Mathematical modeling of the geomechanical stateof a manufactured rock mass under the conditionsof seismic loading

Authors

  • В.І. Тимощук Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • Є.В. Тимощук Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author

DOI:

https://doi.org/10.33271/crpnmu/74.163

Keywords:

tailing dump, enclosing structures, hydrodynamic regime, geofiltration, geomechanical stability.

Abstract

The aim of the study is to predict the geomechanical stability of the bottom slope of the operating tailing dump PJSC ArcelorMittal Kryvyi Rihunder the conditions of the main and emergency load combination. Research methods. The geomechanical stability of the tailing dump bottom slope under seismic loading was assessed based on the results of numerical modeling of hydrodynamic and geomechanical processes using the Phase2 software package implemented on the basis of the finite element method for two-dimensional analysis of the stress-strain state of loaded rock masses. Research results. Based on the analysis and synthesis of data on geological, hydrogeological, engineering, geological and technical conditions of the tailings slope, a predictive assessment of the hydrodynamic regime of the tailings slope was performed in accordance with the adopted scheme of its expansion and the geomechanical stability of the tailings slope under the action of the main and emergency combination of loads was determined. Based on the results of the calculations, the measures and technical solutions aimed at ensuring the normalized stability of the tailing dump are substantiated. Scientific novelty. The dependence of the geomechanical stability of the hydraulic structure on the physical condition of the rocks stored in the tailings dump and the nature of their watering under seismic loading was established, which made it possible to substantiate measures to ensure the stability of the tailings dump's lower slope, which consist in organizing the efficient operation of individual structures and elements of the drainage system, as well as excluding the storage of rock material with reduced filtration permeability in the contour zone of the upper part of the tailings dump slope. Practical significance. The results of the performed research form the basis for substantiating technical solutions to ensure the stability of hydraulic structures under seismic loading.

References

1. Тимощук, В.І. (2019). Оцінка гідрогеомеханічної стійкості гідротехнічних споруд на основі даних про розрідження ґрунтів в умовах можливих сейсмічних впливів. Матеріали науково-технічної конференції. ТОВ «Фундаментстроймакс», 31–32.

2. Тимощук, В.І., & Шерстюк, Є.А. (2022). Комплексна оцінка стану гідротехнічних споруд Ладижинської ТЕС у зв'язку з їх реконструкцією. Збірник наукових праць НТУ «Дніпровська політехніка», 69 , 120–132. https://doi.org/10.33271/crpnmu/69.120

3. Fadeev, A.B. (1987). Metod konechnikh elementov v geomekhanike . Nedra.

4. Duncan, J. M. (2000). Factors of Safety and Reliability in Geotechnical Engineering. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 126 (4), 307–316. https://doi.org/10.1061/(asce)1090-0241(2000)126:4(307)

5. Pande, G.N., Beer, G., & Williams, J.R. (1990). Numerical Methods in Rock Mechanics . John Wiley and Sons, Ltd.

6. ДБН В.1.2-2:2006. Система забезпечення надійності та безпеки будівельних об'єктів. Навантаження і впливи. Норми проектування. (2006). Мінбуд України.

7. ДБН В.1.2-14-2009. Загальні принципи забезпечення надійності та конструктивної безпеки будівель, споруд, будівельних конструкцій та основ . (2009). Мінрегіонбуд України.

8. ДБН-В.2.1-10-2009. Основи та фундаменти споруд. Основні положення проектування . (2009). Мінрегіонбуд України.

9. ДБН В.2.4-3:2010. Гідротехнічні, енергетичні та меліоративні системи і споруди, підземні гірничі виробки. Гідротехнічні споруди. Основні положення . (2010). Мінрегіонбуд України.

10. ДБН В.1.1-12:2014. Будівництво в сейсмічних районах України . (2014). Мінрегіонбуд України.

11. User's Guide Edition 2018 GEO5 (2018). Civilengineeringsoftware.– Fine Ltd.

Downloads

Published

2020-01-01

Issue

No. 74 (2023)

Section

Статті

License

All articles are published under the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.

Authors are permitted and encouraged to deposit the final published version of their article, or the Author's Accepted Manuscript (AAM), in institutional or subject-specific open-access repositories (including the university's own institutional repository, CORE, Zenodo, or Figshare), ensuring maximum visibility, accessibility, and impact of the publication.