Оптимизация компоновки параллельных тоннелей в сейсмических районах

• Автор: Козлов, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.15.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 206 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ .

1.1. Анализ существующих методов расчета целиков на

статические нагрузки .

1.2. Расчет целиков с учетом сейсмических воздействий

землетрясений

1.3. Обзор имеющихся решений задач механики о напряженном

состоянии в окрестности близко расположенных отверстий

1.4. Выводы. Цель, задачи и методы исследования

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ЦЕЛИКОВ МЕЖДУ

ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ ВЫРАБОТКАМИ
2.1. Общие положения.
2.2. Напряженное состояние целиков от сейсмических воздействий землетрясений
2.2.1. Постановка задачи.
2.2.2. Определение напряжений от действия произвольно направленной волны сжатия
2.2.3. Напряженное состояние целиков от действия произвольно направленной волны сдвига
2.2.4. Определение максимальных напряжений от сейсмических воздействий
2.3. Определение напряженного состояния целиков от статических нагрузок.
2.3.1. Напряженное состояние от действия тектонических сил
или собственного веса пород
2.3.2. Определение напряжений от действия внутреннего напора.
2.4. Проверка точности удовлетворения граничных условий . .
2.5. Зависимость напряженного состояния целиков от влияющих
факторов.
Выводы.
3. ОПТИМИЗАЦИЯ КОМПОНОВКИ КОМПЛЕКСА ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ
ВЗАИМОВЛИЯЩИХ ТОННЕЛЕЙ.
3.1. Постановка задачи.
3.2. Определение минимальных расстояний между параллельными тоннелями.
3.3. Нахождение требуемых расстояний между тоннелями с
помощью номограмм.
3.4. Зависимость минимальных расстояний между тоннелями от влияющих факторов.
Выводы
4. ОЦЕНКА ДОСТОВЕРНОСТИ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ, ВНЕДРЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДИК.
4.1. Сравнение результатов расчета с имеющимися решениями частных задач.
4.1.1. Сопоставление полученного решения с аналитическими решениями частных задач .
4.1.2. Сравнение результатов расчета с данными оптического моделирования
4.2. О возможности применения разработанных методик
при проектировании параллельных тоннелей некругового поперечного сечения.
4.3. Сопоставление результатов расчета с данными натурных измерений.
4.4. Внедрение разработанных методик при проектировании.
Выводы.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Впервые постановка задачи определения сейсмических воздействий при расчете подземных горных выработок, а также возможности ее решения даны в работах [, 9] . При этом сейсмические нагрузки схематизировались горизонтально направленными статически приложенными инерционными силами. Рашидов Т. Р., используя подход динамических исследований авиационных конструкций, разработал теорию сейсмостойкости линейных подземных трубопроводов [4] . Большое значение для развития методов расчета подземных сооружений на сейсмические воздействия землетрясений имела работа Напетваридзе Ш. Г. [3] , в которой исследовалось напряженное состояние подземных сооружений круглого поперечного сечения при прохождении в массиве длинных сейсмических волн сжатия (продольных волн). Действие на сооружения распространяющихся при землетрясениях длинных волн сдвига (поперечных волн) в данной работе не рассматривалось. Строгий анализ воздействия сейсмических волн на подземные сооружения сводится к решению динамических задач механики, причем при расчете целиков эти решения должны быть получены для многосвязной области. Гуэя А. Н. и Головчана В. Т. [] . В ней изложен метод решения плоских динамических задач теории упругости для многосвязных областей, позволяющий свести (после использования теорем сложения для соответствующих волновых функций) исходную краевую задачу к бесконечным системам алгебраических уравнений, которые затем решаются методом редукций. Доказана квазирегулярность и единственность решения для непересекащихся контуров. Из работы следует, что при действии плоских гармонических волн сжатия-растяжения и сдвига, имеющих длины, значительно превосходящие линейные размеры отверстий, решение динамической задачи можно приближенно подучить из решений квазистатических задач теории упругости для плоскости с отверстиями, определенным образом нагруженной на бесконечности. Таким образом, напряжения от действия длинных продольных волн (сжатия-растяжения) и поперечных (сдвига) с достаточной степенью точности могут быть найдены из решения статических задач для многосвязной среды, испытывающей на бесконечности соответственно двухосное сжатие или чистый сдвиг. Задаваемые при решении указанных статических задач напряжения на бесконечности зависят от параметров волн. Погрешность подобных расчетов в сравнении с точными решениями динамических задач, по данным исследований [, , ] , не превышает - %. В работе [6] показана практическая возможность использования ква-зистатического решения при длине волны, превосходящей характерный размер отверстий более чем в 3 раза. В горных породах, особенно прочных, длины упругих сейсмических волн достигают сотен метров и значительно превосходят поперечные размеры подземных сооружений, поэтому использование решений квазистатических задач здесь вполне оправдано [9] . BCH-I-8I Минтранстроя [] , где для расчета подземных конструкций принят подход, предложенный Фотиевой H. Согласно этому подходу в каждом нормальном сечении подземной конструкции определяются усилия, соответствующие наиболее неблагоприятному напряженному состоянию в данном сечении при различных сочетаниях одновременно приходящих (худший случай) длинных сейсмических волн сжатия-растяжения и сдвига любого направления в плоскости поперечного сечения сооружения. На базе этого подхода разработаны методики расчета круговых обделок [l5l] , замкнутых монолитных обделок произвольного поперечного сечения [9], многослойных и комбинированных обделок круглого сечения []. Данные методики также вошли в нормативные документы [, 9] и широко применяются при проектировании ряда важнейших народно-хозяйственных объектов. Впоследствии этот подход был развит для определения напряженного состояния вокруг незакрепленных выработок [9] , для расчета обделок комплекса взаимовлиягощих круговых параллельных тоннелей при заданных расстояниях между ними [0] , для определения напряженного состояния вокруг выработок в однородном анизотропном массиве [ЗЗ]. В этом направлении имеется лишь работа [8], в которой рассмотрено определение максимальных средних напряжений в целике между двумя круговыми выработками разных размеров.