Геомеханическая оценка надежности оснований шахтных копров в системе "Копер - фундамент - ствол (устье) - основание"

Таиров, Тимур Наилевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Геомеханическая оценка надежности оснований шахтных копров в системе "Копер - фундамент - ствол (устье) - основание"
ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Геомеханическая оценка надежности оснований шахтных копров в системе "Копер - фундамент - ствол (устье) - основание""

На правах рукописи

Таиров Тимур Наилевич 0034659иь

ГЕОМЕХАНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ОСНОВАНИЙ ШАХТНЫХ КОПРОВ В СИСТЕМЕ «КОПЕР - ФУНДАМЕНТ - СТВОЛ (УСТЬЕ) - ОСНОВАНИЕ»

Специальность 25.00.20 — «Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Г г.

- «пр

"С9

Екатеринбург - 2009

003465906

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Половов Борис Дмитриевич Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Зотеев Олег Вадимович кандидат технических наук Борисов Вячеслав Анатольевич

Ведущая организация - ОАО Институт «Уралгипроруда»

Защита состоится 29 апреля 2009 г. в 14-30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.280.02 при ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30, 2-й учебный корпус, ауд. 2142.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Уральского государственного горного университета.

Автореферат диссертации разослан «27» марта 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В. К. Багазеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Копры, возводимые над шахтными стволами, являются главными горнотехническими сооружениями шахтных комплексов, определяющими эффективность работы строящихся и эксплуатируемых предприятий. «Отказы» шахтных копров могут привести к весьма тяжелым экономическим, социальным и экологическим последствиям, поэтому копры по уровню требований к капитальным и эксплуатационным свойствам объекта относятся к сооружениям наивысшего класса ответственности. Тем не менее практика показывает, что существующие методы проектирования шахтных копров не гарантируют их безаварийную эксплуатацию. При этом характерной причиной отказов копров являются деформации их оснований.

Специальные методы оценки надежности сооружений, практикуемые в строительной отрасли, в силу многообразия конструкций копров и особенностей их эксплуатации, не могут без определенной корректировки применяться для геомеханического анализа оснований шахтных копров. Кроме того, следует учесть сложность выполняемых расчетов, необходимость проведения продолжительных экспериментов или наличия достоверной аналоговой документации. Таким образом, разработка методов геомеханической оценки надежности оснований шахтных копров на основе современных достижений в области теории риска и их программная реализация, доступная широкому кругу пользователей, является весьма актуальной проблемой.

В соответствии с изложенным целью диссертации является разработка методов геомеханического анализа оснований шахтных копров, отражающих нестабильность природных условий, нагрузок,' воздействий и характеристик конструкционных материалов в системе ««Копер - фундамент - ствол (устье) -основание».

Объект исследований - шахтные копры рудников, шахт, подземных предприятий и сооружений.

Предмет исследований - методы геомеханической оценки оснований шахтных копров.

Основная идея работы - имитационный анализ параметров оснований шахтных копров в системе «Копер - фундамент - ствол (устье) - основание» с формированием вариантов для последующего многовариантного проектирования.

Основные задачи исследований:

1) совершенствование методов получения информации, отражающей нестабильность массива, слагающего основание шахтных копров, нагрузок и воздействий на основания, характеристик конструкционных материалов;

2) разработка обобщенных методик оценки надежности оснований по несущей способности и деформациям методом Монте-Карло в системах «Копер -фундамент - ствол (устье) - основание»;

3) реализация имитационного моделирования надежности оснований шахтных копров в системе «Копер - фундамент - ствол (устье) - основание» с учетом ее отличительных особенностей;

4) доказательство возможности, целесообразности и универсальности имитационного моделирования для оценки надежности оснований шахтных копров.

Методы исследований. В диссертации использован комплекс, включающий обобщение результатов ранее выполненных исследований, методы меха-,ники горных пород (грунтов) и вероятностно-статистические методы, имитационное моделирование.

Защищаемые научные положения:

1. Геомеханическая оценка надежности оснований шахтных копров в системе «Копер - фундамент - ствол (устье) - основание» должна выполняться методом Монте-Карло с генерацией:

- физико-технических характеристик грунтов оснований, нагрузок и воздействий по универсальному закону распределения Грамма-Шарлье или Эд-жворта и экспоненциальному закону;

- показателей перегрузки и условий работы сооружения по левому и правому срезанным нормальным распределениям в «трехсигмовом» интервале;

- плотности и удельного веса грунтов, характеристик конструкционных материалов и геометрических параметров конструкций по нормальному закону;

2. Надежность системы «Копер - фундамент - ствол (устье) - основание» следует оценивать дифференцированно по характеру передачи нагрузок от копра, окружающих зданий и сооружений на основание и устье ствола с учетом степени асимметрии нагружения.

3. Для оценки надежности оснований копров в геомеханических ситуациях, когда основание неоднородно, пригрузка основания с разных сторон фундамента шахтного копра неодинакова, сооружение расположено вблизи откоса или котлована, целесообразно использовать совокупность (пучки) криволинейных поверхностей скольжения, ограничивающих призмы выпирания или скольжения, составленных из двух сопряженных круглоцилиндрических поверхностей, имеющих равную производную в точке касания.

Достоверность защищаемых научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается данными вероятностно-статистического анализа, сходимостью полученных результатов исследований с данными практики проектирования шахтных копров.

Научная новизна результатов исследований состоит:

- в обосновании набора рациональных законов распределения случайных входных параметров и области их применения в моделях расчета надежности оснований;

- разработке обобщенных методик статистического моделирования надежности оснований по несущей способности и деформациям, отражающих отличительные особенности систем «Копер - фундамент - ствол (устье) - ос-

нование» и включающих новые процедуры генерации исходной табличной и графической информации по методу Монте-Карло;

- получении вариантных вероятностных оценок надежности или риска в системах «Копер - фундамент - ствол (устье) - основание», дифференцируемых по фактору передачи нагрузок на устье ствола или ствол.

Практическая значимость работы заключается в формировании моделей, алгоритмов и программ для проведения имитационного геомеханического анализа оснований шахтных копров, в т.ч. исходной табличной и графической информации нормативного характера.

Реализации результатов работы. Результаты диссертации направлены проектным организациям г. Екатеринбурга: ОАО «Уралгипроруда», ОАО «Уралгипрошахт».

Результаты работы могут предназначены организациям и предприятиям, ведущим проектирование, строительство и эксплуатацию шахт, рудников и подземных сооружений.

Личный вклад автора диссертации заключается в сборе и обобщении материалов, постановке задач исследований, выполнении исследований, формулировании научных положений, выводов и рекомендаций диссертации, разработке программного обеспечения.

Апробация. Содержание и основные результаты исследований обсуждались на Уральской горнопромышленной декаде 3-13 апреля 2006 г., Международной конференции «Проектирование, строительство и эксплуатация комплексов подземных сооружений» 2007 г., Уральской горнопромышленной декаде 14 - 23 апреля 2008 г. (г. Екатеринбург), семинарах кафедры шахтного строительства УГГУ (2007, 2008, 2009 гг., г. Екатеринбург).

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в четырех работах.

Структура и объем работы. Работа включает общую характеристику (введение), четыре главы, выводы и рекомендации, список литературы из 93 наименований. Объем работы составляет 194 страниц машинописного текста, в т. ч. 61 таблицу и 54 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Аналитический обзор изученности вопроса

Анализ изученности вопроса выполняется по направлениям: система «Копер - фундамент - ствол (устье) - основание»; методы расчета оснований зданий и сооружений; вероятностные подходы в геомеханике.

Мировая и отечественная практика строительства и эксплуатации промышленных и городских сооружений доказала, что комплексный анализ системы «сооружение - фундамент - основание» является обязательным условием разработки надежных решений по фактору аварийности оснований. Разумеется, в этом плане система «Копер - фундамент - ствол (устье) - основание» не является исключением, причем комплексная оценка системы должна учитывать

специфические, технические и геотехнические особенности эксплуатации шахтных копров, наиболее существенными из которых являются:

- разнообразие систем «Копер - фундамент -ствол(устье) - основание» по назначению, конструктивному исполнению, используемым материалам, природным, техническим и экономическим условиям строительства и эксплуатации;

- передача нагрузок непосредственно на крепь шахтного ствола и генерация дополнительных нагрузок на ствол от фундаментов и сооружений, расположенных вблизи устья ствола;

- разнообразие оснований по составу, свойствам горных пород, структуре, характеру залегания, наличие специфических горных выработок и инженерных коммуникаций (вентиляционных каналов, трубно-кабельных коллекторов и др.);

- формирование воронки депрессии с последующими деформациями массива горных пород в зоне коры выветривания.

В целом теоретический и практический аппарат расчета оснований, созданный на сегодняшний день, позволяет решать широкий круг задач по проектированию оснований зданий и сооружений в различных природных и технических условиях, в т. ч. является исходным материалом для оценки надежности оснований шахтных копров. Нельзя не отметить существенный вклад в теорию расчета оснований, который внесли отечественные ученые: Абелев М. Ю., Бел-зецкий С. И., Березанцев В. Г., Веселов В. А., Герсеванов Н. М., Горбунов-Посадов М. И., Далматов Б. И., Иванов П. Л., Карлович В. М., Кругов В. И., Лушников В. В., Малышев М. В., Маслов Н. Н., Паукер Г. Е., Смородинов М. И., Соколовский В. В., Сорочан Е. А., Тер-Мартиросян 3. Г., Трофименков Ю. Г., Ухов С. Б., Флорин В. А., Швец В. Б., Швецов Г. И., Цытович Н. А., Яро-польский И. В. и др.

Вероятностные подходы к геомеханическому анализу оснований отражены в работах Болотина В. В., Бугрова А. К. и Шилина В. Г., Ермолаева Н. Н. и Ми-хеева В, В., Муллера Р. А., Половова Б. Д., Речицкого В. И. и Корябина И. А., Ржаницына Р. А., Синицына А. П., Стрелецкого Н. С., Тимашева С. А., Хруста-лева Л. Н., Швеца В. Б., Шейнина В. И. и др. В частности, доказана эффективность имитационного моделирования по методу Монте-Карло, что позволяет принять его в качестве основного инструмента исследований по тематике диссертации. Многовариантность получаемых вероятностных решений, сопровождающаяся оценками надежности, обусловливает возможность их оптимизации, исходя из экономической и социальной безопасности, например, по критериям и моделям, разработанным в УГГУ, включающим составляющие «цена рисков» и «мониторинг». Последний, предусматривая прогноз развития геомеханических ситуаций во времени, может служить ключом к решению проблемы надежности с постепенными отказами системы «Копер - фундамент -ствол (устье) - основание».

