Monthly Archives Октябрь 2012

Определение параметров инженерно-геологической обстановки

Пучение подошвы горных выработок в глинистых породах как процесс представляет собой вначале упругое расширение глинистой породы, а с течением времени переходит в пластическое деформирование. Замедление скорости протекания процесса по сравнению, например, с крепкими горными породами объясняется тем, что глинистая порода представляет собой многокомпонентный материал. Упругое расширение глины заключается не в упругом расширении составляющих компонентов, а в упругом . изменении их взаимосвязей. Таким образом, к вопросам устойчивости подошвы горных выработок в пучащих глинистых породах следует подходить дифференцированно с учетом всего многообразия влияющих факторов.

Подробнее

Подошва выработки. Нагрузки в подошве

Необходимость в таком анализе возникает вследствие того, что закрепление выработки при определенном технологическом процессе может происходить в различные промежутки времени. Поэтому мы встретимся с различными величинами напряжений в основании выработки.

Пользование приведенными аналитическими выражениями для определения напряжений в различные моменты времени требует выполнения большого объема вычислительных работ даже для сравнительно небольшого количества точек в основании. В связи с этим для данной задачи крайне необходимо применение ЭВМ. Первоначально была составлена программа для определения напряжений в момент времени, т. е. без учета возможных разрушений по бокам выработки, или, что одно и то же, для незакрепленной выработки. Нагрузка на уровне подошвы принята в соответствии с законами геостатики. Программа составлена в режиме плавающей запятой и размещена в 1 МОЗУ ЭЦВМ Минск-14.

Подробнее

Напряжения в различных местах выработки

Обратный результат получается при выпирании и создании давления горных пород со стороны подошвы. Вот почему особое внимание следует уделять обеспечению устойчивости пород подошвы выработки в первый промежуток времени, когда условия для развития пластических деформаций наиболее благоприятные. Концентрация напряжений в местах, расположенных непосредственно у границ нагрузки, сначала ведет к локальному выпиранию породы в этих зонах. С течением времени область проявления пластических деформаций по размерам увеличивается и фактически вся подошва выработки переходит в неустойчивое положение. Анализ напряженного состояния, кроме того, говорит о том, что устойчивость пород зависит от ширины выработки и глубины ее заложения. Поэтому иногда целесообразно переходить на строительство, двух или нескольких параллельных выработок. При этом знание реологических свойств пород имеет исключительно важное значение при решении такого рода технических и экономических задач.

Из проведенного анализа напряженного состояния в основании выработки вытекают следующие зависимости. Как было показано, кривизна поверхности скольжения пород по бокам выработки изменяется в зависимости от значения показателя п. Характерно, что изменение показателя п от 1 до 2 в меньшей мере влияет на величину нормальных напряжений, чем изменение этого показателя в интервале

Подробнее

Характер распределения нагрузки

Рассмотрим случай, когда выработка была некоторое время не закреплена конструкцией, и таким образом, горным породам была предоставлена некоторая свобода в деформативных проявлениях. Это привело к перераспределению напряжений в первый промежуток времени после устройства выработки, а затем и до пластических деформаций. Достигнув предельного равновесия, образуется сравнительно устойчивая поверхность скольжения по бокам выработки, а над кровлей выработки, в соответствии с теорией, образуется свод предельного равновесия

Характер распределения нагрузки на этих участках различный. Если на первом участке, расположенном дальше от выработки, нагрузка может быть принята равномерно распределенной с интенсивностью геостатического давления, то распределение нагрузки на втором участке (ближе к выработке) функционально зависит от кривизны поверхности скольжения породы.

Таким образом, в интервале времени (устройство выработки) до установления предельного равновесия расчетная схема изменяется в соответствии с действующими напряжениями и реологическими свойствами пород окружающей среды.

