Введение к работе
Актуальность работы. Современные экономические отношения выдвигают на первый план вопросы эффективности использования материальных ресурсов. В строительных отраслях этот фактор является главным, определяющим прибыль конкретной производственной организации и конкурентоспособность ее продукции на рынке подрядов.
При строительстве подземных сооружений назначение параметров крепления, необходимых для поддержания устойчивого состояния выработок, осуществляется на стадии проектирования. На стадии строительства (в частности, в транспортном тоннелестроении) к вопросу оценки соответствия параметров крепления реальным инженерно-геологическим условиям, как правило, не возвращаются, хотя очевидно, что условия строительства тоннеля не могут в точности совпадать с предварительно принятыми. Следствием этого несоответствия может оказаться или существенная недогружешюсть тошіельной конструкции, или потеря ею несущей способности.
Наиболее достоверным источником информации о реальном напряженно-деформированном состоянии системы «крепь-rpyirr» являются данные натурных измерений при строительстве тоннеля, которые позволяют проверить правильность выбранной расчетной схемы, откорректировать паспорт крепления выработки в соответствии с реально действующими напряжениями. В связи с этим актуальной является задача корректировки проектных решений на основе результатов натурных измерений и' выявления возможного несоответствия конструкции или технологии возведения временной крепи инженерно-геологическим условиям строительства, то есть разработка экспериментально-аналитического метода определения рациональных параметров крепления.
Целью работы является разработка методики оценки несущей способности и корректировки выбранных на проектной стадии параметров крепления тоннеля по данным натурных измерений напряженно-деформированного состояшш системы «крепь-грунт».
Основная идея работы заключается в использовании данных натурных измеренийнапряженно-деформировнногосостояния грунтового массиванкрепи во взаимосвязи с современными методами расчета для назначения и корректировки параметров крепления тоннелей.
Методы исследований. Работа является зксперимеїггально-аналитической. Экспериментальную честь диссертации составляют лабораторные опыты и натурные измерения напряженно-деформированного состояния системы «крепь-грунт», использующие метод тензометрии и выполненные как серийно выпускаемыми, так и разработанными автором измерительными устройствами. В аналитических исследованиях при расчете тоннельных конструкций использованы иетоды строительной механики и, в частности, метод конечных элементов (МКЭ) з упругой и упруго-пластической постановке, реализованный в программных «омплексах для ЭВМ типа ЕС и IBM PC AT. При обработке результатов измерений использовались методы математической статистики, а также
вычислительные и графические пакеты прикладных программ к IBM PC. Научную новизну работы составляют:
способ корректировки расчетных схем МКЭ-моделей ЛИРА и РУПС по данным натурных измерении для последующего уточнения конструктивно-технологических параметров крепления;
состав измерительного комплекса и область наиболее эффективного применения приборов контроля нагруженности анкерных, арочных и набрызгбе-тонных крепей и деформаций приконтурного массива для условий строительства
'тоннелей в глинистых и скальных трещиноватых и кетрещиноватых грунтах;
- методика оперативной оценки несущей способности системы «крепь-
грунт», основывающаяся на использовании разработанных в рамках диссерта
ционной работы для указанных выше видов крепей и геологических условий
критериев потери несущей способности и двухуровневой системы контрольных
величин измерений.
Достоверность положений диссертационной работы подтверждается удовлетворительной (расхождение - не более 10%) сходимостью результатов, полученных при помощи различных видов натурных измерений и совпадением их с данными визуального контроля; выбором расчетных моделей, физические предпосылки которых сооветствуют реальным геологическим условиям; удовлетворительной сходимостью (расхождение -до 15%) показаний разработанных в диссертации приборов с результатами проверочных расчетов, а также результатов сравнительных расчетов по использованной в исследовании программе РУПС с расчетами по широко апробированной в зарубежной практике программе FINAL (погрешность - от 3 до 15%).
Практическое значение работы заключается в создании методики оперативной оценки несущей способности системы «крепь-грунт» н реализации е< техішческихсредствввігдекомплектовотечественнойизмерительнойапларагурьі в состав которых входят разработанные автором приборы, позволяющие контролировать напряженно-деформированное состояние анкерной, арочной илі набрызгбегонной тоннельной крепи и окружающего грунтового массива, оце ішвать степень нагруженносги указанных видов податливых крепей и приниматі обоснованные решения о необходимости и параметрах его корректировки.
Реализация. Результаты работы использованы УС «Тбилтоннельстрой» длі уточнения конструктивныхпараметровагпсерно-набрызгбетонногокреплегщяпр) строительстве участка метрополитена в г. Тбилиси; СУС «БАМтоннельстрой» дд корректировки технологии проходки незахреплешшх участков тектонически разломов при сооружении Северо-Муйского тоннеля; УС «Кавтоннельстрой» дл уточнения объемов возведения временной арочно-бетошюй крепи при строитель стве Спитакского автодорожного тоннеля; УС «Протонтоннельстрой» для замен) импортной контрольно-измерительной аппаратуры на отечествешгую, выявлени требующих усиления участков тоннеля и определения параметров усиления пр строительстве подземного ускорительного комплекса (УНК) в г. Протвино; ш стнтутом «Уралпшротранс» при проектировании участка новой линии метропс лите на г. Екатеринбурга. Результаты работы составили основу «Рекомендаций и
контролю состояния крепи и корректировке ее конструктивно-технологических параметров по данным измерений отечествсіпшми приборами при сооружении тоїшелей новоавстрийским способом», утверждешшх фирмой «Тоїшельмет-рострой» корпорации «Трансстрой» и принятых к использованию в строительных организациях этой фирмы.
Реальный экономический эффект от внедреіпш результатов работы составил 451.3 тыс. руб. (в ценах 1991 г.). С учетом возможного объема применеїшя на объектах транспортного тоннелестроения расчетный экономический эффект в том же масштабе тп может составить 4.1 млн. руб. в год.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Х-й Всесоюзной научной конференции «Физические процессы горного производства» (Москва, 1991 г.), 34-м семинаре комиссии РАН по инструментальным методам обследования инженерных сооружений (Минск, 1992 г.), XV-й научно-технической конференции молодых специалистов и аспирантов ЦНИИС (Москва, 1989 г.), заседаниях секции «Тошгели и метрополитены» Ученого .Совета ЦНИИС (Москва, 1988, 1989, 1990,1991 и 1992 г.г.).
Публикации. По результатам диссертации опубликовано 5 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введсшш, пяти глав, заключения и четырех приложений. Общий объем работы составляет 172 стр., в том числе 31 рисунок, 25 таблиц и список литературы из 116 наименоваїшй.