Таким образом, в области геомеханического анализа оснований получены весьма важные теоретические и практические результаты. Вместе с тем непосредственно тематика оценки надежности оснований шахтных копров не изучена. Учитывая эффективность и перспективы имитационного моделирования

в связи с бурным развитием ЭВМ, необходимо провести специальные исследования по совершенствованию методов получения исходной информации нестабильного характера, разработать и реализовать имитационные методики оценки надежности оснований, доказать возможность, целесообразность и универсальность применения метода Монте-Карло в специфических условиях системы «Копер - фундамент - ствол (устье) - основание».

2. Методика оценки надежности оснований шахтных копров

Методика оценки надежности оснований шахтных копров в контексте метода Монте-Карло формируется в два этапа: 1 - получение достоверной информации о состоянии и свойствах грунтового массива на основе статистической обработки результатов испытаний; 2 - формирование обобщенного комплекса процедур для проведения имитационного анализа системы «Копер -фундамент - ствол (устье) - основание».

Действующий ГОСТ 20522-96 «Грунты. Методы статистической разработки результатов испытаний» регламентирует методику статистического оценивания грунтов оснований в предположении нормального (логарифмически нормального) закона распределения случайных величин. Такой подход привычен и понятен, однако приемлем далеко не всегда. Более того, в контексте метода Монте-Карло, ставящего повышенные требования к качеству исходной информации, параметрическое оценивание на базе нормального закона распределения может привести к серьезным просчетам.

Отличительные особенности разработанной методики статистического оценивания грунтов оснований, ориентированные на непараметрическое оценивание и поясняемые конкретными примерами (оценка закона распределения случайных величин и однородности выборок), приведены в табл. 1, 2, 3, рис.1. В частности, серия исследований характеристик грунтов по критерию %2 позволила установить преимущества универсальных законов распределения Грамма-Шарлье и Эджворта.

Таблица 1

Методики статистического оценивания грунтов оснований

По ГОСТ 20522-96 (параметрические методы) Принятая (непараметрические методы)

1 2

Используются три статистики: среднее выборочное, стандарт, коэффициент вариации Используются статистики: среднее выборочное, стандарт, коэффициент вариации, асимметрия, эксцесс, вариационный размах, центральные моменты до 6-го порядка включительно

Критерием, определяющим необходимость разделения грунтового массива на однородные элементы, является допустимый коэффициент вариации, равный 0,15 для физических характеристик, и 0,3 - для механических Используется непараметрический «[/-критерий Уилкоксона, Манна, Уитни»

Окончание таблицы 1

1 2

Расчетные характеристики грунтов вычисляются по нормативным (средним выборочным) характеристикам, деленным на «коэффициент надежности по грушу». Последний является функцией показателя точности, устанавливаемого в зависимости от коэффициента вариации, /-коэффициента (с числом степеней свободы к = и - 1 и задаваемой достоверностью а) и числа определений характеристики п Необходимость разделения характеристик грунтов на нормативные и расчетные при оценках надежности оснований методом Монте-Карло отпадает

Если коэффициент вариации V характеристики превышает 0,4, ее нормативное и расчетное значения рекомендуется вычислять с использованием логарифмически нормального закона распределения. Соответственно для V <> 0,4 - нормальное распределение Закон распределения устанавливается по критерию х2

Отбраковка грубых погрешностей выполняется по критерию «трех сигм» в предположении нормальности распределения характеристик грунтов Отбраковка грубых погрешностей выполняется по неравенству Бьенэмэ-Чебышева

Действующим стандартом не предусматривается статистическая оценка характеристик грунтов - функций нескольких случайных аргументов Предусматривается статистическая оценка характеристик грунтов - функций нескольких случайных аргументов

Таблица 2

Теоретические и фактические частоты распределений удельного веса грунта.

Критерии х2

Фактические частоты Закон распределения случайных величин

нормальный лопнор-мальный Грамма-Шарлье уточненный Грамма-Шарлье (по пяти членам ряда) Эдасворта Вейбулла экспоненциальный Релея

3 1,995 8,735 2,122 2,251 2,600 0,546 12,000 36,590

5 6,796 0,934 6,215 6,437 3,912 4,341 9,000 13,160

13 13,170 4,911 12,517 12,011 13,082 10,941 7,000 0,260

17 14,530 12,798 14,868 15,277 13,768 15,086 5,000 17,523

9 9,130 16,578 9,923 9,912 12,210 12,173 4,000 4,041

3 3,270 10,680 3,329 3,092 3,753 5,500 3,000 3,110

х2 1,426 44,410 1,040 0,933 1,120 91,176 48,721 71,980

Таблица 3

Оценивание однородности двух выборок объемом т = 8 и п = 8

Операция Результат

1 2

Ввод: выборка 1 выборка 2 7 14 22 36 40 48 49 52 3 5 6 10 17 18 20 39

Окончание таблицы 3

1 2

Формирование вариационного ряда Я(/) Я(!) = 3 Я(2) = 5 Я(3) 6 Я(4) = 7 Я(5) = 10 Я(6) = 14 Я(7) = 17 //(8) - 18 Я(9) = 20 Я(10) = 22 Я(11) = 36 Я(12) - 39 Я(13) = 40 Н(14) = 48 Я(15) = 49 Я(1б) = 52

Ранжирование вариационного ряда /?(!)= 1 К(2) = 2 Ю) = 3 Л(4) = 4 Д(5) « 5 Д(6) = 6 Л(7) = 7 ВД - 8 Я(9) - 9 Д(10) - 10 Д(11) - 11 12) - 12 Л(!3)-"13Л(14) = 14Я(]5)=15Д(1б) = 16

Метка второй выборки 3,0001 5,0001 6,0001 10,0001 17,0001 18,0001 20,0001 39,0001

Формирование вариационного ряда £(0 с метками второй выборки £(1) = 3,0001 £(2) = 5,0001 £(3) = 6,0001 £(4) - 7 £(5) = 10,0001 Е(6) = 14 £(7) = 17,0001 £(8) = 18,0001 £(9) = 20,0001 £(10) = 22 Е(11) = 36 £(12) = 39,0001 £(13) = 40 £(14) -48 £(15) = 49 £(16) -52

Определение суммы рангов первой выборки по условию: £(0-Я(0 = 0 т 2ЗД,) = 89 '1=1

Определение суммы рангов второй выборки по условию: £(0 - НО) > 0 п гадо» 43 '2-1

(/-статистики и\=тп+й,5т{т+\у-Я{= 11, £/2=ти+0,5и(л+1)-Д1=53

С/-крит.=13 при а = 0,025 Л^ так как 11 <13, гипотеза отвергается

Среднее выборочное 23,75; стандарт 3,20; Среднее выборочное 470,4; стандарт 166,3;

асимметрия -0,137; эксцесс-0,039 асимметрия -0,0794; эксцесс-0,7376

Рис. 1. Гистограммы распределений характеристик грунтов - функций случайных аргументов, полученные методом Монте-Карло

На рис. 2 представлена укрупненная блок-схема УГГУ, характеризующая порядок и процедуры имитационного моделирования. Три дополнительные процедуры - генерация табличной информации, генерация графической информации, генерация случайных чисел Лу, распределенных по законам Грамма-Шарлье и Эджворта, усовершенствованные в диссертации, существенно расширяют область применения метода Монте-Карло в плане оценки надежности оснований шахтных копров.

Генерация табличной и графической информации позволяет использовать таблицы и графики действующих нормативных документов, при этом «локальные» подпрограммы, обеспечивающие генерацию, вводятся в основную программу оценки надежности основания.

Пуск

Г)

! Объявлений процедур-подпрограмм /

/ Ввод

постоянных параметров

Ввод случайных параметров

Расчет по детерминированным и средним значениям входных параметров

-у-

Розыгрыш входных случайных чисел

Получение выходных массивов (имитационное моделирование)

Отбраковка грубых погрешностей по неоавенству Бьенэмэ-Чебышева

Не

Отбраковка грубых погрешностей по физической сущности параметра

Статистическое оценивание выходных параметров

Постооение гистограмм

Оценка закона распределения

Вычисление надежности и риска

С Конец 3

Рис. 2. Процедуры имитационного моделирования

Генерация случайных чисел, распределенных по универсальным законам Грамма-Шарлье и Эджворта, выполняется численным методом по пяти и семи членам соответствующих рядов с учетом соотношения Яу - + х:

1 1 Цз 1 Ц4 1 Ц5 Цз

г, = -<1+Ф(Дн))----ФоР)(Дн>+— (--3)фоР)(Я„)--(--10 — )фо(4)(Д„)+

2 3! а3 4! ст4 5! а5 а3

1 Иб Ц4

+ —<— - 15 — + 30)фЛА.) + ...;

б! а0 и 1 Из

3! а3

1 Ц4 ю из фо(2>(й„) + — (--3)фот(Лн) +--фо15)(д„) -

4! а"

6! а"

1 ц5 цз 35 цз И4 280 ц33 - (--1 0-)фо(4)(Л„)---(— - 3)ф0(6)(Л„)--(—) <ро(8)(Ля)+.

где Лу - генерируемое случайное число; Лн - значение, устанавливаемое численным методом; х ~ среднее выборочное; .у - стандарт; г, - равномерно распределенное число, задаваемое датчиком ЭВМ; Ф(Л„) - интеграл вероятности; Цз, Ц4, р5, - центральные моменты порядка с третьего по шестой; фо(Ян) =

= (2 я)~°,$ехр(- 0,5 2); фо(2>0?н) = (Я„2 - 1) <ро(Д«); Фо0)( К) = - №,3-3 Я„)Фо(Я„); Фо(4,( Д„) = = (Ли4-6 Л„2+3)фо(Л„); <ро(3)( -ВД = - (Л„5-! 0 Л„3+15 Лн>ф0(А«); Фо(6)( А„) = (Д„6-15 А„4+45 Я„2--15)<ро(йн); Фо(7)( А„) = Ч Л„7-21 Л»5+105Л„3-105/г„)фо(Д„); фо(8>(й») = (й„8- 28 Я„6+ 210А„4-- 420 й„2 +105) ф0(Я„); ФоСТ( А„) = - №-36 А„'+378 Л„5-ШО йн3+945 Л„)фо(Л„).

