скважин
для комплексов первой подгруппы, характеризующейся
слабой фациальной изменчивостью и горизонтальным или
пологим залеганием пород, завидит от числа участков с
однородными инженерно-геологическими условиями.
Например, на Лебединском месторождении КМ А
для юрской толщи песчано-глинистых отложений, оказы-
вающих решающее влияние на устойчивость бортов, по
литологическому признаку было выделено два участка -
61
участок, где юрские отложения представлены песчаными
глинами, и участок, где среди песчаных слоев встреча-
ются слои пластичных глин.
По морфологии земной поверхности, определяющей
глубину залегания слоев, выделяется три участка - пой-
менный, водораздельный и участок склона долины. В
соответствии с таким разделением на участки на этом
месторождении площадью около 12 кв.км было бы дос-
таточно пробурить около 10 инженерно-геологических
скважин.
Инженерно-геологические скважины часто целесо-
образно бывает располагать по линиям вблизи границ
карьерного поля.
Расстояние между скважинами, как это было уже
отмечено, определяется размерами отдельных участков,
однородных по составу пород и по элементам рельефа
земной поверхности.
Для оценки рекомендуемого объема работ сравним
его с фактическим объемом инженерно-геологических ра-
бот, проведенных на этом месторождении различными
организациями»
Лебединское месторождение КМА разрабатывается
в две очереди. На участке первой очереди было пробу-
рено последовательно:
ВСЕГИНГЕО	- 38 инженерно-геологических
скважин
Фундаментпроектом - 19 инженерно-геологических
скважин.
В 1959-60 г.г., когда карьер первой очереди стро-
ился и весь комплекс пород был вскрыт, Фуидаментпро-
ектом на участке II очереди было пробурено еще 32 сква-
жины. На самом же деле, при правильной методике бу-
рения и определения физико-механических свойств, следо-
вало пробурить на участке первой очереди не более 5
скважин (при проведении наших исследований была ис-
пользована часть кернового материала из 5 скважин
Фундаментпроекта, которого оказалось достаточно для
проведения расчетов устойчивости бортов Лебединского
карьера первой очереди).
62
Вторым примером может служить Сарбайское железо-
рудное месторождение.Здесь в период разведки были про-
ведены инженерно-геологические изыскания, в результате
которых были выявлены литологические особенности место-
рождения, состав отдельных литологических слоев и их
физические свойства. Механические свойства были опреде*
лены без учета требований к расчету устойчивости бортов
карьеров, поэтому потребовались дополнительные инже-
нерно-геологические изыскания. Исходя из геологичес-
кого строения мезо-кайнозойской толщи (рис.6), а так-
же из того, что в ближайшие годы к своему предель-
ному контуру подойдет только восточный, нерабочий
борт» ВНИМИ в своей методике рекомендовал в период
доразведки пройти по восточному контуру З-б инженер-
но-геологических скважин, приурочив их к участкам мак-
симальной мощности коры выветривания, оказывающей
наибольшее влияние иа устойчивость борта. Три скважи-
ны по восточному борту были пробурены в 1961 г. ин-
ститутом Гипроруда. Институт Фундаментпроект запро-
ектировал иа этом карьере бурение в период доразвед-
ки 27-ми инженерно-геологических скважин.
В результате проведенных нами исследований на
Сарбайском карьере выяснено, что свойства пород очень
однородны. Обработка данных лабораторных испытаний
показывает, что породы одной и той же литологической
разновидности независимо от места их отбора имеют
одинаковые свойства (см.рис.9); даже испытания образ-
1 'yfel*
2 Ьстроцбетная мина (Л)
1	’
"^Зеленобаггхкерая глина(Р& *
Г ... j V.’’
1
? ’
Опонобиднал глина (Р*)
3
2	,	: : * ’
. /Л Глина хоры быб&при банил
Рис.9
63
с2-зЕЗ'21 С7|х3 “22 Cj^g-23 ^£53-24 ЦЗЗ-25 тЕ2]-26
1-суглинки, 2-глимы пестроцветные, 3-глины плотные листоватые
с корками лимонита, 4-глины листоватые оливково-зеленые (Че-
ганская свита), 5—опоки серые, 6—песчаники, 7 -
глины известковистые светло-серые с остатками фауны, 8-опоки
темно-серые, крепкие, 9-глины зеленовато-серые и серые, песча-
нистые, часто с глауконитом, 10-песчаник кварцево-глауконитовый
на опоковом или глинистом ‘ цементе, 11-глины темно-серые, слан-
цеватые, аргиллитоподобные, 12-косослоистые пески, 13-глины
серые, тонкослоистые, 14-пески кварцево-глауконитовые, 15-гли-
ны светло-серые, серые, коричневые с большим количеством обуг~
лившихся растительных остатков, 16-уголь лигнитовый, обычно
глинистый, 17-б.оксит каменистый бобовой текстуры, 18-глины
пестроцветные, ленточные, 19-глины коры выветривания палеозой-
ских пород, 20-порфириты пирбксен-плагиоклазовые, 21-порфириты
плагиоклаз о вы е и их туфы, 22-туфопесчаник плагиоклазовых и
пироксеиплагиоклазовых порфиритов, 23* известняки, 24-кварцевые
порфирц, 25-ороговикованные породы, 26-гранит-порфиры.
Рис, 10. Геологический разрез Канарского месторождения
04
Горизонте* »к»<« jkqciu таб
n> t
Вертикальный масштаб
Ю О ох*
Е5Э  э
g^ - ю
1-суглинок, 2-глина песчаная, 3-песок глинистый, 4-глина пластич-
ная, 5—глина табачная, 6—руда коричневая, 7—руда икряная, 8—руда
табачная, 9-фалены, 10-известняк-ракушечник.
СО
СП
Рис. 11. Геологические разрезы Керченских месторождений
Статический уровень надугольного
водоносного горизонта
170
160
150
140
о
tL
iJ670i
'52.60
1
Статический уровень упинского
водоносного горизонта
Динамический уровень упинского
, у бодоносного горизонта
ЕЗ-7 EZ3-2	E23-J	Е53-4 ИИ-^ У77Л-к
1 - суглинок, 2 - глина пластичней, 3 - песок глинисты#, 4 - известняк, 5 - уголь, 6 - глины
Рис. 12. Геологические разрезы: а) месторождения Подмосковного бассейна,
б) Ирша-Бородинского месторождения
цов одних и тех же разновидностей, пород, отобранных из
бортов Соколовского и Сарбайского карьеров, дали ана-
логичные результаты. Следовательно, литологические раз-
новидности выдержаны по своим свойствам на больших
территориях, и результаты, полученные на одном участ-
ке месторождения, могут быть перенесены на остальную
его часть; кроме того следует учитывать, что к запад-
ному борту, по контуру которого Фундаментпроектом на-
мечено несколько инженерно-геологических профилей,
горные работы подойдут лишь через 10-15 лет, когда
все особенности геологического строения и условий устой-
чивости горных пород в бортах будут выявлены гораздо
точнее по наблюдениям в. карьере.
Комплексы второй подгруппы
характеризуются значительной фациальной изменчивостью
пород, значительной изменчивостью залегания, которые
определяют и сложность гидрогеологических условий.
Исследования комплексов этой подгруппы проведены
на Михайловском (КМА), Канарском и Керченских же-
лезррудных месторождениях и на угольных месторожде-
ниях Подмосковного, Канско-Ачииского и Тургайского
бассейнов. Геологические разрезы этих месторождений-
на рнс.10,11.12.
Для комплексов этой подгруппы характерна невы-
держанность глинистых слоев по простиранию. Так, на
Михайловском месторождении КМА наиболее разнород-
ной в литологическом отношении является апт-неоком-
ская свита глин меловой системы; для Канарского же-
лезорудного месторождения характерна литологическая
неоднородность глин нижнего и верхнего мела, для
Ирша-Бородииского месторождения - юрских глин, для
Подмосковного бассейна - карбоновых.
В гидрогеологическом отношении для этих комп-
лексов характерно наличие нескольких водоносных гори-
зонтов, приуроченных к мелкозернистым, иногда глинис-
тым, пескам с коэффициентом фильтрации не более 3-5
м/сутки для основных водоносных горизонтов и до 1
м/сутки - для второстепенных.
67
Число инженерно-геологических скважин, а также
их ^местоположение будет определяться, главным обра-
зом, литологической неоднородностью нижней части
вскрышной толщи, оказывающей наибольшее влияние на
устойчивость бортов.
На месторождениях пластового типа (Подмосков-
ный и К анск о-Ачинский угольные бассейны) с горизон-
тальным или пологим залеганием слоев инженерно-ге-
ологические скважины размещаются по поперечникам,
перпендикулярным основным элементам рельефа. Такое
расположение поперечников позволяет характеризовать
участки с различной мощностью вскрыши (придолииные,
водораздельные) по минимальному количеству скважин.
Скважины на поперечниках располагаются с таким рас-
четом, чтобы каждый участок месторождения, имеющий
особенности в рельефе или ‘В литологии, был охаракте-
ризован не менее, чем одной инженерно-геологической
скважиной.
При. линзовидной форме залегания отдельных ли-
тологических разностей, ряд разобщенных участков с
одинаковой литологией могут быть охарактеризованы
двумя инженерно-геологическими скважинами, если
свойства пород по двум скважинам совпадают.
Расстояние между поперечниками определяется из-
менчивостью условий залегания и выдержанностью ос-
новных слоев пород. На квадратный километр поля
этих комплексов пород приходится 4-6 инженерно-гео-
логических скважин.
Глубина скважин должна быть на 10-15% больше
- чубины карьера (если только полезное ископаемое, не
подстилают породы, прочность которых выше, чем проч-
ность вскрыши).
По этой подгруппе комплексов интерес представ-
ляет изучение инженерно-геологических условий Канар-
ского месторождения.
Исходя из литологической изменчивости глинистых
пород, залегающих в основании разведываемой толщи,
68
вполне достаточным является заложение 8 поперечников,
расположенных по границе месторождения, с двумя ин-
женерно-геологическими скважинами на каждом.
Расстояние между поперечниками составит в среднем
от 500 м на западном участке борта, где большое рас-
пространение имеет кора выветривания палеозойских по-
род, до 800 м на восточном участке, где разрез более
выдержан. На каждом профиле проходится по две сква-
жины, из которых одна закладывается иа контуре борта,
а вторая на расстоянии 500-600 м в сторону центра карь-
ера.
Таким образом, для получения исходного материала
для расчета устойчивости бортов на этом месторвждении
необходимо было пройти около 16-ти инженерно-геалвги-
ческих скважин.
