Разработка информационной системы мониторинга в вертикальных шахтных стволах на основе решения обратных задач механики подземных сооружений

• Автор: Савин, Игорь Ильич
• Шифр специальности: 05.15.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 256 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
I. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА
1.1. Натурные измерения и их роль в совершенствовании методов расчета
и контроля состояния крепи
1.2. Развитие методов расчета крепи с использованием данных
натурных измерений
1.3. Учет статистической неопределенности в механике подземных
сооружений
Краткое заключение по главе I. Цель и задачи исследований
П. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ОСНОВЫ МОНИТОРИНГА В ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛАХ
2.1. Определение вероятности разрушения крепи вертикального
ствола
2.2. Информационная энтропия напряженно-деформированного состояния крепи ствола
2.3. Определение оптимальной характеристики безопасности крепи
2.4. Необходимость и эффективность инструментальных наблюдений
2.5. Оценка эффективности систем инструментальных наблюдений за одним, двумя или тремя компонентами напряженно-деформированного состояния
крепи
Краткое заключение по главе
Ш. ВЫБОР СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЙ ПРИ ПРОХОДКЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛОВ
3.1. Основные показатели проявлений горного давления
3.2. Измерения нагрузок на крепь
3.3. Измерение напряжений и деформаций в элементах крепи
3.3.1. Электрические методы
3.3.2. Механические методы
3.4. Измерение смещений точек контура выработки и крепи
3.5. Выбор метода измерений
3.6. Оптимизация экспериментальных исследований
3.6.1. Линейные оценки параметров
3.6.2. Требования, предъявляемые к оценкам
3.6.3. Наилучшие линейные оценки
3.6.4. Построение оптимальных планов эксперимента
3.6.5. Задача отыскания минимума функции затрат при заданном N
3.6.6. Задача отыскания ТУ для обеспечения заданной точности определения оценок искомых параметров
3.6.7. Итеративная процедура построения £)-оптимального плана
3.7. Резко выделяющиеся наблюдения
Краткое заключение по главе
IV. РЕШЕНИЕ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ УПРУГОСТИ ДЛЯ НЕОДНОРОДНЫХ СИСТЕМ
4.1. Постановка и общий путь решения обратных задач об определении расчетных характеристик начального поля напряжений
4.2. Оценка фактического напряженно-деформированного состояния крепи по результатам измерения одного компонента напряженно-деформированного состояния крепи
4.2.1. Расчет крепи с использованием результатов измерений нормальных радиальных напряжений на произвольном контакте слоев многослойной
крепи
4.2.2. Расчет крепи с использованием результатов измерений нормальных тангенциальных напряжений в произвольном слое многослойной крепи
4.2.3. Расчет крепи с использованием результатов измерений относительных тангенциальных деформаций на внутреннем контуре произвольного слоя многослойной крепи
4.2.4. Расчет крепи с использованием результатов измерений радиальных перемещений точек внутреннего контура произвольного слоя многослойной крепи
4.2.4.1. Обработка результатов измерений перемещений (конвергенции) породного контура ствола
4.2.4.2. Обработка результатов измерения перемещений точек внутреннего контура произвольного слоя крепи ствола
4.2.5. Алгоритм расчета многослойной крепи с использованием данных натурных
измерений
4.3. Оценка фактического напряженно-деформированного состояния крепи по результатам измерения двух или трех компонентов напряженно-деформированного
состояния крепи
Краткое заключение по главе

Po(i) +Рт{1) cos2e< = Pf (' = °’1- 2>-’ ”) и выражения (1.24) составляется переопределенная система (я+1) уравнений с одним неизвестным X, которая в дальнейшем решается методом наименьших квадратов.
Расчетные нормальные нагрузки, полученные по формуле (1.21), не совпадают полностью с эпюрой измеренных нагрузок Pj, однако наилучшим способом приближаются к ней. Из множества теоретических эпюр фактически выбрана такая, которая имеет среднее квадратическое отклонение от измеренной.
Аналогично приведенному выше производится расчет крепи выработок некругового очертания. Однако отличие формы поперечного сечения выработки от кругового значительно усложняет производство расчетов.
Дальнейшее развитие экспериментально-аналитический метод расчета крепи получил в работах [14, 23, 28, 28-30, 32, 80, 124, 129, 146, 150, 160-163, 203, 210, 211, 218, 219, 224, 229, 234, 235].
Результаты натурных измерений величин, характеризующих напряженно-деформированное состояние крепи горных выработок и обделок тоннелей, находят широкое применение при исследовании напряженного состояния массива пород и при расчетах крепи. В работах [130, 194] авторами В. В. Чеботаевым, В. А. Лыткиным, Н.
Н. Фотиевой, Е. И. Тарасенко рассмотрен метод определения нагрузок на крепь железнодорожного тоннеля на основе натурных измерений ее деформаций.
В работе [137] авторами С. В. Бурцевым и В. Л. Поповым рассмотрены теоретические основы метода определения нагрузок на монолитную крепь по результатам измерений деформаций внутренней поверхности крепи с использованием математического аппарата математических оболочек.