Скорость генерации составляет около 200 чисел в секунду*.

3. Оценка надежности оснований в системе «Копер - фундамент - ствол (устье) - основание»

В главе рассмотрены наиболее типичные задачи классического характера: оценка расчетного сопротивления грунта основания; определение несущей способности основания; оценка предельного давления на основание от фундамента глубокого заложения «колодец-оболочка»; расчет осадок оснований методами послойного суммирования и линейно деформируемого слоя; комплексная оценка надежности основания башенного копра. Проведенные исследования построены по единой логической схеме: «постановка задачи - особенности моделирования - детерминированное решение — собственно имитационное моделирование - фиксация уровней надежности - анализ результатов». В силу ограничений на объем автореферата в краткой форме рассматриваются три задачи, позволяющие получить достаточно полное представление о существе и универсальности разработанной методики оценки надежности оснований, а также об эффективности новых процедур имитационного моделирования.

3.1. Несущая способность основания

Несущая способность основания оценивается согласно СНиП 2.02.01-83* по формулам:

«3 = ^ (.ГсК/у„Г1; К =

Ь' = Ъ-2еь\ Г = / - 2 4Г = 1 - 0,25 / Т1; = 1 + 1,5 / ц; ^ = 1 + 0,3 / т\,т\ = I'/ Ь\

где - расчетная нагрузка на основание; ии - сила предельного сопротивления основания; ус - коэффициент условий работы; у„ - коэффициент надежности по назначению сооружения; Ь' и Г - соответственно приведенные ширина и длина фундамента; еь и е, - соответственно эксцентриситеты приложения равнодействующей нагрузок в направлении поперечной и продольной осей фундамента; у( и у 1 - расчетные значения удельного веса грунтов, находящихся в пределах возможной призмы выпирания соответственно ниже и выше подошвы фундамента; с/ - глубина заложения фундамента; с\ - расчетное значение удельного сцепления фунта.

Особенности моделирования:

- в программу имитационного моделирования введена таблица «коэффициентов несущей способности Л^, Ыч, Ысу>, включенная в СНиП 2.02.01-83*;

* ЭВМ «Гщ^и БЬтепэ АМ1Ш XI» 0те1 Соге (ТМ) 20ио СРи 2,1 СНг НАМ 2046 МЬ).

- случайные величины: текучесть, плотность грунта, плотность материала фундамента - распределены по нормальному закону; пористость и равнодействующая всех вертикальных нагрузок - по закону Грамма-Шарлье; значения частных коэффициентов запаса вводятся в вероятностную модель двумя параметрами одностороннего нормального распределения (среднее значение приравнивается единице, стандарт составляет (к3 - 1)/3).

Результаты детерминированных расчетов:

ср = 0,3277196 рад., с = 18,67 кПа (с учетом коэффициента надежности по грунту); Щ = = 0,448311, = 2,636337, Ыс = 4,823395; Ии = 278,5719 кН (с учетом коэффициентов у„ у„); Р» = 262,12 кН; Коэффициент запаса 1,062765.

Результаты имитационного моделирования приводятся в табл. 4,5.

Таблиц 4

Значения <р; и С/ с учетом коэффициентов надежности по грунту, ус1,

Угол внутреннего трения, град-

Удельное сцепление, кПа

21,85 20.21 20,07 20,33 20,74 21,46 22,14 21,51 21,24 20,05 20,73 21,29 22,26 21,27 21,78

20.71 21,50 20,69 21,12 20,32 20,18 21,08

19.72 18,44 21,21 21,30 19,92 20,78 20,39 20Д

19,25 21,01 22,62 20,92 19,43 19,69 20,48 20,57 20,35 19,71 21,74 19,89 21,94 21,05 19,60

19,37 18,77 18,54

21.17 20,74 19,83 19,77 21,31 21,01 20,81 19,82 20,73

20.18 22,17 18,13

20,87 21,16 21,18 19,18 20,63 20,20 20,75 19,94 22,59 21,15 21,06 21,42 22,07 20,13 19,24

22,15 18,

21,04 21

20,10 21

21,62 22,'

21,02 21

19,77 21;

19,32 21,

20,31 20,

21,46 21,

21,56 21.

21,85 20,

20,95 18,

20,41 20,

20,62 19, 21,48 21,

19 21,25

,03 21,40

,77 20,46

,92 21,06

,04 20,54

86 19,49

,50 20,44

,57 21.61

,01 22,78

,29 21,83

96 20,72

,33 18,13

,19 19,67

,10 20,77 ,89 21,57

18.73 20,03 22,50 21,92 21,49 20,40 21,08 22,34 20,83

20.74 20,42 20,16 20,67 19,44 22,11

22,20 25,88 21,34 21,99 20,47 28,41 29,99 26,59 23,30 23.74 25,39 21,63 33,63 26,30 32,83

28,59 28,46 24,66 20,72 18,63 20,75 18,02 18,33 25,55 28,83 23,92 22,71 21,68 21,65 28,24

28,11 17,07

25,13 16,66

24,22 21,92

21.39 24,96 21,61 18,82 19,33 19,84 25,33 21,04

20.40 30,01 26,99 28,13 20,76 22,77 25,71 26,85 31,61 25,37 27,88 21,03 19,16 21,51 21,96 19,23

28,50 27,67

22,36 17,06

21,01 24,95

28.25 27,88 29,59 20,87 25,82 22,38 23,19 21,49 22,74 22,33 32,96 21,97 18,79 28,40 28,42 18,43 27,56 16,70 25,82 20,70 20,12 21,50

17.26 24,57

20,75 26,26 28,83 31,64 21,06 24,28 21,57 22,97 22,53 22,04 24,27 22,89 17,71 21,38 18,74

25,69 19,60 18.17 29,94

25.43 22,27 23,58 28,87 29,87 23,39 24,04

17.44 25,25 20,37 21,13

23,56 26,37

28.40

28.41 23,31 18,27 32,90 29,73 18,22 20,86 21,82 22,39 24,54 20,63 22,96

Таблица 5

Вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания и коэффициент запаса

кН «3

536,64 483,85 467,00 322,88 428,30 709,21 316,70 491,87 333,30 0,92 1,07 1,15 1,18 1,20 1,21 1,21 1,23 1,27

462,94 555,56 502,29 309,66 524,31 392,10 469,98 463,71 453,51 1,27 1,29 1,32 1,33 1,35 М7 1,38 1,39 1,40

411,68 448,53 566,70 279,71 477,65 431,21 554,06 431,56 609,21 1,42 1,42 1,43 1,43 1,46 1,46 1,49 1,49 1,49

372,79 475,11 480,07 514,50 347,33 541,02 663,22 547,69 628,07 1,50 1,53 1,54 1,55 1,56 136 1,57 1,59 1,60

441,52 426,12 391,63 431,56 548,04 476,34 481,75 435,19 536,55 1,60 1,62 1,62 1,63 1,63 1,64 1,65 1,65 1,65

532,32 466,03 353,33 374,00 485,02 405,05 595,87 424,58 374,63 1,66 1,68 1,68 1,68 1,70 1,71 1,72 1,73 1,73

691,54 417,80 493,52 383,18 499,58 362,16 563,40 496,10 635,32 1,75 1,76 1,77 1,78 1,78 1,79 1,80 1,80 1,81

601,07 337,57 495,38 601,34 384,21 454,04 484,44 593,55 661,31 131 1,82 1,82 1,82 133 1,83 1,84 1,84 1,85

561,12 313,89 497,86 595,67 678,02 472,19 487,56 786,70 394,53 1,85 1,85 1,85 1,85 1,86 1,86 1,87 1,88 1,88

419,78 599,19 371,40 494,27 521,77 560,71 499,83 572,23 451,52 1,89 1,89 1,90 1,90 1,91 1,91 1,92 1,93 1,94

508,84 554,10 564,60 401,82 567,42 441,87 540,96 507,57 459,54 1,94 1,95 1,96 1,99 2,00 2,03 2,05 2,05 2,06

504,71 409,45 486,62 488,29 580,44 366,42 317,88 241,68 427,60 2,06 2,08 2,09 2,09 2,09 2,11 2,11 2,12 2,13

625,67 475,09 654,23 486,58 549,35 440,19 347,67 407,22 484.48 2,14 2,14 2,15 2,15 2,16 2,16 2,18 2,20 2,21

578,39 408,23 473,01 510,99 432,75 444,96 364,23 420,80 391,91 2,26 2Д7 2,27 2,28 2,29 2,29 2,32 2,38 2,39

705,64 509,77 359,53 302,12 333,01 544,47 480,58 478,74 559,20 2,42 2,49 2,52 2,53 2,58 2,64 2,69 2,70 3,00

Уровень надежности по условию Ди3> 1) составляет 0,992.

3.2. Предельное (критическое) давление па основание фундамепта глубокого заложения «колодец-оболочка»

На рис. 3, 4 приведены теоретическая эпюра распределения предельных напряжений по поверхности конического уплотненного ядра под фундаментом глубокого заложения «колодец-оболочка» (В. Г. Березанцев) и график для определения коэффициента Вк в формуле для расчета средней интенсивности критической нагрузки а*- В* у с1, здесь Вк - функция угла внутреннего трения <р и относительного заглубления фундамента /г / Л; у - удельный вес грунта; й -внешний диаметр «колодца-оболочки».