На самом, же деле, на К а чарск ом месторождении
в процессе разведок было пробурено 63 инженерно-ге-
ологических и гидрогеологических скважин. В период
1959-1960 гг по заданию института Фундаментпроект бы-
ло пробурено еще 17 инженерно-геологических и 25 гидро-
геологических скважин, которые, как показывает получен-
ный дополнительный материал, не-ввесли существенных
изменений в представление об условиях залегания пород
месторождения. Кроме того, Фундаментпроект наметил
в своем проекте дополнительных изысканий еще 16
инженерно-геологических, 7 центральных гидрогеологи-
ческих и 28 гидронаблюдательных скважцн.
Из приведенных фактрв можно сделать вывод о
тех дополнительных затратах, которые вызываются от-
сутствием требований к изучению инженерно-геологичес-
ких условий месторождений, подлежащих открытой раз-
работке.
На стадии предварительной разведки инженерно-
геологические работы должны дать общее представление
об особенностях месторождения, поэтому основное вни-
мание уделяется обработке геологических материалов дан-
ного бассейна по разведочным и эксплуатационным выра-
боткам i а также по естественным обнажениям. Бурение
инженерао-геологических скважин производится на этой
69
стадии к концу разведочных работ, для того, чтобы бо-
лее правильно наметить места их заложения. Количество
этих скважин в среднем определяется из расчета од-
ной скважины на два кв.км, площади месторождения,
а места.заложения их выбираются так,, чтобы они мог-
ли захватить максимальную мощность вскрыши и боль-
шее количество литологических разновидностей.
По результатам предварительной разведки необ-
ходимо произвести предварительное районирование
месторождения по условиям залегания и мощности век
рытия.
Полученный в период предварительной разведки
материал используется для составления обоснованно-
го проекта детальной инженерно-геологической раз-
ведки.
Детальную разведку следует производить по вы-
деленным участкам при этом следует выяснить, в пер-
вом приближении, с использованием всех имеющихся
геологических материалов, условия залегания и выдер-
жанность глинистых слоев в нижней части вскрышной
толщи, поскольку эти слои во многом будут опреде-
лять число инженерно-геологических скважин, на данной
стадии разведки.
Третья подгруппа комплек-
сов глинистых и несвязных пород характеризуется
большой фациальной изменчивостью отложений и слож-
ным залеганием: линзообразной формой отложений, на-
личием размывов и диапировых складок или тектоиичес -
кой нарушенностью*
Гидрогеологические условия комплексов этой под-
группы характеризуются сложностью и невыдержанноегью
залегания, многочисленностью водоносных слоев. Кроме
того, играют роль особенности литологического состава
некоторых слоев, к которым приурочены подземные во-
ды: эти слои могут быть представлены мелкозернисты-
ми и тонкозернистыми пылеватыми песками, имеющими
низкий коэффициент фильтрации и малую водоотдачу;
при наличии напора эти пески при вскрытии переходят
в плывуны.
70
Эта подгруппа комплексов, как в отношении изу-
чения инженерно-геологических условий, так и в отно-
шении общей разведки месторождений, является наи-
более сложной и требует наибольшего количества раз-
ведочных и инженерно-геологических скважин и выра-
боток.
Примером комплексов этой подгруппы являются
вмещающие породы Северо-Уральских и Южно-Ураль-
ских (Башкирских) буроугольных месторождений, а
также Боровических месторождений огнеупорных глин
(рис. 13,14). Большая изменчивость литологического
состава пород и их залегания вызывает необходимость
сокращать расстояния между инженерно-геологическими
поперечниками до 300-400 м, а также увеличивать чис-
ло скважин на поперечнике до 3-4. Инженерно-геологи-
ческие поперечники располагаются перпендикулярно гра-
нице карьерного поля.
При разведке месторож дений,сложенных инженерно-
геологическими комплексами третьей под группы, часто
возникает необходимость в доразведке,как качествен-
ных показателей полезного ископаем ого, так и условий
его залегания.Доразведку безусловно надо использо-
вать и для уточнения инженерно-геологических условий.
§3. Обоснование объема
инженерно-геологических
работ в комплексах пород
средней прочности
На устойчивость откосов сложенных породами сред-
ней прочности, как и на устойчивость откосов глинистых
и несвязных пород, оказывают влияние почти все
факторы, перечисленные в "Общих положениях*. Нов
отличие от комплексов глинистых и несвязных пород,в
устойчивости откосов комплексов пород средней проч-
ности больший удельный вес приобретает их трещино-
ватость. В связи с тем, что в настоящее время коли-
чественный учет влияния трещиноватости пород на
устойчивость откосов имеет еще недостаточную точ-
ность, поэтому нет необходимости и в изучении с
71
ЛИН1Я 52
1-торф, 2-глина песчаная, 3-лесок, 4-галечник, 5-аргиллит,
6-угольный пласт, 7-алевролит, 8-песчаник на глинистом це-
менте, 9-конгломерат, 10-брекчиевидная глина, 11-боксито-
видная глина, 12-известняк, 13-скважины и их глубина, 14-
тектонические нарушения
Рис. 13. Геологические разрезы по Богословскому
месторождению
72
Q 20 40 60 60
Ю
Рис. 14
высокой точностью прочности горных пород в образце.
Кроме этого, изменчивость прочности комплексов
горных пород средней прочности меньше, чем комплек-
сов глинистых пород.
В связи с этим число инженерно-геологических
скважин, из которых производится отбор образов пород
для изучения их физико-механических свойств, в ком-
плексах 11-й группы существенно сокращается по срав-
нению с комплексами Щ-й группы.
Комплексы горных пород средней прочности обычно
бывают представлены или зонами вьдветривания извержен-
ных и метаморфических пород или уплотненными осадоч-
ными отложениями древних геосниклинальных районов,
подвергавшимися погружению на глубину до 1000 и бо-
лее метров.
Рассматриваемые комплексы характеризуются тем,что
только в зонах выветривания и разуплотнения,распростра-
няющихся до глубины 70-100м,и в зонах тектонических
нарушений прочность горных пород имеет существенную
изменчивость и ее изучение в этих зонах должно быть де-
тальным. Ниже зоны выветривания и разуплотнения проч-
ность пород каждой литологической разновидности с из-
менением глубины залегания изменяется мало и может
характеризоваться той же прочностью , которую эти по-
роды имеют на границе зоны выветривания.
В качестве примера первой подгруппы комплексов
пород средней прочности рассматривается Кийзакский
участок Томь-Усинского района Кузбасса (рис.15а).
Протяженность участка по простиранию составляет 3,2км,
а вкрест простирания - 4 км. Участок характеризуется
пологим выдержанным залеганием слоев; вмещающие
породы представлены, в основном, алевролитами, квар-
цевыми и глинистыми песчаниками и имеют слабую об-
водненность.
Разведочные работы на Кийзакском участке были
начаты в 1952 г и продолжались до 1953 г., включая
этап детальной разведки. Было пробурено 54 скважины.
74
Расстояния между разведочными линиями - 400-650 м;
расстояние между скважинами по линиям - 200-450 м,
в среднем 300 м; глубина скважин - 290 - 300 м.Образ-
цы пород для определения временного сопротивления
сжатию отбирались из 4 скважин» Всего было испытано
49 образцов, характеризующих 6 пластов песчаников и
2 пласта глинистых песчаников.
На стадии доразведки (1956-57гг) было пробурено
еще 36 разведочных скважин, которые уточнили строе-
ние угольных пластов, их мощность, соотношение запа-
сов, не изменив представления о стратиграфии, текто-
нике и гидрогеологических условиях участка.
При анализе материалов разведки Кийзакского уча-
стка было установлено, что на месторождениях этой под-
группы прочность горных пород с достаточной точностью
может быть охарактеризована 3-4 скважинами (при пло-
щади участка 6-12 кв.км это составит одну скважину
ш 2-3 кв.км); в зонах тектонических нарушений необхо-
димо дополнительно проходить 2-3 инженерно-геологи-
ческих скважины.
Комплексы 2-й подгруппы II группы характеризуют-
ся значительной сложностью тектоники, наличием зон ме-
таморфизма и выветривания, а также изменчивостью ха-
рактера и степени трещиноватости.
Эта подгруппа иллюстрируется Кальмакырским и
Коунрадским медно-молибденовыми и Кедровским
(Кузбасс) угольным месторождениями.
Характерные геологические разрезы месторождений
треде та в лены на рис. 156 и 16.
Как и для комплексов 1-й подгруппы, по материа-
лам разведочных скважин прежде всего следует выде-
лить участки, однородные по свойствам пород; на каж-
дом выделенном участке в период детальной разведки
должна быть пройдена, по крайней мере,’ одна инженер-
но-геологическая скважина.
73
а
н+н+н
Рис. 15. Геологические разрезы месторождений Кузбасса
а) Томь-Усинского месторождения,
б) Кедровского месторождения,
в) Бачатского месторождения
75
1
1-вторичиые кварциты по эффузивным породам, 2-вторичные кварциты по граиит-порфкрам, 3-
-вторичные кварциты по диабазовым порфиритам, 4-граииг-п орфиры и гранодиориты, 5-проак-
тны* контур, в-рекомеидуемый контур.
Рве. 18. Геологический разрез Коуирадсхого местераждеиия
Для комплексов, сложенных осадочными породами,
прежде всего выделяется зона разуплотнения пород, в
которой по каждому поперечнику проходятся две или
гри скважины: одна, характеризующая наименьшую проч-
ность пород - на выходах слоев, вторая - в средней
каста этой зоны и третья - на Гранине зоны выветрива-
ния (ко существу, характеризующая невыветрелые по-
роды). По простиранию количество таких поперечников
устанавливается в зависимости от степени фациальной
эамешаемости слоев в этом направлении. Особое вни-
мание уделяется зонам тектонических нарушений,(уста-
янвливаются элементы залегания,мощи ость зоны дробле-
ния,характер заполняющего материала, изменение проч-
ности пород и т.д.); ио каждой зоне нарушений должно
быть пройдено,по крайней мере, ио одной скважине,
В комплексах сложенных -наклоииозалегающими или
крутопадающими слоями, особенно важно изучение за-
легания и свойств пород в лежачем боку, мощностью
(по нормали к наслоению) не менее одной трети высо-
ты борта и в висячем боку - в пределах призмы воз-
можного обрушения (рис.2). При таком залегании по-
род эти зоны при разведке месторождений обычно
оказываются неизученными.
Интенсивность и характер трещиноватости (форма
отдельности и размеры блоков) изучаются по всем раз-
ведочным и инженерно-геологическим скважинам, а так-
же но имеющимся естественным обнажениям и гор-
ным выработкам.
При изучении трещиноватости производится срав-
нение с аналогичными компле«сами пород, вскрытых на
разрабатываемых месторождениях.
Комплексы 3 подгруппы II группы характеризуют-
ся наиболее сложными условиями залегания пород - боль-
шим числом крутопадающих разрывных нарушений и ин-
тенсивной складчатостью пород.
