Введение к работе
Актуальность проблеми. Раавитие горнодобывающей промшвлешга-сти, гидроэнергетики и транспортного строительства связано с сооружением кругамх инженерігах объектов в массивах скальных пород. Большое количество таких объектов в последние года строится в горноскладчвтых районах. Особенностью этих сооружений является то, что для нормального режима их работы необходимо изучить и обеспечить длительную устойчивость горных склонов и строкой сети горных выработок большого сечения, пройд ых в этих склонах. Как правило, такие участки горних массивов имеют сложное- геологическое строение, высокую степень наруиетюсти пород трещинами и разломами, характеризуются неоднородностью физико-механических свойств и активными тектоническими процессами, что формирует неравномерное поло напряжений и оказывает существенное влияние но устойчивость породных обнажений.
При проектировании и строительство подземных сооружении, как правило,исходят из гипотетических представлений о напряженном состоянии массива горних пород. На осново этих представлений определяют форму поперечного сечения выработок, параметры и типы кропи, а также мероприятия для предотвращения опасных разрушений на контурах горных выработок. Отсутствие объективных исходим данных о напрягвгаюм состоянии горного массива при проектировании и строительстве подземных сооружений мохот привести к неверной оценке устойчивости пород и быть причиной аварии как в подземных выработках,так и на поверхности. Поэтому оценка естественных на-ітряяеїшй, действующих в массиве, и последующее их использование для расчета устойчивости и определения оптимальных параметров подземных выработок является актуальной и имеет бвїсноє практическое вначенио.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с плановой тематикой НИР Института физики и механики горных пород АН Республики Кыргызстан по томам: "Разработка и усовершенствование методов прогноза и контроля изменения состояния и свойств массивов горных пород под влиянием естественных и искусственных факторов при гидротехническом и дорожном строительстве в Сродной Азии" {» 8(093413, 1981-1985 гг, координационный план АН СССР по проблеме 3.1.13), "Исследование закономерностей формирования нвпря-етнно-дефорвдіровапного состояния массивов горішх склонов под пли-
ii.LifcM природных а техногенних факторов" (Л Оійб.0121 1970, 1У66-15SU it, координационные план АН ССОР по ігроольме 3.1.13).
На лью работы является разработка методов оценки устойчивости крупногабаритных подземных выработок с учетом неоднородности полой напряжений в горных СКЛОНЭХ.
Идея работ» заключается в том, что установленные особенности распре де де1-чя естественных напряжений, включая их неоднороднг>лть, учитываются при расчета устойчивости подземных выработок, расположенных в склонах.
Методы исследований. Решение поставленных задач осуществлено применением комшекса нэтодоь, ьключающх оозор и анализ литературных источников, вкспэршэитальные исследования в натурних условиях, лабораторные исследования, оораоотку результатов исследо-вашгй методами математической статистики, математическое моделирование, расчет и сравнительный анализ различных вариантов, использование вероятностных мэтодов расчета.
Каучі»';» поллкения, внноспше на зглотту:
-
Геологическая структура и изменчивость фпзико-мохвйичос-i;ax свойств массива горшіх пород предопределяет неоднородность полой напрямний ь склонах, стохастический характер их распреде-лан::п учитывается предложенной вероятностной моделью.
-
Расчеты надежности горного массив вблизи подавших ви-раОогок на основ, предложенной вероятностной модели позволяют дать оСбкгиЕнув опенку их геомеханического состояния и обосновать изооходимый запас устойчивости.
-
Размеры зон возмогших, разрушений пород вблизи выработок о' 'слбьлеиа величиной и соо'хноыеннем компонент главных напряжения исходною ноля и зависят от конфигурации выработок и нрочаостшк свойств горного массива.