Кривые Ыс1 аппроксимируются с запасом 1,03 •*■1,07 кубичными сплайнами:

ш-4 - 40,85859 + 8,076771 -(ф - 26) - 0,208422 (ф - 26)2 + 0,041562(ф - 26)3;

Вх_ „,м = 89,44445 + 5,828514(ф - 26) + 0,452743-(ф - 26)2 + 0,0589225(ф - 26)3;

5«. ш-п = 120,9594 + 15,67901 <9 - 26) - 0,649832 (<р - 26)2 + 0,136269(ф - 26)3;

Як, №16= 159,8483 + 18,36599(ф -26) + 0,031084(ф - 26)2 +• 0,137312(ср -26)3;

Вк №20 = 194,0406 + 41,53954 (<р - 26) - 3,802266(ф - 26)2 + 0,341959(ф - 26)3;

Дс, ш-2* = 245,2526 + 31,35218(ф - 26) - 0,842346(ф - 26)2 + 0,234638(ф - 26)3;

= 276,2122 + 44,76545-(ф - 26) - 2,729969(ф - 2 б)2 + 0,3630048-(ф - 26)3;

Рис. 3. Теоретическая эпюра распределения предельных напряжений по Рис. 4. График для определения поверхности конического уплотнен- коэффициента Вх

ного ядра под фундаментом

В табл. 6 приведены исходные данные и результаты генерации коэффициентов Вк и выходной случайный массив предельных давлений на основание.

Таблица 6

Исходные данные. Отсортированные демонстрационные результаты_

Исходные данные:

_h = 7 м; d= 3 и; <рст = 30°; S. = 2°; А, = 0,256; Во = 0,1;уа = 25 кН/и1; S, = 3 kWm'_

_ёа_

77,3 77,3 77,4 78,1 78,9 82,3 82,3 83,2 83,5 83,5 84,0 85,2 85,8 85,9 87,2 87,3 87,6 87,7 87,8 87,9 89,3 90,6 90,9 91,0 91,2 91,4 92,6 92,9 93,7 93,9 94,7 95,5 95,5 96,1 96,3 96,5 96,7 97,1 7,2 97,4 97,6 97,6 97,9 98,0 98,1 98,2 99,2 99,5

100.4 100,6 100,9 100,9 101,3 101,5 101,7 102,0 102,0 102,5 ¡02,6 ¡02,9 103,0 ¡03,0 ЮЗ,6 103,7 104,7 104,9 105,0 105,1 105,4 105,6 106,1 106,1 106,1 106,1 107,8 108,2 108,2 108,3

108.5 108,6 108,6 109,4 110,0 110,2 110,4 110,7 110,8 111,0 112,2 112,5 112,5 112,7 112,7 113,4 113,5 113,8 113,9 114,9 115,0 115,0 115,9 115,9 116,5 116,7 116,9 119,3 119,8 120,2 120,7 121,3 121,4 121,8 122,4 123,6 124,4 124,6 124,8 125,1 125,2 127,8 128,7 132,9 133,6

_134,0 134,4 134,9 138,3 140,5 140,7 144,1 150,9 151,3 151,4 155,4 ¡84,6_

_кПа__

4562.6 4666,1 4935,8 5014,4 5043,5 5149,0 5220,5 5303,4 5549,2 5566,6 5656,5 5677,7

5831,7 5977,1 5983,2 5988,5 5996,8 6001,6 6048,6 6086,8 6141,1 6152,3 6167,9 6185,2

6209,4 6285,4 6417,8 6449,5 6463,9 6525,3 6542,5 6641,5 6660,1 6674,8 6688,5 6695,0 6696,9

6733.7 6795,1 6835,5 6843,9 6875,6 6886,9 6897,2 6930,8 6951,9 6961,4 7004,7 7032,9

7081.8 7132,7 7167,9 7251,4 7262,5 7271,3 7291,2 7344,6 7347,4 7366,2 7433,9 7499,1

7505,6 7518,8 7524,8 7566,9 7576,6 7687,9 7705,6 7801,6 7856,6 7875,0 7909,9 7932,2

7958,7 7965,8 8014,0 8044,5 8045,1 8103,2 8115,9 8127,1 8127,5 8186,8 8230,2 8235,9 8285,5

8358,9 8389,0 8473,1 8485,6 8552,0 8594,8 8610,5 8632,8 8659,7 8769,7 8786,7 8872,3

8908,4 9090,1 9125,4 9171,4 9247,6 9281,9 9315,8 9341,2 9432,9 9448,7 9480,5 9509,4

9813.9 9817,3 9884,5 9980,0 10044,3 10086,7 10392,5 10663,1 10677,5 10699,9 10773,4 10855,4

10952,6 11348,4 11514,6 11653,4 11944,9 12128,3 12136,1 12169,5 12184,9 12186,3 13333,9

_13593,1 13979,1_

С надежностью 0,95 г-е значение критического давления i = = INT(0,95-135) + 1 = 129, соответственно критическое давление ак ш = 12136,1 кПа (в табл. 6 выделено полужирным шрифтом).

3.3. Осадка основания башенного копра с фундаментом кольцевой формы

Оценка осадки является обязательным компонентом комплексного расчета оснований башенного копра. Осадка основания копра S устанавливается по формулам-.

S = SG + SU + S„-, Sc={W)a%Wr(\-v2)r]; S«=rtQ; Sr=Ti-r2(l-v2)(32Ä)-',

где So - осадка центра фундамента сооружения от вертикальных нагрузок на основание; SM - осадка центра фундамента сооружения от моментных нагрузок; S„ - осадка фундамента от искривления основания; ц - коэффициент Пуассона грунта; а -давление на основание, равное частному от деления вертикальных нагрузок на площадь подошвы фундамента F\W- безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от v; v - отношения внутреннего радиуса кольца фундамента г\ к наружному г, Е- модуль общей деформации грунта; t - безразмерный коэффициент, определяемый по номограмме (см. рис. 5) в зависимости от выреза фундамента и отношения модуля упругости Еу к модулю общей деформации грунта Е, обозначенному К; 9 - крен копра; R - радиус искривления основания; г) - расчетная осадка поверхности под центром фундамента от горных выработок.

Оценка надежности основания копра по осадке определяется по массиву случайных значений коэффициент запаса пи = 5„ / S¡, здесь SH - предельно допустимая осадка башенного копра, составляющая 30 см согласно Руководству по расчету башенных копров угольных и рудных шахт, имеющему силу нормативного документа.

Особенности имитационного моделирования - генерация данных из номограммы, приведенной на рис. 5; распределение модулей деформации, упругости, крена по закону Грамма-Шарлье, коэффициента Пуассона по нормальному закону.

Рис. 5. Номограмма для определения безразмерных коэффициентов А', I

В условиях б = ОД МН, Г] = 5, м г = 9,5 м получены следующие детерминированные показатели: = 0,2447763 м; 5М = 6,031837Е-03 м; 5И = 0,1002604 м; 5= 0,3510685 м; п3 = 0,855. Поскольку осадка основания 5 превышает допустимую 5 > £„, а и3 < 1, следует увеличить размеры фундамента (радиус до 12,5 м) или произвести подготовку грунта (уплотнение грунта до модуля деформации Е = 3000 т/м2). Детерминированные значения осадок и коэффициентов запаса в этих случаях составят 5 = 0,2953661 м, щ = 1,016 и 5 = 0,2657927 м, л3 =1,129. Соответственно, надежность вариантов, установленная имитационным методом, составит 0,97 и 1,00.

Реализация задач различного содержания в разнообразных геомеханических ситуациях по оценке надежности оснований в системе «Копер - фундамент - ствол (устье) - основание», в т. ч. задач, рассмотренных в автореферате, подтверждает широкие возможности, целесообразность и универсальность метода Монте-Карло. На основании выполненных исследований в совокупности с материалами, полученными во второй главе, сформулировано первое научное положение, фиксирующее отличительные особенности общего подхода к имитационному моделированию оснований шахтных копров.

4. Оценка надежности оснований шахтных копров в сложных геомеханических ситуациях

4.1. Оценка асимметричного воздействия нагрузок на горную крепь от копра, 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 П-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 осе-симметричных 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 нерав-нокомпонентного поля напряжений во вмещающем массиве.

а б

? «°>

1 * ^обоббо1 н Члда IV 0 1 ООООООО' г ** £ гтг'Т* 2

Ствол

Р„

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

а - осесимметричное нагружение от вмещающего массива (В. Г. Березанцев); 6 - одностороннее нагружение Рп от сооружений в зоне влияния (от фундаментов 1,3 укосин копра и 2 - здания подъемной машины); в - осесимметричное нагружение односторонней нагрузкой Рп", 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 пере-

дачи 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 П-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 Р(пг < 1).

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

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ НАГРУЗКА ОТ ЗДАНИЙ ПА КРЕПЬ УСТЬЯ СТВОЛА, КПА, Р = 10.47796; РАСЧЕТНАЯ ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ НАГРУЗКА 1, МПА, N1= .228352; РАСЧЕТНАЯ ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ НАГРУЗКА 2, МПА, N2= .2051957; КОЭФФИЦИЕНТЫ ПЕРЕДАЧИ НАГРУЗОК; К20= 1.331025 НИ=-.62889II К221--2.346916; НАПРЯЖЕНИЯ НА КОНТАКТАХ КРЕПИ С МАССИВОМ; Р0= .206094 Р2-4.680897Е-03 02=-1.746832Е-02; НОРМАЛЬНЫЕ ТАНГЕНЦИАЛЬНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ВНУТРЕННЕМ И ВНЕШНЕМ КОНТУРЕ КРЕПЙ: 5СУК(1)= 2.060702 КСЫА(1)-= 2.564198 3.045578 БОНА(1)= 2.006238; ИЗГИ-

БАЮЩИЕ МОМЕНТЫ, ПРОДОЛЬНЫЕ СИЛЫ, ЭКСЦЕНТРИСИТЕТЫ, ПРЕДЕЛЬНЫЕ (ДОПУСТИМЫЕ) ПРОДОЛЬНЫЕ СИЛЫ: ММ( 1 )--1.3б3636Е-02 ЫМ( 1 )- 1.503093 Е0( 1 )=-9.072202Е-03 Ш( 1 )= 3.51617 ММ( 2 У= 2.814881Е-02 ЫМ( 2 )= 1.64184 Е0( 2 )= 1.714467Е-02 Ш( 2 )= 3.160351; КОЭФФИЦИЕНТЫ ЗАПАСА: N21= 2.33929 N22= 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

з по направлению максимального напряжения

п, по направлению минимального напряжения

0,943 1,428 1,689 1,809 1,899 2,008 2,135 2,330 2,496

2.651 2,699 2.954 3,330

3.652 4,539

,215 1,230 1,233 1,386 1,396 1,408 1,410 1,543 1,544 1,557 1,568 1.575 1,629 1,644 1,692 1,698 1,703 1,739 1,742 1,789 1,804

1,815 1,817 1,844 1,861 1,905 1,906 1,909 1,911

1,874 1,878 I,!