Примером комплексов третьей подгруппы служат
породы Бачатского месторождения Кузбасса и ком-
77
плекс палеозойских пород Черноозерского никелевого
месторождения в районе Верхнего Уфалея (рис.15в, 17).
К этой подгруппе комплексов относится все сказан-
ное по поводу комплексов второй подгруппы, но при
этом увеличивается число участков, отличающихся сос-
тавом пород и строением, а, следовательно, увеличивает-
ся число инженерно-геологических скважин (как и об-
щее число разведочных скважин)»
При проведении детальной разведки обычно выявля-
ются основные структурные элементы и степень трещи-
новатости пород; элементы залегания поверхностей осла-
бления массива вмещающих пород и их частота могут
уточняться в ходе эксплуатационной разведки.
§4. Обоснование объема
инженерно - геологических
работ в комплексах крепких
пород
Прочность пород в образце этой группы комплексов
оказывает влияние на углы наклона бортов лишь при глу-
бине разработки более 200-300 м. При глубине карьеров
до 200 м нег необходимости детально изучать прочность
пород в монолите, т.к. решающим фактором является
структура залегания пород главным образом - слоис-
тость, сланцеватость, тектонические нарушения, а также
отдельные трещины протяженностью 10-20 м и более .
Поэтому количество инженерно-геологических скважин
в комплексах крепких пород может быть минимальным,
с тем чтобы установить приближенные значения проч-
ности всех литологических разностей пород. При глу-
бине зоны выветрив ания более 50 м ее изучение про-
изводится в соответствии с требованиями ко второй
группе комплексов.
Комплексы 1-й подгруппы крепких пород характе-
ризуются простыми условиями: слабой изменчивостью
залегания и выдержанностью состава пород как по
мощности, так и по простиранию.
78
11
6
- 8
1-хлоритовые сланцы, 2-разложенные хлоритовые сланцы, 3-дно-
риты, 4-разложенные диориты, 5-серпентинит плотный, 6-дезинте-
грированные серпентиниты, 7-окремненный выщелоченный и ожелез-
ненный серпентинит, 8-карстовый алеврит, 9-мрамор, 10-рекоменду-
емый контур борта, 11-проектный контур борта.
Рис. 17. Геологические разрезы Черноозерского
месторождения
79
На месторождениях, сложенных породами этого
комплекса, для составления проектного задания бывает
достаточно данных разведки, в результате которой
должна быть дана общая инженерно-геологическая ха-
рактеристика месторождения. Для этой целн необходи-
мо отобрать 10-15 образцов каждой литологической
разности и определить их прочность на сжатие. В про-
цессе разведки должны быть установлены интенсив-
ность и характер трещиноватости и элементы залега-
ния тектонических нарушений.
Примером этой подгруппы комплексов являются
вмещающие породы Печенгских медно-николевых место-
рождений (рис. 18) Ждановского,*Каула* и др.
На Ждановском месторождении в период деталь-
ной разведки были изучены следующие факторы, ока-
зывающие влияние на устойчивость уступов и бортов
карьеров в целом:_залегание и литологический состав
вмещающих пород, их тектоническая нарушены ость и
гидрогеологические условия. Висячий бок слагается
преимущественно изверженными - основными и ультра-
основными породами, лежачий - туфогенно-осадочными
породами - филлитами и туффитами. Вмещающие поро-
ды и согласно с ними залегающее пластообразное руд-
ное тело характеризуются общим падением под углами
40-50° и выдержанностью по падению и простиранию.
Тектоническое воздействие во вмещающих породах вы-
разилось в образовании трещиноватости их и вторичной
складчатости (плойчатость и рассланцевание в филлитах
и туффйтах).
Однако, недостаточно были изучены условия зале-
гания пород лежачего бока, т.к. разведочными скважи-
нами толша подстилающих рудное тело пород подсече-
на лишь на 30 м. Учитывая вторичную складчатость фи-
ллитов необходимо уточнить залегание их, а именно уг-
лы падения слоистости и сланцеватости и степень нару-
шенное™ пород в пределах призмы возможного, обру-
шения.
30
Для выяснения этого в данных условиях нет необхо-
димости проходить специальные инжеиернотеолегжческие
скважины, а следует некоторые разведочные скважины
углубить на 50-100 м. Так, на представленном разрезе
(рис.18) для этой цели достаточно было бы углубить сква-
жину № 1 на 60-80 м, а скважину № 4 - на 40—50 м.
В соответствии с изложенными в первой части тре-
бованиями для определения прочностных характеристик
крепких скальных пород Ждановского месторождения до-
статочно отобрать из 2-3 разведочных скважин по 10-15
образцов каждой литологической разности: филлитов, сер-
пентипизированных перидотитов, габбро, диабазов и пиро-
ксенитов и испытать их на сжатие.
Вторая подгруппа комплексов крепких пород характе-
ризуется наклонным и крутым залеганием слоев пород,
наличием зон дробления и разрывных нарушений, иногда
со значительным перемещением пород.
Для изучения структурных особенностей массива
влетающих пород необходимо в максимальной степени
использовать все разведочные скважины и горные выра-
ботки; специальные структурные скважины необходимо
проходить в лежачем боку, где геологоразведочные сква-
жины обычно отсутствуют. Количество скважин, с доста-
точной точностью устанавливающих элементы залегания
поверхностей ослабления в пределах призм возможного об-
рушения бортов лежачего и висячего бока, определяется
в каждом конкретном случае в зависимости от сложности
тектоники.
В качестве примера этой подгруппы комплексов рас-
сматривается Гороблагодатское железорудное месторож-
дение (рис.19).
По данным разведки оруденение Гороблагэдатского
месторождения приурочено к горизонтам мраморизованных
известняков осадочно-вулканогенной толщи. Рудное поле
ограничено на юге-Кушвинским сиенитовым массивом;на
81
оо
to
- 6	E3 - 7	- 8	- 9
1-морена, 2-серпентинизированные перидотиты, 3-пироксениты, 4-габбро, 5-диабазы,
6—туфогенно-осадочные породы, 7—адинолы, 8—руда, 9—контур карьера
Рже. 18.
Г'
западе к востоке - широкими полями порфиритов, под-
стилающими (на западе) и перекрывающими (на восто-
ке) слоистую рудоносную толщу. С севера рудное поле
ограничивается карбонатизированными породами. Рудные
тела Центрального карьера имеют_пластообразную форму,
выдержанное близкое к меридианальному простирание и
падение на восток под углами, 15-30°.
Структура месторождения достаточно сложная. Ди-
зъюнктивные нарушения разбивают все месторождение
на отдельные участки. Участок Центрального карьера
ограничен сбросами АА, ЛЛ, ВВ и ВБ. Осадочно-вулка-
ногенные породы собраны в складки с углами падения
25° - 30°. В северной части месторождения прослежи-
вается антиклинальная структура.
На рис.19 показано расположение разведочных сква-
жин на геологическом разрезе Центрального карьера.
Здесь наблюдается обычная картина: достаточное количес-
тво выработок по висячему боку и в районе рудного те-
ла и почти совершенное отсутствие данных о породах ле-
жачего бока и условиях их залегания.
В то время как для получения достоверных данных
по лежачему боку в период детальной разведки доста-
точно было бы по 2-3 поперечным разрезам углубить на
70-80 м 4-6 скважин.
При наличии слоистой толщи с углами падения,близ-
кими к 30°, следует указывать не только средние значе-
ния’углов падения (чаще всего встречающиеся), нв и
пределы колебания их по каждой скважине. Так на Горо-
благодатском месторождении в результате разведки в
отчете указаны углы падения слоистой толщи в пределах
25-30°. В то время как слоистая толща северо-западно-
го участка карьера характеризуется углами падения 35°-
40°, что уже существенно влияет на устойчивость бор-
та и что необходимо учитывать при проектировании. При
эксплуатации карьера на этих участках по наслоению про-
исходило оползание уступов, а иногда и целых участков
высотою до 50 м, что нарушало нормальную работу < рьера.
83
Третья подгруппа комплексов крепкжх пород харак-
теризуется сложной тектоникой - обычно, крутым зале-
ганием, интенсивной складчатостью, наличием большого
числа крупных и мелких дизъюнктивных нарушений и се-
кущих форм интрузий* На месторождениях со сложной
тектоникой даже при большом сближении разведочных
скважин в период детальной разведки структура не мо-
жет быть выявлена полностью.
При разведке месторождений в этих условиях не-
обходимо более широко применять геофизические мето-
ды разведки. В таких геологических условиях обязатель-
ной является эксплуатационная разведка условий залега-
ния как полезного ископаемого, так и вмещающих его
пород.
В связи со сложностью изучения структуры таких
месторождений, рассмотрим этапы разведки Абаканско-
го железорудного месторождения, поперечный геологи-
ческий разрез которого представлен на рис.20.
Район Абаканского железорудного месторождения
сложен кембрийскими и девонскими осадочно-туфогеи-
ными и эффузивными породами, прорванными, альбитито-
вой интрузией, с которой генетически связано магнети-
товое оруденение.
Общее простирание пород северо-восточное, паде-
ние крутое и невыдержанное, меняющееся от северо-за-
падного до юго-восточного.
Кембрийские образования представлены:
1) кварцевыми кератофирами и их туфами, имеющи-
ми развитие в северо-западной части месторождения;
2) осадочно-туфогеннымн и эффузивными породами -
известняками, песчаниками, граувакками , агломератами,
аргиллитами, с линзами порфиритов и кератофиров; эти
отложения являются рудовмещающими.
Девонские образования - лабрадоровые порфириты,-
развиты в северо-западной части месторождения.
84
У С Л О В Н ЫЕ
|АуА^| авгитовые порфириты
|Х< | микросиениты и сиенит-порфиры
\////\ скарнированные породы
ОБОЗНАЧЕН ИЯ?
|**"«* | породы, содержащие вкрапленность магнетита
|W5| скаполитовые и пироксен-скаполитовые породы
|%%*| магнетит-гранатовые скарны
рдда
Рис. 19. Геологический разрез Гороблагодатского местрождения
850
1-агломераты, 2-песчано-глинистые сланцы, 3-аркозовые песчаники,
граувакки, 4—альбитит-порфиры, бтруда, 6-тектонические нарушения,
7-контур карьера
Рис. 20. Геологический разрез Абаканского
месторождения
85
Главная рудная залежь имеет неправильную пласт со-
образную форму и простирается согласно с вмещающими
породами в северо-восточном направлении.
Наиболее крупным дизъюнктивным нарушением из
дорудных проявлений является разлом, отделяющий кем-
брийские отложения от девонских эффузивов; разлом
простирается в северо-западном направлении с падением
на северо-восток под углом 76-80°.
С послерудной тектоникой связана интенсивная тре-
щиноватость пород, в пределах, месторождения устанав-
ливается 6 основных систем трещин.
Значительное развитие во вмещающих породах име-
ют тектонические трещины большого протяжения, просле-
живающиеся по тем же системам, что и несплошные.