_й2СЇ9МОі2їк научных положений, выводов и рикомондациД обесготаваэтся: применением мэтодов исследований, ооновашшх ну законах шхатжи дз$ормкруемзго твердого тела; получением оольео-' го ойгома експэркмантальних данных и их глатисткчесізжіі оцвнката; прїНі.тпіїсі раоттлгмя моделями г 'паю маегдава, в которги уиггаь'о-ьтся естесшчшое ноле Ешрагений и свойства массива пород, основные наложения, tfipoaj и рг?к .««идоции н-чигерл-виион практикой г-'-К'-!<тл уертк п'"у].
іInу чнаяновизна рояотіі :
Экспериментально опредолеіга параметры исходного поля ивгфп :кенни в горішх склонах не участках расположения HOKOTipUX VKVfl-норішх еоъектов в Сродней Азии. Установлена особенности распрел"-чония напряжения и изучена их неоднородность в склонах.
Преллсзро!' вероятіюстішП метол расчета ігапрялетюго состояния і! устоПчипоста пород вокруг гаряооток, учитнваняма иамоігшросітгі напрятанип и геомохшппеских характеристик горного массива.
'ліроделоїш напряжения вблизи крушіогаааритшх выработок различной конамгурзіши при ранніх паритетах исходного поля напрям-mm.
Установлено влияние иаиаметров исходного поля напряжений на устойчивость подагмних вчраоотск при различии*, формах их попч-речішх сечонил.
_^ПІШЯ_Екда5_?вї)5Е9 состоит:
в выполнении экспорименталышх исследования напряиоішого состояния горних массивов мотодоі/і разгрузки;
в анализе результатов исследовании напрятанного состогапія и выявлении ососотгастеЯ распределения напряжения и их изменчивости в склонах в зависимости от глуогаш, геологического строетш л свойств массива горних пород;
в разработке вероятностного метода расчета няпряяоиного состояния и устойчивости пород вблизи подземных варяооток.учнтнвая-п:«го случайную изгаїгсївссть нвпрякеиий и прочноетшх свойств горного массива;
в выполнении расчетов напряженного состояігал и устойчивости пород вокруг вираооток и аналізе результатов.
Практическая чешюсть раоотн состоит в развитии ггродстегу.е-шгЯ о напряженном состоят массивов пород гориосклэдчошх областей и разработке методов сценки устойчивости ітодзємній выработок с учетом закономерностей распределения напряжения в горних склонах, что позволяет повисить its надокчость и эффективность ведо-нпя горішх рзоот. Получешшэ результаты могуг быть исполізопеш при ігроектіфовашш и строительстве подземных выработок различного назначения в горішх paflciinx.
Р)ализашт_ра^пн^
Результаты экспериментальных исследований напряженного состояния массивов горних пород и рззрзоотаїпшз гдатодикп снспгзі
устойчивости подземных выработок использованы Институтом Таш-гидропроект при проектировании туннелей Байпазинской и Камбаига-ской ГЭС,камерних вираос-ок для подземного машзала Рогунской ГЭС. Экономический эффект от внедрения полученных результатов при строительстве туннелей Байпазинской и Камбаратинс;;ой ГЭС (доля автора) составил 151,7 тис.рублей.
Апробация работы. Основнім результаты работи докладывались и обсуіщалі",.ь на Всесоюзных конференциях по механике горных пород (Фрунзе, 1978; Тбилиси, 1985; Фрунзе, 1989>; на Всесоюзных семинарах по измерению напряжений в массшзе горних пород (Новосиоирск 1979,1981,1983); На Всесоюзной школе-семинаре "Измерение напряжений и их приложение в прогнозе землетрясений" (Апатиты, 1980); на Уральской зональной конференции молодых ученых и. специалистов (Пермь, 1980); на Международном симпозиуме по крупногабаритным выемкам в горных породах (Финляндияt Хельсинки, 1986).
Публикации. Основное содержание работы отражено в 12 опубликованных работах.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов,заключения и приложения (документы о внедрении), содержит 161 стр. машинописного -текста, ЗЄ рисунков, 13 таблиц, список использованной литературы из 109 наименовании отечественных и згруоекных работ.