1,919 1,962 1,978

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

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

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

2,502 2,531 2,557 2.585 2,586 2,595 2,619

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

2,747 2.755 2,769 2,775 2,795 2,796 2.801

2,973 2,980 2,997 3.021 3,124 3,136 3,225

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

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

4,635 4,792 4,803 4,893 4,944 5,389 5,543

1,415 1,686 1,807 I,: 1,989 2,127 2,313 2,473 2,647 2,699' 2,830 3,250 3,639 4,484 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

2,414 2,419 2,462 2,476 2,502 2,523 2,542 2,580 2,643

2,748 2,769 2,829 2,872 2,904 2,909 3,037 3,055 3,093

3,104 3,120 3,167 3,170 3,245 3,407 3,484 3,792 3,871

3,982 4,130 4,260 4,261 4,309 4,598 4,717 4,970 5,075

Надежность 0,9925926

Надежность 0,9703704

4.2. Оценка надежности несущей способности основания по фактору устойчивости

Методика оценки надежности несущей способности основания по фактору устойчивости, включая основания, расположенные вблизи откосов и неоднородные основания, в сравнении с известными графо-аналитическими методами, рекомендуемыми СНиП 2.02.01-83*, характеризуется тремя отличительными особенностями.

Первое отличие состоит в аналитическом задании поверхности скольжения двумя круглоцилиндрическими поверхностями - биарками, имеющими общую производную в точке касания (рис. 7). Такой прием позволяет аналитически задавать сколь угодно большое семейство поверхностей скольжения, обеспечив постоянство углов входа и выхода в точках А и £> криволинейного участка поверхности, равных, по В. В. Соколовскому, 45° ± р/2, здесь р - угол внутреннего трения грунта.

Параметры «биарков» (радиусы сопряженных дуг К\ и Яг, координаты центров вращения х0], Уо\, хсп, Усп, координаты х& точки 5 = В сопряжения двух дуг) в ситуациях, показанных на рис. 3.3, устанавливаются по формулам:

Рис. 7. Схема построения поверхности скольжения

>0, ^Л+^СОЭф!

х02 ~ХД~Я2 ^П Ф2 У02 '-=УД+К2 С0Э(Р2

= /?, втфо + Ло, У5 = Уо, -^соэфо

где <Pi = Фл = - 45° + р/2; ф2 = фо = 45° + p/2; хА, уА, xD, у0 - координаты начальной и конечной точек криволинейного участка поверхности скольжения; а -угол наклона откоса; фо - угол наклона радиуса-сопряжения в точке касания двух дуг фо = (фг - ф[) и-1; п — задаваемое число «биарков» в «пучке» поверхностей скольжения.

Второе отличие предлагаемого решения предусматривает замену традиционной графической процедуры разделения призмы выпирания (или скольжения) на отсеки вычислением определенных интегралов по характерным участкам поверхности скольжения. Коэффициенты запаса устойчивости основания в этом случае устанавливаются по формуле

fill Ш2 Л1\

П, = (I tg р, Nj + S С, Lj + G) (S T, + K)~\ i=l 7=1 i= 1

где /г, - коэффициент запаса устойчивости; N( - интеграл нормальной составляющей нагрузки по поверхности скольжения; Cj - сцепление; Lj - интеграл длины поверхности скольжения; 7} - интеграл касательной составляющей нагрузки по поверхности скольжения; т\, т2 - величины, характеризующие особенности расположения поверхностей скольжения и условия залегания грунтов; G - удерживающая составляющая нагрузки от копра и фундамента; К - сдвигающая составляющая нагрузки от копра и фундамента;

2 tg р, N,- =ytgp i= 1

ХВ ХС XD *Е

JNya]dx+ j Nyjgdx+ ¡Nyjg dx + ¡Nya4dx

\xa xB xc xD

2 Cj LJ =C h 1

XB XD

\L{dx+ \l2dx + ¿3

*в

; ZTi

i= i

*8 *C XD *E

¡Tcaldx+ J Tcigdx + \Tco3dx+ ¡Тсд4А: Vх A хв xc XD

xA=ü,xB=xs\xc=4ar>xD = H+-\%y1\xE=xc+d\ y = 0; yE=H\ tf = var; Л^дl ^(у-уь -(X-X^fjcosD; Nyjü =[y-y^

УД4

+ H)d cos <p2; Z> = arctg]

j*0i

Jtf-(x-x0l )2

; F = arctg

сд1 =(^->0, sin£>; Гсд2 Л,2-(x-x02)2 j sinF;

гсд3 =[у~Уо2 W Ä,2 ~(x-x02)2J sinF; Гся4 = 0,25 (jra sin <p2;

1 г \ 2 г f

1+ Х-*о2

Jl$-(x-x о2)2

¿3 = J (.xE-xD? +(yE-yDf-, G = tg(öl +Qj)cos<p2; К = (Й +£&)sin<P2: fl = var; Q2 = tf rf (уф -у),

где у - удельный вес грунта; Н - глубина заложения фундамента; с/ - ширина фундамента; Уф - удельный вес материала фундамента; Q, - нагрузка от шахтного копра и др., передаваемая через фундамент на основание; 02 - нагрузка от собственного веса фундамента, за вычетом веса грунта, замещенного фундаментом.

Третья отличительная особенность - собственно расчет надежности основания по фактору устойчивости, реализующий метод Монте-Карло: 1 - положение пучка из пяти биарков задается варьируемой координатой хс\ 2 - для каждого биарка вычисляются коэффициент запаса устойчивости и записывается в память ЭВМ; 3 - последовательно с принятым шагом А xq задаются положения других пучков семейства поверхностей скольжения с выполнением операций п. 2; 4 - по завершении цикла операций пп. 1, 2, 3 находится минимальный коэффициент запаса устойчивости и фиксируются параметр хс min, определяющий положение наиболее опасной призмы выпирания; 5 - при фиксированном значении хс min выполняется имитационное моделирование; 6 - если полученные показатели не устраивают пользователя, изменяются глубина заложения или размеры фундамента и расчет надежности повторяется.

Особенность моделирования - многократное обращение к подпрограмме численного вычисления определенных интегралов. В табл. 8 приведены результаты детерминированных расчетов

Таблица 8

К оценке несущей способности системы «Копер - фундамент - ствол (устье) - основание» по фактору устойчивости

хс, м Номер Параметры биарка «з

биарка Ль м Я,,, м Ль« Л2,м ДГ<И, М У02,м

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 117,7 66,8 96,9 12,5 21,3 2,00 2,т

2 69,2 39,3 57,0 10,9 22,6 1,1 2,836

30 3 52,9 30,1 43,6 9,0 24,2 0,0 2,760

4 44,7 25,4 36,8 6,5 26,2 - 1,4 2,658

5 39,7 22,5 32,7 3,0 29,0 -3,4 2,551

25 6 106,2 60,3 87,4 9,7 18,6 0,4 2,377

7 61,8 35,1 50,8 8,3 19,7 -0,4 2,338

8 46,8 26,6 38,5 6,5 21,2 - 1,4 2,279

25 9 39,3 22,3 32,3 4,2 23,1 -2,7 2,206

10 34,7 19,7 28,5 1Д 25,6 -4,5 2,153

11 94,7 53,6 78,0 7,0 15,8 - 1Д 1,929

20 12 54,3 30,8 44,7 5,7 16,9 -1,9 1,892

13 40,7 23,1 33,5 4,0 18,2 -2,S 1,851

14 30,8 19,2 27,8 2,0 19,9 -4,0 1,812

Окончание таблицы 8

1 2 3 4 5 6 7 8 9

15 15 83,2 47,2 68,5 4,2 13,1 -2,7 1,520

16 46,8 26,6 38,5 3,0 14,0 -3,4 1,499

17 34,6 19,6 28,5 1,6 15,2 -4,2 1,484

12,5 18 77,4 44,0 63,7 2,8 11,7 -3,5 1,338

19 43,1 24,5 35,5 1,7 12,6 -4,15 1,328

20 31,5 17,9 25,9 0,3 13,7 -4,9 1,333

10 21 71,7 40,7 10,3 1,4 59,0 -4,3 1,177

22 39,3 22,5 11,2 0,4 32,4 -4,9 1,187

7,5 23 65,9 37,4 54,3 0,07 8,9 -5,1 1,049

Демонстрационные результаты имитационного моделирования призмы выпирания с фиксированным значением *cm¡n приведены в табл. 9.

Таблица 9

Коэффициенты sanaca устойчивости

<Х876~ 0,877 0,886 0,889 0,893 0,900~ 0,943 0,948 0,957 0,961 0,966 0,969 0,994 0,999 0,999 1,000 1,002 1,010 1,036 1,038 1,039 1,047 1,048 1,049 1,067 1,073 1,078 1,081 1,083 1,086 1,113 1,114 1,115 1,115 1,116 1,117 1,133 1,139 1,142 1,145 1,147 1,155 1,178 1,186 1,191 1,197 1,197 1,210 1,261 1,271 1,274 1,294 1,297 1,299

1,457_

Надежность 0,711 .__

Поскольку надежность недостаточна, проведено дополнительное моделирование системы с увеличением глубины заложения фундамента до 3,5 и 4,0 м. Соответствующие уровни надежности составляют 0,933 и 1,00.

По аналогичной схеме проведено имитационное моделирование оснований шахтных копров, расположенных вблизи откосов, и оснований с поверхностями ослабления (рис. 8).