Широкое развитие на месторождениях имеют текто-
нические нарушения, представленные зонами дробления.
Зоны дробления ..выполнены либо сильно рассланпованными
породами, либо каолинизированным и обохренным мате-
риалом; мощность их варьирует от 20-60 см до 1-2 м,
в отдельных случаях достигает 8-10 м.
В пределах рудного поля закартированно свыше
десяти крупных нарушений - тектонических зон, которые
прослеживаются в уступах карьера и в подземных гор-
ных выработках.
Рыхлые отложения, .покрывающие коренные породы,
имеют незначительную мощность и характеризуются в
основном щебенистым составом.
При детальной разведке Абаканского месторождения
(проведенной в 1946-49 гг), основными геологоразведоч-
ными выработками были скважины колонкового бурения
(43 скв.), глубокие шурфы, квершлаги и штольни.
Расстояние между разведочными линиями на ста-
дии детальной разведки составляли 50-60 м, а расстоя-
ние между разведочными выработками - 50-80 м.Даль-
нейшее сгущение сетки с целью изучения более глубо-
ких горизонтов производилось в 1950-51 г.г.Дополнительно
86
было пробурено 42 скважины колонкового бурения (сред-
няя глубина бурения 350 м) и были углублены скважины,
пробуренные ранее.
Дополнительными скважинами были подсечены кост-
ру дные .тектонические нарушения, по которым произошло
смещение частей главной рудной залежи и вмещающих
пород.
В процессе эксплуатации карьера и увеличения фрон-
та подземных горных работ геолого-маркшейдерской служ-
бой рудникаt проводилось тщательное картирование забоев
и стенок выработок, что позволило выявить многочислен-
ные тектонические нарушения, не подсеченные скважина-
ми, и изменило представление о тектонике некоторых учас-
тков, о распространении отдельных нарушений на глубину
и взаимном расположении их друг относительно друга.
ГЛАВА МЕТОДИКА ОТБОРА И ИСПЫТАНИЙ
ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД
g 1.М етодика бурения инженерно-
геологических скважин и отбора
из них образцов горных пород
Основным требованием к методике бурения инженер-
но-геологических скважин является обеспечение максималь-
ного выхода керна и сохранение его естественной струк-
туры и влажности.
При исследовании прочности скальных и полускальных
пород бурение обычных геологических скважин с отбором
керна удовлетворяет требованиям инженерно-геологического
изучения; минимальный диаметр керна, обеспечивающий воз-
можность лабораторных испытаний, для скальных пород сос-
тавляет 40 мм, а для полускальных - 55-60 мм; дополни-
тельным требованием к инженерно-геологическим скважинам
является детальная документация керна - процент выхода,
наличие трещиноватости, заполнитель трещин и пр.
Отбор образцов скальных и полускальных пород произ-
водится из каждой литологической разновидности, для ко-
87
торой нужно получить расчетные характеристика. Обыч-
но отбираются образцы длиной 20-30 см, которые наибо-
лее удобны для упаковки и хранения. Из каждого слоя
необходимо отбирать 7-10 таких образцов общей длиной
около 1,5-2,0 м; для пород более однородных общая
длина образцов одного слоя составляет 0^80-1,0 м. Об-
разцы скальных пород, как правило, не парафинируются,
а складываются в ящики, пересыпаются опилками и в
таком виде отправляются в лабораторию.
Более высокие требования предъявляются к инже-
нерно-геологическим скважинам при разведке толщи
слабых глинистых пород. Для этих пород необходимо со-
блюдать определенный режим бурения, метод отбора
образцов, их упаковки и хранения. Нарушение естествен-
ной структуры и влажности глинистых пород при бурении
происходит по следующим причинам: во-первых, сам про-
цесс обуривания керна приводит к частичному или полно-
му нарушению его за счет расслаивания или скручива-
ния; во-вторых, порода при разгрузке от естественного
напряженного состояния, впитывает воду, окружающую
его, что приводит к разуплотнению и, следовательно, к
разупрочнению. Кроме этого, при отборе образцов пород,
залегающих выше уровня грунтовых вод, происходит их
уплотнение и насыщение водой.
В настоящее время основным видом бурения инже-
нерно-геологических скважин большой глубины является
колонковое вращательное бурение. Применение специаль-
ных грунтоносов для отбора образцов не обеспечивает
максимального сохранения естественного сложения по-
род и всегда приводит к существенному осложнению про-
цесса бурения. Образцы, отобранные из керна, обуренного
обычной колонковой трубой с коронкой и при помощи спе-
циального грунтоноса, при прочих равных условиях имеют
одну и ту же степень сохранности. Поэтому специальные
грунтоносы (системы Симонова, ВСЕГИНГЕО и др.)
рекомендуются лишь для отбора образцов пород пятой
группы (илов, плывунов и других весьма слабых пород).
88
Изложенные в п,.п.26-32 требования к методике
бурения инженерно-геологических скважин составлены
на основе опыта бурения таких скважин, накопленного
в процессе исследования устойчивости бортов карьеров.
За период с 1950 по 1962 год по техническим условиям
ВНИМИ инженерно-геологические скважины бурились
различными организациями, перечень которых приведен
в табл.7.
Во всех случаях в породах различного литологи-
ческого состава и различной прочности применялось ко-
лонковое вращательное бурение с промывкой глинистым
раствором при проходке по породам неводонасыщенным
или склонным к набуханию (только скважины Фундамег-
проекта бурились двойной колонковой).
Во всех случаях керн сохранял естественную струк-
туру и влажность, что подтверждалось одновременным
отбором из бортов карьеров монолитов аналогичных по-
род.
Дополнительным условием при бурении по пескам и
песчаным глинам является сокращение до минимума по-
дачи промывочного раствора, с целью предотвращения
размывания керна, и сокращения числа оборотов бурового
снаряда до 120-180 оборотов в минуту.
Предохранение керна от набухания (при проникновении
грунтовой воды и промывочной жидкости), как показы-
вает практика, может быть достигнуто применением гус-
того активного глинистого раствора. Удельный вес тако-
го раствора должен составлять 1,15-1,20 г/см3. Лучшие
результаты дает применение глинистого раствора из тон-
кодисперсных гидрослюдистых или монтмориллонитовых
глин. При этом вязкость раствора доводится до 20-22
сек., а для песчаных разностей - до 35 сек. Коллоидаль-
ность глинистого раствора должна составлять 94-96%,
т.е. в течение 24 часов раствор должен давать не более
4-6% отстоя.
Применение глинистого раствора предотвращает
насыщение водой образцов, отбираемых выше уровня
грунтовых вод. В табл.8 приведены данные о коэффици-
Те блице 7
К £ п .п.	Месторождении		Наименование организаций, пронвводящих бурение сква- жин	Группа пород	Число пробу- ренных сква- жин	Глубина скважжн, в м	Коиечкн! диаметр с к ввяжи, мм	Год буренка
* •	Коркинское(Че- лябинского бу- роугольного бассейна)		Коркинская пар тин треста- "Челябуглераз- ведка "	Ш	3	150-180	70	1950
2.	Ермолаевско. , Маячное, Твиь- га ин(Южн о-урал ь с кого буроуголь ного бассейна)		Экспедиции тре ста "Сомяахто -осушение "	Ш,1У,У	7	50-100	80	1954
о.	Кушмурунское буроугольное		Карагандин- ская ГРЭ	ш	5	80-220	70	1955
4 .	Богословское к Золчанское (Североураль- ского буроуголь ного бассейна)		Богословская партия треста "Свердловск- -угле разведка*	ш	15	70-200	70	1956
и •	Экибастуэское		Иртышская ГИТ треста Каэах- углегеолог.	1 ш	2	300-400	73	1957
6.	Кузбасс		Беловская ж Кемеровская ГР	I п-ш	13	160-250	59-70	1957
7 .	Никопольское марганцевое		Греет "Никополь марганец" (Цниигоросугае- лие на Покров- ском участке)	Ш-1У	9 3	i 50-70	1 89	1959- 196.1
8.	Лебединское'	ля КМА	Фундамектпро- ект	Ш-1У	3	100	110	1958- 1961
9.	Столленско?		Цниигоросуше- нке	Ш-1У	4	140	110	1960- 1962
Ю.	Чернянское	X ч	Белгородская железорудная экспедиция	Ш-1У	3	150-200	110	1961
11.	Погромецкое	о О' и	Цнмигоросушени	; Ш-1У ч	3	200	110	1961- 1962
12 .	Миха (Алове к.		Цнжигоросугчриие	Ш-1У	6	80	110	1960- 1961
13 .	Сарбайское		Гипроруда	П-1У-У	3	120	110	1961
14 .	Канарское		Гипроруда Фундаментпроект	Ш-1У-У	1)2	120	110	1962
15.	Боровичи		Гипроруда	Ш-1У-У	10	35	110-127	1962
15.	Змряновское		Казгипро- цве тме т	Ш-1У	3	40	127	1962
90
Таблица 6
IE №
сква
хин
Глубина
отбора
образ-
цов
Влах- Объем-
ность ный
в % вес
"Полная Ковффи-
влаго- цмент
емкость водона-
в % сыщем -
Приме ча н и е
СКВ.
201
2,65
4,00
6,30
19,75
22,25
СКВ.
100
5,30
11,75
16,00
18,40
22,55
21,95
25 ,0	1,80	34
27,0	1,80	34
26,5	1,97	27
29,0	2,00	29
25,0	2,09	25
27 ,0	1,90	31
26,5	1,96	29
26,5	1,99	28
25,0	1,99	27
26,0	2,09	25
25,5	2,09	25
0,74
0,79
0,98
1,00
1,00
0,87
0,92
0,95
0,93
1,04
1,02
уровень грунтовых вод на
глубине 5,5 м
уровень грунтовых вод на
глубине 5-5,5 м
енте водонасыщенности образцов суглинка, отобранных
на Зыряновском месторождении при колонковом бурении
с промывкой глинистым растворОхМ.
Как видно из этой таблицы, образцы пород, зале-
гающих выше уровня грунтовых вод оказались не пол-
ностью водонасыщенными; однако коэффициент водона-
сыщенности у образцов, отобранных из скважин, выше,
чем у образцов, отобранных в шурфе.
Отбор и упаковка образцов должны производиться
таким образом, чтобы предотвратить .возможность изме-
нения их естественного состояния. Прежде всего, не-
льзя допускать изгиба керна при его извлечении из ко-
лонковой трубы._ Затем керн зачищается ножом со сня-
тием слоя глинистого раствора по периметру с целью
ликвидации возможности проникновения промывочной
жидкости внутрь образца.
При зачистке керна ножом по сопротивлению ре-
занию производится выделение однородных прослойков
пород.
