Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геомеханическое обоснование метода определения нагрузок на обделку железнодорожных тоннелей в горно-геологических условиях Северного Кавказа

ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Геомеханическое обоснование метода определения нагрузок на обделку железнодорожных тоннелей в горно-геологических условиях Северного Кавказа"

На правах рукописи

ЛАРИОНОВ Роман Игоревич

ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗОК НА ОБДЕЛКУ

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ТОННЕЛЕЙ В ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА

Специальность 25.00.20 - Геомеханика, разрушение

горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 ! г-

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2009

003470433

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель -заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор

Протосеня Анатолий Григорьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ковалев Олег Владимирович, кандидат технических наук

Коньков Александр Николаевич

Ведущее предприятие - ОАО «НИПИИ Ленметроги-протранс».

Защита диссертации состоится 17 июня 2009 г. в 16 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.06 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд.1160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 15 мая 2009 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Э.И.БОГУСЛАВСКИЙ

Общая характеристика работы

Актуальность работы.

В связи с олимпиадой в 2014 году по решению Правительства РФ на Северном Кавказе проводится интенсивное строительство транспортных коммуникаций. Предполагается построить несколько автодорожных и железнодорожных тоннелей, которые свяжут Черноморское побережье с остальной частью России.

При проектировании тоннелей большого поперечного сечения нагрузки на обделку определяются по методу заданных нагрузок (метод Метрогипротранса, метод С.С. Давыдова), который имеет ограниченное применение в горно-геологических условиях Северного Кавказа.

Проблема определения нагрузок на обделку тоннелей сечения решалась К.П. Безродным, Б.А. Картозией, Н.С. Булычёвым, A.A. Козыревым, В.А. Грабером, В.Е. Меркиным, Н.И. Кулагиным, А.Г. Протосеней, H.H. Фотиевой, Ю.С. Фроловым, Д.М. Голицынским, С.Н. Власовым, Ю.Н. Огородниковым, О.В. Тимофеевым, М.О. Лебедевым и многими другими.

Однако до настоящего времени не разработана методика определения нагрузок на обделку, которая учитывает особенности поэтапного раскрытия забоя тоннелей большого поперечного сечения. Поэтому тему диссертационной работы, направленную на разработку методики, основанной на взаимодействии обделки с породой и учёте пространственного характера распределения напряжений и перемещений породного массива, следует признать актуальной.

Цель диссертационной работы. Обеспечить устойчивость железнодорожных тоннелей большого поперечного сечения в горногеологических условиях Северного Кавказа.

Идея работы. Нагрузки на обделку тоннелей большого поперечного сечения должны определяться с учётом влияния последовательности раскрытия поперечного сечения тоннеля, физико-механических свойств горных пород и геометрических параметров временной и постоянной крепи.

Основные задачи исследования:

• Определение прочностных и деформационных характеристик горных пород вмещающего массива;

» Натурные наблюдения за напряжённо-деформированным состоянием обделки тоннеля;

• Математическое моделирование напряжённо-деформированного состояния системы «крепь-массив» вокруг тоннелей;

• Разработка метода определения нагрузок на обделку тоннелей;

• Разработка рекомендаций по конструкции временной крепи и постоянной обделки железнодорожных тоннелей.

Методы исследований.

Лабораторные испытания образцов горных пород с целью определения прочностных и деформационных свойств горных пород; анализ напряжённо-деформированного состояния системы «крепь-массив» методом конечных элементов; натурные наблюдения за изменением напряжённо-деформированного состояния обделки тоннеля и вмещающего породного массива. Научная новизна работы:

• Экспериментально установлен эффект снижения влияния влажности на прочность песчаников в объемном напряженном состоянии по сравнению с одноосным, величина которого для трехосного сжатия составляет 25% и 70% для одноосного.

• Установлены закономерности формирования напряжений в призабойной зоне при разработке нижнего уступа тоннеля. В пяте свода временной крепи в призабойной зоне вследствие смещений пород в выработку возникают растягивающие напряжения, параллельные её оси, величина которых с уменьшением категории устойчивости пород существенно возрастает. В стенке временной крепи в штроссовой части позади забоя возникает дополнительная концентрация тангенциальных напряжений по сравнению с их величинами в соответствующих частях крепи калотты впереди забоя.

Защищаемые научные положения:

1. Пространственная модель прогноза напряжённо-деформированного состояния массива в призабойной зоне при сооружении железнодорожного тоннеля большого поперечного сечения должна учитывать схему его раскрытия и влияние основных этапов технологических процессов по проходке и возведению крепи на геомеханические поля в окружающем массиве и конструкциях крепи.

2. При прогнозе напряжённого состояния временной крепи нужно учитывать его формирование на всех этапах проходческого цикла: от раскрытия забоя каллотты до возведения крепи на полное сечение. Преобладающие перемещения контура железнодорожного тоннеля большого поперечного сечения в нарушенных массивах происходят со стороны боков на стыке верхнего и нижнего уступов, вследствие чего наиболее напряжёнными участками временной крепи при сооружении тоннеля являются элементы стен обделки, находящиеся выше нижнего уступа.

3. Определение нагрузок на обделку железнодорожного тоннеля большого поперечного сечения при уступном способе строительства нужно производить с учётом очерёдности раскрытия сечения выработки, категории устойчивости пород, взаимодействия с породным массивом, совместной работы временной и постоянной крепи и геомеханических процессов в призабойной зоне.

Практическая значимость работы:

- разработана методика определения нагрузок на обделку железнодорожных тоннелей в горно-геологических условиях Северного Кавказа с учётом основных этапов технологии проходки;

- даны рекомендации по типам и параметрам временной крепи и постоянной обделки для железнодорожных тоннелей Северного Кавказа.

Достоверность и обоснованность научных положений и

рекомендаций: обеспечивается натурными исследованиями работы обделки железнодорожных тоннелей, использованием современных

5

методов геомеханики, численного моделирования, сходимостью величин расчетных нагрузок с натурными данными и результатами исследований других авторов.

Апробация диссертации. Содержание и основные положения диссертационной работы докладывались на конференции молодых ученых в Краковской горно-металлургической академии (2005, 2007); международной конференции "Проблемы подземного строительства в XXI веке" (Тульский государственный университет, Тула, 2008); ежегодных конференциях молодых ученых и студентов в 2006-2008 (СПГГИ (ТУ) им. Г.В. Плеханова, Санкт-Петербург); заседаниях кафедры Строительство горных предприятий и подземных сооружений СПГГИ (ТУ) и получили одобрение.

Личный вклад автора заключается:

- в проведении испытаний горных пород на прессовом оборудовании в условиях одноосного и объемного сжатия;

- в разработке геомеханической модели взаимодействия обделки железнодорожных тоннелей с породным массивом;

- в проведение численного моделирования процессов деформирования массива вокруг железнодорожных тоннелей;

- в разработке метода определения нагрузок и обосновании параметров обделки железнодорожных тоннелей.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 3 печатные работы в сборниках научных трудов, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа

изложена на 152 страницах машинописного текста, содержит 4 главы, введение и заключение, список использованной литературы из 144 наименований, 52 рисунков, 12 таблиц и 1 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В главе 1 диссертационной работы отражены горно-геологические и инженерно-геологические условия по трассам строительства железнодорожных тоннелей. Выполнен анализ методов расчёта

нагрузок на обделки и напряженно-деформированного состояния массива при строительстве тоннелей. Сформулированы цель и задачи исследований.