Рис. 8. Построение линий скольжения в откосе с поверхностью ослабления:

минимальный коэффициент запаса устойчивости 1,04; надежность 0,59

0,820 0,904 0,970 1,010 1,050 1,093 1,118 1,155 1,234 1,302

0,838 0,909 0,972 1,016 1,053 1,095 1,118 1,158 1,244 1¿Ü3

0,839 0,911 0,973 1,019 1,056 1,097 1,120 1,160 1,247 1,310

0,840 0,919 0,980 1,019 1,058 1,100 1,121 1,164 1,247 1,318

0,850 0,922 0,980 1,024 1,060 1,100 1,123 1,165 1,250 1,333

0,859 0,932 0,984 1,025 1,062 1,105 1,130 1,166 1,252

0,860 0,935 0,988 1,030 1,062 1,110 1,130 1,167 1,254 1,357

0,865 0,942 0,992 1,035 1,064 1,110 1,130 1,170 1,255 1,378

4.3. Оценка оседаний системы «Копер - фундамент - ствол (устье) - основание», сопровождающих формирование мульды сдвижения вследствие дренирования грунтовых вод

Методика расчета максимальных оседаний мульды сдвижения при понижении уровня грунтовых вод (мульды депрессии) применительно к строящимся и эксплуатируемым подземным объектам разработана проф. Ю. И. Яровым. Для определения надежности оседания системы «Копер - фундамент - ствол (устье) - основание» вследствие формирования воронки депрессии использо-' вана откорректированная программа УГГУ «MULDER». Особенность коррекции состоит в цикличной имитации исходной модели, учитывающей развитие воронки депрессии во времени. О целесообразности такого подхода свидетельствуют следующие данные об оседаниях и надежности (нормативное предельно допустимое оседание составляет 0,08 м): Rj = 25 м, S0 = 0,023 м, надежность 1,0;^= 50 м, So = 0,046 м, надежность 1,0; Rd- 100 м, S0 = 0,088 м, надежность 0,997; Rd= 500 м, = 0,101 м, надежность 0,997.

Исследования, выполненные в рамках четвертой главы с реализацией имитационного моделирования надежности оснований шахтных копров в системе «Копер - фундамент - ствол (устье) - основание» с учетом ее отличительных особенностей, позволили сформулировать второе и третье защищаемые научные положения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации решена задача оценки надежности оснований шахтных копров в системе «Копер - фундамент - ствол (устье) - основание», имеющая существенное значение при проектировании и строительстве надшахтных сооружений и зданий.

Основные результаты диссертации состоят в следующем.

1. Доказана возможность, целесообразность и универсальность имитационного моделирования для оценки надежности оснований шахтных копров.

2. Установлены пути совершенствования методов получения информации, отражающей нестабильность массива, слагающего основание шахтных копров, нагрузок и воздействий на основания, характеристик конструкционных материалов.

3. Разработаны обобщенные методики оценки надежности оснований по несущей способности и деформациям по методу Монте-Карло в системах «Копер - фундамент - ствол (устье) - основание», предусматривающие генерацию физико-технических характеристик грунтов оснований, нагрузок и воздействий по универсальному закону распределения Грамма-Шарлье или Эджворта и экспоненциальному закону; показателей перегрузки и условий работы сооружения по левому и правому срезанным нормальным распределениям в «трех-сигмовом» интервале; плотности и удельного веса грунтов, характеристик кон-

го

струкционных материалов и геометрических параметров конструкций по нормальному закону.

4. Установлено, что геомеханическая надежность системы «Копер - фундамент - ствол (устье) - основание» должна проверяться дифференцированно по характеру передачи нагрузок от копра, окружающих зданий и сооружений на основание и устье ствола с учетом степени асимметрии нагружения.

5. Разработана методика оценки несущей способности оснований шахтных копров по фактору устойчивости по системам (пучкам) криволинейных поверхностей скольжения (ограничивающих призмы выпирания или скольжения), составленных из двух сопряженных круглоцилиндрических поверхностей, имеющих равную производную в точке касания.

6. Реализованы имитационные модели оценки надежности оснований шахтных копров в системах «Копер - фундамент - ствол (устье) - основание», в т. ч. в геомеханических ситуациях, отражающих отличительные особенности систем «Копер - фундамент - ствол (устье ствола) - основание».

7. Разработаны модели, алгоритмы и программы для проведения имитационного геомеханического анализа оснований шахтных копров, в т. ч. исходной табличной и графической информации нормативного характера.

8. Результаты выполненных исследований предназначены для организаций и предприятий, ведущих проектирование, строительство и эксплуатацию шахтных копров на подземных рудниках, шахтах и подземных сооружениях различного назначения.

9. Результаты диссертации направлены проектным организациям г. Екатеринбурга: ОАО «Уралгипроруда», ОАО «Уралгипрошахт».

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

- статья в ведущем рецензируемом научном журнале, определенном ВАК:

1. Таиров, Т. Н. Оценка надежности оснований шахтных копров по методу Монте-Карло [Текст] / Таиров Т. Н., Половов Б. Д. // Известия вузов. Горный журнал. - 2008. - № 3. - С. 73 - 81;

- статьи в материалах конференций:

2. Таиров, Т. Н. Оценка надежности оснований подземных частей высотных зданий и городских подземных сооружений, возводимых открытым способом [Текст] / Т. Н. Таиров // Материалы Уральской горнопромышленной декады, 3-13 апреля 2006 г. - Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2006. - С. 20, 21.

3. Половов, Б. Д. Оценка надежности оснований шахтных копров [Текст] / Б. Д. Половов, Т. Н. Таиров // Проектирование, строительство и эксплуатация комплексов подземных сооружений: труды II Международной конференции, г. Екатеринбург, 22 - 24 мая 2007 г. - Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2007. - С. 58 - 60.

4. Таиров, Т. Н. Имитационное моделирование оснований шахтных копров [Текст] / Т. Н. Таиров // Материалы Уральской горнопромышленной декады, 14 - 23 апреля 2008 г., г. Екатеринбург. - Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2008. - С. 104, 105.

Отпечатано с оригинал макета в лаборатории множительной техники изд-ва ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет». 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Таиров, Тимур Наилевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА

И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.г Q

1.1. Система «Копер - фундамент - ствол (устье) - основание .jo

1.2. Методы расчета оснований зданий и сооружений

1.3. Вероятностные подходы в геомеханике.

1.4. Выводы по главе.

2. МЕТОДИКА ВЕРОЯТНОСТНОГО АНАЛИЗА ОСНОВАНИЙ ШАХТНЫХ КОПРОВ.

2.1. Грунты. Статистическая обработка результатов испытаний

2.2. Процедуры имитационного анализа системы «Копер — фундамент - ствол (устье) - основание».

2.3. Выводы по главе.

3. ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ОСНОВАНИЙ В СИСТЕМЕ «КОПЕР - ФУНДАМЕНТ - СТВОЛ (УСТЬЕ) - ОСНОВАНИЕ»

3.1. Оценка размеров зоны влияния фундаментов копра, зданий и сооружений на крепь устья ствола.

3.2. Расчетное сопротивление грунта основания.

3.3. Оценка надежности несущей способности основания по фактору прочности.

3.4. Оценка надежности несущей способности основания по фактору устойчивости.

3.5. Предельное (критическое) давление на основание фундамента глубокого заложения «колодец-оболочка». Ц

3.6. Оценка надежности расчетов оснований по деформациям

3.7. Комплексная оценка надежности основания башенного копра.

3.8. Принципы расчета горной крепи как компонента системы «Копер - фундамент - ствол (устье) - основание».

3.9. Выводы по главе.

4. ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ОСНОВАНИЙ ШАХТНЫХ

КОПРОВ В СЛОЖНЫХ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ СИТУАЦИЯХ.

4.1.Оценка асимметричного воздействия нагрузок на крепь от копра, окружающих зданий и сооружений. Расчет крепи в условиях неравнокомпонентного поля напряжений.

4.2. Оценка надежности оснований шахтных копров, расположенных вблизи откосов. Надежность неоднородных оснований шахтных копров.

4.3. Оценка оседаний системы «Копер - фундамент -ствол (устье) - основание», сопровождающих формирование мульды сдвижения вследствие дренирования грунтовых вод.

4.4. Выводы по главе.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геомеханическая оценка надежности оснований шахтных копров в системе "Копер - фундамент - ствол (устье) - основание""

Актуальность темы. Копры, возводимые над шахтными стволами, являются главными горнотехническими сооружениями шахтных комплексов, определяющими эффективность работы строящихся и эксплуатируемых предприятий. «Отказы» шахтных копров могут привести к весьма тяжелым экономическим, социальным и экологическим последствиям, поэтому копры по уровню требований к капитальным и эксплуатационным свойствам объекта относятся к сооружениям наивысшего класса ответственности. Тем не менее, практика показывает, что существующие методы, проектирования шахтных копров не гарантируют их безаварийную эксплуатацию. При этом характерной причиной «отказов» копров являются деформации их оснований.

В общем случае в действующих нормативных документах, регламентирующих геомеханический анализ систем «сооружение - фундамент - основание», предполагаемая надежность оснований сооружений достигается вводом в расчет коэффициента запаса, определяемого как произведение шести частных коэффициентов: надежности по классу ответственности, безопасности по грунту, перегрузки, безопасности по материалу, нестабильности геометрических элементов конструкций, условий работы. Такой подход, во-первых, при большом количестве случайных факторов приводит к завышению надёжности, а при малом к её занижению. Во-вторых, метод, базирующийся на оценках предельных состояний объекта, признавая в принципе статистическую изменчивость исходных данных, не позволяет в практическом приложении количественно оценивать геомеханическую надежность либо геомеханический риск принимаемых решений. Оперируя детерминированной геомеханйческой информацией и постоянными коэффициентами, отражающими нестабильность входной информации, метод предельного состояния рассматривает два фиксированных состояния: надежность - 1,0 или 0,0; риск - 0,0 или 1,0, что противоречит принципу непрерывного изменения надежности системы. Специальные методы оценки надежности сооружений, практикуемые в строительной отрасли, в силу многообразия конструкций копров и особенностей их эксплуатации, не могут без определенной корректировки применяться для геомеханического анализа' оснований шахтных копров. Кроме того, следует учесть сложность расчетов, необходимость проведения продолжительных экспериментов или наличия достоверной аналоговой документации. Таким образом, разработка методов геомеханической оценки надежности оснований шахтных копров на основе современных достижений в области теории риска и их программная реализация, доступная широкому кругу пользователей, является весьма актуальной проблемой.

В соответствии с изложенным целью диссертации является разработка методов геомеханического анализа оснований шахтных копров, отражающих нестабильность природных условий, нагрузок, воздействий и характеристик конструкционных материалов в системе «Копер — фундамент - ствол (устье) - основание».