Показатель зависит от прочностных характеристик породы, и в первую очередь от величины сопротивления на сдвиг. Определенным образом это отражается на положении поверхности скольжения при заданном значении расстояния а. Проведенные опыты на боковой сдвиг при вертикальной

Подробнее

Деформативные проявления

Из теории упругости и механики грунтов известно, что равновесие масс пород можно оценить отношением возникающих касательных напряжений к величине сопротивления пород на сдвиг или отношением угла наибольшего отклонения  к углу внутреннего трения гр. Угол отклонения образуется линией действия полного напряжения и нормалью к рассматриваемой плоскости. Если угол достигает своего максимального значения, тогда могут быть использованы при расчетах устойчивости подошвы горной выработки, земляных сооружений в гидротехническом и транспортном строительстве, если нагрузка принимается осесимметричной, равномерно распределенной и постоянной величины.

Исследования закономерности распределения напряжений в основании выработки в зависимости от изменения расстояния нагрузки от оси координат, т. е. при различной ширине выработки.

Подробнее

Явления пучения в горных выработках

Многие исследователи в определенной мере раскрывают механизм пучения горных пород, хотя один и тот же вопрос различными авторами толкуется по-разному. Например, П. М. Цимбаревич считает, что главной причиной появления деформаций в основании горной выработки следует считать недостаточную механическую прочность горных пород; последние не в состоянии создавать сопротивление действующему с боков опорному давлению. Набухание глинистых пород не создает эффекта типичного выдавливания пород в выработку ни в количественном, ни в качественном отношениях, что было установлено наблюдениями. В. М. Городничев подходит к решению задачи о выдавливании горных пород с позиций теории упругости.

Подробнее

Строительство туннелей при сильном горном давлениии

В результате множества гипотез по определению горного давления на горизонтальную выработку расчетные формулы дают резко отличающиеся друг от друга результаты. Практика эксплуатации туннелей указывает на чрезвычайное разнообразие характера повреждений конструкций, природных условий и недостаточную изученность этого вопроса, что не позволяет инженерам полностью базироваться на опыте ранее построенных сооружений.

В большинстве случаев строительство туннелей осуществляется в условиях заложения глинистых и глинопесчаных пород, обладающих свойствами связности и пластичности. Таким породам присуща небольшая прочность, особенно при воздействии на них воды. При возведении в них подземных выработок часто наблюдается обрушение пород в кровле выработок, нарушение устойчивости пород основания — подошвы выработки. Для обеспечения нормальных условий эксплуатации сооружений, возводимых в глинистых породах, в распоряжении проектировщиков и строителей должны быть исчерпывающие данные о состоянии и свойствах пород.

Горно...

Подробнее

Строительство тоннелей в глинистых породах

Методы проходки горных выработок и организация работ зачастую не соответствуют конкретным особенностям глинистых пород и их изменениям во времени. Защита горных выработок от разрушительного действия пучащихся пород обычно ведется лишь путем поддирки. Несмотря на то что практика поддержания выработок в среде глинистых пород обычно подтверждает всю паллиативность подобных мероприятий, ни наука, ни техника ничего лучшего для этой борьбы предложить не могли, ибо сама природа и физико-механические свойства естественной пучащей горной массы до последнего времени изучены недостаточно.

Породы, особенно глинистые, изменяют свои свойства при взаимодействии с сооружением и вызванными им изменениями в физико-географической обстановке, причем сопутствующие изменения иногда бывают неожиданны и катастрофичны. Поэтому возможность возникновения тех или иных явлений, способных к нарушению нормальной работы проектируемого сооружения, должна быть своевременно учтена и устранена.

Подробнее

Устойчивость подошвы выработки

Минимальное и первоначальное горное давление видимо определится только областью действия растягивающих напряжений. Проведенные нами аналитические исследования и эксперименты позволяют утверждать с достаточной степенью точности о линейной зависимости размеров области действия растягивающих напряжений от величины расчетного пролета L свода равновесия или пролета самой выработки. Характерно, что в обоих случаях получен почти один и тот же результат. В общепринятых значениях глубин туннельного строительства (50-7-100 м) величина а, изменяется в пределах 0,4-7-0,5 от ширины выработки или расчетного пролета свода.

