WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

Прогноз сдвижений и деформаций горных пород при сооружении эскалаторных тоннелей метрополитена тоннелепроходческими механизированными комплексами

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

НОВОЖЕНИН СЕРГЕЙ ЮРЬЕВИЧ

ПРОГНОЗ СДВИЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ ГОРНЫХ ПОРОД

ПРИ СООРУЖЕНИИ ЭСКАЛАТОРНЫХ ТОННЕЛЕЙ

МЕТРОПОЛИТЕНА ТОННЕЛЕПРОХОДЧЕСКИМИ

МЕХАНИЗИРОВАННЫМИ КОМПЛЕКСАМИ

Специальность 25.00.16 – Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ - 2014

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Национальном минерально-сырьевом университете «Горный».

Научный руководитель – кандидат технических наук, доцент Волохов Евгений Михайлович

Официальные оппоненты:

Ашихмин Сергей Геннадьевич доктор технических наук, ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», кафедра «Маркшейдерское дело, геодезия и геоинформационные системы», профессор Долгих Михаил Владимирович кандидат технических наук, ЗАО «Семнадцатое управление «Метрострой», главный маркшейдер

Ведущая организация – ОАО Научно-исследовательский проектно-изыскательский институт «Ленметрогипротранс»

Защита диссертации состоится 19 июня 2014 г. в 14 час. мин. на заседании диссертационного совета Д 212.224.08 при Национальном минерально-сырьевом университете «Горный» по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д. 2, ауд. 3416а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального минерально-сырьевого университета «Горный»

и на сайте www.spmi.ru.

Автореферат разослан 18 апреля 2014 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ КОРНИЛОВ

диссертационного совета ЮРИЙ НИКОЛАЕВИЧ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В настоящее время размещение объектов транспортной сети мегаполисов исключительно на земной поверхности не представляется возможным. Освоение подземного пространства, в свою очередь, невозможно без решения проблемы охраны зданий и сооружений от вредного влияния горных работ.

В последние годы в практику подземного строительства в Москве и Санкт-Петербурге впервые в мире внедрена новая технология проходки эскалаторных тоннелей механизированными комплексами с пригрузом забоя (ТПМК), позволяющая существенно сократить оседания на поверхности. Однако, как показали натурные наблюдения, даже в таких условиях на земной поверхности образуются деформации, опасные для зданий и сооружений, причем их уровень существенно варьируется от тоннеля к тоннелю. Так, деформации кривизны достигают 0.8 - 1.4·10-3 1/м, что в несколько раз превышает значения, традиционно использующиеся для определения границ зоны опасного влияния горных работ.

Существующие в настоящее время методики прогнозного расчета сдвижений и деформаций при строительстве тоннелей, как правило, касаются горизонтальных выработок. Немногочисленные работы, посвященные оценке сдвижений при строительстве эскалаторных тоннелей, сооружаемых в неустойчивых четвертичных породах, в основном связаны с технологией искусственного замораживания грунтов и характеризуются низкой достоверностью. Кроме того, для условий Санкт-Петербурга, где вопросы охраны зданий в историческом центре особенно актуальны, до сих пор отсутствует нормативный документ, регламентирующий вопросы оценки вредного влияния проходки эскалаторных тоннелей на окружающие сооружения.

Значительный вклад в изучение вопросов оценки сдвижений горных пород при ведении подземных горных работ внесли работы С.Г.Авершина, А.Г.Акимова, М.А.Иофиса, Д.А.Казаковского, Г.Кратча, С.П.Колбенкова, Р.А.Муллера, В.Н.Гусева и др. Среди работ, посвященных исследованиям этих вопросов в области тоннелестроения, необходимо отметить работы Ю.А.Лиманова, В.Ф.Подакова, С.Н.Сильвестрова, М.В.Долгих, Е.М.Волохова, В.П.Хуцкого. В области математического моделирования сдвижений и деформаций горных пород при проходке горных выработок следует отметить работы Б.З.Амусина, О.Зенкевича, М.Г.Мустафина, Д.В.Панфилова, А.Б.Фадеева, В.В.Чеботаева и др.

Несмотря на большое количество работ, посвященных изучению геомеханических процессов, задача разработки прогнозных методов оценки сдвижений и деформаций горных пород при строительстве эскалаторных тоннелей с использованием тоннелепроходческих механизированных комплексов на сегодняшний день не решена, и поэтому является актуальной.

Цель работы: повышение эффективности мероприятий по защите зданий и сооружений от вредного влияния горных работ при строительстве эскалаторных тоннелей на основе разработки нового метода прогноза сдвижений и деформаций земной поверхности.

Идея работы заключается в комплексном использовании натурных данных и математического моделирования геомеханических процессов для выявления закономерностей и обоснования методов прогноза сдвижений и деформаций горных пород.

