DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций

Поступления 25.09.2009

Материалы

загрузка...

Геомеханическая оценка надежности оснований шахтных копров в системе «копер - фундамент - ствол (устье) - основание»

Таиров Тимур Наилевич, 25.09.2009

 

4.1. Оценка асимметричного воздействия нагрузок на горную крепь от

окружающих зданий и сооружений. Расчет крепи в условиях

неравнокомпонентного поля напряжений

Расчет крепи вертикальных стволов глубиной до 50 м или устьев стволов регламентируется действующим СНиП II-94-80 «Подземные горные выработки», предусматривающим определение нормативных и расчетных нагрузок на крепь с учетом пригрузки от зданий и сооружений, расположенных вблизи ствола, а также выбор материала и установление размеров крепи. Существующая методика дополняется имитационным анализом надежности системы «Копер ( фундамент ( ствол (устье) ( основание» по фактору прочности крепи устья ствола.

В результате имитационного моделирования по схемам рис. 6, а, б, в установлены границы зоны влияния от копра, сооружений и зданий, размещаемых вблизи ствола (устья) с заданной надежностью, определена надежность осесимметричных нагрузок на горную крепь от вмещающего массива и асимметричных нагрузок, передаваемых смежными фундаментами. Полученные результаты свидетельствуют об универсальности метода Монте-Карло, как средства полноценной оценки надежности системы «Копер ( фундамент ( ствол (устье) ( основание». Вместе с тем действующая методика оценки воздействий на крепь, предусматривающая замену односторонней нагрузки (схема рис. 6, б) осесимметричной (схема рис. 6, в), нуждается в корректировке. Дело в том, что асимметричное нагружение ствола или устья ствола в зоне влияния шахтного копра, смежных зданий и сооружений сопровождается формированием неравнокомпонентного поля напряжений во вмещающем массиве.

Рис. 6. Расчетные схемы нагрузок на ствол (устье) в зоне влияния rc:

а ( осесимметричное нагружение от вмещающего массива (В. Г. Березанцев); б ( одностороннее нагружение PП от сооружений в зоне влияния (от фундаментов 1, 3 укосин копра и 2 ( здания подъемной машины); в ( осесимметричное нагружение односторонней нагрузкой PП; г ( асимметричное нагружение

В этой ситуации для оценки надежности крепи стволов глубиной до 50 м и устьев вертикальных стволов целесообразно реализовать известную методику, разработанную проф. Н. С. Булычевым. Расчет выполняется следующим образом: 1 ( находятся компоненты напряженного состояния по направлению максимальной и минимальной нагрузки; 2 ( устанавливаются коэффициенты передачи внешних нагрузок от грунтового массива на горную крепь; 3 ( определяются напряжения на контактах крепи; 4 ( вычисляются нормальные тангенциальные напряжения на внутреннем и внешнем контурах сечения крепи; 5 ( находятся изгибающие моменты, возникающие в крепи; 6 ( определяются продольные силы; 7 ( устанавливаются предельные значения продольных сил; 8 ( вычисляются коэффициенты запаса.

Особенности имитационного моделирования: исходные компоненты поля напряжения устанавливаются по нагрузкам, воздействующим на горную на крепь, в соответствии с указаниями СНиП II-94-80; пять случайных характеристик ( модули упругости и коэффициенты Пуассона грунта и крепи, удельный вес грунта генерируются по нормальному распределению, угол внутреннего трения ( по распределению Грамма-Шарлье; вычисляются 20 массивов случайных чисел, 19-й и 20-й массивы коэффициентов запаса по направлениям максимальных и минимальных напряжений; надежность оценивается по массивам случайных значений коэффициентов запаса как вероятность P(nз < 1).