Образцы отбираются из каждой литологической
разновидности, а при ее мощности более 3-5 м из каж-
дого 3-5 метрового интервала. На каждом интервале
опробования отбирается не менее 2 образцов монолитов
91
длиной 20-25 см каждый. Это позволяет для данного
интервала построить график прочности, а затем сравни-
вать его с графиками прочности для других интервалов
и судить об однородности геологического разреза (для
слоев пластичных глин мощностью до 1 м, залегающих
в нижней половине вскрышной толщи, парафинируется
весь керн).
При изложенном порядке отбора образцов из каж-
дой скважины, объем керна оказывается достаточным
для определения гарантированной величины сопротивле-
ния сдвигу при 3-4-х ступенях нормальных напряжений
по каждому однородному слою отдельно по каждой
скважине. После отбора образец покрывается тонким
слоем парафина, затем обертывается слоем смоченной
в парафине бумаги (калька или обычная оберточная бу-
мага). Такой слой бумаги предохраняет образец от про-
никновения воздуха, а кроме того, создает каркас упа-
ковки, предохраняющий образец от нарушения естествен-
ного сложения. Поверх бумаги образец покрывается смо-
ченной в парафине марлей, а затем - двумя-тремя слоя-
ми парафина. Такие требования предъявляются к парафи-
нированию образцов длительного хранения - более 2-х
месяцев.
Если испытания производятся вскоре после отбора
образцов, то парафинирование образцов можно произво-
дить меньшим числом слоев парафина. В качестве во-
донепроницаемого покрытия, кроме парафина можно ис-
пользовать также гудрон с добавкой минерального мас-
ла.
При проведении испытаний на срез большей частью
не требуется испытывать весь керн (после того, как
геологоразведочные организации приобретут достаточный
опыт, объем отбираемого из скважин керна для лабора-
торных испытаний на срез может быть сокращен).
При проведении испытаний может оказаться, что
некоторые слои, которые при отборе образцов рассмат-
ривались как разнородные, по механическим характерис-
тикам оказались однородными и результаты их испыта-
ний можно обрабатывать совместно, построив для них
общий график. В этом случае не потребуется испытывать
весь керн по каждому слою.
92
Подобное положение может создаваться и при ис-
пытании образцов одного и того же слоя, отобранных
из нескольких скважин; если при испытании окажется,
что средние значения, определенные по небольшому чис-
лу испытаний для различных скважин, совпадают, то га-
рантированные значения для этого слоя можно опреде-
лять не по каждой скважине отдельно, а по всем этихм
скважинам одновременно. При этом испытания следует
производить в порядке, изложенном в п.п. 36,37. Требо-
ваний.
§2. Методика лабораторных
испытаний горных пород на
срез и сжатие
Основными характеристиками прочности горных по-
род, определяющими их устойчивость в откосах, являют-
ся характеристики [-Сопротивления срезу - сцепление и
коэффициент внутреннего трения, которые определяются
путем испытаний на срез или трехосное сжатие.
Наряду с этим ведется изучение состава, физичес-
ких и водных свойств пород, результаты которого помо-
гают проследить за изменчивостью отдельных литологи-
ческих разновидностей и произвести сравнение пород од-
ного и того же месторождения, а иногда и различных
месторождений. Поскольку методика изучения физических
и водных свойств пород является стандартной и опубли-
кована во многих руководствах, то нет необходимости ее
здесь излагать.
Изучение прочности горных пород ведется в лабо-
раторных условиях - на однородных, малогабаритных об-
разцах, а в полевых условиях - на больших призмах с
учетом анизотропии горного массива трещиноватости,
слоистости, поверхностей’ ослабления древних нарушений
и т.д.).
Крепкие и средней крепости породы в лабораторных ус-
ловиях испытываются на одноосное сжатие.
Испытания на одноосное сжатие производятся на об-
разцах удлиненной формы, размеры которых определяются
93
из условия:
h - d/ctg (45° - -£-) ,
где Ъ - высота образца,
&	- диаметр или сторона квадратного основания
образца,.
- угол внутреннего трения, принимаемый в
соответствии с таблицей 6.
При таких размерах разрушение образца происхо-
дит в виде среза по плоскости, наклоненной под углом
(45° - Т/2 ) к направлению разрушающего усилия.Схема
испытаний на одноосное сжатие образцов горных пород
изображена на рис.21.
Р
1-давление поверхности пресса, 2-плос-
кие шероховатые стальные пластинки,
3-роликовая постель
Рис. 21. Схема испытаний образцов гор-
пород на одноосное сжатие
Величину сцепления по результатам испытания на одно-
осное сжатие определяют по формуле:
С -	18 (45' - 4) .
Необходимо отметить, что при испытаниях на од-
ноосное сжатие плоские стальные пластинки, между ко -
торыми помещается испытуемый образец, должны быть
строго параллельны и должны иметь шероховатую по-
верхность соприкосновения с образцом.
Иногда испытания подобного рода проводятся на
плоских образцах методом соосных пуансонов /18	/.
Определение сопротивления сдвигу по плоскостям ос-
лабления (трещиналМ, слоистости и другим поверхностям
ослабления) производится в лабораторных условиях на
специальном срезном приборе (рис.22), на котором раз-
дельно создаются нормальные и касательные напряжения.
При этих испытаниях необходимо, чтобы контактирующие
поверхности были горизонтальны; поэтому два соприка-
сающихся образца помещаются в цементную оболочку,
размеры и форма которой соответствуют рабочей коробке
прибора. Опыты для одной и той же плоскости проводят-
ся при нескольких нормальных напряжениях (3-4), и по
полученным результатам строится зависимость V == f(6n.).
Эта зависимость выражается прямой линией, угол наклона
которой является углом трения по данной поверхности.
Для каждой поверхности опыты повторяются с предвари-
тельным смачиванием ее водой.
Испытания глинистых пород.
К испытаниям глинистых пород предъявляются более жест-
кие требования, чем к испытаниям скальных и полускаль-
ных. Известно, что методика испытаний глинистых пород
существенно влияет на получаемые результаты. Большое
значение имеет также и применяемая аппаратура. В настоя-
щее время в инженерно-геологических и грунтовках лабо-
раториях применяется три типа приборов: одноплоскостные
двухрычажные приборы (Гидропроекта, Маслова-Лурье,
Но
Рис. 22. Срезной прибор для определения сопротивления
сдвигу по контактам ослабления пород
96
Федорова и др. )5 одноплоскостные приборы "косого сре-
за* (ВНИМИ и др,), приборы трехосного сжатия -
стабилометры (Гольдштейна, Медкова, Сидорова,ВНИМИ
и др.).
При изучении прочности горных пород для оценки
их устойчивости в бортах карьеров или в отвалах схема
проведения испытаний глинистых пород должна отвечать
двум основным требованиям:
1) испытуемый образец должен иметь такое исходное
состояние (плотность-влажность), которое он будет иметь
в борту карьера, в основании отвала или в самом отвале;
2) исходное состояние образца должно сохраняться
до конца проведения испытания, как это наблюдается в
массиве глинистых пород, изменение плотности-влажности
которого отстает от изменения его напряженного состоя-
ния.
Песчано-глинистые породы в природных условиях
находятся в состоянии всестороннего сжатия; прочность
преобладающего большинства глинистых пород определя-
ется их составом, плотностью и влажностью. В связи с
этим, изменение напряженного состояния приводит к из-
менению плотности-влажности пород, что вызывает из-
ьенение их прочности. Максимальное напряжение, которое
испытывает порода на глубине Н от дневной поверхно-
сти бпр = у И - D , где D - гидростатический
напор на данной глубине. В борту карьера нормальные
жпряжения изменяются от 0 - на поверхности откоса до
природного - на некотором расстоянии от нее. Расчет
устойчивости откоса ведется, как известно, по наиболее
слабым поверхностям (поверхностям скольжения). Нор-
мальные напряжения в нижней части поверхности сколь-
жения составляют только часть от природной нагрузки.
На рис.23 показаны значения природного давления &пр
в различных точках массива (до начала горных работ) и
наибольшего главного напряжения - после вскрытия.
Из рисунка видно, что напряжение	после вскрытия
у поверхности откоса становится меньше природного, у
выхода поверхности скольжения на откос равно 0, а на
U7
Рже. 23. 3качения главных напряжений в лржбортовой
зоне в естественных условиях и после вскрытия
участках наибольшей глубины залегания поверхности
скольжения 6^ > &пр* Таким образом, можно убедиться
в том, что на значительной части поверхности скольжения
произошла разгрузка пород, а«на некоторой части повер-
хности скольжения напряжения оказываются больше при-
родных.
Изменение напряженного состояния пород, возникаю-
щее при вскрытии месторождения, приводит к изменению
плотности-влажности пород. Испытаниями на компрессию
установлено, что эффективное набухание глия, при кото-
ром существенно уменьшается сопротивление сдвигу, на-
блюдается при нагрузках менее Г,6-2 кг/см2 у песчаных
глин и при нагрузках менее 3-4 кг/см2 у пластичных глин.
Из изложенного следует, что основная часть пород
на поверхности скольжения при разгрузке не меняет су-
щественно своего естественного состояния и, следователь-
но, определение их прочности должно производиться при
естественной влажности и плотности. Часть пород, залегаю-
щих в основании борта или отдельных уступов, имеет нап-
ряжения по линии скольжения менее 3-4 кг/см2, и их нужт
98
но испытывать с учетом этого фактора. Таким образом,
чтобы обеспечить выполнение первого требования, необ-
ходимо сохранить для всех пород их ёстественное сос-
тояние как при отборе образцов из скважин или вырабо-
ток, так и в процессе испытания. Для пород, залегаю-
щих в основании борта или отдельных уступов и полу-
чающих дополнительное увлажнение, испытания произво-
дятся на образцах, предварительно разуплотненных (до
той нагрузки, которую они испытывают в откосе) при
свободном доступе воды.
Большая часть пород, подлежащих изучению, за-
легает ниже уровня подземных вод, и хотя бурение
производится на доброкачественном глинистом растворе,
некоторые разновидности пород в процессе бурения и
подъема на поверхность все же успевают набухнуть.
В зависимости от состава, плотности-влажности и глу-
бины залегания набухание в различной степени может
повлиять на разупрочнение этих пород, поэтому перед
началом опытов необходимо провести компрессионные
испытания, которые дадут возможность оценить сох-
ранность естественного состояния. Из пород, сохра-
нивших свое естественное состояние, можно вырезать
образцы и испытывать их в срезном приборе или ста-
билометре. Образцы пород, подвергшиеся набуханию
при отборе, испытываются только после предваритель-
ного уплотнения под природной нагрузкой.
П осле консолидации под* нагрузкой, равной при-
родной, образцы испытываются на срез.
Сохранение исходного состояния образца во вре-
мя испытания на срез может быть обеспечено путем
испытания по схеме "недренированного опыта*. Это
достигается в стабилометре при закрытой системе и в
срезиом приборе при быстром проведении опыта - сту-
пени горизонтальной нагрузки придаются через 60 сек.,
а отсчеты по индикатору берутся через 30 сек.