В главе 2 изложена в кратком виде методика и выполнен анализ результатов определения прочностных и деформационных характеристик основных типов пород, взятых из забоя строящегося тоннеля. Испытания образцов горных пород выполнены при естественной влажности и при насыщении их водой. В главе 3 выполнено обоснование и постановка пространственной задачи по прогнозу напряженно-деформированного состояния массива и обделки при уступном способе проходки тоннеля. Приведены результаты и выполнен их анализ по выявлению закономерностей изменения напряженно-деформированного состояния массива и временной крепи при сооружении передовой выработки в калотгной части тоннеля и последующей выемке нижнего уступа в штроссовой части. Выполнена оценка сдерживающего влияния забоя, прочностных, деформационных и реологических свойств пород и крепи на геомеханические поля вокруг тоннелей и конструкций обделки.

В главе 4 приведено обсуждение натурных измерений напряженного состояния временной и постоянной крепи и выполнено сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследований. Выполнено обоснование метода расчета нагрузок на временную крепь и постоянную обделку тоннелей, сооружаемых уступным способом. Разработаны рекомендации по выбору безопасных типов и параметров временной и постоянной крепи для различных по устойчивости горно-геологических условий строительства тоннелей.

Основные результаты исследований отражены в следующих защищаемых положениях:

1. Пространственная модель прогноза напряжённо-деформированного состояния массива в призабойной зоне при сооружении железнодорожного тоннеля большого поперечного сечения должна учитывать схему его раскрытия и влияние основных этапов технологических процессов по проходке и

возведению крепи на геомеханические поля в окружающем массиве и конструкциях.

Транспортные тоннели расположены в породах осадочного типа, из которых можно выделить аргиллиты, песчаники, мергели от пониженной прочности до малопрочных, выветрелые и сильнотрещиноватые до раздробленных. В тектонических зонах породы в разной степени изменены, сильнотрещиноватые и раздробленные, преимущественно малопрочные.

Породы по устойчивости можно разделить на следующие

типы:

- средней устойчивости, трещиноватые, средней прочности;

- породы слабоустойчивые, сильнотрещиноватые, малопрочные;

- неустойчивые породы в зонах тектонических нарушений.

Для определения прочностных и деформационных свойств вмещающих тоннели осадочных пород были выполнены испытания на прессовом оборудовании в условиях одноосного и объемного напряженного состояния, включая запредельную область. Испытания проводились при естественной влажности и при водонасыщении образцов.

Анализируя полученные результаты, можно сказать, что водонасыщение сказывается на пределе прочности горных пород. Так, например, при отсутствии бокового давления (<?з = 0 МПа) пределы прочности пород в сухом и водонасыщенном состоянии различаются в 3-4 раза, что должно учитываться при проектировании временных крепей горных выработок. По мере увеличения бокового давления разница пределов прочности сухих и водонасыщенных образцов уменьшается. Так, при боковом давлении Оз = 10 МПа эта разница составляет 1,3-1,5 раза.

Анализ зависимостей продольных и поперечных деформаций от нагрузки показал, что эта зависимость линейная вплоть до предела прочности горной породы. Эта характеристика учитывается при численном моделировании породного массива, в ходе которого определяются деформации породного контура.

Также по результатам испытаний были составлены паспорта прочности пород в сухом и водонасыщенном состоянии. По паспорту прочности были установлены сцепления и углы внутреннего трения.

с. 1. Конечно-элементные модели тоннеля при уступной технологии строительства: верхняя - верхнего забоя (калотты); нижняя - нижнего забоя; 1-3 - направления, вдоль которых оценивались напряжения в массиве пород впереди забоя.

Строительство железнодорожных тоннелей большого поперечного сечения проводится уступным способом. Вначале проходится на величину заходки верхний уступ в калоттной части тоннеля механизированным или буровзрывным способом. В качестве временной крепи используется набрызгбетон. Разработка штроссовой части тоннеля производится с отставанием от забоя калотты на 200-300 м. Постоянная крепь устанавливается после проходки тоннеля на полное сечение во временной крепи.

Для выявления закономерностей изменения напряженно-деформированного состояния массива и крепи при уступном способе проходки тоннеля разработана пространственная модель прогноза геомеханических процессов при проходке и креплении верхнего и нижнего уступов.

Геомеханическая модель верхнего забоя представляет собой участок горного массива размером 50x50x40 м с глухим отверстием сводчатого очертания, подкреплённого незамкнутой крепью (рис. 1а). Крепь смоделирована таким образом, что она является составной частью массива, но с другими деформационными свойствами, за счёт чего обеспечивается совместность перемещений породного массива и крепи.

Для исследования напряжённо-деформированного состояния принята линейная модель деформирования вмещающих пород и крепи. Граничные условия задавались следующим образом: боковым граням запрещались перемещения по оси X, нижней и верхней грани - по оси У, торцевым граням - по оси Ъ.

Выявлены закономерности распределения горизонтальных напряжений в призабойной зоне калоттной части тоннеля (рис.2). Из анализа распределения напряжений вдоль выработки в шелыге, основании калотты и полусводе следует, что для всех направлений они имеют сходный характер изменения вблизи плоскости забоя и за ним.

На расстоянии 0,55Нпр (Ипр - приведённый радиус выработки) от плоскости забоя напряжения для пород средней устойчивости достигают значений сг = 1,39 МПа, а затем меняются незначительно, достигая местного минимума сг = 1,28 МПа на расстоянии 0,14Кпр от плоскости забоя, далее интенсивно

возрастают и в плоскости забоя достигают максимума, составляя ог

Расстояние, ЦЯпр

—■— 1 - на уровне шелыги свода

— — 2 - на уровне основания калотты тоннеля

- - - 3 - на уровне полусвода калотты

Рис. 2. Распределение горизонтальных напряжения в массиве пород в призабойной

зоне.

За плоскостью забоя напряжения падают и достигают местного минимума на расстоянии 0,4Кпр от плоскости забоя, равного аг = 1,54 МПа. Пройдя отметку 0,71^, напряжения начинают снижаться и стремиться к значению в нетронутом массиве. Зона влияния выработки составляет 3,41^

Выявлены закономерности распределения напряжений при разработке нижнего уступа (рис. 16).

Анализ характера распределения тангенциальных напряжений в стенке временной крепи показал, что наличие забоя приводит к увеличению их концентрации. Для пород средней устойчивости в стенке временной крепи штроссовой части позади забоя возникает дополнительная концентрация тангенциальных напряжений по сравнению с их величиной в соответствующих частях крепи калотты.

В забое нижнего уступа в пяте свода временной крепи возникают растягивающие продольные напряжения, параллельные оси тоннеля, величина которых для слабоустойчивых пород составляет 8 МПа, а для пород средней устойчивости - 2 МПа.

В ходе анализа зависимости распределения напряжений во временной крепи и забое выработки были выявлены характер распределения и численные значения тангенциальных напряжений во временной крепи и вертикальных и горизонтальных напряжений в массиве горных пород забоя выработки. Установлено, что отставание временной крепи от забоя существенно влияет на распределение напряжений как в самой крепи, так и на незакреплённом контуре выработки.

Выявлены закономерности распределения перемещений в забое при разработке калоттной части тоннеля. По результатам моделирования был построен график зависимости смещения шелыги свода от расстояния вдоль оси тоннеля (рис. 3).

Из графика видно, что смещения с удалением от забоя выработки быстро убывают и стремятся к [/<*, = 13 мм, а на удалении 2 м от забоя - *У2м = 9,5 мм.

Из графика видно, что 70% смещений породного контура реализуется на расстоянии всего лишь 2 м от лба забоя. Из анализа их распределения можно сделать вывод, что смещения проектного контура начинают проявляться ещё в глубине массива пород перед лбом забоя и в его плоскости реализуются на 30%.

