Введение к работе
Актуальность темы. . Освоение гидроэнергетических и минераль-. ных ресурсов высокогорных районов Средней Азии требует проведения комплексних работ по изучению-фиэико-механнческих свойств пород, а также гоомеханических процессов, сопровождающих горные работы. При проходке капитальных'и подготовительных выработок, строительстве гидротехнических и транспортных тоннелей, подъемных машинних залов ГЭС решающее значение имеет правильная оценка геомеханического состояния массива.и прогноз его изменения как в ходе работ, так и после их завершения. В работах, посвященных изучению напряженно-деформированного состояния массивов пород, обычно принимается, что земная Поверхность мало отличается ог горизонтальной. Государственные нормативные документы, регламентирующие проведение подземных выработок, также обычно не учитывают влияние формы земного рельефа на процессы горного производства. Полученные к настоящему времени данные теоретических и экспериментальных исследований свидетельствуют о том, что в основаниях высоких склонов, под дном каньонов имеется концентрация напряжений, которую надлежит учитывать при расчете устойчивости подземных выработок.
Исследование влияния рельефа земной поверхности «а распределение напрякений в окрестности горкой выработки имеет большое значение для повышения надежности подземных сооружений, возводимых в гористых местностях.
, Работа выполнена в соответствии с планами научных исследований Института физшш и механики горных пород Национальной Академии наук Кыргызской Республики по теме "Исследование закономерностей формирования . наїгрякешю-деформировзшюго состояния ..Массивов горных склонов под влипшем природных и техногенных /факторов" (Н Гос. регистрации.0186.0122і970. 1986-1990, план АН СССР по проблеме 3.1.13); " Исследование.'геомеханических процесг сов породных массивов при освоении рудных месторождений в горноскладчатых областях", раздел .".Создание численно-аналитических .методов расчета напряженного состояния массивов пород в горных районах и прогноз проявлений горного давления" ( 1991-1993 гг.). и Информационного агентства Евразия-LTD по теме: "Система сбора и обработки информации'о напряженно- деформированном состоянии верхней-, части земной коры"
Основной целью работы является установление . закономерностей переопределения напряжений в массиве пород, обусловленных проходкой подземной горной выработки в склоне (основании) глубокого каньону для рационального выбора места ее заложения.
Основная идея работы заключается, в установлении и использовании закономерностей напряженного состояния оснований и бортов гвньоноа различной геометрической формы для прогнозирования перераспределения напряжений вблизи подземных горных выработок и рационального выбора места их заложения.
Задачи^ исследований:
- разработать аналитический метод расчета напряженного
состояния массивов речных каньонов, позволяющий при минимальной
информации о свойствах и строении массива пород, выполнить прог
ноз начального распределения напряжений с учетом форм речного
каньона и сейсмотектонической активности горного региона;
- установить влияние' грунтовых плотин на лапряженно-
деформировашгае состояние массивов пород речных каньонов;
разработать методику расчета напряженного состояния массивов пород, учитывающую совместное влияние каньона, плотин ГЭС и сейсмотектоническую активность горного региона на распределение напряжений вокруг выработок;
установить закономерности формирования и распределения полей напряжешь.е одсива пород речного каньона и выработок в районе возведения Кокомеренской и Памирской ГЭС.
Методы исследований включают в себя моделирование напряженного состояния горных пород на ЭВМ, полевые эксперименты по определению естественного поля напряжений , сопоставление результатов теоретических и натурных исследований, анализ и обобщение результатов аналитических, экспериментальных исследований и расчетов на ЭВМ полей напряжений массивов вокруг выработок,
ПрОЙДеНЯЫХ В CKJ10H8X.
Научная новизна работы состоит в том, что впервые получено аналитическое решение о распределении напряжений вблизи конкретной тоннельной выработки, пройденной в скжаче; установлено влияние формы рельефа и мести заложения выработки, пройденной "в основании глубокого каньона, на напряженное состояние в ее окрестности.. Построенная на основе результатов полевых экспериментов модель напряженно - деформированного состояния пород на участке .Кокомеренской ГЭС позволила установить закономерности перераспределения напряжений в окрестности подземных выработок, прой-
денных в склонах: после возведения плотины в кровле выработок исчезают растягивающие напряжения.
Научные положения. выносимые на*защиту:
-закономерности перераспределения напряжений после проведения выработки в склоне или в основании каньона;
-методика рационального выбора места заложения подземной выемки относительно поверхности каньона, обеспечивающая снижешь опасных проявлений горного давления;
. -модель напряженного состояния массива скальных пород, слагающих долину р. Кокомерен в районе строительства ГЭС;
-закономерности перераспределения напряжений в окрестности выработки, пройденной в склоне, п^сл'е возведения высокой грунтовой плотины.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспе лвается их сходимостью с данными практики, строгостью используемого математического аппарата, согюстаг 'мостью с результатами- работ других авторов.
Личный вклад автора состоит в: непосредственном участии в
проведении натурных измерений напряжений и сообщении результатов
измерений путем создания модели напряженного состояния массивов-
пород в районе Кокомеренской ГЭС; разработке и создании аналити
ческой модели напряженного состояния каньона с горной выработкой
и плотиной; установлении закономерностей распределения напряжений
в окрестности подземных выработок пш изменении формы каньонов и
месторасположения выработок в условиях влияния плотины; внедрении
результатов исследований при проектирорэдии сооружений ГЭС и в
учебном процессе; в теоретическом обобщении и обосновании защища
емых положений. , *
Практическая ценность работы заключается в том, что разра
ботанные методики и полученные данные позволяют прогнозировать
результаты перераспределения : апряжений в склоне(основании кань
она), обусловленного прохо;.сой выработки, и на их основе принимать
рациочальные проектные решения. t
Реализация работы. Осьовные положения работы' нашли отражение в техническом проекте Памнрской ГЭС в части, относящейся к проходке деривационного тоннеля, и в проектном решении Кокомерен*-ской ГЭС, а также в учебном процессе в Кыргызском архитектурно-строительном институте.
Апробации работы . Результаты, представленные в диссертации, докладывались на заседании* Учрнгп>о Совета йї'иМГП HAH Кыргызской
Республики в 1985-1993 гг., на V Всесоюзном семинаре по.механике горных пород (Новосибирск, 1985), IX Всесоюзной конференции :, по механике горных пород (Фрунзе, 1989), на Региональном семинаре "Численные методы оценки устойчивости конструктивных элементов подземных сооружений" (Апатиты,1986), на XII Всесоюзном семинаре по исследованию горного давления и охране подготовительных выработок.(Алма-Ата,1990), на третьем Всесоюзном семинаре "Проблемы Разработки полезных ископаемых в условиях высокогорья", (Бишкек - чолпон-Лта, 1991).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 7 статьях и 1 брошюре.
Структура и объем. Работе состоит из введения, четырех разделов, заключения и приложения (документы о внедрении) на 1(6 страницах машинописного текста, в том числе 6 таблиц, 18 рисунков, список использованной литературы из 133 наименований.
Автор выражает признательность академику И.Т.Айтматову, докторам технических наук Б.Іумабаеву и В.Я.Степанову за постановку задачи и внимание к работе.