Итоги детерминированного расчета для устья на глубине 20 м с толщиной крепи 0, 5 м:

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ НАГРУЗКА ОТ ЗДАНИЙ НА КРЕПЬ УСТЬЯ СТВОЛА, КПА, P = 10.47796; РАСЧЕТНАЯ ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ НАГРУЗКА 1, MПА, N1= .228352; РАСЧЕТНАЯ ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ НАГРУЗКА 2, MПА, N2= .2051957; КОЭФФИЦИЕНТЫ ПЕРЕДАЧИ НАГРУЗОК: KZ0= 1.331025 KZ11=-.6288911 KZ21=-2.346916; НАПРЯЖЕНИЯ НА КОНТАКТАХ КРЕПИ С МАССИВОМ: P0= .206094 P2=-4.680897E-03 Q2=-1.746832E-02; НОРМАЛЬНЫЕ ТАНГЕНЦИАЛЬНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ВНУТРЕННЕМ И ВНЕШНЕМ КОНТУРЕ КРЕПИ: SGVN(I)= 2.060702 SGNA(I)= 2.564198 SGVN(I)= 3.045578 SGNA(I)= 2.006238; ИЗГИБАЮЩИЕ МОМЕНТЫ, ПРОДОЛЬНЫЕ СИЛЫ, ЭКСЦЕНТРИСИТЕТЫ, ПРЕДЕЛЬНЫЕ (ДОПУСТИМЫЕ) ПРОДОЛЬНЫЕ СИЛЫ: MM( 1 )=-1.363636E-02 NM( 1 )= 1.503093 E0( 1 )=-9.072202E-03 NU( 1 )= 3.51617 MM( 2 )= 2.814881E-02 NM( 2 )= 1.64184 E0( 2 )= 1.714467E-02 NU( 2 )= 3.160351; КОЭФФИЦИЕНТЫ ЗАПАСА: NZ1= 2.33929 NZ2= 1.924883.

В табл. 7 в качестве примера приведены завершающие результаты имитационного моделирования ( массивы коэффициентов запаса в направлениях действия главных напряжений.

Таблица 7

Демонстрационные результаты моделирования крепи устья ствола

nз по направлению максимального напряжения nз по направлению минимального напряжения

0,943 1,215 1,230 1,233 1,386 1,396 1,408 1,410 1,415

1,428 1,543 1,544 1,557 1,568 1,575 1,629 1,644 1,686

1,689 1,692 1,698 1,703 1,739 1,742 1,789 1,804 1,807

1,809 1,815 1,817 1,844 1,861 1,874 1,878 1,888 1,888

1,899 1,905 1,906 1,909 1,911 1,919 1,962 1,978 1,989

2,008 2,033 2,057 2,060 2,079 2,098 2,110 2,110 2,127

2,135 2,178 2,187 2,206 2,213 2,234 2,250 2,254 2,313

2,330 2,388 2,400 2,410 2,416 2,431 2,447 2,450 2,473

2,496 2,502 2,531 2,557 2,585 2,586 2,595 2,619 2,647

2,651 2,657 2,666 2,673 2,678 2,690 2,692 2,698 2,699

2,699 2,747 2,755 2,769 2,775 2,795 2,796 2,801 2,830

2,954 2,973 2,980 2,997 3,021 3,124 3,136 3,225 3,250

3,330 3,358 3,362 3,367 3,430 3,462 3,584 3,594 3,639

3,652 3,684 3,709 3,740 3,963 4,020 4,023 4,351 4,484

4,539 4,635 4,792 4,803 4,893 4,944 5,389 5,543 5,586 0,672 0,906 0,957 0,982 1,032 1,052 1,058 1,071 1,098

1,140 1,141 1,142 1,162 1,206 1,206 1,254 1,258 1,274

1,282 1,310 1,315 1,329 1,347 1,353 1,374 1,385 1,388

1,396 1,431 1,457 1,461 1,464 1,475 1,485 1,506 1,509

1,523 1,524 1,524 1,548 1,567 1,570 1,577 1,591 1,599

1,606 1,626 1,637 1,643 1,691 1,700 1,704 1,710 1,711

1,743 1,760 1,802 1,820 1,820 1,825 1,832 1,878 1,894

1,898 1,907 1,915 1,925 1,935 1,936 1,948 1,956 2,020

2,063 2,085 2,093 2,107 2,107 2,112 2,119 2,141 2,142

2,160 2,161 2,201 2,202 2,206 2,210 2,220 2,224 2,247

2,286 2,292 2,301 2,312 2,325 2,363 2,384 2,387 2,398