О 5 10 15 20 25 30

Расстояние (по продольной оси тоннеля), м Рис. 3. Смещение шелыги незакреплённого свода вдоль оси тоннеля

2. При прогнозе напряжённого состояния временной крепи нужно учитывать его формирование на всех этапах проходческого цикла: от раскрытия забоя калотты до возведения крепи на полное сечение. Преобладающие перемещения контура железнодорожного тоннеля большого поперечного сечения в нарушенных массивах происходят со стороны боков на стыке верхнего и нижнего уступов, вследствие чего наиболее напряжёнными участками временной крепи при сооружении тоннеля являются элементы стен обделки, находящиеся выше нижнего уступа.

С целью оценки прочности и несущей способности временной и постоянной крепи выполнен геомеханический прогноз массива с помощью численного моделирования с учетом последовательности проходки тоннеля, ползучести горных пород, старения бетона и влияния забоя.

При моделировании массив горных пород заменялся плоскостью размерами 60x60м, в которой в центре вырезано отверстие и подкреплённое двумя кольцами некругового поперечного очертания. Одно кольцо незамкнутое, моделирует временную крепь, другое - замкнутое, моделирует постоянную

обделку. В качестве внешней нагрузки принято геостатическое давление от веса пород и сейсмическая нагрузка. Вмещающие тоннели породы обладают линейной ползучестью, которая описывается интегральным уравнением при ядре ползучести Абеля.

нижнего уступа постоянной обделки

Рис. 4. Основные этапы строительства транспортного тоннеля, принятые для

моделирования.

Нагрузка на крепь находится из условия совместности перемещений на контакте «крепь-порода». Учет влияния забоя на формирование нагрузок производится по методу, предложенному А.Г. Протосеней, на основе использования смещений выработки (рис.3).

Моделирование геомеханических процессов производится на основе учета основных этапов строительства тоннеля (рис.4). При реализации модели для учета ползучести пород и старения бетона было выполнено 13 расчетных схем.

По результатам моделирования были построены зависимости тангенциальных и радиальных напряжений, возникающих во временной крепи и постоянной обделке.

На рис.5 приведены закономерности изменения тангенциальных напряжений на контуре временной крепи во времени при различных этапах проходки и крепления.

р@, МПа

О0,МПа

с учётом отставания временной крепи сгт забоя капотты (2м)

без учёта отставания временной крепи от забоя капотты

МПа

Рис. 5. Распределение тангенциальных напряжений на внутреннем контуре временной крепи во времени: 1 - на момент установки крепи верхнего уступа; 2 - через 10 суток; 3 - через 75 суток; 4 - при разработке породы нижнего уступа; 5 - на момент установки крепи нижнего уступа; 6 - через 100 суток; 7 - через 150 суток

Анализ тангенциальных напряжений (для случая учёта отставания временной крепи от забоя) на момент вступления в работу временной крепи верхнего уступа показывает, что напряжения сжимающие и лежат почти на протяжении всего контура в пределах 1 МПа. Только ближе к пяте свода, где крепь опирается на породу, напряжения возрастают до 1,2 МПа.

Спустя 10 суток после разработки породы верхнего уступа напряжения за счёт реологических свойств увеличиваются и изменяются почти на всём протяжении контура от 1,5 МПа до 2,3 МПа. После 75 суток напряжения в крепи пропорционально увеличиваются и находятся в пределах от 2,6 МПа до 4,1 МПа. После разработки породы нижнего уступа напряжения во временной крепи верхнего уступа перераспределяются и на этом этапе строительства тоннеля возможно появление растянутых зон.

При установке временной крепи нижнего уступа в крепи верхнего уступа также происходит перераспределение напряжений за счёт того, что часть нагрузки забирают на себя стенки временной крепи нижнего уступа. В своде картина распределения напряжений качественно меняется незначительно, но количественные изменения присутствуют. Так, максимальное значение сжимающих напряжений в своде арки составляет 6,0 МПа.

Спустя 100 суток напряжения во временной крепи возрастают, но характер распределения тангенциальных напряжений остался прежним. Максимальные сжимающие напряжения наблюдаются в полусводе тоннеля и составляют 6,7 6,8 МПа. Затем они уменьшаются, и на уровне 1 м от основания тоннеля составляют 1,5 МПа в пяте свода.

Через 150 суток характер напряжения также не меняется, но количественно напряжения изменяются. Так, максимальные сжимающие напряжения в своде тоннеля составляют 7,4 МПа. Далее сжимающие напряжения уменьшаются и достигают минимума в пяте свода 0,88 МПа. В стенке напряжения сначала несколько возрастают до 1,7 МПа, затем убывают до 1,28 МПа.

В работе выполнено моделирование формирования напряженно-деформированного состояния временной крепи и постоянной обделки тоннеля в породах слабой устойчивости, закрепленного набрызгбетонной крепью с арматурными арками.

Анализ результатов расчёта тангенциальных напряжений без учёта отставания временной крепи от забоя показывает, что по сравнению с предыдущим случаем, величина их существенно возрастает. Максимальные сжимающие тангенциальные напряжения в крепи достигают 12 МПа. На 150-е сутки после начала разработки породы верхнего уступа наблюдаются растягивающие напряжения в

стенке временной крепи в штроссовой части тоннеля, которые составляют 2 МПа. После возведения постоянной обделки временная крепь является составной частью постоянной обделки и в ней происходит выравнивание напряжений.

3. Определение нагрузок на обделку железнодорожного тоннеля большого поперечного сечения при уступном способе строительства нужно производить с учётом очерёдности раскрытия сечения выработки, категории устойчивости пород, взаимодействия с породным массивом, совместной работы временной и постоянной крепи и геомеханических процессов в призабойной.

Для оценки достоверности результатов, полученных при теоретических исследованиях, проведено сопоставление расчетных величин тангенциальных напряжений в крепи с натурными данными.

Натурные эксперименты по определению напряженно-деформированного состояния временной и постоянной крепи выполнены на строящихся железнодорожных тоннелях Северного Кавказа.

Изменение напряжений проводились с помощью струнных датчиков линейных деформаций ПЛДС-400, которые представляют собой струну длиной 400 мм, закрепленную между двумя опорными шайбами внутри двух телескопически соединенных металлических тонкостенных труб внешним диаметром около 50 мм. Измеряемым параметром является период колебания струны в микросекундах.

Экспериментальные исследования выполнялись в тоннелях, сооружаемых в массивах различной категории устойчивости.

Анализ экспериментальных данных по измерению напряжений во временной набрызгбетонной крепи тоннелей, сооружаемых в породах средней устойчивости Большого Новороссийского тоннеля, показывает, что величины тангенциальных напряжений, которые не превышают 4 МПа. Средние их величины на различных участках изменяются от 1 МПа до 2 МПа.

Средние величины тангенциальных напряжений во временной крепи в породах слабой устойчивости находятся в

16

интервале 12-И4 МПа. В тектонических зонах отмечены преобладающие смещения боков крепи тоннеля на уровне верхнего и нижнего уступа. Сопоставление расчетных величин тангенциальных напряжений в крепи с натурными данными для пород различной степени устойчивости показывает их согласие.

На основе плоской модели разработан метод расчета нагрузок на обделку железнодорожного тоннеля большого поперечного сечения, сооружаемого уступным способом. Метод основан на схеме взаимодействия системы «крепь-порода» и включает основные этапы раскрытия поперечного сечения тоннеля и возведения временной и постоянной крепи. В методе учитывается влияние геомеханических процессов в призабойной зоне, деформационных и реологических параметров пород и категория устойчивости пород.