Задачи исследований:

- анализ условий сооружения эскалаторных тоннелей станций метрополитена на использование ТПМК с пригрузом забоя;



- изучение существующих методов оценки сдвижений и деформаций горных пород при строительстве тоннелей;

- сбор, анализ и обобщение данных натурных исследований процесса сдвижений и деформаций при строительстве эскалаторных тоннелей с использованием ТПМК;

- постановка и проведение математического моделирования геомеханических процессов на основе численных методов для выявления основных закономерностей развития сдвижений на качественном уровне;

- совместная комплексная обработка данных натурных исследований и математического моделирования для верификации моделей и построения количественных зависимостей;

- разработка инженерной методики расчета ожидаемых сдвижений земной поверхности при строительстве новых эскалаторных тоннелей;

- обоснование эффективных способов деформационного мониторинга горных пород, зданий и сооружений при сооружении эскалаторных тоннелей.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Размер зоны влияния сооружения эскалаторного тоннеля определяется геометрическими характеристиками горногеологических условий и слабо зависит от физико-механических свойств пород, слагающих массив. Границы мульды сдвижения могут быть установлены на основе граничных углов как функций мощности четвертичных отложений.

2. Достоверный прогноз сдвижений земной поверхности при сооружении эскалаторных тоннелей механизированными комплексами обеспечивается применением метода типовых кривых. Мульда сдвижения в главном поперечном сечении может быть описана показательно-степенной функцией.

3. В грунтовом массиве можно выделить приповерхностную зону, где вертикальные деформации растяжения практически отсутствуют. Эффективным способом снижения оседаний над тоннелем является применение методов грунтозакрепления в зоне проходки ниже указанной приповерхностной толщи.

Научная новизна работы:

1. Выявлены закономерности возникновения и развития сдвижений и деформаций в массиве горных пород при сооружении эскалаторных тоннелей ТПМК с пригрузом забоя.

2. Определены закономерности распределения сдвижений и деформаций в пределах мульды сдвижения на земной поверхности и предложены типовые аналитические функции, описывающие сдвижения в главных сечениях мульды.

3. Выявлена и описана зависимость оседаний земной поверхности от сдвижений пород вблизи контура выработки, позволяющая рассчитывать максимальное оседание в мульдах.

4. Предложены граничные критерии при определении зоны влияния горных работ на поверхности, определены граничные углы и выявлены закономерности их изменения в разных горногеологических условиях.

5. Теоретически обоснованы новые варианты снижения оседаний поверхности, основанные на использовании технологий грунтозакрепления.

Методы исследований:

- теоретические методы механики сплошных сред;

- математическое моделирование геомеханических процессов от проходки эскалаторных тоннелей механизированным способом на основе метода конечных элементов (МКЭ);

- методы математической статистики для обработки и обобщения результатов численного моделирования (методы наименьших квадратов, тренд-анализа).

Достоверность и обоснованность научных положений и результатов работы подтверждается большим объемом построенных и обработанных моделей (более 200 моделей) с широкой вариацией исходных параметров и внутренней сходимостью результатов моделирования, удовлетворительной сходимостью результатов моделирования и предлагаемой прогнозной методики с данными натурных наблюдений при строительстве эскалаторных тоннелей метрополитена для горно-геологических условий строительства эскалаторных тоннелей Санкт-Петербургского метрополитена.

Практическое значение работы 1. Полученные в работе граничные критерии и углы влияния (граничные углы) позволяют просто и достоверно определять зону влияния горных работ на поверхности, как на стадии проектирования в прогнозной оценке вредного влияния на здания и сооружения, так и в процессе строительства эскалаторных тоннелей при оценке возможного ущерба от подработки.

2. Предлагаемая прогнозная методика, основанная на использовании типовых кривых, позволяет обоснованно получать величины сдвижений и деформаций на земной поверхности, производить количественную оценку влияния строительства эскалаторных тоннелей на здания и сооружения и обосновывать меры их защиты.

3. Разработанные рекомендации по организации мониторинга деформаций породного массива и земной поверхности при сооружении эскалаторных тоннелей позволят повысить безопасность эксплуатации зданий и сооружений при их подработке эскалаторными тоннелями.

Апробация работы.

Результаты исследований докладывались на международном форуме-конкурсе молодых ученых «Проблемы недропользования»

(г. Санкт-Петербург, СПГГУ, апрель 2011 г.), международной научно-практической конференции «Современные проблемы геомеханики, маркшейдерии и геодезии при разработке месторождений полезных ископаемых и освоении подземного пространства» (г. СанктПетербург, СПГГУ, октябрь 2011 г.), на всероссийской научнопрактической конференции «Новые технологии в горном деле, геологическом и маркшейдерско-геодезическом обеспечении горных работ» (г. Санкт-Петербург, НМСУ «Горный», октябрь 2012 г.), на ХХI форуме «Неделя горняка-2013» (г. Москва, МГГУ, январь 2013 г.), на ХV Международном маркшейдерском конгрессе (г. Аахен, Германия, сентябрь 2013 г.) и на заседаниях кафедры маркшейдерского дела Горного университета (2011-2014 г.).