Большое значение при проведении испытаний на
срез имеет выбор интервала напряжений: нормально-
го - в срезном приборе и бокового - в стабилометре.
99
Эт; т интервал зависит от напряжений, которые рассмат-
риваемый слой породы испытывает в откосе. Ориентиро-
вочно можно принять следующие условия: испытания про-
изводятся при 3-4 значениях нормального напряжения,при-
чем последнее значение должно составлять 0,7-0,8 от ве-
са вышележащих пород без учета гидростатического
взвешивания. Для того, чтобы правильно выбрать диапазон
нормальных напряжений при срезе, а также их значения,
следует рассмотреть зависимость между касательными и
нормальными напряжениями в результате испытаний по
принятой схеме.
Анализ большого количества испытаний показывает,
что в общем виде зависимость между нормальными и ка-
сательными напряжениями является криволинейной; на этой
кривой имеется участок, который можно принять прямоли-
нейным и выразить обычным уравнением:
т = ontg<f> + С .
Если исходить из указанного выше предположения
о том, что испытание ведется на образцах определенной
плотности и влажности (будем считать их природными),
то характеристики сопротивления сдвигу - сцепление С
и угол внутреннего трения следует определять по
этому участку.
Отклонения зависимости V=^(0n) от прямой линии,
как показывают опыты, наблюдается при очень малых и
при больших значениях 6П,	(рис.24). Отклонение при
малых значениях нормальных напряжений вызвано влия-
нием отрыва, приводящего к уменьшению общего сопро-
тивления сдвигу. Это легко заметить, построив по резуль-
татам испытаний круги Мора. Если испытания проведены
на срезных приборах, то по полученным значениям разру-
шающих касательных напряжений для различных нормаль-
ных напряжений нужно вычислить главные напряжения
6 1 и 6 з , по которым строятся круги Мора по
формулам:
61=6И +--------ф- и 63 = 6IV---------------
100
При малых нормальных напряжениях 33 получается от-
рицательной величиной, что указывает на наличие отрыва
при опыте. Во избежание появления напряжений отрыва
следует выбирать такие нормальные напряжения, при
которых > 0 .
Второй границей прямолинейного участка зависимос-
ти 'Г (6Н) является нормальное напряжение
при котором в испытуемом образце в процессе опыта по-
является поровое давление. Сопротивление сдвигу при
нормальных напряжениях больше б\г. может быть выпа-
жено формулой:
г = (6tt - $) tg + с .
где д —поровое давление.
Если испытания проводятся при норглальных напря-
жениях, вызывающих появление порового давлония. то
угол трения получается меньше, а сцепление - Гриыле
истинного.
Большое количество испытаний, прогедоны?< в >
ВНИМИ, показывает, что результаты испытаний на срез
и трехосное сжатие совпадают (рис.25), если при испы-
тании на срез' 6^, < 6п, ; поэтому для б дыней час-
ти пород испытания следует производить в срезных при-
101
Рис. 25. Паспорт прочности по результатам испытания
в срезном приборе и стабилометре
борах, а в тех случаях, когда необходимо определить
сопротивление сдвигу при больших нормальных напря-
жениях с учетом порового давления, испытания прово-
дятся в стабилометре.
Образны пород, которые в борту карьера будут
подвергаться набуханию, испытываются на срез после
выдерживания в водной среде под нагрузками , кото-
рые они будут испытывать в борту карьера.
Этим испытаниям должны предшествовать ком-
прессионные испытания каждой разновидности пород,
устанавливающие диапазон нормальных напряжений.,
при которых начинается интенсивное набухание пород
( б"п, ). В результате этих испытаний на общем
графике сопротивления срезу строится кривая Г =
для набухших образцов, которая на рис.26 показана
пунктиром (цифры указывают влажность набухших
образцов). В тех случаях, когда величина 6’],. не
превышает 1 кг/см2, образцы для набухания выдер-
102
живаются при нагрузках 0,6 и 0,3 кг/см2 и при этих же
нагрузках срезаются. По этой кривой нельзя определять
показатели и С , а следует пользоваться общим соп-
ротивлением сдвигу, что не вызывает никаких неудобств
при расчете по методу касательных напряжений.
° -результаты испытаний образцов естественного сложения,
• -результаты испытаний образцов выдержанных под водой
при на л ряже ниях, равных нормальным напряжениям при срезе
Рис. 26.
103
Имея график сопрэтив; ия сдвигу пород естест-
венного сложения и кривые зависимости 'Г = J
для разупрочненных образцов, можно определить коэф-
фициент разупрочнения при различных нормальных нап-
ряжениях:
где - общее сопротивление сдвигу при данном нор-
мальном давлении для породы естественного
сложения;
общее сопротивление сдвигу при том же нор-
мальном давлении для набухшей породы, пред-
варительно выдержанной под водой при том же
напряжении 6^.
В таблице 9 приведены результаты определения коэф-
фициента разупрочнения для различных пород. При давле-
ниях 0,5-1 кг/см2 значения Хр составляют 0,4-0,5, а
при больших давлениях - 0,75 - 1,0.
Исследования, проводимые рядом организаций, в
том числе и ВНИЛХИ, показывают, что- при определенном
напряженном состоянии глинистые горные породы испыты-
вают незатухающие пластические деформации.
Таблица 9
£ 1- п .п .	На аванне пород	Давление интенсив- ного на- бухания КГ/см2	Коэффициент разупрочнения Хр при различных нормальных напряжениях				
			6 0,5 u Г’ /с м	л -1 , кг/см	0-1,5 кг/см	0-2,0 кг/см	б---2 ,5 кг/сч
		Никопольсх	ий марта	4 цевий	бассе йн		
1.	Глина пестроцветная,						
	пластичная	3,0	0,47	0,70	0,80	0,90	1,0
2.	Глина надрудная						
	плотная	3,0	0,56	0,70	0,80	0,91	1,0
		СарбайскиЯ	карьер				
3.	Глина пестроцг-. г i ,						
	пластичная	С , J	0,30	0,50	-	0,50	1,0
4 .	Глина серовато-						
	зеленая	2,4	0,59	0,72	-	0,95	1,0
о •	Глина оливково-						
	зеленая	, *	0,62	0,74	-	0,90	0,97
104
Затухающие пластические деформации при испытаниях
горных пород наблюдаются даже при относительно неболь-
ших напряжениях, составляющих не более 10% от предель-
ных. По мере увеличения напряжений скорость пластичес-
ких деформаций возрастает; возрастает также общая ве-
личина остаточных деформаций и время до полного зату-
хания.
Затухающие деформации постепенно (при определен-
ной величине напряжения) переходят в незатухающие,так
что провести границу между ними затруднительно.
При исследовании устойчивости бортов во ВНИМИ,
начиная с 1954 г., применяются следующие способы опре-
деления напряжений, вызывающих незатухающие пласти-
ческие деформации (ползучесть):
1)	по графику зависимости между напряжениями и
деформациями, вызванными этими напряжениями;
2)	по графику падения напряжения и затухания де-
формаций во времени (в стабилометре и в приборах "ко-
сого среза*);
3)	путем проведения в срезных приборах опытов с
разгрузкой.
Первая схема сводится к обработке результатов
обычных испытаний в срезных приборах или. в стабило-
метрах, сопровождающихся замером деформаций при
разных ступенях нагрузок (горизонтальных - в срезном
приборе и вертикальных - в стабилометре). Построив
графики J (Г) или М = J (6j) , как это показа-
но на рис.27, можно убедиться в том, что кривые имеют
различный характер. При небольших напряжениях на-
блюдается равномерный рост деформаций, тогда как при
подходе к максимальным напряжениям рост деформаций
возрастает. Напряжения, при которых скорость дефор-
маций возрастает (т.е. начинают развиваться пластичес-
кие деформации), можно определить приближенно по
перегибу этой кривой. Однако, для большей части
глинистых пород, как видно на рис.27, наблюдается по-
степенный переход из зоны упругих в зону пластичес-
ких деформаций, поэтому такой способ определения
предела ползучести является не всегда возможным.
105
Рис. 27.
Вторая схема требует дополнительных наблюдений
при проведении опыта в стабилометре. Порядок испыта *
ний принимается следующим: при постоянном боковом
(гидростатическом) давлении винтом подается такое
вертикальное давление-, которое вызывает явную незату-
хающую деформацию; в этот момент прекращается по-
дача вертикального давления и ведется наблюдение за
затуханиехМ деформаций. По мере роста деформаций
напряжение, передаваемое на образец через пружинный
динамометр, постепенно уменьшается. При некотором
напряжении устанавливается равновесие системы и де-
формация прекращается. Это напряжение принимается
за границу зоны пластических деформаций (рис.28).
Рис. 28.
106
Затем осевое давление увеличивается до полного разру-
шения образца. В результате таких опытов строятся круги
Мора по разрушающим давлениям и по давлениям, orpa-t
ничивающим зону пластических деформаций. По этим, кру-
гам строятся две огибающие (рис.29): верхняя - по раз-
Рис. 29.
рушающим напряжениям, а нижняя - по напряжениям,
ограничивающим эону пластических деформаций.
Третья схема опытов по определению предела пол-
зучести применяется при испытаниях с разгрузкой в обыч-
ных срезных приборах. Ход испытания по этой схеме сле-
дующий: образец породы помещается в срезной прибор и
опыт начинается обычным путем по схеме быстрого сдви-
га; сдвигающая нагрузка увеличивается ступенями до тех
пор, пока она не вызовет непрерывной деформации со ско-
ростью 2-3 м/сек. (величина Г] на рис.31). Доведя ка-
сательные напряжения до Тр начинают уменьшение их
небольшими ступенями. Если напряжение Vj действительно
вызвало пластические деформации, то после его уменьше-
ния деформация сдвига продолжает‘расти до некоторой
величины (	рис.31), после чего дальнейшее уменьше-
ние касательных..напряжений вызовет обратную деформацию
(упругое восстановление). Величина* касательного напряже-
ния^ при котором прекращается рост деформации сдвига,
и является пределом ползучести.
107
t tr/w* ®
Суметь ('G?
v/. - »f3X
р/см’ - *.70
f-lK
Ккг/кы*-0Л5
Лл'ОЛ
<Т«г/аИ
txr/c*,« $)
Глина коры выветривания пеапроцмтная(Pret)
10-	W%-?6-45
у//:«’ Г/4- 7.0Я
Р‘ - »6‘
Ккг^ы,1.2
Рис. 30. Графики сопроти-
вления сдвигу некоторых
пород
108
После установления величины касательное напря-
жение уменьшают еще на 2~3 ступени, чтобы убедиться в
том, что идет.упругое .восстановление, затем его снова
увеличивают до окончательного среза 17р на рис* 31. Про-
межуток времени между отдельными ступенями загрузки
й разгрузки - 60 сек., отсчеты берутся через 30 сек.