В ходе анализа результатов расчёта были выявлены закономерности распределения нагрузки на постоянную обделку тоннеля (рис. 6). Через 6 месяцев после установки обделки максимальная нагрузка составила 400 кПа в полусводе тоннеля вблизи пяты свода. Нагрузка на стенку обделки не превышает 50 кПа. Максимальное значение нагрузки на временную крепь составило 900 кПа через 150 суток после начала проходки калотты.

С помощью предложенного метода выполнены расчеты нагрузок на крепь и обоснованы безопасные и рациональные параметры временной крепи и постоянной обделки. В работе предлагается для участков трассы тоннеля, сооружаемых в породах средней устойчивости, снизить толщину постоянной обделки на 50%. Дня участков тоннеля в породах слабой устойчивости предлагается расчетную толщину постоянной обделки определять с учетом того, что временная крепь является несущим элементом и снизить толщину постоянной обделки на 35%.

р, кПа

Рис. 6. Распределение нагрузок на временную крепь и постоянную обделку: 1 - на момент установки крепи верхнего уступа; 2 - через 10 суток; 3 - через 75 суток; 4 - при разработке породы нижнего уступа; 5 - на момент установки крепи нижнего уступа; 6 - через 100 суток; 7 - через 150 суток.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой содержится решение актуальной для подземного строительства задачи геомеханического обоснования метода расчёта нагрузок на железнодорожные тоннели в горно-геологических условиях Северного Кавказа, имеющей важное народнохозяйственное значение.

Основные результаты выполненных исследований сводятся к следующему:

1. Определены прочностные и деформационные характеристики пород, вмещающих тоннели, в условиях одноосного и объемного напряженного состояния, включая запредельную область, при естественной влажности и при водонасыщении.

Экспериментально установлен эффект снижения влияния влажности на прочность песчаников в объёмном напряжённом состоянии по сравнению с одноосным, величина которого для трехосного сжатия составляет 25% и 70% для одноосного.

2. Разработана пространственная модель прогноза напряжённо-деформированного состояния массива при сооружении железнодорожного тоннеля большого поперечного сечения при уступном способе строительства, отличающаяся учётом наличия уступа и оценкой влияния основных этапов по проходке и возведению крепи на геомеханические поля в окружающем массиве и конструкциях обделки.

3. Установлены закономерности формирования напряжений в призабойной зоне при раскрытии калотты тоннеля. Горизонтальные напряжения в шелыге и основании свода достигают максимума на контуре забоя, снижаясь в сторону выработки и достигая минимума на расстоянии 0,12Кпр от него (Кпр -приведённый радиус выработки). За плоскостью забоя напряжения падают и достигают локального минимума на расстоянии 0,37Кпр. Вертикальные напряжения имеют аналогичные закономерности их изменения в призабойной зоне. Размер зоны влияния выработки впереди забоя составляет 3,7Кпр.

4. Установлено, что раскрытие нижнего уступа при сооружении тоннеля приводит к увеличению тангенциальных напряжений во временной крепи, величина которых зависит от степени устойчивости пород. Преобладающие перемещения контура железнодорожного тоннеля большого поперечного сечения в нарушенных массивах происходят со стороны боков на стыке верхнего и нижнего уступов, вследствие чего наиболее напряжёнными участками временной крепи при сооружении тоннеля являются бока обделки, находящиеся выше нижнего уступа.

5. Разработан метод расчёта нагрузок на обделку железнодорожного тоннеля большого поперечного сечения, сооружаемого уступным способом, с учётом очерёдности раскрытия поперечного сечения выработки, категории устойчивости пород и взаимодействия обделки с породным массивом.

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ:

• Петров Д.Н., Моисеев В.И., Ларионов Р.И. Напряжённо-деформированное состояние пород вокруг одиночной выработки в неоднородном массиве. // Записки горного института т. 168, СПГГИ, 2006 г. с.45-49;

• Ларионов Р.И. Исследование формирования напряжённо-деформированного состояния массива горных пород вокруг двух параллельно проведённых тоннелей. // Записки горного института т. 172, СПГГИ, 2007 г. с.82-86;

• Ларионов Р.И. Определение физико-механических свойств горных пород района строительства Большого Новороссийского тоннеля. // Известия Тульского государственного университета. Естественные науки, серия: «Науки о Земле», 2008 г. с.71-76.

РИЦ СПГГИ. 08.05.2009. 3.219. Т. 100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Ларионов, Роман Игоревич

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Анализ существующих методов расчёта обделок транспортных тоннелей.

1.2. Предпосылки развития контактной задачи (метода взаимодействия).

1.1. Задачи и методика исследования напряжённо деформированного состояния вокруг параллельно проведённых горных транспортных тоннелей.

2. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ И ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД.

2.1. Методика испытаний образцов горных пород.

2.2. Анализ результатов испытаний горных пород.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ВОКРУГ ОДИНОЧНОГО ТОННЕЛЯ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

3.1. Моделирование напряжённо-деформированного состояния около верхнего забоя одиночного тоннеля.

3.1.1. Постановка задачи.

3.2.1.Анализ результатов расчёта напряжённо-деформированного состояния массива.

3.2. Моделирование напряжённо-деформированного состояния около нижнего забоя одиночного тоннеля.

3.2.1. Анализ результатов расчёта напряжений и смещений.

3.3. Численное моделирование последовательности проходки тоннеля с учётом ползучести горных пород и бетона и старения бетона.

3.3.1. Постановка задачи и обоснование модели расчёта напряжений в крепи.

3.3.2. Анализ полученных результатов.

4. ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОБДЕЛКИ ТОННЕЛЯ.

4.1. Натурные наблюдения при строительстве Большого Новороссийского тоннеля.

4.1.1. Размещение опытных участков по трассе тоннеля.

4.2. Анализ напряжённо-деформированного состояния конструкций крепи.

4.3. Сравнение натурных данных и расчётных показателей.

4.4. Формирование нагрузок на временную крепь и постоянную обделку тоннеля

4.5. Обоснование рациональных параметров обделки тоннеля.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геомеханическое обоснование метода определения нагрузок на обделку железнодорожных тоннелей в горно-геологических условиях Северного Кавказа"

Актуальность работы.

В 2014 году в Сочи будет проводиться XXII зимняя олимпиада в г. Сочи. В связи с этим необходимо решать транспортную проблему на юге РФ - в Краснодарском крае. Имеющиеся транспортные коммуникации не справляются с современными грузо- и пассажиропотоками. Для решения проблемы предполагается построить несколько автодорожных и железнодорожных тоннелей, которые свяжут Черноморское побережье с остальной частью России. Ввод в строй некоторых новых тоннелей предполагает замену старых, построенных на рубеже 19-20 вв., конструкции которых сильно обветшали и требуют срочного ремонта. Строительство новых тоннелей ведётся параллельно трассам таких старых тоннелей, зачастую в сложных горно-геологических условиях и, соответственно, это сказывается на влиянии тоннелей друг на друга.

При сооружении горных транспортных тоннелей технология строительства в значительной мере влияет на развитие напряженно-деформированного состояния системы "обделка - грунтовый массив". Так, например, технологическая схема влияет на распределение напряжений вокруг тоннеля, отставание от забоя временной крепи или вид временной крепи (монолитный бетон, набрыз-гбетон, анкера или их сочетания).

Конструктивное и технологическое совершенствование несущих элементов подземных сооружений, с целью сокращения материалоемкости транспортных тоннелей, является одним из главных направлений технического прогресса в подземном строительстве.

Существующие методы расчета обделок горных транспортных тоннелей, применительно к горно-геологическим условиям Северного Кавказа, не в полной мере отражают особенности статической работы конструкций, а также многообразия условий и факторов, влияющих на ее напряженное состояние. Учесть отставание временной крепи от забоя и влияние уступа на характер формирования напряжённо-деформированного состояния системы «крепь-массив» возможно только используя объемную модель расчета.