Объект исследований — шахтные копры рудников, шахт, подземных предприятий и сооружений.

Предмет исследований — методы геомеханической оценки оснований шахтных копров.

Основная идея работы - имитационный анализ параметров оснований шахтных копров в системе «Копер - фундамент - ствол (устье) — основание» с формированием вариантов для последующего многовариантного проектирования.

Основные задачи исследований:

2) разработка обобщенных методик оценки надежности оснований по несущей способности и деформациям методом Монте-Карло в системе «Копер - фундамент - ствол (устье) - основание»;

Методы исследований. В диссертации использован комплекс, включающий обобщение результатов ранее выполненных исследований, методы механики горных пород (грунтов) и вероятностно-статистические методы, имитационное моделирование.

Защищаемые научные положения:

1. Геомеханическая оценка надежности оснований шахтных копров в системе «Копер - фундамент - ствол (устье) — основание» должна выполняться методом Монте-Карло с генерацией:

- физико-технических характеристик грунтов оснований, нагрузок и воздействий по универсальному закону распределения Грамма-Шарлье или Эджворта и экспоненциальному закону; показателей перегрузки и условий работы сооружения по левому и правому срезанным нормальным распределениям в «трехсигмовом» интервале; плотности и удельного веса грунтов, характеристик конструкционных материалов и геометрических параметров конструкций по нормальному закону.

2. Надежность системы «Копер - фундамент - ствол (устье) - основание» следует оценивать дифференцировано по характеру передачи нагрузок от копра, окружающих зданий и сооружений на основание и устье ствола с учетом степени асимметрии нагружения.

3. Для оценки надежности оснований копров в геомеханических ситуациях, когда основание неоднородно, пригрузка основания ,с. разных сторон фундамента шахтного копра неодинакова, сооружение расположено вблизи откоса или котлована, целесообразно использовать совокупность (пучки) криволинейных поверхностей скольжения, ограничивающих призмы выпирания или скольжения, составленных из двух сопряженных круглоцилиндрических поверхностей, имеющих равную производную в точке касания.

Научная новизна результатов исследований состоит: в обосновании набора рациональных законов распределения случайных входных параметров и области их применения в моделях расчета надежности оснований; в разработке обобщенных методик статистического моделирования надежности оснований по несущей способности и деформациям, отражающих отличительные особенности систем «Копер — фундамент — ствол (устье) - основание» и включающих новые процедуры генерации исходной табличной и графической информации по методу Монте-Карло; получении вариантных вероятностных оценок надежности или риска в системах «Копер — фундамент — ствол (устье) - основание», дифференцируемых по фактору передачи нагрузок на устье ствола или ствол;

Практическая значимость работы заключается в формировании моделей, алгоритмов и программ для проведения имитационного геомеханического анализа оснований шахтных копров, в т. ч. исходной табличной и графической информации нормативного характера.

Реализация результатов работы. Результаты диссертации направлены проектным организациям г. Екатеринбурга: ОАО Институт «Урал-гипроруда», ОАО «Уралгипрошахт».

Результаты работы могут быть направлены организациям и предприятиям ведущим проектирование строительство и эксплуатацию шахт, рудников и подземных сооружений.

Апробация. Содержание и основные результаты исследований обсуждались на Уральской горнопромышленной декаде 3 — 13 апреля 2006 г., Международной конференции «Проектирование, строительство и эксплуатация комплексов подземных сооружений» 2007 г., Уральской горнопромышленной декаде 14-23 апреля 2008 г. (г. Екатеринбург), семинарах кафедры шахтного строительства УГТУ (2007, 2008, 2009 гг., г. Екатеринбург).

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в четырех печатных работах [46, 79, 80, 81].

Структура и объем работы. Работа включает общую характеристику (введение), четыре главы, выводы и рекомендации, библиографический указатель из 93 наименований. Объем работы составляет 194 страниц машинописного текста, в т. ч. 61 таблицу и 54 рисунка.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Таиров, Тимур Наилевич

Основные результаты диссертации состоят в следующем.

Доказано, что получение достоверных оценок надежности или риска оснований в системе «Копер - фундамент - ствол (устье) — основание» обеспечиваются методом Монте-Карло с генерацией:

- физико-технических характеристик грунтов оснований, нагрузок и воздействий по универсальному закону распределения Грамма-Шарлье или Эджворта и экспоненциальному закону; показателей перегрузки и условий работы сооружения по левому и правому срезанным нормальным распределениям в «трех-сигмовом» интервале; плотности, удельного веса грунтов, характеристик конструкционных материалов и геометрических параметров конструкций по нормальному закону.

4. Установлено, что геомеханическая надежность системы «Копер — фундамент — ствол (устье) — основание» должна проверяться дифференцировано по характеру передачи нагрузок от копра, окружающих зданий и сооружений на основание и устье ствола с учетом степени асимметрии на-гружения.

5. Разработана методика оценки несущей способности оснований шахтных копров по фактору устойчивости по совокупности (пучкам) криволинейных поверхностей скольжения (ограничивающих призмы выпирания или скольжения), составленных из двух сопряженных круглоцилинд-рических поверхностей, имеющих равную производную в точке касания.

8. Результаты выполненных исследований предназначены для организаций и предприятий, ведущих проектирование строительство и эксплуатацию шахтных копров на подземных рудниках, шахтах и подземных сооружениях различного назначения.

9. Результаты диссертации направлены проектным организациям г. Екатеринбурга: ОАО Институт «Уралгипроруда», ОАО «Уралгипро-шахт».

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Таиров, Тимур Наилевич, Екатеринбург

1. Березанцев, В. Г. Осесимметричная задача теории предельного равновесия сыпучей среды Текст. / В. Г. Березанцев. М.: Изд. ГИТТЛ, 1952.- 116 с.

2. Березанцев, В. Г. Расчет оснований сооружений Текст. / В. Г. Березанцев. — Л.: Издательство литературы по строительству, 1970. 207 с.

3. Болотин, В. В. Применение методов теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений Текст. / В. В. Болотин В. В. — М.: Стройиздат, 1971. -255 с.

4. Болотин, В. В. Статистические методы в строительной механике Текст. / В. В. Болотин. М.: Издательство литературы по строительству, 1965.-279 с.

5. Большее, Л. Н. Таблицы математической статистики Текст. / Л. Н. Большев, Н. В. Смирнов. — М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983. — 416 с.

6. Булычев, Н. С. Крепь вертикальных стволов шахт Текст. / Н. С. Булычев, X. И. Абрамсон. М.: Недра, 1978. - 301 с.

7. Булычев, Н. С. Механика подземных сооружений Текст. / Н. С. Булычев. М.: Недра, 1994. - 382 с.

8. Вентцель, Е. С. Исследование операций: задачи, принципы, методология Текст. / Е. С. Вентцель. М.: Наука, 1988. - 208 с.

9. Вентцель, Е. С. Теория вероятностей Текст. / Е. С. Вентцель. — М.: Высшая школа, 1998. 576 с.

10. Выбор решений по доработке полезных ископаемых на основе теории риска Текст. / В. А. Иванов, Е. В. Морозков, И. В. Шестаков [и др.] // Известия вузов. Горный журнал. 2004. — № 2. — С. 70 - 88.

11. Ганджумян, Р. А. Математическая статистика в разведочном бурении Текст. / Р. А. Ганджумян. М.: Недра, 1990. - 218 с.

12. ГОСТ 20522—96. Грунты. Методы статистической обработки результатов измерений Текст. М.: МНТКС, 1996. - 23 с.

13. ГОСТ 25100 95. Грунты. Классификация Текст. / Госстрой России. -М.: ГУЛ ЦПП, 1997.-37 с.

14. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения Текст. — М.: Издательство стандартов, 1990. — 37 с.

15. ГОСТ Р 51344-99. Принципы оценки и определение риска Текст. М.: Изд-во стандартов, 2001. - 15 с.

16. ГОСТ Р 51897-2002. Менеджмент риска. Термины и определения Текст. М.: Изд-во стандартов, 2002. - 7 с.

17. ГОСТ Р 51901—2002. Управление надежностью. Анализ риска технологических систем Текст. М. Изд-во стандартов, 2002. - 7 с.

18. Ермолаев, Н. Н. Надежность оснований сооружений Текст. / Н. Н. Ермолаев, В. В. Михеев. — JL: Стройиздат — Ленингр. отд., 1976. — 152 с.

19. Закс, Л. Статистическое оценивание Текст. / Л. Закс. М.: Статистика, 1976, - 598 с.

20. Зотеев, О. В. Моделирование напряженно-деформированного состояния массивов горных пород численными методами Текст. / О. В. Зотеев // Известия вузов. Горный журнал. 2003. - № 5. — С. 105 — 108.

21. Имитационное моделирование геомеханического риска Текст. / В. М. Сурин, Е. Ф. Адуйский, Б. Д. Половов [и др.] // Проблемы геотехнологии и недроведения: докл. междунар. конф. — Екатеринбург: РАН, Уральское отделение, ИГД. 1998. - Т. 1. - С. 159 - 165.

22. Калмыков, ■ Е. П. Сооружение устьев вертикальных стволов Текст. / Калмыков Е. П. М.: Госгортехиздат, 1960. - 123 с.

23. Крамер, Г. Математические методы статистики Текст. / Г. Крамер. М.: Мир, 1976. - С. 246 - 253.

24. Ларичев, О. И. Теория и методы принятия решений Текст. / О. И. Ларичев. М.: Логос, 2002. - 392 с.

25. Латышев, О. Г. Разрушение горных пород Текст. / О. Г. Латышев. — М.: Теплотехник, 2007. 660 с.

26. Лернер, В. Г. Систематизация и совершенствование технологий строительства подземных объектов Текст. / В. Г. Лернер, Е. В. Петренко. -М.: ТИМР, 1999.- 188 с.

27. Лидин, Г. Д. Горное дело. Терминологический словарь Текст. / Г. Д. Лидин, Л. Д. Воронина, Д. Р. Каплунова [и др.] М.: Недра, 1990. — 694 с.

28. Львовский, Е. Н. Статистические методы построения эмпирических формул Текст. / Е. Н. Львовский. — М.: Высшая школа, 1988. — 239 с.