Таким образом, продолжительность обычного испыта-
ния увеличивается на 4-5 мин.
Рис. 31.
В результате опыта в срезном приборе с разгруз -
кой при каждой нормальней нагрузке получаются два
значения касательных напряжений:	- напряжение,
превышение которого приводит к пластическим дефор-
маниям,-И Тр - максимальное разрушающее напря-
жение. По полученным результатам строятс» две кри-
вые зависимости Т = f (6Н). (рис.29). Верхняя кривая,
построенная по разрушающим касательным напряже-
ниям, используется при расчете устойчивости бортов
небольшого срока службы, а нижняя - для расчета ус-
тойчивости бортов длительного срока службы.
Зависимость между скоростью деформации и ве-
личиной касательного напряжения еще не исследована.
109
поэтому трудно выбрать расчетные характеристики в
зависимости от срока службы различных сооружений.
Величина коэффициента	изменяется в зависи-
мости от состава, плотности, влажности пород и величи-
ны нормального напряжения. В табл. 10 приводятся для
примера средние значения Z для различных пород.
Таблица 10
Название пород	Содержание глинистой фракция в %	Сцепление в образце кг/см2	Угол внутрен- него трения в град.	Коэффициент
Лессовидные суглинки	24-45	0,6	29	0,85-0,7
Красно-бурые глины	47-55	0,7	30	0,6 .-0,7
Мергельная глина	34-92	2,0	26	0,6 -0,7
Глина пластичная	59-85	1,2	20	0,5 -0,6
Глина сланцеватая	45-51	2,3	20	0,5 -0,6
§ 3. О пределение сопротивления
сдвигу массива горных пород
Наиболее распространенные в инженерно-геологичес-
кой практике лабораторные испытания дают возможность
определить характеристики сопротивления сдвигу горных
пород в монолитном однородном образце небольших раз-
меров. Однако, изучение условий устойчивости горных по-
род в бортах карьеров показало необходимость определе-
ния сопротивления сдвигу не отдельного монолитного эле-
мента горного массива, а массива в целом с учетом его
анизотропии (слоистости, сланцеватости, трешиноватостй,
поверхностей древних подвижек и других зон ослаблений).
В связи с этим, с 1950 г ВНИМИ начал проводить
полевые (натурные) испытания сопротивления сдвигу
больших призм непосредственно в горнохМ массиве, сло-
женном скальными, полускальными и песчано-глинисты-
хми породами.
Схема натурных испытаний подобна схеме лабора-
торных испытаний в приборе "косого среза* - нормаль-
ные и касательные напряжения создаются одновремен-
110
но одной общей нагрузкой, направленной под углом к
плоскости среза. В завнеим ости от назначения натур-
ного испытания плоскость среза может иметь два по-
ложения (рис.32) - по строго фиксированной поверх-
ности ослабления (трещина, слоистость, сланцеватость
и др.) или под углом к ней. В некоторых случаях,как
это было с опок обидными глинами на Соколовском и
Сарбайском карьерах, приходится проводить натурные
испытания в породах, не имеющих определенных зон
ослаблений, но настолько неоднородных, что лабора-
торное определение их прочности невозможно осуще-
ствить .
Натурные испытания производятся в свежих обна-
жениях уступов, в щурфах, штреках, штольнях и кана-
вах на призмах размерами 50x40x70 см (а иногда - на
призмах больших размеров), которые окэнтуриваются
щелями так, чтобы срез происходил по определенной
плоскости. Давление на призму создается гидравличес-
ким домкратом. Опыт считается законченным, когда
давление жидкости в домкрате перестое!' расти или на-
чинает падать; к этому моменту, правило, наблюда-
ется внешнее проявление разрушения призмы.
В комплект оборудования для натурных испытаний
входят: домкрат, насос, измерительная аппаратура.
При проведении натурного испытания измеряется
рабочая площадь поршня домкрата S , площадь среза 80
угол (X между плоскостью среза и направлением силы
Р , удельное давление жидкости в домкрате по ма-
нометру D , размеры кусков или блоков, из которых
состоит испытуемая призма, их количество в призме и
размеры призмы. Величина сцепления призмы по плос-
кости среза вычисляется по формуле:.
р
— (ooscc — sitvoi tg .
Ill
Рис. 32. Схемы натурных испытаний
а) по контакту пород, б) вкрест слоистости и в отвалах
Давление Р , передаваемое на призму, определяет
ся путем геометрического сложения сил Р = DSt4’AP,
где I -коэффициент передачи давления, установ-
ленный при тарировке, а ДР - вес призмы и дом-
крата. Угол внутреннего трения , необходимый
для расчета	, определяется в лабораторных
условиях на образцах, взятых в месте проведения на-
турного испытания.
Полученная величина сцепления призмы од-
нако, еще не является сцеплением массива. Как пока-
зали проводимые в течение ряда лет исследования
ВНИМИ, сцепление трещиноватого массива зависит
от соотношения между размерами отдельных блоков,
ограниченных трещинами, и размерами деформируемого
массива. На основании большого количества специальных
испытаний была установлена зависимость между коэф-
фициентом структурного ослабления X = ^М/Со в отно-
112
шением высоты деформируемого массива (призмы) к
размеру блоков.
Аналитическое выражение этой зависимости имеет
следующий вид: л	.
х ~ у* _
Со 1 dl/и
где Н - наибольший линейный размер области возмож-
ных деформаций (для откосов - их высота) в метрах;
1 - средний линейный размер блоков пород, ограни-
ченных трещинами, в метрах;	2
См и С о " сцепление в массиве и в образце в т/м ;
0/ - коэффициент, зависящий от прочности породы
в монолитном образце и характера трещиноватости.
Значения коэффициента о, для различных пород
приводятся в таблице 7 (требований).
Точность натурных испытаний с помощью гидравли-
ческого домкрата оценивалось на нетрещиноватых песча-
ных глинах, суглинках и лессах. Результаты определения
сопротивления сдвигу этих пород в лабораторных усло-
виях на обычных образцах (	(1 = 70 мм и И =35мм)
и в полевых - на больших призмах (50x50x70 см) прак-
тически совпали.
(Натурные испытания в шурфах, штольнях и штре-
ках можно проводить по схеме аналогичной схеме лабо-
работных испытаний на срез в обычных двухрычажных
срезных приборах, в которых нормальные и касательные
напряжения по плоскости среза создаются независимо-
стью,. При этих испытаниях срезаемые блоки могут иметь
прямоугольную форму, если определяется сопротивление
сдвигу по ослабленной поверхности, или цилиндрическую
- когда срез производится не по ослабленной поверхнос-
ти; в последнем случае на срезаемый блок горного мас-
сива,, для его укрепления одевается отрезок металли-
ческой трубы).
§4. Определение сопротивления
сдвигу отвальных пород
Сопротивление сдвигу отвальных пород глинистого
состава можно производить на обычных двухрычажных
ИЗ
срезных приборах. При селективном отвалообразовании,
когда породы укладываются в отвал послойно^ испыта-
ниям подвергаются все литологические разновидности в
отдельности; для этого породы естественной влажнос-
ти нарезаются стружкой размером 2-5 мм, которой за-
полняют несколько колец срезного прибора. Приготов-
ленные, таким образом, образцы уплотняются и среза-
ются при 3-4 нормальных нагрузках в зависимости от
диапазона нормальных напряжений для данной породы
в отвале.
Основное внимание при этих испытаниях необходимо
обращать на то, чтобы в процессе приложения нормаль-
ных и касательных нагрузок не происходил отжим воды
из испытываемой породы.
Если при приложении нормальных нагрузок напря-
жение б^ вызывает появление воды в зазоре срезно-
го прибора, то максимальное нормальное напряжение при
испытании на срез следует принять равным У2 6 tv ’ а
сопротивление срезу, полученное при этом напряжении,
считать максимальным для всех напряжений в отвале
более У 2 6 tv
В связи с тем, что в отвалах, особенно в нижней
части, возможно дополнительное увлажнение, уменьшаю-
щее сопротивление сдвигу, испытания для одних и тех
же пород следует проводить при 2-3 значениях влажнос-
ти, превышающих естественную. Такие испытания дают
возможность выявить зависимость изменения сопротив-
ления сдвигу в связи с дополнительным.увлажнением.
При валовой выемке породы , попадая в отвал,
образуют смесь; в этом случае образцы, изготовляемые
из кусочков указанных выше размеров, также должны'
представлять смесь всех литологических разновидностей,
попадающих в отвал, в пропорции, отвечающей соотно-
шению пород в геологическом разрезе; испытания также
проводятся при влажностях, равных естественной и пре-
вышающих ее.
Если отвальные породы представлены смесью глин
и грубообломочных твердых пород, то испытания на
114
Сдвиг необходимо проводить в срезных приборах с боль-
шой площадью среза (400г 500 кв.см), также не до-
пуская при этом отжима воды.
Литература
1.	Бимдемам И,И. Методы определения водо-
проницаемости горных пород, Углетехиздат, 1951.
2.В а с и л ь е в А.М. Основы современной ме-
тодики и техники лабораторных определений физических
свойств грунтов, Госстройиздат, 1953.
З.В оздвиженск-ий Б.И., Больша-
ков В.В. О классификации пород и полезных ископае-
мых по трудности извлечения из них кернов. Известия
ВУЗов, Геология и разведка Ng 7, 1962.
4.В о з д виженский Б.И. и В о л к о в
С.А. Буровое дело. Углетехиздат, 1949.
5	.Г иринский Н.К. Определение коэффи-
циента фильтрации по данным откачек, Госгеолтэхиздат,
1950.
6	.Г ольдштейн М.Н. О прочности глинис-
тых грунтов’. "Основания, фундаменты и механика грун-
тов", 1961, № 3.
7	.Д л и н А.М. Математическая статистика в
технике. Изд.Советская наука. Москва, 1958 .
8	.Инструкции по применению классификации запа-
сов к месторождениям железных, медных, никелевых,
свинцовых и цинковых руд, углей и горючих сланцев.
Госгеолтехиздат. 1961-1962.
9	. К оломенский Н.В., К омаров
И.С. Инженерная геология. Высшая школа, 1964.
10	.К омаров И.С. Основы методики выбора
расчетных показателей физико-технических свойств и
инженерно-геологического опробование горных пород,
("Инженерная геология" Н.В.К оломенского, Госгеоп-
техиздат, 1956).
115
11	.К расников В.И. Оценка месторожде-
ний в стадии предварительной разведки. Советская ге-
ология, №53, 1956.
12	.К рашенинников Г.Ф. Условия на-
копления угленосных формаций СССР. Издательство
МГУ, 1957.
13	.К рейтер В.М. Поиски и разведка мес-
торождений полезных ископаемых. Издательство "Нед-
ра*, М., 1964.