Проблема определения нагрузок на обделку тоннелей сечения решалась К.П. Безродным, Б.А. Картозией, Н.С. Булычёвым, А.А. Козыревым, В.А. Гра-бером, В.Е. Меркиным, Н.И. Кулагиным, А.Г. Протосеней, Н.Н. Фотиевой, Ю.С. Фроловым, Д.М. Голицынским, С.Н. Власовым, Ю.Н. Огородниковым, О.В. Тимофеевым, М.О. Лебедевым и многими другими.

Данные натурных исследований в условиях Большого Петлевого и Большого Новороссийского тоннелей СКЖД свидетельствуют о существенном влиянии, как технологии строительства, так и горно-геологические условия, на величину и характер распределения нагрузок по обделке станций.

В связи с этим становится очевидным актуальность разработки методов расчета напряженно-деформированного состояния системы «крепь - массив» с учетом конструктивных особенностей обделок тоннелей и влияния этапов их сооружения на формирование НДС вокруг системы «крепь - массив» и на параллельно проведённые существующие тоннели.

Цель работы:

Обеспечить устойчивость железнодорожных тоннелей большого поперечного сечения в горно-геологических условиях Северного Кавказа.

Идея работы:

Нагрузки на обделку тоннелей большого поперечного сечения должны определяться с учётом влияния последовательности раскрытия поперечного сечения тоннеля, физико-механических свойств горных пород и геометрических параметров временной и постоянной крепи.

Основные задачи исследования:

• Определение прочностных и деформационных характеристик горных пород вмещающего массива;

• Натурные наблюдения за напряжённо-деформированным состоянием обделки тоннеля;

• Математическое моделирование напряжённо-деформированного состояния системы «крепь-массив» вокруг тоннелей;

• Разработка метода определения нагрузок на обделку тоннелей;

• Разработка рекомендаций по конструкции временной крепи и постоянной обделки железнодорожных тоннелей.

Методы исследований.

Лабораторные испытания образцов горных пород с целью определения прочностных и деформационных свойств горных пород; анализ напряжённо-деформированного состояния системы «крепь-массив» методом конечных элементов; натурные наблюдения за изменением напряжённо-деформированного состояния обделки тоннеля и вмещающего породного массива

Научная новизна работы;

• Экспериментально установлен эффект снижения влияния влажности на прочность песчаников в объемном напряженном состоянии по сравнению с одноосным, величина которого для трехосного сжатия составляет 25% и 70% для одноосного.

• Установлены закономерности формирования напряжений в приза-бойной зоне при разработке нижнего уступа тоннеля. В пяте свода временной крепи в призабойной зоне вследствие смещений пород в выработку возникают растягивающие напряжения, параллельные её оси, величина которых с уменьшением категории устойчивости пород существенно возрастает. В стенке временной крепи в штроссовой части позади забоя возникает дополнительная концентрация тангенциальных напряжений по сравнению с их величинами в соответствующих частях крепи калотты впереди забоя.

Защищаемые научные положения:

1. Пространственная модель прогноза напряжённо-деформированного состояния массива в призабойной зоне при сооружении железнодорожного тоннеля большого поперечного сечения должна учитывать схему его раскрытия и влияние основных этапов технологических процессов по проходке и возведению крепи на геомеханические поля в окружающем массиве и конструкциях крепи.

2. При прогнозе напряжённого состояния временной крепи нужно учитывать его формирование на всех этапах проходческого цикла: от раскрытия забоя калотты до возведения крепи на полное сечение. Преобладающие перемещения контура железнодорожного тоннеля большого поперечного сечения в нарушенных массивах происходят со стороны боков на стыке верхнего и нижнего уступов, вследствие чего наиболее напряжёнными участками временной крепи при сооружении тоннеля являются элементы стен обделки, находящиеся выше нижнего уступа.

3. Определение нагрузок на обделку железнодорожного тоннеля большого поперечного сечения при уступном способе строительства нужно производить с учётом очерёдности раскрытия сечения выработки, категории устойчивости пород, взаимодействия с породным массивом, совместной работы временной и постоянной крепи и геомеханических процессов в призабойной зоне.

Практическая значимость работы:

- разработана методика определения нагрузок на обделку железнодорожных тоннелей в горно-геологических условиях Северного Кавказа с учётом основных этапов технологии проходки;

- даны рекомендации по типам и параметрам временной крепи и постоянной обделки для железнодорожных тоннелей Северного Кавказа.

Достоверность и обоснованность научных положений и рекомендаций: обеспечивается натурными исследованиями работы обделки железнодорожных тоннелей, использованием современных методов геомеханики, численного моделирования, сходимостью величин расчетных нагрузок с натурными данными и результатами исследований других авторов.

Диссертационная работа выполнена автором на кафедре строительства горных предприятий и подземных сооружений СПГГИ(ТУ). Работа выполнялась под руководством доктора технических наук, профессора А.Г. Протосени. Апробация диссертации.

Содержание и основные положения диссертационной работы докладывались на конференции молодых ученых в Краковской горно-металлургической академии (2005, 2007); международной конференции "Проблемы подземного строительства в XXI веке" (Тульский государственный университет, Тула, 2008); ежегодных конференциях молодых ученых и студентов в 2006-2008 (СПГГИ (ТУ) им. Г.В. Плеханова, Санкт-Петербург); заседаниях кафедры Строительство горных предприятий и подземных сооружений СПГГИ (ТУ) и получили одобрение.

Личный вклад автора заключается: в проведении испытаний горных пород на прессовом оборудовании в условиях одноосного и объемного сжатия; в разработке геомеханической модели взаимодействия обделки железнодорожных тоннелей с породным массивом; в проведение численного моделирования процессов деформирования массива вокруг железнодорожных тоннелей; в разработке метода определения нагрузок и обосновании параметров обделки железнодорожных тоннелей.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 3 печатные работы в сборниках научных трудов, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 152 страницах машинописного текста, содержит 4 главы, введение и заключение, список использованной литературы из 144 наименований, 52 рисунков, 12 таблиц и 1 приложения.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Ларионов, Роман Игоревич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Определены прочностные и деформационные характеристики пород, вмещающих тоннели, в условиях одноосного и объемного напряженного состояния, включая запредельную область, при естественной влажности и при водонасыщении. Экспериментально установлен эффект снижения влияния влажности на прочность песчаников в объёмном напряжённом состоянии по сравнению с одноосным, величина которого для трехосного сжатия составляет 25% и 70% для одноосного.

2. Разработана пространственная модель прогноза напряжённо-деформированного состояния массива при сооружении железнодорожного тоннеля большого поперечного сечения при уступном способе строительства, отличающаяся учётом наличия уступа и оценкой влияния основных этапов по проходке и возведению крепи на геомеханические поля в окружающем массиве и конструкциях обделки.

3. Установлены закономерности формирования напряжений в приза-бойной зоне при раскрытии калотты тоннеля. Горизонтальные напряжения в шелыге и основании свода достигают максимума на контуре забоя, снижаясь в сторону выработки и достигая минимума на расстоянии 0,12Rnp от него (Rnp -приведённый радиус выработки). За плоскостью забоя напряжения падают и достигают локального минимума на расстоянии 0,37RIip. Вертикальные напряжения имеют аналогичные закономерности их изменения в призабойной зоне. Размер зоны влияния выработки впереди забоя составляет 3,7Rnp.

