Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время расчетам различных видов анкерной крепи, ее параметров и других расчетных характеристик посвяшены работы многих отечественных и зарубежных ученых. Как и во всех разделах механики подземных сооружений в теории расчета анкерной крепи прогресс осуществляется переходом ог расчета на заданные нагрузки к расчету по схеме контактного взаимодействия крепи с массивом пород.
Одним из дальнейших направлений развития механики подземных сооружении в области расчета анкерной крепи является исследование влияния анкерной крепи на напряженное состояние массива пород. В настоящее время исследования напряженного состояния пород вблизи закрепленных анкерами выработок базируются в основном на натурных измерениях, испытаниях моделей выработок оптически-поляризационным, тензометрическим и другими методами.
Существующие методы исследования напряженного состояния массива пород вокруг закрепленных анкерами выработок требуют дальнейшего разви-тия исследований, направленных на создание аналитических методов расчета влияния анкерной крепи на напряженное состояние массива пород, что остается актуальной задачей механики подземных сооружений и определяет актуальность работы.
Цель работы -разработка метода расчета напряжений в породах вокруг выработки, закрепленной анкерами на основе принципа воздействия системы анкеров на напряженное состояние породною массива, что обеспечит повышение эффективности применения анкерной крепи.
Идея работы заключается в том, что анкерная крепь и окружающий выработку массив рассматриваются как единая деформируемая система, а воздействие анкера на массив заменяется эквивалентной системой сосредоточен-
пых сил, приложенных в отдельных, достаточно близко расположенных по отношению друг к другу, точках на оси стержня.
Методы исследований. Работа является теоретической, в ней использованы аналитические методы решения задач теории упругости, теории аналиги-іеских функций комплексного переменного.
Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна.
-
Разработаны математические модели воздействия одиночного анкера и системы анкеров на окружающий выработку массив пород в гравитационном поле начальных напряжений, позволяющие определять напряженное состояние массива вокруг выработки, закрепленной анкерами.
-
На основе математических моделей разработан метод и алгоритм расчета компонентов напряжений в окрестности вертикальной выработки круглого поперечного сечения, закрепленной анкерными стержнями, учитывающий влияние анкерной крепи на напряженное состояние массива.
-
Установлены зависимости компонентов напряжений в массиве породе сечении ствола при действии гравитационного поля начальных напряжений для выработки, закреплённой анкерами замкового и контактного типов от длины и плотности установки анкеров на основе аналитического решения.
4. Исследовано влияние длины и плотности установки анкеров на повышение устойчивости массива для выработок* "закрепленных анкерами на основе конфигурации и размеров условных зон неупругих деформаций пород во» круг выработок, что позволяет определять рациональные параметры анкерной крепи.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: удовлетворением граничных условий с высокой степенью точности и контролем правильности полученных решений (с погрешностью не более 5 %).
Научное значение. работы заключается в разработке аналитического метода расчета напряжённого состояния массива пород в окрестности закреплён-
5 пых анкерами выработок и оценке их устойчивости, что позволит оценить влияние анкеров на повышение устойчивости окружающих выработку пород
. Практическое значение работы состоит в разработке алгоритма и пакета прикладных программ для расчёта на ЭВМ напряжённого состояния массива пород, ослабленного выработкой круглого поперечного сечения и закрепленной системой анкеров и оценки устойчивости пород по конфигурации и размерам условных зон неупругих деформаций пород вокруг выработок, которые мог>т быть использованы при выборе конструкции и параметров анкерной крепи.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на Секции подземного строительства 51-й международной конференции по строительству и архитектуре (г. Саикт - Петербург, 1995 г.), на заседании Секции расчета и проектирования конструкций подземных сооружений Тоннельной Ассоциации (г. Тула, 1996 г.), на конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г. Тула, 1997 -1998 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано три научные работы.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав и заключения, содержит 103 стр. машинописного текста, 26 рисунков, 2 таблицы, список использованной литературы из 92 наименований и приложение.
