Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время возрастает объем строительства различных инженерных сооружений б сейсмически активных районах. Среди них существенную часть составляют подземные сооружения - такие как тоннели, станции метрополитена, подземные стоянии автотранспорта, пешеходные переходы и коллекторные тоннели, без которых невозможна жизнь современного города.
Кроме того, Центральная Азия, в частности Узбекистан, богата своими подземными ресурсами, В регионе имеются многочисленные месторождения полезных ископаемых. Разработка этих месторождений полезных ископаемых ведется в основном подземными способами на разных глубинах в условиях слонних геологических структур и большого горного давления. Для их поддержки, сохранен ния заданных размеров выработки и защиты от обрушений и чрезмерных смещений окружающего грунта возникает необходимость возводить строительную конструкцию - обделки (крепь). Они возводятся из различных дорогостоящих материалов. Для расчета с
целью установления обоснованных их параметров необходимо знать
і».'. '
величину нагрузки грунта на эти обделки.
Анализ литературных источников показывает, что воздействии упомянутых статических и динамических, типа сейсмических и технологических взрывных, сил, определяющих напряженно-деформированное состояние подземного сооружения и окружающего грунтового массива зависит от многих факторов: характера динамической силы, свойств породного массива, размеров поперечного сечения подземного сооружения, глубины аго заложения и т.п.
- ч -
Определению статического и динамического давления грунта нэ крепи подземных выработок посвящен ряд теоретических и экспериментальных исследований. В формулах, полученных теоретическими исследовании, имеются коэффициенты, учитывающие влияние разнообразия физико-механических свойств горных пород, их трещино-ватости, ползучести и ряда других факторов на величину давления нэ крепь. Определение значений этих коэффициентов очень трудоемкий процесс, так как существующие методы, позволяющие их определить, далеки от совершенства. Кроме того, теоретические формулы сами получены с некоторыми допущениями.
Нэ современном уровне развития экспериментов по определению давления грунта на подземные сооружения исследователи располагают значительным арсеналом измерительных средств для натурных исследовании. Измерение давления грунте нэ подземные сооружения имеат свою специфику. Во-первых, замеряемые величины характеризуются значительным разбросом значений, что является прямым следствием своеобразия физической природы грунта - объекта сложного строения, состава.и структуры. Во-вторых, измерения вег-дутся в среде, которая меняет в той или иной степени свои свойства. В третьих, ііа исследуемую среду постоянно влияют технологические факторы.
Выше сказанное показывает, что определение давления грунта нэ конкретные кропи подземных выработок путем проведения экспериментов в натурных и лэбораторных условиях является актуальным и представляет научный и практический интерес.
Цель работы: экспериментальное определение значений горного давления нэ крепи выработок в лабораторных и б натурных условиях, с целью установления расчетных нагрузок нэ них; являющоеся осно-
вой для выбора рациональных размеров крепежных материалов. Научная новизна работы заключается в следующем;
- разработана методика экспериментального определения гор
ного давления на трапециевидные и арочные крепи в модели и на
турных условиях применительно к конкретным горным выработкам
.Средней Азии;
г созданы установки и приспособления, позволяющие.проводить, путем центробежного моделирования, исследования при действии статических и динамических нагрузок^
- установлено давление грунта на конкретные трапециевид
ные и арочные крепи в.зависимости от их глубины зэлонания ( И ),
площади поперечного сечения ( S ), жесткости на изгиб ( Ед ),
расстояние между крепями'( С ) и интенсивности динамического
воздействия ( к7 ), являющиеся основой их расчёта на прочность
и устойчивость;
предложены эмпирические формулы, позволяющие определить значения горного давления в зависимости от различных факторов;
разработаны новые конструкции датчиков, позволяющие определить горное давление в различных условиях^влияющих на тех- нологические процессы;,- ,
натурными' экспериментальными исследованиями на действующих шахтах и штольнях определены значения горного давления на крепи в различных массивах пород при проведении взрывных работ;
установлено, что в нарушенной структуре горного массива при проходке на крепь в основном оказывает влияние'слой равный десятикратной ширине выработки (свод естественного обрушения).
Достоверность результатов работы подтверждается совпадени* ем экспериментальных данных, полученных в натурных и модельних
условиях, а такие инженерными методами расчета. Практическая ценность работы в слвдующам;
разработанные методики проведения экспериментов в натурных условиях ив модели могут быть использованы при олрвдолении давления грунта на конкретные крепи модельных выработок и их внутренней устойчивости;
разработанная элактроизмаритальная схема дистанционного контроля яа состоянием крепи выработок может быть применена в сложных горно-геологичесних условиях;
на основе составленной временном классификации пород можно выполнить расчет параметров основных видов крепей и на их основе произвести выбор конкретного вида ираппания с учетом фактического наличия крвпажных материалов и технологических возможностей возведения крепи;
разработанные рекомендации и предложения могут быть положены в основу при выборе рациональных рвамеров кропай.
Апробация работы и публикации
Основные результаты диссертации были доложены на:
техническом совете производственно-геологического объединения "Ташкентгеология" (1989-1993гг.);
конференции молодых ученых и специалистов (июнь 1989г., г .Ташкент);
всесоюзном симпозиуме по прочности и пластичности (май 1991г., г.Ташкент);
научной конференции "Механика и ее применение" (1993г., г.Ташкент);
республиканской конференции, посв.денной памяти академика' АН РУз Х.А.Рэхматулинэ и чл.-корр. АН РУз Д.Ф.Файзуллаева
_ 7 -(апрель 1994г., г.Ташкент);
УШ Международной конференции "Динамика оснований, фундаментов и подземных сооружений" (май 1994г., г.їашконт);
семинарах лаборатории "Динамика оснований, фундаментов и подземных сооружений" (1990-1994 гг.);
аспирантском и объединенном семинарах Отдела ссйсмодинэ-мики Института механики и сейсмостойкости сооружений им.М.Т.Урзз-бэова АН.РУз (Ташкент, 1994 г.).
По материалам диссертации опубликованы 5 статей.' Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, основных выводов и заключений, списка использованной литературы. Общий объем диссертации. U20 стр., в том числа -42 иллюст., таблиц 25 , библиография из 44Q нэим.
Автор выражает свою искреннюю благодарность старшему научному сотруднику к.т.н. Джурэбекову С. и ведущему инженеру ПРО "Ташнентгеология"[Мочало Н."П).. которые оказали большую помощь при подготовке и проведении модельных и натурных экспериментов.