4. Установлено, что раскрытие нижнего уступа при сооружении тоннеля приводит к увеличению тангенциальных напряжений во временной крепи, величина которых зависит от степени устойчивости пород. Преобладающие перемещения контура железнодорожного тоннеля большого поперечного сечения в нарушенных массивах происходят со стороны боков на стыке верхнего и нижнего уступов, вследствие чего наиболее напряжёнными участками временной крепи при сооружении тоннеля являются бока обделки, находящиеся выше нижнего уступа.

5. Разработан метод расчёта нагрузок на обделку железнодорожного тоннеля большого поперечного сечения, сооружаемого уступным способом, с учётом очерёдности раскрытия поперечного сечения выработки, категории устойчивости пород и взаимодействия обделки с породным массивом.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Ларионов, Роман Игоревич, Санкт-Петербург

1. Айвазов Ю.Н. Взаимодействие породного массива с обделкой // Метрострой. 1983. - №6.

2. Айвазов Ю.Н., Кривошлык А.И. О влиянии продвижения забоя на перемещения контура круговой протяженной выработки // Тоннели и метрополитены. Л.: ЛИИЖТ, 1982. - вып.711. - С.63-70.

3. Александровский С.В. Ползучесть и усадка бетона и железобетонных конструкций. М., Стройиздат, 1976, 351с.

4. Амусин Б.З. Учет влияния торца при расчете нагрузок на крепь протяженных выработок и камер // Шахтное строительство.-1979.-№ 12.-С.

5. Амусин Б.З., Линьков A.M. Применение метода переменных модулей в задачах линейной наследственной ползучести. Труды ВНИМИ, сб. № 88 Л., изд.ВНИМИ, 1973, С.180-184.

6. Амусин Б.З. Механические характеристики массива горных пород при аналитических расчетах проявлений горного давления в выработках. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, 1979, № 6, С. 1521.

7. Амусин Б.З., Фадеев А.Б. Метод конечных элементов при решении задач горной геомеханики. М.: Недра, 1975. - 144 с.

8. Антонов О.Ю. Об управлении нагрузками на конструкции. // Метрострой, №3. М., 1975.

9. Антонов О.Ю. О некоторых факторах, влияющих на статическую работу тоннельной обделки. // Метрострой. 1963. №3-4. С.46-50.

10. Афендиков Л.С., Гарбер В.А., Меркин В.Е. Современные конструкции и технология сооружения транспортных тоннелей (зарубежный опыт). М.: 1986.

11. Баклашов. И.В. Деформирование и разрушение породных массивов. -М.: Недра, 1988.-271с.

12. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика горных пород. М., Недра,1975.

13. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика подземных сооружений и конструкций крепей. М., Недра, 1984, 415 с.

14. Баклашов И.В., Руппенейт К.В. Прочность незакрепленных горных выработок. М., Недра, 1985, 102 с.

15. Баклашов И.В., Тимофеев О.В. Конструкции и расчет крепей и обделок. М.: Недра, 1879.- 283 с.

16. Башмаков В.М., Мостков В.М. Высокие технологии строительства тоннелей. М.: Изд-во «ТИМР», 1996.

17. Безродный К.П. Научно-технические разработки и научная деятельность института «Ленметрогипротранс» за последнее время / Метро и тоннели №6, 2006.

18. Белаенко Ф.А. Расчет крепи стволов шахт на больших глубинах в условиях Донецкого бассейна. В кн.: "Разработка угольных месторождений на больших глубинах". М., Углетехиздат, 1955.- С. 118-137.

19. Бойм А.А. О напряжениях вокруг горных выработок трапецеидальной, сводчатой и эллиптической форм. Львов, 1954.

20. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений. М., Недра, 1981,270 с.

21. Булычёв Н.С. Механика подземных сооружений в примерах и задачах. М.: Недра, 1989. -270 с.

22. Булычев Н.С., Амусин Б.З., Оловянный А.Г. Расчет крепи капитальных горных выработок. М., Недра, 1974, 320 с.

23. Булычев Н.С., Фотиева Н.Н., Стрельцов Е.В. Проектирование и расчет крепи капитальных выработок. М.: Недра, 1986.-288с.

24. Булычёв И.Н. Методика расчёта незамкнутых и сборных конструкций капитальных горных выработок на основе схемы контактного взаимодействия с массивом // Механика подземных сооружений. Тула: ТулПИ, 1982. -С. 36-42.

25. Булычёв Н.С.,3 Фотиева Н.Н., Калинин Н.Б. Влияние точности определения характеристик массива на расчёты обделок тоннелей // Гидротехническое строительство. 1986. - №11. - С.38-39.

26. Бурштейн JI.C. Теория упругости, пластичности и ползучести в горном деле. Учебное пособие. Часть 2. JL: ЛГИ, 1977.-81 с.

27. Вайнберг Д.В. Концентрация напряжений в пластинах около отверстий и выкружек. Киев.: Техника, 1968.

28. Варшавский В.В. Особенности строительства транспортных тоннелей // Метро и тоннели, №3, 2001. С.28-30.

29. Виноградов Б.Н., Гарбер В.А. Определение деформационных характеристик известняков. Метрострой, 1970, №5.

30. Волков В.П. Тоннели. М: «Транспорт», 1970.

31. ВСН 126-90. Нормы крепления набрызгбетоном., М.: Минтранстрой СССР, 1990

32. ВСН 190-78. Инструкция по инженерно-геологическим изысканиям для проектирования и строительства метрополитенов, горных железнодорожных и автодорожных тоннелей., М.: Минтрансстрой СССР, 1978.

33. Гальперин А.М, Шафаренко К.М. Реологические расчёты горнотехнических сооружений. М.: Недра, 1977.

34. Гарбер В.А. Научные основы проектирования тоннельных конструкций с учётом технологии их сооружения. М.: Научно-исследовательский центр «Тоннели и метрополитены» АО «ЦНИИС», 1996. - 219с.

35. Гарбер В.А. Учёт нелинейности свойств материала конструкции и породного массива, а также физической, конструктивной и геометрической нелинейности расчётной схемы при расчёте подземных конструкций. М.: 1981. -(Тр. ВНИИ транспортного строительства).

36. Гарбер В.А. Нелинейный расчёт подземных конструкций. Всесоюзная научная конференция «Проблемы механики подземных сооружений». JL, 1978.

37. Гарбер В.А., Воробьёв JI.A., Рыбаков С.М. Напряжённо-деформированное состояние обделки горного тоннеля. Транспортное строительство, 1978, №7.

38. Глушко В.Т., Виноградов Б.Н., Тогобицкая Д.Н. Исследования деформаций горных выработок с учетом изменения прочностных параметров пород в неупрутой зоне. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. № 3, 1972, С. 16-20.

39. Голицынский Д.М., Маренный Я.И. Набрызгбетон в транспортном строительстве. М.: Транспорт, 1993. - 152с.

40. Голицынский Д.М. Применение набрызгбетона при строительстве тоннелей//Транспортное строительство, 1978. №6. С. 14-17.

41. Голицынский Д.М., Андреев И.А. Облегчённые обделки транспортных тоннелей // Метрострой, 1984. №3. С. 4-6.

42. ГОСТ 21153.8-88. Породы горные. Метод определения предела прочности при объёмном сжатии.

43. ГОСТ 24941-81. Породы горные. Методы определения механических свойств нагружением сферическими инденторами.

44. ГОСТ 28985-91. Породы горные. Метод определения деформационных характеристик при одноосном сжатии.

45. Гришаев В.И. Железнодорожные тоннели. М., Трансжелдориздат, 1973.-383с.

46. Давыдов С.С. Расчёт и проектирование подземных конструкций. М.: Госстройиздат, 1970.

