Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Предлагаемая работа направлена на изучение влияния крупномасштабной инженерной деятельности на процессы, происходящие в верхней части земной коры и, в частности, в породном массиве и разработку нового подхода к мониторингу горного массива и подземных сооружений. Задачи настоящей работы напрямую связаны с актуальной проблемой геомехагапш -проблемой освоения подземного пространства.
В последние десятилетия во всем міфе происходит непрерывное возрастание масштабов подземного строительства и использования подземного пространства для различных производственных и хозяйственных целей. Развитие атомной и гидроэнергетики, промыга-лешгого и транспортного строительства, подземные работы в горнодобывающих отраслях, развитие городских мегаполисов и требования охраны окружающей среды придают этим проблемам первостепенное значение. В будущем, с развитием научно-технического прогресса, ограниченностью в ряде случаев поверхностных площадей, необходимость использования подземного пространства неизмеримо возрастет.
Для эффективного использования подземных пространств необходимо решение ряда фундаментальных научных и прикладных задач. В перечень проблем освоения подземного пространства входят, в частности: разработка геомеханической модели породного массива, позволяющей решить проблему взаимодействия массива и подземного сооружения на основе развития методов теоретического описания поведения реальных породных массивов и совершенствования методов контроля состояшія массива с применением геофизических аппаратурных комплексов; разработка теории и принципов создания новых технологій! при подземном строительстве; разработка теоретических положений устоіічивости и защиты подземных сооружении. Важным вопросом, требующим исследования, является устойчивость подземных сооружешш при сильных дгагамических воздействиях.
Крупные долговечные сооружения устойчивы в той мере, в которой устойчив горный массив, вмещающий сооружения или служащий его осіїовашіем. Земная кора и в современную эпоху находится в стадші формирования и обновлеїшя своих структур. Непрерывное, хотя и медленное, перемещение масс в недрах Земли является тем фоном, которьгіі необходимо учитывать при строительстве и эксплуатанин долговременных инженерных сооружегагіі. Во-первых,
движение масс приводит к перераспределению напряжений внутри горного массива. Во-вторых, возведение сооружений на поверхности или внутри горного массива вызывает изменение его структуры и напряженного состояния, реакция на которую растягивается на весьма продолжительное время, превосходящее не только период строительства, но и период эксплуатации. В третьих, само существование сооружения является возмущающим природное равновесие фактором, что нуждается в геофизическом контроле и мерах предупреждения негативных последствий. Любое подземное сооружение в той или ішой степени нарушаег естественный режим горного массіша и решєшіс проблемы его долговременной устойчивости должно строиться на основе анализа масштабов и характера изменений, вносимых в естествешпые процессы при техногенном воз-действии. Разработке методов контроля и прогноза последствий такого вмешательства в природные процессы и посвящена данная работа.
ЦЕЛЬ И ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. Цель данной работы - создание метода изучения горного массіша, дающего возможность прогнозировать проявление структуры и различить природные н техногенные процессы в структурно неоднородной среде, на основе расчетных моделей развития деформационных процессов во времени и системы натурных измерений. Основные задачи исследований:
-
Разработка методики геомеханического моїшторішга горного массіша на основе сочеташія инструментального контроля и расчетных прогнозов с использованием модели твердого тела с неод-нородностями.
-
Разработка инструментальных методов контроля устойчивости структурно неоднородного горного массіша при естествешвых и техногенных воздействиях как части системы мониторинга массіша и подземных сооружений.
-
Разработка методики моделирования деформационного режима на структурных неоднородностях земной коры, в частности, нарушения их устойчивости, приводящего к опасным последствиям.
-
Разработка метода моделировашія напряженного состояпія в окрестности подземного сооружения, расположенного в отдельном "ответственном" блоке массіша при мощном длнннопериодном динамическом воздействии.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. При проведении исследований использованы методики: -математического моделирования в том числе с использованием модели твердого тела с диссипативной структурой; -натурных измерений в горных выработках (измерения напряжений, относительных перемещений, деформащш, сейсмики, сейсмо-акустнки и геопотенциала, анализ разрушений реальных горных выработок);
-анализ геологоструктурных особенностей массивов на разшганых масштабных уровнях;
-анализ данных натурных измерений как получешшх автором, так и имеющихся в научной литературе.