Если же совместную работу обделки и окружающей среды обеспечивать по истечении периода времени, равного периоду релаксации напряжений.

Подробнее

Методы расчета стрелы подъема свода равновесия

Так как по высоте растягивающие напряжения переходят в сжимающие, а порода плохо сопротивляется растягивающим напряжениям, положение ключевого шарнира вероятнее всего следует искать в зоне сжимающих напряжений.

Известно, что в балке-стенке при нагружении ее равномерно распределенной нагрузкой (или гравитационными силами) возникает пара внутренних сил. Плечо внутренней пары равно расстоянию между центрами тяжести площадей эпюр растягивающих и сжимающих напряжений. Казалось бы увеличение высоты балки-стенки (что имеет место в рассматриваемой задаче) связано с непрерывным изменением пары внутренних сил и тогда о постоянстве какой-то расчетной схемы не может быть и речи. Однако, что характерно для балок-стенок и вполне соответствует действительности для горного массива, после достижения определенной высоты балки-стенки дальнейшее ее увеличение почти не влияет на величину и характер распределения возникающих напряжений. Таким образом, одновременно с ростом высоты балки-стенки происходит замедление роста плеча внутренних сил. Плечо внутренней пары имеет в конкретных условиях предел.

Таким образом, существующие методы расчета стрелы подъема свода равновесия могут рассматриваться как частные случаи предлагаемого способа. Кроме того,

Подробнее

Распределения напряжений в массах грунта

Влияние сил связности и сцепления на положение пятовых шарниров и, таким образом, вертикальное горное давление будет также падать с увеличением глубины. Длительное нагружение глинистой породы равномерно распределенным геостатическим давлением приводит к тому, что связность водно-коллоидной природы уменьшается с течением времени. Длительная прочность на сдвиг определится в стадии равновесия и в период наиболее рационального времени установки обделки в выработку наличием сил трения и структурного сцепления, так как эти показатели еще сохраняются. Положение пятовых шарниров расчетного пролета достаточно легко определить, зная характеристики глинистой породы. Приведенная методика позволяет прогнозировать смещение кривой скольжения во времени в различных грунтово-гидрологических условиях проложения туннеля.

Целесообразно их совместно использовать при решении прикладных задач устойчивости грунтов, их массивов, в том числе и подземных туннельных горных выработок. Эти зависимости, как показывают расчеты, дают одинаковые результаты при соответствующем подборе показателя в стадии предельного равновесия; особо ценна связь процесса с фактором времени при прогнозировании устойчивости подземного сооружения.

Далее определяем положение ключевого шарнира принятой трех шарнирной арки. Рассматривая характер перемещений, происходящих в массах грунта над выработкой, и анализируя возникающее

Подробнее

Опасные сечения

Опасные сечения предельного равновесия определяются прямыми, касательными к кругу и проходящими под углом ф из начальной точки координатной системы для грунтов, прочность которых обусловливается в основном силами трения между частицами. Осуществив необходимые построения и используя свойства равнобедренного треугольника, обнаружим, что угол наклона плоскости скольжения. Тогда расстояние пятового шарнира от выработки составит

Избыточные напряжения, как показывают расчеты, достигают максимума. Уменьшение угла внутреннего трения ведет к перемещению в глубь массива ординаты наибольших напряжений, что вполне соответствует представлениям. Экспериментальные исследования как в натурных условиях, так и в лаборатории на моделях показали, что обрушение масс грунта происходит не по плоской поверхности, как это принималось до сих пор, а по криволинейной. От степени криволинейности поверхности скольжения зависит расчетный пролет свода равновесия и, таким образом, величина вертикального горного давления.

До настоящего времени при оценке процессов, происходящих в глинистых породах по бокам выработки, а также при определении нагрузки на устанавливаемую крепь мало внимания уделялось исследованию величины бокового давления в зависимости от изменения физико-механических

Подробнее