Pages:     || 2 | 3 | 4 |
 

Похожие материалы:

«Муляк Владимир Витальевич ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА И КОНТРОЛЯ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПО ПРОМЫСЛОВЫМ ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКИМ ДАННЫМ Специальность 25.00.17 – разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Москва - 2008 Организации, в которых выполнялась работа: Учреждение Российской академии наук Институт проблем нефти и газа, Нефтяная компания ОАО ЛУКОЙЛ. Научный консультант – академик ...»

«ЗАВЬЯЛОВ ВЛАДИМИР ВАСИЛЬЕВИЧ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯЦИОННОЙ ДООЧИСТКИ ПИТЬЕВЫХ ВОД 25.00.36 - Геоэкология /технические науки/ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Тюмень, 2004 2 Работа выполнена в Тюменском государственном нефтегазовом университете Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Шантарин Владислав Дмитриевич Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Смирнов Олег Владимирович кандидат технических ...»

«ТИШКИНА ВИТАЛИЯ БОРИСОВНА ГЕНЕЗИС БЛАГОРОДНОГО ОПАЛА В ВУЛКАНИТАХ СЕВЕРЯНСКОЙ СВИТЫ (ПРИМОРСКИЙ КРАЙ) Специальность 25.00.04 – петрология, вулканология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук Владивосток 2006 Работа выполнена в Дальневосточном геологическом институте Дальневосточного отделения РАН Научный руководитель академик А.И. Ханчук Официальные оппоненты член-корреспондент РАН В.Г. Сахно (ДВГИ ДВО РАН, г. Владивосток) член-корреспондент ...»

« Солпина Нина Гавриловна МНОГОУРОВНЕВОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ РЕКРЕАЦИОННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕРРИТОРИЙ Специальность: 25.00.36 – геоэкология, 25.00.33 – картография (географические науки) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Иркутск – 2007 Работа выполнена в Иркутском государственном университете и Институте географии им. В.Б. Сочавы СО РАН Научный руководитель: доктор географических наук Батуев Александр Раднажапович Официальные ...»

«Романов Матвей Тихонович ТЕРРИТОРИАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ХОЗЯЙСТВА СЛАБО ОСВОЕННЫХ РЕГИОНОВ (на примере российского Дальнего Востока) Специальность 25.00.24 – Экономическая, социальная и политическая география Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук Иркутск – 2007 Работа выполнена в Тихоокеанском институте географии ДВО РАН Научный консультант: академик РАН Бакланов Петр Яковлевич Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор Михайлов Юрий ...»

«Кудинов Владимир Владиславович ПРОГНОЗ ВЛИЯНИЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ НА НЕФТЬ И ГАЗ НА ГЕОЛОГИЧЕСКУЮ СРЕДУ ЮЖНОЙ ЧАСТИ ВОЛГО-АХТУБИНСКОЙ ПОЙМЫ Специальность 25.00.36 – геоэкология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук Ростов-на-Дону, 2006 Работа выполнена в Астраханском государственном техническом университете на кафедре геологии нефти и газа доктор геолого-минералогических наук, Научный руководитель: профессор Воронин Николай Иванович ...»

«ПЕТРОВ Юрий Владимирович ЭКОНОМИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИНВЕСТИЦИОННОЙ ПРИВЛЕКАТЕЛЬНОСТИ ТЕРРИТОРИИ ЮГА ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ Специальность 25.00.24 Экономическая, социальная, политическая и рекреационная география АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Пермь 2010 Работа выполнена на кафедре социально-экономической географии и природопользования Тюменского государственного университета Научный руководитель: доктор географических наук, профессор Осипов ...»

«ПАТУТИН Андрей Владимирович ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИНХРОННОГО НАПРАВЛЕННОГО ГИДРОРАЗРЫВА ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ДЕГАЗАЦИИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА Специальность 25.00.20 – Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Кемерово – 2014 Работа выполнена в лаборатории физических методов воздействия на массив горных пород Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институте ...»

«ОХЛОПКОВ МИХАИЛ НИКОЛАЕВИЧ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕРРИТОРИАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ АГРАРНОГО СЕКТОРА ЭКОНОМИКИ СЕВЕРНЫХ УЛУСОВ РЕСПУБЛИКИ САХА (ЯКУТИЯ) Специальность 25.00.24 – экономическая, социальная, политическая и рекреационная география АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Иркутск - 2011 Работа выполнена в ФГНУ Институт региональной экономики Севера доктор экономических наук, профессор Научный руководитель: Дарбасов Василий Романович доктор ...»

«Морозова Надежда Валентиновна ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ ИСКУССТВЕННЫХ СУШЕНЦОВ К ВЫЕМКЕ ПРИ РАЗРАБОТКЕ РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Специальность 25.00.22 Геотехнология (подземная, открытая и строительная) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Иркутск - 2014 Работа выполнена в Федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет (СФУ) Научный руководитель: ...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.