ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ В ГОРНОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНАХ МОНГОЛИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

ASSESSMENT OF SLOPE STABILITY IN MINING AREAS OF MONGOLIA USING NUMERICAL MODELING

Dosjan Dauirjan,

student of Group 8-Sm(G)-2, Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering,

Russia, Saint Petersburg

АННОТАЦИЯ

В условиях активного развития горнодобывающей отрасли в Монголии особую актуальность приобретает вопрос устойчивости откосов карьеров, особенно в районах с сезонной мерзлотой и сейсмической активностью. В работе выполнено численное моделирование откосов с использованием Plaxis 2D с учетом местных геологических и климатических условий. Рассмотрены различные сценарии изменения параметров грунта, глубины карьеров и углов заложения. Получены значения коэффициентов устойчивости (FS) и предложены рекомендации по обеспечению геотехнической безопасности.

ABSTRACT

With the active development of the mining industry in Mongolia, the issue of slope stability in open-pit mines has become especially relevant, particularly in areas affected by seasonal permafrost and seismic activity. This study presents numerical modeling of slopes using Plaxis 2D, taking into account local geological and climatic conditions. Various scenarios were analyzed, including changes in soil parameters, pit depths, and slope angles. Factor of Safety (FS) values were obtained, and recommendations were proposed to ensure geotechnical safety.

Ключевые слова: устойчивость откосов, мерзлота, Монголия, геотехническое моделирование, коэффициент устойчивости.

Keywords: slope stability, permafrost, Mongolia, geotechnical modeling, factor of safety.

1. Введение

Монголия обладает значительными запасами полезных ископаемых, включая уголь, медь, золото и редкоземельные металлы. Основные месторождения сосредоточены в южных и центральных регионах, где активно развиваются открытые горные работы. Однако геотехнические условия этих территорий — многолетняя мерзлота, резко континентальный климат и сейсмическая активность — создают значительные риски для устойчивости откосов.

Систематическая оценка устойчивости откосов необходима как на стадии проектирования, так и в процессе эксплуатации карьеров. Использование современных численных методов моделирования позволяет учитывать сложные инженерно-геологические условия и разрабатывать эффективные меры по стабилизации.

2. Геологические и климатические условия

2.1 Геология

В регионе Южного Гоби, где расположено множество карьеров (например, Оюу-Толгой и Таван-Толгой), преобладают интрузивные и осадочные породы — граниты, песчаники, аргиллиты. В ряде участков присутствует мерзлый грунт на глубину до 10 м. Характерны значительные перепады прочностных характеристик пород и высокая степень трещиноватости.

2.2 Климат

Климат аридный, с годовыми амплитудами температур от -35°C до +35°C. Малое количество осадков (100–200 мм в год), сильные ветра и интенсивное испарение создают условия для деградации мерзлоты и усиления эрозии. В весенне-летний период наблюдаются процессы оттаивания, снижающие несущую способность пород.

3. Методология исследования

Исследование проводилось в несколько этапов:

• Сбор и анализ геотехнических данных: отбор проб, лабораторные испытания на прочность и влажность, определение φ и c.
• Построение геологических моделей в Plaxis 2D: слоистая структура грунтов, параметры по модели Mohr–Coulomb.
• Параметрические исследования: варьирование углов откосов, глубин карьеров и состояния мерзлоты.
• Расчет коэффициента устойчивости (FS): метод снижения прочности (Strength Reduction Method).

Моделировались откосы глубиной 50 и 70 м с углами 30°, 40°, 45°, 50° и 55°.

4. Результаты численного моделирования

Таблица 1.

Коэффициенты устойчивости (FS) для откосов различной крутизны и состояния грунта

Наибольшее влияние на снижение FS оказывало сезонное оттаивание, особенно при углах более 45°. Введение горизонтальных дренажей, геосинтетического армирования и анкеров повышало FS до безопасных значений >1.3.

5. Обсуждение

Моделирование показало, что в типичных условиях Южного Гоби безопасным является угол заложения до 40–45°, при условии стабильной мерзлоты. Однако в оттаивающих слоях даже при умеренных углах устойчивость откосов оказывается под угрозой.

Рекомендуется:

• устанавливать дренажную систему в верхней части откоса;
• применять армированные геосетки или анкеры в зоне возможного скольжения;
• мониторить температуру грунта и деформации с помощью георадаров и инклинометров;

6. Заключение

Устойчивость откосов в горнодобывающих районах Монголии зависит от сложного сочетания климатических, геологических и инженерных факторов. Применение численного моделирования позволяет эффективно оценивать риски и разрабатывать устойчивые проектные решения. Результаты данного исследования могут быть использованы для оптимизации параметров откосов при разработке новых карьеров в условиях мерзлоты и повышенной сейсмической активности.

Список литературы:

1. Terzaghi, K., Peck, R.B., & Mesri, G. (1996). Soil Mechanics in Engineering Practice. Wiley.
2. Plaxis 2D Manual. (2023). Bentley Systems.
3. Батмөнх, Ж. (2020). Геотехнические аспекты устойчивости откосов в Южном Гоби. Журнал горного дела Монголии, №4.
4. Zhang, L., & Chen, Q. (2011). Slope Stability Analysis by the Limit Equilibrium Method. CRC Press.