47. Давыдова Н.А. Приближенное решение задачи о смещении поверхности бесконечной цилиндрической полости, загруженной жестким кольцевым штампом конечной длины. Журн. ФТПРПИ. Сиб. Отд. АН СССР, №3, 1968.

48. Дворкин JI. П., Дворкин O.JI. Основы бетоноведения. СПб, ООО «СтройБетон», 2006. 692с.

49. Джапаридзе JI.A. Влияние касательных контактных напряжений на напряженное состояние кольцевой крепи подземных сооружений. Сообщения АН Груз.ССР, вып.53, 1969.

50. Дмитриев М.Г. Нелинейная модель статической работы тоннельной конструкции. Методы расчёта тоннельных конструкций. М.: 1973. (сб. науч. тр. ЦНИИС Минтрансстроя, №79).

51. Дранковский А.Н., Фадеев А.Б. Подземные сооружения в промышленном строительстве, изд. Казанского университета, 1993.

52. Дорман И.Я. Сейсмостойкость транспортных тоннелей. М.: Изд-во «ТИМР», 2000.

53. Дружко Е.Б. О взаимодействии системы "крепь-массив" с учетом образования зоны неупругих деформаций. "Проектирование и строительство угольных предприятий", № 9, 1988.

54. Ержанов Ж.С. и др. Основы расчёта прочности подземных сооружений в трещиноватых скальных породах. Алма-Ата, «Наука» КазССР, 1978. -88с.

55. Ержанов Ж.С., Синяев А .Я. Определение напряженного состояния анизотропного (наклоннослоистого) массива и его влияние на крепь вертикальной выработки. В кн.: "Реологические вопросы механики горных пород". Алма-Ата. Изд.АН КАЗ ССР, 1974, С.111-119.

56. Ержанов Ж.С. Теория ползучести горных пород и ее приложения. Алма-Ата, "Наука", 1964.- 175 с.

57. Ержанов Ж.С. и др. Аналитические вопросы механики горных пород. Теория и эксперимент. Алма-Ата. "Наука", 1969.

58. Ержанов Ж.С., Айталиев Ш.М., Масанов Ж.К. Сейсмонопряжённое состояние подземных сооружений в анизотропном массиве. Алма-Ата: Наука, 1980.-212 с.

59. Заславский Ю.З., Мостков В.М. Крепление подземных сооружений. -М.: Недра, 1979.-325 с.

60. Зубков В.В. О матемеатическом моделировании напряжённого состояния массива горных пород // Горная геомеханика и маркшейдерское дело: Сб. науч. трудов / ВНИМИ. СПб, 1999.

61. Ильичёв В.А., Коновалов П.А., Никифорова Н.С. Основы геотехнического мониторинга в процессе строительства и эксплуатации подземных сооружений / Тр. юбил. конф. «Подземное строительство России на рубеже XXI века». М.: 2000. С.31-36.

62. Исаев Ю.С. Геофизические исследования при проектировании, строительстве, реконструкции и эксплуатации транспортных тоннелей // Метро и тоннели №6, 2006.

63. Каталог механических свойств горных пород / А.Н. Ставрогин, B.C. Георгиевский и др. / ВНИМИ. СПб, 1972.

64. Катков Г.А. Измерение нагрузок на крепь горных выработок. М., "Недра", 1969.- 137 с.

65. Козел A.M. Значение касательных сил и выбор толщины крепи по заданным неравномерным нагрузкам. Труды ВНИМИ, Л., изд. ВНИМИ, сб.46, 1962.

66. Косков И.Г. Новые материалы и конструкции крепи горных выработок. Изд. 2-е - М.:, 1987. - 196 с.

67. Кузнецов Г.Н., Ардашев К.А., Филатов Н.А. и др. Методы и средства решения задач горной геомеханики. М.: Недра, 1987. - 248с.

68. Лабасс А. Давление горных пород в угольных шахтах. В кн. "Вопросы теории горного давления". М., Госгортехиздат, 1961, С.59-164.

69. Ларионов Р.И. Определение физико-механических свойств горных пород района строительства Большого Новороссийского тоннеля. // Известия Тульского государственного университета. Естественные науки, серия: «Науки о Земле», 2008.

70. Ларионов Р.И. Исследование формирования напряжённо-деформированного состояния массива горных пород вокруг двух параллельно проведённых тоннелей. // Записки горного института т. 172, СПГГИ, 2007 г.

71. Лебедев М.О., Балыкин В.В. Горно-экологический мониторинг на примере Большого Петлевого тоннеля СКЖД / Метро и тоннели №6, 2006.

72. Либерман Ю.М. Давление на крепь капитальных выработок, "Недра", 1979.- 113с.

73. Либерман Ю.М., Калачева Т.А. Аппроксимация экспериментальных кривых деформирования во времени горных пород и материалов с затухающей ползучестью. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, № I, 1980, С.3-9.

74. Максимов А.П. Выдавливание горных пород и устойчивость подземных выработок. М., Госгортехиздат, 1963.- 144 с.

75. Методические указания по определению прочности трещиноватого массива горных пород. Л., 1991. - 42с. (ВНИМИ).

76. Методическое указание по лабораторному испытанию пластических свойств пород. Л., ВНИМИ, 1972.

77. Механика скальных пород и современное строительство / Под ред. Е.И. Шемякина. М.: Недра, 1992.

78. Мостков В.М. Подземные сооружения большого сечения. М., 1974. 320с.

79. Мостков В.М., Дмитриев Н.В., Рахманинов Ю.П. Проектирование и строительство подземных сооружений большого сечения. Справочник. М.: Недра, 1993.

80. Мостков В.М., Воллер И.Л. Применение набрызгбетона при проведении горных выработок. М.: Недра, 1968.

81. Мусхелишвили Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. М., "Наука", 1966.- 705с.

82. Насонов И.Д., Федюкин В.А., Щуплик М.Н. Технология строительства подземных сооружений. М., "Недра", 1983.

83. Обручев Ю.С., Абашин С.И. Способ исследования взаимодействия крепи горных выработок с массивом горных пород. "Горный журнал", М, 1984., №8.

84. Оловянный А.Г. Некоторые задачи механики массивов горных пород. ФГУП «Межотраслевой научный центр» ВНИМИ; ООО «Стресс», СПб, 2003. 234с.

85. Петров Д.Н., Моисеев В.И., Ларионов Р.И. Напряжённо-деформированное состояние пород вокруг одиночной выработки в неоднородном массиве. // Записки горного института т. 168, СПГГИ, 2006 г.

86. Протодьяконов М.М. Давление горных пород на рудничное крепление. ГОНТИ, 1933.

87. Протосеня А.Г., Лебедев М.О. Постановка задач по расчету напряженного состояния около выработок // Межвузовский сборник научных трудов "Устойчивость и крепление горных выработок". С-Пб, СПГГИ, 1999.

88. Протосеня А.Г. Упругопластическое распределение напряжений возле кругового отверстия для пластически неоднородной среды. ПМ, 1972, т.УШ, вып.2.

89. Протосеня А.Г. О постановке задач по расчету нагрузок на капитальные выработоки и тоннели. // Устойчивость и крепление горных выработок. Крепление и поддержание горных выработок. / Санкт-Петербургский горный институт. С-Пб, 1992. С.4-8.

90. Протосеня А.Г., Бокий Б.В., Обручев Ю.С. Расчет нагрузок на крепь вертикальных стволов при больших глубинах // Шахтное строительство. 1974. № 1. С. 4-6.

91. Протосеня А.Г., Козел A.M., Борисовец В.А. и др. Расчет нагрузок на крепь глубоких стволов, сооружаемых в сложных горно-геологических условиях // Шахтное строительство. 1984. № 6. С.13-15.

