Расчет параметров роторных механизированных проходческих щитов с учетом изменчивости свойств горных пород

• Автор: Слюсаренко, Валерий Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 173 с. : ил. + Прил. (206 с.: ил.)

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Основные результаты работы.

ГЛАВА 1 Обзор и анализ сооружения тоннелей механизированными

щитами и тоннелепроходческими машинами ТГТМ

1.1 Современное состояние щитовой проходческой техники.

1.2 Неоднородность и изменчивость скальных горных пород

1.3 Породоразрушающий инструмент тоннелепроходческих

механизированных машин и щитов.

1.4 Выводы. Цели и задачи исследований.

ГЛАВА 2 Особенности разрушения скальных горных пород дисковой

шарошкой.
2.1 Обзор и анализ методик по расчету механизированных
2.2 Расчетная схема взаимодействия скального грунта и дисковой шарошки
2.3 Анализ теорий прочности и обоснование критерия прочности
МораКулона
2.4 Теоретическое обоснование решения задачи внедрения режущей кромки шарошки в скальные горные породы забоя
2.5 Анализ уравнений нелинейных огибающих предельных кругов
2.6 Выводы
ГЛАВА 3 Дискретная модель шарошки произвольного профиля в
роторных проходческих щитах.
3.1 Предельное напряженное состояние скальных фунтов при
внедрении шарошки произвольного профиля в забой
3.2 Разработка алгоритма решения задачи взаимодействия шарошки и горно й породы
3.2.1 Построение поперечного профиля шарошки произвольного очертания.
3.2.2 Разбивка трехмерной дискретной сетки внедрения шарошки
в породу.
3.2.3 Алгоритм расчета задачи взаимодействия шарошки и горной породы с определением параметров роторного
органа щита
3.3 Определение максимального интервала дискретной сетки с заданной пофешностью тестовая проверка замены контактного предельного давления р на активное давление шарошки
3.4 Выводы
ГЛАВА 4 Исследование посредством профаммы I2
зависимости основных параметров роторного рабочего
органа щита от действующих факторов и учет
влияния изменчивости горных пород.
4.1 Профамма I2 расчета работы роторного рабочего органа щита
с дисковыми шарошками произвольного профиля.
4.2 Исследование влияния действующих факторов на парамефы роторного рабочего органа.
4.3 Условие прочности пород и методика учета влияния
изменчивости их прочностных характеристик.
4.4 Статистическое решение задачи с примером расчета на
заданную надежность
4.5 Выводы.
Основные выводы
Список литературы


В документах, обязательных для тоннелестроителей - ЕНиР, Сб. Е-2 и СНиП ІУ-5- -скальные и нескальные фунты распределяются в зависимости от трудности их разработки на фупп. С учетом данных Л. М. Насонова, составлена [] следующующая сравнительная классификация (табл. Неоднородность горных пород является очевидным свойством породных массивов. Большинство специалистов согласны с мнением, что в инженерно-технических целях различные виды неоднородности горных пород следует оценивать некоторым объемом с максимальным и минимальным размерами. Согласно исследованиям М. В. Раца [] различаются четыре порядка неоднородности, характеризуемые линейным размером Ь (табл. Таблица 1. Группы грунтов по СниП и ЕНиР Коэффициент крепости горных пород /по М. II 0. VI 3-5 БВР 2. Таблица 1. Порядок неоднород- ности Линейный размер элемента неоднородности Ь. III 1-°-1-Ю“* Различие в составе и структуре горной породы (гранулометрический и минералогический состав, неоднородность цементирующих связей и т. IV ЬИГ’-ЫО“* Дефекты кристаллической решетки, вакансии и т. Из табл. Таким образом, эти два процесса находятся в одном диапазоне рассматриваемых объемов горных пород, что обуславливает устранение известного и резко негативного, влияющего в расчетах масштабного эффекта. В тоже время более отчетливо устанавливается изменчивость физико-механических свойств горных пород, присущая им по генеалогическим, минералогическим и другим причинам. Изменчивость свойств горных пород характеризуется разбросом их значений относительно некоторого среднего значения и, следовательно, является случайной величиной, описываемой в общем случае знанием совокупности этих значений. Большой вклад в этой области науки сделан М. М. Протодьяконовым, М. Н. Гольдштейном, Л. И. Бароном, М. В. Рацом и др. Для горных пород фундаментальным составом является их сопротивление разрушению (прочность, крепость). Поскольку рассматривается именно сопротивляемость разрушению пород в процессе их разработки шарошечным инструментом, необходимо выделить показатели разрушения и пригодность их применения к указанному процессу (оставляя в стороне такие показатели, как плотность, проницаемость, деформативность, ползучесть и др. Наиболее общим показателем сопротивляемости пород разрушению в отечественном горном деле и подземном строительстве является коэффициент крепости/, введенным профессором М. М. Протодьяконовым в г. Окончательно разделение различных видов горных пород по категориям в зависимости от их степени крепости нашло свое отражение в классификации М. М. Протодьяконова в г. Коэффициент крепости / основан на показателе прочности пород на сжатие. Классификация горных пород по коэффициенту крепости показана на рис. Рис. Следует отметить, что аналогичный показатель принят в американской горной и тоннелестроительной промышленности и носит название []. Существенное практическое значение имеет вопрос способа и средства определения коэффициента крепости. М.М. Разработаны также новые методы, в частности толчение образцов горных пород и др. Основным и общепринятым считается метод определения / по испытанию стандартных образцов на прочность Кс при одноосном сжатии (прочность Ир на одноосное растяжение осуществляют косвенными методами) [1,2]. Рис. По М. Л. И. Зная изменчивость /? Поскольку исследуется процесс разработки скальных пород, более подробно остановимся на изменчивости основного показателя сопротивления горной породы внешнему силовому воздействию. Для скальных и полускальных пород используется оценка их сопротивляемости разрушению в виде прочности на сжатие и прочности на растяжение [1,8, ]. Ими выявлена случайная природа ^ и Яп, а также их существенная изменчивость. Согласно ГОСТ 2- однородность инженерно-геологического элемента определяется коэффициентом вариации / = -/? При коэффициенте ^<0. Яс считается, что горная порода входит в состав однородного слоя [1, ]. По совокупности физико-механических свойств горные породы могут быть подразделены по своей изменчивости на следующие группы, табл. Таблица 1. Коэффициент вариации.