14	.К у в а е в Н.Н. Особенности методики изу-
чения и характеристика трещиноватости массива горных
пород для оценки его устойчивости. Труды ВНИМИ,
сб.ХХХП» 1958.
15	.Л о м т а д з е В.Д. Методы лабораторных
исследований физико-механических свойств песчаных и
глинистых грунтов, Госгеолиздат, 1952.
16	.М алюшицкий Ю.Н. Условия устойчи-
вости бортов карьеров Изд. АН УССР , 1957.
17	.М а с л о в Н.Н. Условия устойчивости скло-
нов и откосов в гидроэнергетическом строительства,
Госэнергоиздат, 1955.
18	.М а т в е е в Б.В. Механические испытания
горных пород методом соосных пуансонов. Углетех-
издаг, 1957.
19	.Материалы геологоразведочных организаций, про-
водивших разведку месторождений полезных ископае-
мых, разрабатываемых открытым способом.
20	.Материалы проектирующих организаций (Гипро-
руда, Гипрошахт, УкрНИИпроект, Южгипроруда, Урал-
гилрошахт, Кузбассгипрошахт и др.)
21	.Материалы по методике разведки полезных ис-
копаемых. Г ос геол тех издат, 1962.
22	.М е д к о в Е.И. Практическое руководство к
исследованию механических свойств грунтов с примене-
нием стабилометре типа М-2. Госэнергоиздат, 1959.
116
23	.Методы изучения осадочных пород, т.т.1,II.
Госгеолтехиздат, Москва, 1957.
24	.Методическое руководство по петрографическо-
му изучению глин. Госгеолтехиздат, Москва, 1957.
25	.Методические указания по производству геоло-
горазведочных работ. ВИМС. Госгеолтехиздат, 1957.
26	.Методы поисков и разведки полезных ископае-
мых. Госгеолтехиздат, 1954.
27	.0 г а р к о в В.С. Геологические факторы,
определяющие методику поисков и разведки угольных
месторождений Подмосковного бассейна. Разведка и
охрана недр, № 6, 1954.
28	.0 г а р к о в В.С. Методика разведки уголь-
ных месторождений платформенного типа. Госгеолтех-
издат, 1961.
29	.Отчеты по научно-исследовательским работам
ВНИМИ на карьерах.
30	.П авилонский В.М. Экспериментальные
исследования порового давления в глинистых грунтах,
ВОДГЕО, 1959.
31	.П а в л о в Б.С. Инженерно-геологическое
районирование территории месторождений полезных
ископаемых по результатам геолого-разведочных ра-
бот. Разведка и охрана недр № 4, 1959.
32	.П а н ю к о в П.Н. Краткйй курс инженер-
ной геологии, Углетехиздат, 1956.
33	.П а н ю к о в П.Н. Инженерная геология.
Госгортехиздат, 1962.
34	. П лотников Н. И., Сыроватко
М.В., Щеголев Д.И. Подземные воды рудных,
месторождений. Металлургиздат, 1957.
35	.Подсчет запасов месторождений полезных ис-
копаемых . Под редакцией Смирнова В. И. и Прок..’-
фьева А.П. Госгеолтехиздат, 1960.
Звг.П оловинкииа Ю.И., Аникеева
Н.Ф., К омарова А.Е., Структуры горных
пород т.1,П,Ш* Госгеолиздат, Москва, Ленинград,
1948.
37	.П р о х о р о в С.П. Задачи и объем гидро-
геологических исследований при разведке месторож-
дений твердых полезных ископаемых. Разведка и ох-
рана недр, № 4, 1964.
38	.П р о х о р о в С.П. Требования к гидро-
геологической изученности месторождений полезных
ископаемых, Госгеолиздат, 1961.
39	.П р о х о р о в С.П. иКачугин Е.Г.
Гидрогеологические исследования при разведке мес-
торождений. Госгеолтехиздат, 1956.
40	. П устовойтова Т.К. Определение
необходимого числа испытаний на сдвиг многослой-
ной толщи пород при расчете устойчивости бортов карь-
еров. Труды ВНИМИ, сб. LIT, 19б4.
41	.П устовойтова Т.К., Кагерма*-
з с в а С.В. Влияние структуры массива скальных
пород на устойчивость бортов карьеров. Труды ВНИМИ
сб. Ы, 1964.
42	. Руководство по определению оптимальных уг-
лов наклона бортов карьеров и откосов отвалов.Ленин-
град, ВНИМИ, 1962.
43	. Скворцов Г.Г., Романове ка я
Л.И. Инженерно-геологические прогнозы условий
разработки месторождений твердых полезных ископае-
мых. Методические указания, М., Госгеолтехиздат,
1961.
44	.С к в о р д о в Г.Г. иПрохоров С.П.
Требования к инженерно-геологической изученности
месторождений полезных ископаемых, Сборник № 18
ВСЕГИНГЕО, 1959.
45	.С м и р н о в В.И. Геологические основы
поисков и разведок рудных месторождений. Изд-во
Московского университета, 1954.
118
46	.Справочное руководство гидрогеолога, Госгор-
техиздат, 1959.
47	.С о т н и к о в С.Н. Закономерности разви-
тия деформаций ползучести грунтов при сдвиге, Из-
дание ЛИСИ, 1960.
48	.С ыроватко М.В. О классификации
пластовых месторождений полезных ископаемых по
степени вод о обилья ости. Тр.ин-та геологии АНУЗ
ССР, вып.1, 1951.
49	.Т роянский С.В. Классификация мес-
торождений полезных ископаемых по условиям обвод-
ненности , Сов.геология, сб.19, Госгеолиздат»1947.
50	.Ф и с е и к о Г.Л. Определение сцепления
и коэффициента внутреннего трения полускальных
горных пород Коркинского месторождения. Труды
ВНИМИ, С6.ХХУП, 1953.
51	. Ф и с е н к о Г.Л. Устойчивость бортов
угольных карьеров, Углетехиздат, 1956.
52	. Фисенко Г.Л. Прочностные характерис-
тики массива горных пород. Сб.'Механика горных
юрод и маркшей дерское дело* ЦИТИ угольной про-
мышленности, 1959.
53	.Ф и с е н к о Г.Л. Об углах наклонов бортов
карьеров в скальных породах. Горный журнал № 3,
1961.
54	. Фисенко Г.Л. и И в а н о в И.П. Ла-
бораторные и полевые методы испытания прочности грун-
тов. Издание ВНИМИ, 1961.
55	. Фисенко Г.Л. Устойчивость бортов карье-
ров КМА. Совершенствование добычи и обогащения же-
лезных руд Курской магнитной анамалии. ГОИНТИ.Мос-
ква, 1963.
56	.Ф и с е н к о Г.Л. .Мироненко В.А.
К вопросу открытой разработки обводненных месторож-
дений без предварительного дренажа. Шахтное строи-
тельство № 9. 1963.
119
57	. Фисенко Г.Л., Иванов И.П., Ве-
селков В.И. Оползни и дренаж на карьерах Ни-
копольского марганцевого бассейна, Тр.ВНИМИ, № 52,
1963.
58	.Ф и с е н к о Г.Л. Роль прочности и ползу-
чести горных пород в формировании оползней. Тр.сове-
щания по оползням, Киев, 1964.
59	. Чаповский Е.Г. Практическое руковод-
ство к лабораторным работам по грунтоведению и меха-
нике грунтов. Госгеолтехиздат, 1961.
60	. Чистяков В.И. К вопросу проектиро-
вания детальной разведки месторождений цветных и ред-
ких металлов. Геология л разведка, Известия ВУЗов,
№ 6, 1962.Л
61	. Яковлев К.П. Математическая обработ-
ка результатов измерения. М., Гостехиздат, 1953.
120
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Предисловие..............................-	3
1.	ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ........................... 5
Общие сведения..........................	5
Факторы, оказывающие влияние на устой-
чивость откосов горных пород.............. 7
Классификация горных пород и инженерно^
-геологических комплексов по условиям устой-
чивости бортов карьеров............’.	. .	9
II.	ТРЕБОВАНИЯ К ИЗУЧЕННОСТИ ИНЖЕНЕРНО-
-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ... 11
Границы разведки и количество инженерно-
-геологических скважин...................  Ц
Бурение инженерно-геологических скважин
и отбор из них образцов горных пород....	15
Методика лабораторных испытаний образцов
горных пород............................  17
Изучение трещиноватости горных пород ....	25
Основные требования к гидрогеологической
изученности.............................. 27
111.	ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ И СОСТАВЛЕНИЕ
ОТЧЕТА	..........30
Графическое и табличное оформление материа-
лов полевых и лабораторных наблюдений и ис-
следований .............................. 30
Содержание отчета........................ 31
Приложение...................................... 33
Глава 1. ДЕФОРМАЦИИ БОРТОВ КАРЬЕРОВ,
ОТКОСОВ УСТУПОВ И ОТВАЛОВ . ... 35
§ 1.	Классификация деформаций • .................35
§ 2.	Осыпи откосов на карьерах.................. 37
§ 3.	Обрушения уступов и бортов................. 39
§ 4.	Оползни, связанные с наличием поверхностей
ослабления................................... 42
§ 5.	Оползни, связанные с выпиранием основания .	43
б 6.	Оползни изотропных массивов и покровные
оползни..................................     44
§ 7.	Фильтрационные оползни......................44
§ 8.	Оплыви мы и просадки....................... 45
Глава П. ОБОСНОВАНИЕ ОБЪЕМА ИНЖЕНЕРНО-
-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ РАБОТ..........................46
9 1.	Общие соображения.......................... 46
§ 2.	Обоснование объема инженерно-геологичес-
ких работ в комплексах глинистых и несвяз-
ных пород .................................. 55
9 3.	Обоснование объема инженерно-геологичес-
ких работ в комплексах пород средней проч-
ности ...................................... 71
§ 4.	Обоснование объема инженерно-геологичес-
ких работ в комплексах крепких пород . . . .	78
Глава Ш. МЕТОДИКА ОТБОРА И ИСПЫТАНИЙ
ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД ....	87
9 1.	Методика бурения инженерно-геологичес-
ких скважин и отбора из них образцов гор-
ных пород....................................87
9 2. Методика лабораторных испытаний горных
пород на срез и сжатие....................... 93
9 3. Определение сопротивления сдвигу массива
горных пород............................ 110
§ 4. Определение сопротивления сдвигу отваль-
ных пород................................113
Литература..................................... 115
Методическое пособие
по изучению инженерно-геологических условий
местрождений полезных ископаемых, подлежащих
разработке открытым способом
Отв.ре д. Гг Л. Фисенко
Лит.ред. К.К.Глазенап Техн.ред. В.А.Петухова
Печатный цех ВНИМИ Заказ № 61 Тираж 1000 277X1-65 г.
М-27565
Объем' 7,5 печ.л.
Цена 38 коп