92. Протосеня А.Г., Лебедев М.О. Постановка задач по расчету напряженного состояния около выработок // Межвузовский сборник научных трудов "Устойчивость и крепление горных выработок". С-Пб, СПГГИ, 1999. С. 115118.

93. Протосеня А.Г. О постановке задач по расчету нагрузок на капитальные выработоки и тоннели. // Устойчивость и крепление горных выработок. Крепление и поддержание горных выработок. / Санкт-Петербургский горный институт. С-Пб, 1992. С.4-8.

94. Протосеня А.Г., Ставрогин А.Н. Определение напряженно-деформированного состояния массива вокруг выработок на основе теории пластичности горных пород с дилатансией. / сб. Устойчивость и крепление горных выработок, ЛГИ, Л. 1978. С. 82-84.

95. Работнов Ю.Н. Некоторые вопросы теории ползучести. Вестник МГУ, №10, 1978.

96. Ревуженко А.Ф., Стажевский С.Б., Шемякин Е.И. Новые методы расчёта нагрузок на крепь / Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1976. - №4. - С. 21-40.

97. Рекомендации по расчёту смещений контура и нагрузок на крепь горных выработок по экспериментальным показателям деформирования пород за пределом прочности. Л., 1982. 36с. (ВНИМИ).

98. Рекомендации по методам определения запредельных характеристик горных пород при одноосном и трёхосном сжатии. Л., 1981. 42с. (ВНИМИ).

99. Рекомендации по определению полного паспорта прочности и деформируемости горных пород. Л., 1988. - 52с. (ВНИМИ).

100. Ржаницын А.Р. Теория ползучести. Стройиздат, 1968. 418с.

101. Родин И.В. К вопросу о решении задач гравитационного давления горных массивов на крепи подземных выработок. ДАН СССР, т.28, №3, 1951.

102. Родин И.В. Снимаемая нагрузка и горное давление. В сб.: «Исследования горного давления». Госгортехиздат, 1960.

103. Руппенейт К.В. Некоторые вопросы механики горных пород. М., Углетехиздат, 1984.- 384 с.

104. Руппенейт К.В. Деформируемость массивов трещиноватых горных пород. М., «Недра», 1975. 223с.

105. Руппенейт К.В., Драновский А.Н., Лыткин В.А. Расчёт кольцевой крепи подземных сооружений. М.: Недра, 1969. 150с.

106. Руппенейт К.В., Долгих М.А., Матвиенко В.В. К вопросу о разработке инженерной теории давления горных пород. В сб. «Вопросы горного давления», вып. 15, Изд. СО АН СССР, 1962.

107. Руппенейт К.В., Гомес Ц., Кислер Л.Н. К вопросу о разработке инженерной теории давления горных пород на крепь выработок. В кн.: «Вопросы горного давления», вып. 13. Сиб. отд. ИГД АН СССР. Новосибирск, 1962.

108. Рязанцев Г.Е. и др. Методы и средства автоматизации инструментального геомониторинга при строительстве и эксплуатации подземных сооружений / Тр. юбил. конф. «Подземное строительство России на рубеже XXI века». М.: 2000. С. 436-443.

109. Савин Г.Н. Распределение напряжений около отверстий. Киев. Нау-кова думка, 1978.

110. Савин. Г.Н. Давление горных пород на крепление вертикальных шахт. Записки Института горной механики АН УССР, №5, 1947.

111. Сажин B.C. Определение области неупругих деформаций с учетом изменения сцепления породы. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, № 6, 1976, С.93-95.

112. СНиП П-94-80. Подземные горные выработки. М., Стройиздат,1981.

113. СНиП 32-04-97. Тоннели железнодорожные и автодорожные. М.: Госстрой России, 1997.

114. СНиП II-7-81*. Строительство в сейсмических районах. Минстрой России, 1995.

115. СНиП 2.06.08-87 Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. М., 1987.

116. Ставрогин А.Н., Тарасов Б.Г. Экспериментальная физика и механика горных пород. СПб: Наука, 2001.

117. Тоннели и метрополитены: В.Г. Храпов, Е.А. Демешко, С.Н. Наумов и др., под ред. В.Г. Храпова. М.: Транспорт, 1989.- 383с.

118. Трушко B.JL, Протосеня А.Г., Матвеев П.Ф., Совмен Х.М. Геомеханика массивов и динамика выработок глубоких рудников. С.-Петербург, 2000. -396с.

119. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. М.: Недра,1987.

120. Феннер Р. Исследования горного давления. В кн.: "Вопросы теории горного давления". М., Госгортехиздат, 1961.

121. Фисенко Г.Л. Предельные состояния горных пород вокруг выработок. М., "Недра", 1976.- 272 с.

122. Фотиева Н.Н. Расчет обделок тоннелей некругового поперечного сечения. М., Стройиздат, 1974.- 240с.

123. Фотиева Н.Н. Расчёт крепи подземных сооружений в сейсмически активных районах. М.: 1980. - 222 с.

124. Фотиева Н.Н., Казакевич Э.С., Саммаль А.А. Определение области применения облегчённой крепи с использованием набрызгбетона / Шахтное строительство. 1986. - №4. - С. 9-11.

125. Фотиева Н.Н., Булычев Н.С. Обработка результатов натурных исследований давления пород на крепь и расчет крепи по измеренным нагрузкам. // Межвузовский сборник Устойчивость и крепление горных выработок, вып.5, Л., изд.ЛГИ, 1978. С. 100-104.

126. Строительство тоннелей и метрополитенов / Фролов Ю.С., Голи-цынский Д.М., , Кулагин Н.И., Лепец П.Т., Подчекаев В.А., Богданов Г.И./ М., "Транспорт", 1989.-319 с.

127. Фролов Ю.С., Мордвинков Ю.А. Система «крепь-грунтовый массив». Численный анализ напряжённо-деформированного состояния с учётом технологии проходки тоннеля. «Метро и тоннели» №5, 2006.

128. Фролов Ю.С. Высокие технологии, внедряемые при строительстве горных транспортных тоннелей / Метро и тоннели №5, 2007.

129. Храпов В.Г. Новые конструкции и методы сооружения тоннелей. Межвузовский сборник научных трудов МИИТ, М.: 1983.

130. Шейнин В.И., Руппенейт К.В. Некоторые статические задачи расчёта подземных сооружений, М.: Недра, 1969.

131. B.H.G. Brady, Е.Т. Brown. Rock Mechanics, 2007.

132. S. Helwany. Applied soil mechanics with ABAQUS applications, 2008.

133. J. Jaeger, N. G. Cook, R. Zimmerman. Fundamentals of Rock Mechanics, 2007.

134. Jeremias, F.T., Pistone, R., Oliveira, R. Tunnel collaps during construction on sandstone rock masses the case of Castanheira II tunnel. - СОВА, Consul-tores de Engenhaira e Ambiente, Lisboa, Portugal, 2008.

135. P. Lunardi. Design and Construction of Tunnels: Analysis of Controlled Deformations in Rock and Soils (ADECO-RS), 2008.

136. Scholz, M. Collapses and other instabilities during tunneling in soil and soft rock. Bernard Ingenieure ZT, Germany, 2007.

137. Spruit, R., van Zanten, D.C. Vibration monitoring in two non standart applications: measuring residual anchors tension and measuring degree of in situ sand comraction. Rotterdam Public Works, Rotterdam, Netherlands, 2006.

138. Vaziri, M., Hartlib, T. Predicted tunnel displacement below a deep excavation in London using finite element method. Ramboll Whitbybird, London, 2005.