29. Максимов, А. П. Горнотехнические здания и сооружения Текст. / Максимов А. П. М.: Недра, 1984. - 263 с.

30. Методические материалы по страхованию строительных рисков Текст. М.: Минстрой РФ. - Методика № ВБ-13-185/7 от 30.08.96. -42 с.

31. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования, утвержденные Госстроем России, Минэкономики РФ, Минфином РФ, Госкомпромом России 31.03.94 № 7 12/47 Текст. - М.: НПКВЦ «Теринвест», 1994. -80 с.

32. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов РД 03-418-01 Текст. // Безопасность труда в промышленности. — 2001. — № 10. — С. 40 50.

33. Миллерман, А. Управление рисками в строительной отрасли — теория или необходимость Электронный ресурс. / А. Миллерман. — http://www.gefest.ru/publ 030204.shtml.

34. Муллер, Р. А. К обоснованию коэффициента запаса при расчете фундамента на устойчивость Текст. / Р. А. Муллер // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1965. — № 3. С. 9, 10.

35. Основания и фундаменты: Справочник Текст. / Под ред. Г. И. Швецова. М.: Высшая школа, 1991.-383 с.

36. Поддубный, В. В. Методика расчета надежности оснований зданий и сооружений на основе статистических испытаний Текст. / В. В. Поддубный, Б. Д. Половов // Известия ТулГУ. Тула: Изд-во Тул-ГУ, 2005. - Вып. 3. - С. 113 - 119.

37. Половов, Б. Д. Имитационная геомеханика Текст. / Б. Д. Половов // Геомеханика в горном деле: доклады Международной конференции, 29 мая 2 июня 2000 г., г. Екатеринбург. - Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2000. - С. 78 - 85.

38. Половов, Б. Д. Имитационная геомеханика Текст. / Б. Д. Половов, М. Н. Волков // Известия Уральской государственной горногеологической академии. — Вып. 14.— 2002.— С. 107— 123.

39. Половов, Б. Д. МКЭ + ММК Текст. / Б. Д. Половов, М. Н. Волков, С. В. Ляхов // Проблемы подземного строительства в XXI веке: труды Международной конференции, г. Тула. Россия, 25, 26 апреля 2002 г. Тула: Изд-во ТулГУ, 2002. - С. 149 - 153.

40. Половов, Б. Д. Обоснование инженерных решений по эффективному освоению подземного пространства крупнейших и крупных городов Текст. / Б. Д. Половов, М. В. Корнилков, В. В. Поддубный, В. А. Борисов, А. Г. Запрудин. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2008. - 377.

41. Половов, Б. Д. Решение задач устойчивости откосов в условиях риска Текст. / Б. Д. Половов // Известия вузов. Горный журнал. 1981. -№4.-С. 31 -33.

42. Пособие по проектированию зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83*) Текст. М.: Стройиздат, 1986. - 414 с.

43. Потапов, В. Д. Имитационное моделирование производственных процессов в горной промышленности Текст. / В. Д. Потапов, А. Д. Яри-зов. — М.: Высшая школа, 1981. 191 с.

44. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях Текст. СПб., 1998. - 291 с. (Минтопэнерго РФ, РАН, Гос. НИИ горн, геомех. и маркш. дела. — Межотраслевой научн. центр. ВНИМИ).

45. Проблемы анализа риска Текст. // Нормирование риска. — 2004.-Том 1.-№2.-С. 101-196.

46. Проблемы анализа риска Текст. // Оценка ущерба. — 2004. — Том 2.- №1.-С. 1-96.

47. Проблемы анализа риска Текст. // Цена риска. — 2004. — Том 2. -№ 1. С. 97- 192.

48. Распределение и корреляция показателей физических свойств горных пород: Справочное пособие Текст. / М. М. Протодьяконов, Р. И. Тедер, Е. И. Ильницкая и др. М.: Недра, 1981. - 192 с.

49. Речицкий, В. И. Оценка надежности скальных массивов по методу Монте-Карло Текст. / В. И. Речицкий, И. А. Корябин // XI Российская конференция по механике горных пород, г. Санкт-Петербург, 9—11 сентября 1997 г. СПб, 1997. - С. 389 - 395.

50. Ржаницын, А. Р. Определение характеристики безопасности и коэффициента запаса из экономических соображений Текст. / А. Р. Ржаницын // Вопросы теории пластичности и прочности строительных конструкций. — М.: Госстройиздат, 1961. — С. 5-21.

51. Ржаницын, А. Р. Теория расчета строительных конструкций на надежность Текст. / А. Р. Ржаницын. М.: Стройиздат, 1978. — 239 с.

52. Рибицки, Р. Повреждения и дефекты строительных конструкций Текст. / Р. Рибицки. М.: Стройиздат, 1982. - 432 с.

53. Ройтман, А. Г. Предупреждение аварий жилых зданий Текст. / А. Г. Ройтман. М.: Стройиздат, 1990. - 241 с.

54. Руководство по проектированию подземных горных, выработок и расчету крепи Текст. -М.: Стройиздат, 1983.-273 с.

55. Руководство по расчету башенных копров угольных и рудных шахт Текст. М.: Стройиздат, 1975. - 140 с.

56. Руководство по расчету оснований башенных копров Текст. — М.: Издательство литературы по строительству, Москва, 1969. — 24 с.

57. Руководство по расчету и проектированию зданий и сооружений на подрабатываемых территориях Текст. М.: Стройиздат, 1977.- 140 с.

58. Руководство по. строительному проектированию башенных копров Текст. М.: Стройиздат, 1974. - 32 с.

59. Руппенейт, К. В. Вероятностные методы оценки прочности и деформируемости горных пород Текст. / К. В. Руппенейт, М. А. Долгих, В. М. Матвиенко. М.: Гостопиздат, 1964. — 83 с.

60. Синицын, А. П. Расчет конструкций на основе теории риска Текст. / А. П. Синицын. М.: Стройиздат, 1985.-304 с.

61. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия Текст. / Минстрой России. М.: ГП ЦПП, 1996. - 44 с.

62. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений Текст. / Минстрой России. М.: ГП ЦПП, 1995. - 48 с.

63. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции Текст. / Минстрой России. М.: ГП ЦПП, 1996. - 76 с.

64. СНиП 2.09.03-85. Свайные фундаметы Текст. / Минстрой России. М.: ГП ЦПП, 1995. - 48 с.

65. СНиП 2.09.03-85. Сооружения промышленных предприятий Текст. / Минстрой России. М.: ГП ЦПП, 1996. - 56 с.

66. СНиП 3.02.03-84. Подземные горные выработки Текст. / Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 15 с.

67. СНиП П—94-80. Подземные горные выработки Текст. / Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1982. - 31 с.

68. Соколовский, В. В. Статика сыпучей среды Текст. / В. В. Соколовский. М.: Физматгиз, 1960. - 243 с.

69. Справочник (кадастр) физических свойств горных пород Текст. / Под ред. Н. В. Мельникова, В. В. Ржевского, М. М. Протодъяко-нова. М.: Недра, 1975. - 279 с.

70. Стандарт межгосударственный. Надежность строительных конструкций и оснований (ГОСТ 27751-88) Текст. М.: ИПК, Изд-во стандартов, 1989, 2003.-5 с.

71. Стрелецкий, Н. С. Основы статистического учета коэффициента запаса прочности сооружений Текст. / Н. С. Стрелецкий. — М.: Стройиз-дат, 1947. 95 с.

72. Таиров, Т. Н. Имитационное моделирование оснований шахтных копров Текст. / Т. Н. Таиров // Материалы Уральской горнопромышленной декады 14 23 апреля 2008 г., Екатеринбург. - Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2008.-С. 104, 105.

73. Таиров, Т. Н. Оценка надежности оснований шахтных копров по методу Монте-Карло Текст. / Таиров Т. Н., Половов Б. Д. // Известия вузов. Горный журнал. 2008. - № 3. - С. 73 - 81.

74. Таха, X. Введение в исследование операций Текст. / X. Таха // Кн. 2.-М.: Мир, 1985.-496 с.

75. Тер-Мартиросян, 3. Г. Прогноз механических процессов в массивах многофазных грунтов Текст. / 3. Г. Тер-Мартиросян. — М.: Недра, 1986.-292 с.

76. Тимашев, С. А. Методы проектирования надежности сооружений с неэкономической ответственностью Текст. / С. А. Тимашев // Вопросы надежности железобетонных конструкций. Куйбышев: Изд. КИСИ, 1973. - 236 с.

77. Ухов, С. Б. Механика грунтов, основания и фундаменты Текст. / С. Б. Ухов, В. В. Семенов, В. В. Знаменский, 3. Г. Тер-Мартиросян, С. Н. Чернышев. М.: Высшая школа, 2004. - 566 с.

78. Фролов, В. П. Строительство и реконструкция подземных рудников Текст. / В. П. Фролов. -М.: Недра, 1988. 255 с.

79. Хан, Г. Статистические модели в инженерных задачах Текст. / Г. Хан, С. Шапиро. М.: Мир, 1969. - 395 с.

80. Хохлов, Н. В. Управление риском Текст. / Н. В. Хохлов. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. 239 с.

81. Швец, В. Б. Надежность оснований и фундаментов Текст. / В. Б. Швец, Тарасов Б. Д., Швец Н. С. Надежность оснований и фундаментов. М.: Стройиздат, 1980. - 158 с.

82. Шейнин, В. И. Некоторые статистические задачи расчета подземных сооружений Текст. / В. И. Шейнин, К. В. Руппенейт. — М.: Недра, 1969.- 152 с.

83. Шейнин, В. И. Обобщение вероятностного подхода к описанию механических свойств горного массива Текст. / В. И. Шейнин // «Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых». — 1965. — № 3. — С. 14-21.

84. Яровой, Ю. И. Прогноз деформаций земной поверхности и защита городской застройки при строительстве метрополитенов на Урале Текст. / Ю. И. Яровой. Екатеринбург: УрГАПС. - 1999. - 258 с.

Информация о работе

Таиров, Тимур Наилевич
кандидата технических наук
Екатеринбург, 2009
ВАК 25.00.20

Диссертация

Геомеханическая оценка надежности оснований шахтных копров в системе "Копер - фундамент - ствол (устье) - основание" - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы