Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Оптимизация системы геомеханического мониторинга подземных сооружений с применением современных компьютерных технологий

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

Автореферат диссертации по теме "Оптимизация системы геомеханического мониторинга подземных сооружений с применением современных компьютерных технологий"



На правах рукописи

Манько Артур Владимирович

ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

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

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2006

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском государственном строительном университете

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

кандидат технических наук, доцент Постольская Ольга Константиновна

доктор технических наук, профессор Конухин Владимир Пантелеймонович

кандидат технических наук, доцент, Бурлаков Виктор Николаевич

Центр службы геодинамических наблюдений в энергетической отрасли (ЦСГНЭО) - филиал ОАО "Инженерный центр ЕЭС"

Защита диссертации состоится 7 ноября 2006 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.212.138.08 при ГОУ ВПО Московском государственном строительном университете по адресу: 117302, г. Москва, Спартаковская ул., д. 2/1, ауд.212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Московского государственного строительного университета.

Автореферат разослан " Ь (Р^^ТЗ. ДЗЯ' 2006 г.

г

Учёный секретарь диссертационного совета

Знаменский В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

В последнее время в нашей стране все больший размах принимает подземное строительство ответственных подземных сооружений. Это объекты транспортного назначения, городские объекты общественно-культурного и торгового назначения. В связи с тем, что все улицы больших городов проектировались под ничтожно малое количество автомашин, в последнее время остро встал вопрос о создании новых и реконструкции старых городских транспортных развязок, проездов, тоннелей. Но это трудновыполнимо без современного подхода к мониторингу за состоянием грунтового массива и окружающей тесной городской застройки.

Большую актуальность в последнее время приобрели проекты подземных сооружений, связанные с захоронением радиоактивных отходов различной активности. Последние годы практика обращения с радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом подверглась жесткой критике как внутри России, так и за рубежом. Особенную тревогу вызывает практика обращения с отработавшим ядерным топливом на военных объектах. Проблема заключается не только в неудовлетворительном техническом состоянии этих объектов, но и в завесе секретности вокруг них, что не позволяет конструктивно решать эти проблемы. Последствия такого подхода ярко проявляются на Кольском полуострове: ни где в мире не хранятся такие количества отработавшего ядерного топлива в крайне неудовлетворительных условиях.

Для всех этих подземных объектов надо производить комплекс работ по мониторингу массива горных пород вмещающего подземное сооружение в различные периоды существования объекта: в период проектирования, в период строительства и в период эксплуатации.

В связи с тем, что не существует каких-либо четких рекомендаций по рациональному размещению оборудования для мониторинга, расстановка оборудования производится, чаще всего, равномерно по всему сооружению с равным шагом. Такой подход к организации системы мониторинга за работой подземного сооружения не приемлем на современном этапе.

Основная идея работы заключается в создании методики рационального размещения оборудования для мониторинга, используя при этом современные передовые компьютерные технологии.

Объект и предмет исследования.

Исследуемая проблема относится к сфере исследований и мониторинга в процессе проектирования, строительства и эксплуатации комплекса подземных сооружений на примере проекта регионального хранилища радиоактивных отходов на Кольском полуострове. Отсюда следует, что объектом исследования является система мониторинга подземного хранилища, а предметом исследования -методики и рекомендации оптимизации систем мониторинга на основе современных компьютерных технологий.

Методы исследования.

1) анализ существующих методов моделирования и вывод основ по применению географических информационных систем при оптимизации систем мониторинга подземных сооружений.

2) численные эксперименты по исследованию закономерностей распределения перемещений в массиве вокруг системы выработок.

3) проведение объёмного моделирования геоблока, вмещающего систему камерных выработок, с использованием географических информационных систем и метода математического моделирования - метода конечных элементов с последующей оптимизацией сети мониторинга.

Цель и задачи исследования.

Целью исследования является совместное применение современных численных методов и географических информационных систем для оптимизации систем мониторинга подземных сооружений. При достаточном методическом и научном обосновании это обеспечит возможность уже на стадии проектирования осуществлять длительные геомеханические прогнозы поведения объекта, а на стадии строительства и эксплуатации служить контрольным эталоном поведения объекта, что обеспечит принятие необходимых инженерных решений в реальном масштабе времени.

Основной задачей исследования является разработка методики совместного применения комплекса современных методов математического моделирования, современных методов анализа географических данных с использованием современного подхода к реализации сети мониторинга подземных сооружений.

Научная новизна работы.

1) разработаны принципы формирования проекта по оптимизации систем геомеханического мониторинга;

2) разработаны принципы исследования и определения закономерностей перемещений в массиве горных пород вокруг системы выработок на основе численных методов для дальнейшего использования этих данных при оптимизации систем мониторинга;

3) разработаны принципы совмещения проектов, выполненных в географических информационных системах и в геомеханических программах, основанных начисленных методах моделирования для последующей оптимизации системы геотехнического мониторинга;

4) разработана методика оптимизации системы геомеханического мониторинга подземного сооружения.

На защиту выносится.

Методика оптимизации системы мониторинга в подземном сооружении на основе совместного применения современных методов математического моделирования и географических информационных систем.

Практическая значимость работы.

Практическая ценность работы заключается в разработанной методике оптимизации системы мониторинга работы подземного сооружения в скальном массиве на примере одного из проектов регионального хранилища радиоактивных отходов на Кольском полуострове. Также практическая ценность работы заключается в том, что данная методика может быть применена в подземном сооружении различного назначения в схожих геологических условиях.

Апробация результатов исследования.

Достоверность научных положений, изложенных в диссертации, обеспечивается использованием надёжных, широко апробированных методов геомеханики и многочисленными (более 130) численными экспериментами.

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на: 10-ой Международной конференции в г. Туссон, Аризона, США, 2001; 3 8-ом Американском симпозиуме по механике скальных пород, пВашингтон, США, 2001; Региональной конференции "Проблемы и перспективы подземного строительства на Урале в XXI

веке", г. Екатеринбург, Россия, 2001; Зигенском симпозиуме, г. Зиген, Германия, 2001; ежегодной конференции "День горняка", 2002; XIV Всероссийской научно-практической конференции изыскателей Гидропроекта, г.Солнечногорск, 2003.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 13 статей.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из содержания, введения, 5 глав с выводами по каждой из них, заключения и списка литературы, включающего 160 наименований. Объём текста 209с., включая 5 таблиц и 67 рисунков.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю доценту, кандидату технических наук Постольской O.K. и профессору доктору-инженеру Ярош М. (Университет г. Зиген, Германия), а также профессору, д.т.н. Зерцалову М.Г., профессору, д.т.н. Потапову А.Д., профессору, д.т.н. Юфину С.А., профессору, к.т.н. Прокопьеву В.И., а также всем сотрудникам кафедры ПОГР и факультета ГСС МГСУ за внимание к работе и всестороннюю, систематическую помощь в процессе ее выполнения

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение.

Во введении приведена общая характеристика работы с обоснованием ее аюуальности, практической значимости и формулировка цели и задач исследования, а также сущности исследуемой проблемы.

Глава 1.

В первой главе рассмотрен современный подход к геомеханическому мониторингу подземных сооружений. Рассмотрены вопросы, связанные с задачей мониторинга, системами мониторинга, оборудованием для мониторинга и принципами их размещения. Так же рассмотрены вопросы, связанные с исследованиями массивов горных пород и их взаимодействия с подземными сооружениями.

Из изложенного в этой главе следует, что решение вопросов, связанных с оптимизацией систем мониторинга, представляет собой сложную задачу и требует одновременного учета многих факторов.

Значительный вклад в развитие исследований и мониторинга подземных сооружений внесли и продолжают вносить Березняков А.И., Бронштейн В.И., Булычев Н.С., Буюкян С.П., Виттке В., Воробьёв Л.А., Грищенков H.H., Жидков

A.A., Зборщик М.П., Зведенюк Б.Н., Зерцалов М.Г., Ильин М.М., Ильичев В.А., Каспарьян Э.В., Козырев A.A., Конухин В.П., Мальцев В.А., Мельников H.H., Мостков

B.М., Надолинец Л.Д., Постольская O.K., Протодьяконов М.М., Речицкий В.И., Рязанцев Г.Е., Савич А.И., Савченко С.Н., Силкин A.C., Сырников Н.М., Турчанинов И.А., Фишман Ю.А., Хечинов Ю.Е., Чеботарёв В.В., Черняев В.И., Четыркин Н.С., Шемардов А.П., Юфин С. А. и др.

В настоящее время не ведутся каких-либо исследований в области оптимизации систем мониторинга в геотехническом строительстве. Целью данной диссертационной работы яатяется совместное применение современных численных методов и географических информационных систем для оптимизации систем мониторинга подземных сооружений. При достаточном методическом и научном обосновании это обеспечит возможность уже на стадии проектирования осуществлять длительные геомеханические прогнозы поведения объекта, а на стадии строительства и эксплуатации служить контрольным эталоном поведения объекта, что обеспечит принятие необходимых инженерных решений в реальном масштабе времени.

Для достижения этой цели в главе 1 сформулированы следующие задачи:

1) разработать принципы формирования проекта по оптимизации систем геомеханического мониторинга на примере одного из проектов хранилища радиоактивных отходов на Кольском полуострове;

2) разработать методику определения наиболее рационального расположения выработок на основе анализа взаимодействия выработок с окружающим массивом;

3) разработать принципы совмещения проектов, выполненных в географических информационных системах и в геомеханических программах, основанных на численных методах моделирования, для последующей оптимизации системы геомеханического мониторинга;

4) разработать методику оптимизации системы геомеханического мониторинга подземного сооружения.

Глава 2.

Во второй главе рассмотрены общая характеристика геологического строения Кольского полуострова как части Балтийского щита, а так же геологическое описание площадки исследования.

Балтийский щит рассматривается как часть Евразийской литосферной плиты. Реконструкции палеогеодинамических обстановок раннего архея с использованием новейших радиологических данных позволяют предположить, что уже 3.5 млрд. лет назад существовали достаточно обширные участки земной коры континентального типа мощностью в десятки километров. Глубинное строение Кольского полуострова рассмотрено на основе данных, полученных при бурении скважины СГ-3 "Кольская Сверхглубокая". .

Реликтами раннеархейских литоплинтов являются Мурманский и Карельский блоки. Наиболее характерной чертой Мурманского блока, в котором, в центральной части, находится площадка исследований, является повсеместное проявление интенсивной массовой гранитизации и куполообразования. Расположение рассматриваемых образований и особенности образующих их структурно-вещественных комплексов позволяют рассматривать территорию Мурманского блока как глубоко эродированную активную континентальную окраину позднеархейского возраста.

Сама площадка исследований расположена на удалении 22 км от берега Северного Ледовитого океана и 32 км от сброса на границе суша-море ("сброс Карпинского"), где отмечается сейсмическая активность не более или равная 3 балла по шкале МСК-64. Эта сейсмичность - чисто компенсационная, не связанная с верхнекоровой геотермальной и вулканической активностью.

Массив площадки состоит из архейских ультраметаморфических гранитоидов и практически массивно однородных. Неоднородность структуры в пределах всего поля развития связана с некоторым укрупнением порфиробласт и гломеробласт микроклина (микроклин-плагиоклазавых биотитовых гранитов средне-крупнозернистых). Конкретный гранитный блок залеченной трещиноватости и диафтореза направлений СЗ и СВ. Размер блока 5x5км. Обнаружены три системы приповерхностных трещин в пределах блока. На глубину количество трещин уменьшается. По результатам лабораторных испытаний архейских ультраметаморфических гранитоидов, слагающих данную площадку, были получены следующие данные: прочность на сжатие 143 МПа, прочность на

растяжение 83 МПа, плотность 21 кН/м3, коэффициент Пуассона 0.2, модуль деформации Е 50000000 кН/м2. Поверхностные воды представлены рекой, которая протекает в 3 км западнее участка. Наличие подземных вод и положение уровня в пределах участка не выявлено. В границе массива возможно выделение непроницаемого тела (кф<104 м/сут) ниже зоны развития трещинных вод перекрытого с поверхности слабопроницаемым комплексом трещинных вод гранитов (кф<102 м/сут).

Глава 3.

В третьей главе приведены результаты исследования закономерностей распределения перемещений в массиве вокруг системы выработок.

Все дальнейшие исследования будут проводиться для одного из проектов регионального хранилища радиоактивных отходов на Кольском полуострове. Проект хранилища представлен комплексом вскрывающих выработок (транспортной галереи и шахтного ствола), двадцати камерных выработок (модулей) для захоронения радиоактивных отходов и двух аналогичных камер исследовательской лаборатории. Расположение выработок вдоль доминирующего простирания трещин в массиве было выбрано по рекомендациям геологов в соответствии современными понятиями об оптимальной ориентации выработок в тектонически напряжённых массивах.

Камеры лаборатории представляют собой горизонтальные камерные выработки без крепи пролётом 20м, высотой 20м и длиной 111м. Глубина заложения сооружения выбирается на основании рекомендаций геологических изысканий площадки будущего строительства подземного комплекса и составляет 330 метров от среднего уровня дневной поверхности.

Перед началом строительства всего комплекса хранилища запроектирована проходка двух параллельных выработок исследовательской лаборатории. В лаборатории планируется проведение комплекса различных, в т.ч. геомеханических, исследований, для получения материала в целях принятия дальнейшего решения по строительству и эксплуатации выработок для захоронения радиоактивных отходов. В связи с тем, что камеры лаборатории и хранилища находятся в одном скальном массиве, ориентированы в одну сторону и имеют одинаковые размеры следует вывод о том, что все результаты, полученные при проектировании, строительстве и эксплуатации лаборатории, будут репрезентативны для основных камер хранилища.

Развивающийся во времени процесс взаимодействия системы «сооружение -массив горных пород» не может быть представлен серией независимых расчётов, здесь необходимо последовательное отражение всех событий от геологического формирования массива и его напряжённого состояния до последнего этапа существования рассматриваемого объекта. В этих условиях выбор программного обеспечения для решения поставленной задачи имеет принципиальное значение.

Метод конечных элементов широко используется в расчетах камерных выработок и в настоящее время является основным при проектировании практически всех крупных подземных сооружений.

Высокая универсальность метода конечных элементов (МКЭ) не исключает, а наоборот, требует создания высокотехнологичных профессиональных проблемноориентированных программных продуктов. В геотехническом мире в числе лидеров находится программа ZSOIL.PC®, поставляемая швейцарской фирмой ZACE Ltd. Геотехническая направленность пакета обеспечивает решение задач подземного строительства естественно, «как в жизни» представляя в рамках удобного интерфейса пользователя все этапы создания и эксплуатации объекта. Имеющийся набор моделей материалов - грунтов, скальных пород, бетонов и металлов - покрывает все требования задач геотехнического строительства, включая модели, выбранные для исследований в данной работе. Перечисленные факты определили выбор программы Z_SOIL.PC в качестве инструмента численных исследований в настоящей работе.

Следующим шагом было определение модели схематизации массивов скальных пород. Как показывают различные исследования, только критерий Хука-Брауна наиболее применим как для ненарушенных образцов породы, так и для трещиноватых скальных массивов. Для ненарушенных пород этот критерий дает соотношение пределов прочности на одноосное растяжение и одноосное сжатие в пределах 1/7-1/25, что более соответствует действительности. Трехмерная форма критерия Хука-Брауна в инвариантах напряжений будет записана следующим образом: j/2

Для выбора размеров целика между модулями была проведена серия численных экспериментов. Размер целика составлял 5, 10, 20 и 30 метров. По

I/O WC (7 г— "i

F = 2 cr||z cos 6»--Z-jI^sme-Scose)+l/3<jjwac+Sal = 0

результатам моделирования был сделан вывод о том, что размер целика должен быть равней 20 метров (перемещения в целике составили 2мм). Уменьшение размера целика ведет к его деформации (перемещения в целике составили 15мм) и последующему разрушению. Увеличение размеров целика экономически нецелесообразно, т.к. в отведенном геоблоке под возведение комплекса уменьшается количество модулей.

При исследовании закономерностей распределения перемещений в массиве вокруг системы выработок была построена расчётная схема (рис.1).

Р и с.1. Расчётная схема для проведения численного эксперимента по исследованию закономерности распределения перемещений в массиве вокруг подземных выработок в плоской постановке

Для проведения численного эксперимента в этой схеме отражены исследуемые подземные выработки, скальный массив с крупными трещинами и смоделированы различные варианты природного давления на Кольском полуострове от Балтийского щита. Трещины моделировались как тонкая полоска конечных элементов со своими свойствами, а природное давление заменяет равномерно распределенная нагрузка.

-12В связи с тем, что глубина заложения выработок в данном исследовании остается постоянной горное давление остается тоже постоянным и составляет 1177.2 кН/м2. Изменяется лишь величина бокового давления для исследования закономерностей распределения перемещений в массиве при различных сочетаниях нагрузки.

В качестве исходных параметров для первого расчета ("Расчет 1") горизонтальная нагрузка задавалась как 0.3 от верхней нагрузки, что составило 353.16 кН/м2. При втором расчёте ("Расчет 2") горизонтальная нагрузка берется как 1.0 от верхней нагрузки -1177.2 кН/м2. Третий расчёт ("Расчет 3") выполняется при горизонтальной нагрузке 1.5 от вертикальной, что составляет 1765.8 кН/м2 . В четвёртом расчёте ("Расчет 4") горизонтальная нагрузка составляет 2.0 от вертикальной - 2354.4 кН/м2. Пятый расчёт ("Расчет 5") производится при 2.5 горизонтальной нагрузке вертикальной, что составляет 2943 кН/м2. При шестом расчёте ("Расчет 6") горизонтальная нагрузка составляла 3.0 - 3531.6 кН/м2.

Р и с.2. Результат проведённого численного эксперимента ксперимента по исследованию закономерности распределения перемещений в массиве вокруг подземных выработок в плоской постановке ("Расчёт 4")

По результатам этих расчетов были взяты перемещения характерных узлов в расчётной схеме и построены соответствующие графики. При анализе графиков можно сделать следующие выводы:

1) Увеличение горизонтальной нагрузки на расчётную схему существенно не влияет на величину перемещений в массиве и на контуре выработок.

2) Характер и направления перемещений в массиве и на контуре выработок в аналогичных контрольных точках при всех вариантах загружения, за малым исключением, одинаков. При расчетах "1" и "6" не все графики по характеру совпадали. В остальных расчётах характер графиков совпадал, различным был только результат.

Исходя из этого следует вывод: дальнейшие расчёты должны проводиться при горизонтальной нагрузке 2354.4 кН/м2 ("Расчет 4"), так как результат (рис.2) по четвёртому расчёту является наиболее близким к реальным данным, зафиксированным на Кольском полуострове в районе проводимого исследования.

Глава 4.

В четвёртой главе рассмотрены теоретические основы географического информационного обеспечения для мониторинга подземных объектов.

Географическая информационная система (ГИС) - это современная компьютерная технология для картирования и анализа объектов реального мира а также происходящих событий. Эта технология объединяет традиционные операции работы с базами данных, такими как запрос и статистический анализ, с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляет карта.

Для построения моделей и интерполяции (регрессионный анализ), классификации (кластерный и дискриминантный анализ), выявления скрытой структуры анализируемых данных (кластерной факторный и компонентный анализ), планирования эксперимента (дисперсионный анализ) используются статистические методы моделирования и анализа.

Для решения любых задач требуется проведение предварительного анализа статистического распределения данных. Для получения оценки типичного значения признака используется среднее арифметическое, изменчивость признака характеризуется дисперсией. Для анализа результатов профилирования или наблюдений на точках за несколько сроков используются специальные методы

анализа рядов. Длиной ряда называется число переменных, по которым имеются измерения (пространственные или временные). Анализ рядов используется для изучения временной динамики различных показателей. При этом предполагается, что измеряемые параметры изменяют свои значения между сроками наблюдений. Математические методы анализа рядов предназначены для выявления закономерностей этих изменений формальными средствами.

Сглаживание выполняется как процедура аппроксимации выбранной части ряда гладкими кривыми. Для этой цели чаще всего используются ортогональные полиномы. Сшаженное значение вычисляется как средневзвешенное по выбранным по точкам (число точек нечетное) для центральной точки.

Метод крайгинга, в отличие от других методов интерполяции, дает статистически более надежные результаты. Этот метод позволяет не только прогнозировать значение картографируемой поверхности в неизвестной точке, но также определять точность (погрешность) прогнозирования. В основу крайгинга положено предположение о пространственной взаимосвязи точек моделируемой поверхности. Поэтому в этом методе основное внимание уделяется подбору весовой функции, с помощью которой наиболее адекватно отображается моделируемая поверхность. Изучение ландшафтной структуры территории, помимо методов дифференцирования рельефа, может осуществляться различными формализованными методами. Исследования ландшафтной структуры имеет важное прикладное значение.

Для полноценного мониторинга необходимо создать, геомеханическую базу данных, которая содержит в себе три банка данных: порода, массив и система "массив-сооружение". Каждый банк данных имеет ещё несколько подуровней. Банки данных первого уровня ("порода") включает параметры для каждого типа породы. Банк данных второго уровня ("массив") состоит из основных количественных показателей трещиноватости массива. В банках данных третьего уровня ("массив-сооружение") накапливается информация о развитии физических процессов в массиве при проходке выработок и эксплуатации объекта.

В процессе мониторинга подземного сооружения вся необходимая геомеханическая информация будет отображаться в СУБД сооружения, и это даст возможность при помощи проекта в ГИС оптимизировать систему мониторинга на каждом шаге в процессе проектирования, строительства и эксплуатации подземного сооружения.

Глава 5.

В пятой главе представлена методика и возможность практического применения разработанной системы оптимизации мониторинга в подземном сооружении.

Совместное применение современных численных методов и географических информационных систем обеспечивает возможность осуществлять длительные геомеханические прогнозы поведения подземного объекта в окружающем массиве. На первом этапе оптимизации систем мониторинга используется численное моделирование с предварительными геологическими данными. После получения предварительной информации по результатам моделирования данные заносят в проект ГИС в виде слоев проекта и соответствующих баз данных.

В качестве программного обеспечения ГИС был выбран продукт канадской фирмы ЕБЯ1 АгсМАР 8.1 как наиболее перспективный из всего многообразия на рынке ГИС-систем в России и СНГ.

В результате детальной проработки топографического плана участка исследования был построен слой топографии. По данным геологических изысканий были построены слои скального массива. И в конечном итоге, когда построены все слои, соответствующие отметкам глубин, подземное сооружение располагается на проектной глубине, сформирован рельеф и закончено создание всех баз данных, получаем готовый проект ГИС подземного объекта (Рис.3).

Р и с.З. Готовый проект в ГИС

Опираясь на результаты проведённых исследований закономерностей распределения перемещений в массиве вокруг подземных выработок, представленные в третьей главе, следует, что в окончательном трехмерном расчете, произведённом швейцарской программой Е_БоП версии 6.22, будут рассмотрены две параллельные камеры лаборатории с действующими равномерно распределенными нагрузками: по вертикали 1177.2 кН/м2, по горизонтали 2354.4 кН/м2. На рис.4 представлена расчётная схема численного эксперимента. Для моделирования массива используется модель Хука-Брауна, а для моделирования трещин—модель Мора-Кулона. По всем сторонам рассматриваемого блока, в момент моделирования НДС ненарушенного массива, действуют равномерно распределенные нагрузки: по вертикали 1177.2 кН/м2, по горизонтали 2354.4 кН/м2. С началом моделирования возведения двух подземных камер нагрузки заменяются закреплением узлов границы рассматриваемой области от перемещений.

т»к **г • о оаор«йпме « * сеснм)

З^ЯО^ДОуЫ}.. 3D_.2t.09g3. О»'24.3. Ж» Ъ1В 30

Р и с.4. Расчётная схема в трёхмерной постановке

Анализ результатов трехмерного моделирования показал, что зона влияния от рассматриваемых камер распространяется не более, чем на 70 метров по оси У, на 18-20 метров по оси X и по оси Ъ на 15 метров вглубь массива. Максимальные

смещения в массиве зафиксированы на расстоянии 22 метров от каждой торцевой стены камер, при этом максимальная зона влияния на массив будет посередине камер (рис.5).

Анализ результатов расчета дает основание к тому, чтобы закрепить контрольные точки мониторинга в проекте ГИС и в соответствующих базах данных. В этих контрольных точках будут устанавливаться многоточечные скважинные экстензометры оптимальной длины (Рис.6).

Первая контрольная точка (1) располагается на своде, на расстоянии 3.33м. от каждой из стен выработок и на расстоянии 22м от торца камер. Установку скважинных экстензометров следует производить на глубину до 20м. Вторая контрольная точка (2) располагается также на своде, на расстоянии 3.33м. от каждой из стен выработок и на расстоянии в сечении 44 и 66 метров от торца камер. На этих же расстояниях, т.е. 3.33м. от каждой из стен выработок и на расстоянии в сечении 22, 44 и 66 метров от торца камер, следует предусмотреть третью контрольную точку (3) в лотке выработок и четвертую точку (4) в центре лотка. Пятая контрольная точка (5) находится в пяте свода на расстоянии 22м от торца камер. Длина исследований вглубь массива не превышает 25м. Шестая контрольная точка (6) сети мониторинга расположена на расстоянии 5м вниз от пяты свода и 5 м вверх от лотка выработок в сечении 22м от торца выработок. Седьмая контрольная точка (7) расположена на стенах в сечениях 44 и 66 метров на расстоянии 5 метров от центра целика вверх и вниз. Восьмая контрольная точка (8) расположена в самом низу каждой из стен выработок. На каждой стене камеры находится по три точки: две на расстоянии 22м от каждого торца камеры и посередине стены.

Как показывает анализ влияния подземных выработок на окружающий массив в предварительном закреплении рабочих контрольных точек нужно ограничиться этими восьми. Остальные контрольные точки, где в результате расчёта не требуется расстановки экстензометров, должны оставаться законсервированными с первоначальными данными. Если в процессе пополнения геотехнической информацией появятся новые данные, то следует произвести новое моделирование в трёхмерной постановке с этими данными и пополнить банк данных этой информацией. А за следующим шагом следует отразить эти данные в проекте ГИС с последующей постановкой экстензометров и закреплении этих новых контрольных точек как рабочие.

б)

Р и с.5. Перемещения в массиве в трёхмерной постановке: а) в срединном сечении камеры лаборатории по оси Ъ\ б) в срединном сечении камеры лаборатории по оси X

а)

б)

в)

с. 6. Расстановка многоточечных скважинных экстензометров в рассматриваемых подземных выработках: а) закреплённые точки в выработках для расстановки экстензометров; б) схема расстановки экстензометров на расстоянии 22м от торца камер; в) схема расстановки экстензометров на расстоянии 44м и 66м от торца камер

-20-

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1) Осуществлена постановка задачи по оптимизации системы геотехнического мониторинга подземного сооружения, состоящего из множества параллельных однотипных камер с применением современных компьютерных технологий. Исследование производилось на примере проекта регионального хранилища радиоактивных отходов на Кольском полуострове.

2) Анализ инженерно-геологических условий Кольского полуострова позволил обоснованно выбрать численную модель Хука-Брауна для рассматриваемого скального массива.

3) Проведён выбор размеров целика и на основании полученных результатов проведено исследование закономерностей распределения перемещений в массиве в окрестности двух параллельных камерных выработок при различных сочетаниях нагрузок. Это дало возможность выбрать наиболее характерные варианты расчёта для последующего моделирования в трёхмерной постановке.

4) Анализ методов моделирования в ГИС показал, что использование многомерных методов анализа данных обеспечивают возможность исследований географических объектов, отличающихся значительной степенью сложности. Для построения рельефа следует воспользоваться моделями формализации и дифференцирования рельефа. Построение геологических слоёв и тектонических нарушений сводится к задаче интерполяции и экстраполяции.

5) Проведеный численный эксперимент в трёхмерной постановке исследуемого подземного объекта даёт результат, который был внесен в базу данных проекта, который будет использоваться для последующей оптимизации геомеханического Мониторинга.

6) Проведено совмещение результатов математического анализа работы подземного сооружения в окружающем массиве с проектом в географических информационных системах. Такое совмещение необходимо для визуализации и удобства работы с системой геомеханического мониторинга, которая будет впоследствии установлена в сооружении. При этом есть возможность в любой момент времени, в любой точке массива и сооружения получать всю необходимую информацию.

7) Разработана методика по оптимизации мест расстановки экстензометров, их длины и ориентирования по результатам трёхмерного моделирования.

8) Надёжность методики проверялась серией (более 130) численных экспериментов.

Выполненное научное исследование позволяет наметить задачи для дальнейшего развития разработанной методики с целью её распространения в подземных сооружениях, расположенных в других геологических условиях, а также возможность применения ГИС в задачах инженерной геологии.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. С.А. Юфин, М.Г. Зерцалов, O.K. Постольская, A.B. Манько, Д.В. Устинов. Компьютерная оптимизация мониторинга в геомеханике (на англ.). - // In Desai

C.S., Kundu Т., Harpalani S., Contractor D., Kemeny J. (eds): Computer methods and advances in geomechanics. - Proceedings of the tenth international conference, Tucson, Arizona, USA, 7-12 January 2001. - Rotterdam: Balkema, 2001.

2. C.A. Юфин, O.K. Постольская, A.B. Манько. Информационная система для больших проектов в подземном строительстве (на англ.). - // In Derek Eisworth, John P. Tinucci, Keith A. Heasley (eds): Rock mechanics in the national interest. -Proceedings of the 38th U.S. rock mechanics symposium, DC rock 2001, Washington

D.C., USA,7-10 July 2001. vol. 2. - Lisse: Swets & Zeitlinger, 2001.

3. C.A. Юфин, O.K. Постольская, A.B. Манько. Компьютерная система поддержки инженерных решений в подземном строительстве. - // Проблемы и перспективы подземного строительства на Урале в XXI веке. Труды региональной конференции 16-18 мая 2001, г. Екатеринбург.

4. O.K. Постольская, A.B. Манько, М. Ярош. Информационная система для больших проектов в подземном строительстве (на англ.). - // In A. Herrmann (eds): Messtechnik im Erd- und Grundbau. - Siegener symposium. Siegen 2001. -Germany: Universität Siegen. Institut fur Geotechnik. 2001.

5. A.B. Манько. Географические информационные системы в задачах геомеханики. - //Межвузовский сборник научных трудов по гидротехническому и специальному строительству /под ред. проф. Зерцалова М.Г., Альхименко А.И. -МГСУ, СПбГТУ. 2002.

-22>. O.K. Постольская, A.B. Манько, M. Ярош. Информационное обеспечение мониторинга крупных подземных объектов. - // Труды научного симпозиума «Неделя горняка-2002». МГГУ, Москва, 24января -1 февраля 2002.

r. М. Ярош, А.В. Манько, О.К. Постольская. Информационная система для подземного строительства (на англ.). - // International Conference: Tunnel Construction of Russia and the Countries of the CIS in the Beginning of the Century: Experiences and Prospects, Moscow, October 28th- 312002.

!. M. Ярош, O.K. Постольская, C.A. Юфин, A.B. Манько. Информационная система для больших проектов в развитии подземного пространства (на англ.). - // International Conference: Urban Underground Space: a Resource for Cities. November 14-16 2002, Torino, Italy.

C.A. Юфин, O.K. Постольская, A.B. Манько, M. Ярош. Система поддержки и визуализации для больших проектов в подземном строительстве (на англ.). - / / С. Dinis da Gama, L. Ribeiro e Sousa (eds.): ISRM International Symposium on Rock Engineering for Mountaineous Region. - Eurock 2002, Funchal, 2002 November 25-28. - Pub. Sociedade Portuguesa de Geotecnia.

0. A.B. Манько. Исследование распределения перемещений в массиве вокруг системы выработок. - // Труды. XIV Всероссийской научно-практической конференции изыскателей Гидропроекта: "Инженерные изыскания в современных условиях". - Солнечногорск, 11-14 марта 2003г.

1. А.В. Манько. Основы создания базы данных ГИС для проектирования подземных сооружений. - // Труды 5-ой Международной конференции "Индустрия сервиса в XXI веке". 19 декабря 2003 г, Москва.

2. А.В. Манько, O.K. Постольская, С.А. Юфин. Геомеханический мониторинг подземных сооружений на основе современных компьютерных технологий (на англ). - // In S. Yufin (ed.). - Proceedings of the 10th ACUUS international conference "Underground Space: Economy and Environment" & of the ISRM regional symposium "Rock Mechanics for Underground Environment". Moscow, January 24-28,2005. - Moscow: ТА Engineering, 2005.

3. А. Д. Потапов, A.B. Манько. Методика оптимизации систем геомеханического мониторинга в подземном строительстве. - //"Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века", №4.2006.

Принято к исполнению 28''00/2006 Исполнено 29/09/200б

Заказ 699 Тираж: 100 экз.

Типография «I i й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 Москва. В ар акт с кое иг, 36 (495) 975-78-56 www, uutore ferai ru

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Манько, Артур Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ МОНИТОРИНГА

ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ

1.1. Задачи и этапы мониторинга подземных сооружений.

1.2. Исследования массивов горных пород и их взаимодействие с подземными сооружениями.

1.3. Системы мониторинга в подземных сооружениях и принципы их размещения.

1.4. Цель, задачи и структура работы.

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ

КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА.

2.1. Тектогенез Кольского полуострова (восточной и северовосточной части Балтийского щита).

2.2. Глубинное строение Кольского полуострова на основе данных бурения скважины СГ-3 «Кольская сверхглубокая».

2.3. Геологическое описание Мурманского блока.

2.4. Геологическое описание площадки исследований.

Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В МАССИВЕ ВОКРУГ СИСТЕМЫ ВЫРАБОТОК

3.1. Общие сведения об исследуемом объекте.

3.2. Выбор метода и программного обеспечения моделирования выработок подземной лаборатории.

3.3. Исследование распределения перемещений в массиве.

Выводы по третьей главе.

ГЛАВА 4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКИМИ ИНФОРМАЦИОННЫМИ СИСТЕМАМИ МОНИТОРИНГА В ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЯХ.

4.1. Основные принципы применения ГИС.

4.2. Методы моделирования и анализа в ГИС.

4.3. Модели пространственной структуры ГИС.

4.4. Основы создание базы данных ГИС.

Выводы по четвертой главе.

ГЛАВА 5. ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА В

ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЯХ И ЕЁ ПРАКТИЧЕСКОЕ

ПРИМЕНЕНИЕ

5.1. Разработка проекта в ГИС.

5.2. Моделирование работы объекта в окружающем массиве.

5.3. Оптимизация системы мониторинга в подземных сооружениях . 133 Выводы по пятой главе.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Оптимизация системы геомеханического мониторинга подземных сооружений с применением современных компьютерных технологий"

В последнее время в нашей стране все больший размах принимает подземное строительство ответственных подземных сооружений. Это объекты транспортного назначения, городские объекты общественно-культурного и торгового назначения. В связи с тем, что все улицы больших городов проектировались под ничтожно малое количество автомашин, в последнее время остро встал вопрос о создании новых и реконструкции старых городских транспортных развязок, проездов, тоннелей. Но это трудновыполнимо без современного подхода к мониторингу за состоянием грунтового массива и окружающей тесной городской застройки. Большую актуальность в последнее время приобрели проекты подземных сооружений, связанные с захоронением радиоактивных отходов различной активности. Последние годы практика обращения с радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом подверглась жесткой критике как внутри России, так и за рубежом. Особенную тревогу вызывает практика обращения с отработавшим ядерным топливом на военных объектах. Проблема заключается не только в неудовлетворительном техническом состоянии этих объектов, но и в завесе секретности вокруг них, что не позволяет конструктивно решать эти проблемы. Последствия такого подхода ярко проявляются на Кольском полуострове: ни где в мире не хранятся такие количества отработавшего ядерного топлива в крайне неудовлетворительных условиях. Для всех этих подземных объектов надо производить комплекс работ по мониторингу массива горных пород вмещающего подземное сооружение в различные периоды существования объекта: в период проектирования, в период строительства и в период эксплуатации.

В связи с тем, что не существует каких-либо четких рекомендаций по рациональному размещению оборудования для мониторинга, расстановка оборудования производится, чаще всего, равномерно по всему сооружению с равным шагом. Такой подход к организации системы мониторинга за работой подземного сооружения не приемлем на современном этапе. Основная идея работы заключается в создании методики рационального размещения оборудования для мониторинга, используя при этом современные передовые компьютерные технологии. Целью исследования является совместное применение современных численных методов и географических информационных систем для оптимизации систем мониторинга подземных сооружений. При достаточном методическом и научном обосновании это обеспечит возможность уже на стадии проектирования осуществлять длительные геомеханические прогнозы поведения объекта, а на стадии строительства и эксплуатации служить контрольным эталоном поведения объекта, что обеспечит принятие необходимых инженерных решений в реальном масштабе времени. Достижение поставленной цели осуществляется применением комплекса современных методов математического моделирования; современных методов анализа географических данных; современного подхода к реализации сети мониторинга подземного сооружения.

Научную новизну исследований составляют следующие положения, которые выносятся на защиту:

1) разработаны принципы формирования проекта по оптимизации систем геомеханического мониторинга;

2) разработаны принципы исследования и определения закономерностей перемещений в массиве горных пород вокруг системы выработок на основе численных методов для дальнейшего использования этих данных при оптимизации систем мониторинга;

3) разработаны принципы совмещения проектов, выполненных в географических информационных системах и в геомеханических программах, основанных на численных методах моделирования для последующей оптимизации системы геомеханического мониторинга;

4) разработана методика оптимизации системы геомеханического мониторинга подземного сооружения. На основе разработанной методики выполнена оптимизация системы мониторинга на примере регионального хранилища радиоактивных отходов на Кольском полуострове.

Практическая ценность работы заключается в разработанной методике оптимизации системы мониторинга работы подземного сооружения в скальном массиве на примере одного из проектов регионального хранилища радиоактивных отходов на Кольском полуострове. Также практическая ценность работы заключается в том, что данная методика может быть применена в подземном сооружении различного назначения в схожих геологических условиях. Достоверность научных положений, изложенных в диссертации, обеспечивается использованием надёжных, широко апробированных методов геомеханики; многочисленными (около 130) численными экспериментами.

По теме диссертации написано 13 статей. Основные из них это: «Компьютерная система поддержки инженерных решений в подземном строительстве» - Проблемы и перспективы подземного строительства на Урале в XXI веке. Труды региональной конференции 16-18 мая 2001, г. Екатеринбург; «Информационная система для больших проектов в подземном строительстве» (на англ.) - In A. Herrmann (ed.): Messtechnik im Erd- und Grundbau. - Siegener symposium. Siegen 2001. - Germany: Universitaet Siegen. Institut fuer Geotechnik. 2001; «Географические информационные системы в задачах геомеханики» -Межвузовский сборник научных трудов по гидротехническому и специальному строительству /под ред. проф. Зерцалова М.Г., Альхименко А.И. - МГСУ, СПбГТУ. 2002; «Методика оптимизации систем геомеханического мониторинга в подземном строительстве» - Журнал «Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века». № 4, 2006. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались: на 10-ой конференции Международной Ассоциации по компьютерным методам и развитию в геомеханике в г. Туссон, штат Аризона, США, 2001; на 38-ом Американском симпозиуме по механике скальных пород, г. Вашингтон, США, 2001; на Региональной конференции «Проблемы и перспективы подземного строительства на Урале в XXI веке», г. Екатеринбург, Россия, 2001; на Зигенском симпозиуме, г. Зиген, Германия, 2001; на ежегодной конференции «День горняка» - 2002; на XIV Всероссийской научно-практической конференции изыскателей Гидропроекта, г. Солнечногорск, 2003.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю доценту, кандидату технических наук Постольской O.K. и профессору доктору-инженеру Ярош М. (Университетг. Зиген, Германия), атакже профессору, д.т.н. Зерцалову М.Г., профессору, д.т.н. Потапову А.Д., профессору, д.т.н. Юфину С.А., профессору, к.т.н. Прокопьеву В.И., атакже всем сотрудникам кафедры ПОГР и факультета ГСС МГСУ за внимание к работе и всестороннюю, систематическую помощь в процессе ее выполнения

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Манько, Артур Владимирович

ВЫВОДЫ ПО ПЯТОЙ ГЛАВЕ

1) Сопоставление результатов моделирования подземного объекта в окружающем массиве в двухмерной и трехмерной постановке дает возможность утверждать, что для устройства сети мониторинга на основе современных информационных технологий не возможно использовать двухмерное моделирование.

2) В построенном проекте ГИС создаются слои с базами данных, в которые, по результатам моделирования, заносится вся полученная информация. К этому слою подключаются банки данных «Порода» и «Массив». Этот слой в ГИС с банками данных является основным, рабочим слоем системы мониторинга. В автоматическом или ручном режиме все данные с измерительной аппаратуры будут заноситься в соответствующую базу данных.

3) В слое ГИС с результатами моделирования, исходя из полученных данных, закрепляются контрольные точки установки экстензометров. Одни точки будут являться рабочими, другие законсервированные.

4) Рабочими будут являться те контрольные точки, в которых происходит существенное изменение напряженно-деформированного состояния. В этих точках устанавливают многоточечные скважинные экстензометры.

5) Законсервированными будут являться те контрольные точки, в которых по прогнозу мало изменяется или вообще не изменяется напряжённо-деформированное состояние массива.

6) При получении новой геотехнической информации следует провести новый расчет НДС с учётом вновь появившихся данных.

7) В процессе накопления геотехнической информации возможен перевод законсервированных контрольных точек в рабочие и наоборот. Все эти изменения отображаются в проекте ГИС.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведённые исследования позволяют сделать следующие выводы:

1) Осуществлена постановка задачи по оптимизации системы геотехнического мониторинга подземного сооружения, состоящего из множества параллельных однотипных камер с применением современных компьютерных технологий. Исследование производилось на примере проекта регионального хранилища радиоактивных отходов на Кольском полуострове.

2) Анализ инженерно-геологических условий Кольского полуострова позволил обоснованно выбрать численную модель Хука-Брауна для рассматриваемого скального массива.

3) Проведён выбор размеров целика и на основании полученных результатов проведено исследование закономерностей распределения перемещений в массиве в окрестности двух параллельных камерных выработок при различных сочетаниях нагрузок. Это дало возможность выбрать наиболее характерные варианты расчёта для последующего моделирования в трёхмерной постановке.

4) Анализ методов моделирования в ГИС показал, что использование многомерных методов анализа данных обеспечивают возможность исследований географических объектов, отличающихся значительной степенью сложности. Для построения рельефа следует воспользоваться моделями формализации и дифференцирования рельефа. Построение геологических слоев и тектонических нарушений сводится к задаче интерполяции и экстраполяции.

5) Проведеный численный эксперимент в трёхмерной постановке исследуемого подземного объекта даёт результат, который был внесен в базу данных проекта, который будет использоваться для последующей оптимизации геомеханического мониторинга.

6) Проведено совмещение результатов математического анализа работы подземного сооружения в окружающем массиве с проектом в географических информационных системах. Такое совмещение необходимо для визуализации и удобства работы с системой геомеханического мониторинга, которая будет впоследствии установлена в сооружении. При этом есть возможность в любой момент времени, в любой точке массива и сооружения получать всю необходимую информацию.

7) Разработана методика по оптимизации мест расстановки экстензометров, их длины и ориентирования по результатам трёхмерного моделирования.

8) Надёжность методики проверялась серией (более 130) численных экспериментов.

Выполненное научное исследование позволяет наметить задачи для дальнейшего развития разработанной методики с целью её распространения в подземных сооружениях, расположенных в других геологических условиях, а также возможность применения ГИС в задачах инженерной геологии.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Манько, Артур Владимирович, Москва

1. Абрамов В.П., Костин СБ., Машинцов Е.А., Сидорук И.М. Муниципальная геоинформационная система в Туле поиск, проблемы, решения. - //"Информационный бюллетень" ГИС Ассоциации. № 5, 1997. - С.60-62.

2. Амензаде Ю.А. Теория упругости. М.: Высшая школа. 1976.

3. Ананьев В.П., Потапов А.Д. Инженерная геология. М.: Высшая школа. 2000.

4. Барбакадзе В.Ш., Мураками С. Расчет и проектирование строительных конструкций и сооружений в деформируемых средах. М.: Стройиздат. 1989.

5. Батиева И.Д., Белолипецкий А.П., Бельков И.В. Вулканиты раннего докембрия Кольского полуострова. Ленинград: Наука. 1980.

6. Бекурц К., Виртц К. Нейтронная физика. М.: Атомиздат. 1968.

7. Бердзенишвили Т.Л. Разработка метода расчета напряжений и границ защищенных зон при выемке мощных угольных пластов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Л.: ВНИМИ, на правах рукописи. 1984.

8. Березняков А.И. и др. Мониторинг геотехнических систем: задачи, особенности и методология выполнения. -М.: 1998.

9. Берлянт A.M. Геоинформационное картографирование. М.: МГУ, Рос. Акад. Естеств. Наук. 1997.

10. Борукаев Ч.Б. Структуры докембрия и тектоника плит. Новосибирск: Наука. 1985.

11. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений. М.: Недра. 1982.

12. Василенко В.Е., Мясников В.В., Аракчеев А.Н., Недоступов А.П. Геоинформационная система Москомприроды. //"Информационный бюллетень" ГИС Ассоциации. - № 4. 1999. - С. 52-54.

13. Виттке В. Механика скальных пород. М.: Недра. 1990.

14. Владиславлев В.В. Развитие технологии подземного хранения радиоактивных отходов. //"Атомная техника за рубежом", № 4. 1992. -С. 21-24.

15. Власов А.Н., Мнушкин М.Г. Использование современных методов программирования в решении задач геомеханики. //"Стройклуб". №1, 2001.-С. 18-21.

16. Вовк И.Ф. Научные основы захоронения радиоактивных отходов в геологические формации. Обзор исслед. Препр. Киев, изд. ИГФМ АН УССР. 1990.

17. Газиев Э.Г. Механика скальных пород в строительстве. М.: Стройиздат. 1973.

18. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. М.: Мир. 1989.

19. Гарбар Д.И., Трофимов О.В. Геодинамические модели формирования Балтийского щита и его обрамления. // в кн. Митрофанов Ф.П., Болотов В.И. Геодинамика и глубинное строение Советской части Балтийского щита. - Апатиты: 1992. с. 24-34.

20. Гречищев А., Бараниченко В., Монастырев С., Шпильман А. Трехмерное моделирование и фотореалистичная визуализация городских территорий. //"ArcReview" №2, 2003. - С. 12-13.

21. Гущин В.В., Соколов В.П., Колесняк JT.B. Обзор подземных ядерных энергетических комплексов. Апатиты. 1988.

22. Джегер Ч. Механика горных пород и инженерные сооружения. Наука о земле. -М.: Мир. 1975.

23. Джонсон У., Меллор П.Б. Теория пластичности для инженеров. М.: Машиностроение. 1979.

24. Друккер Д., Прагер В. Механика грунтов и пластический анализ или предельное проектирование. -М.: Мир. 1975. № 2. С. 166-177.

25. Жуков В.Н. Мониторинг при строительстве подземной камеры машинного зала ГЭС Деринер. //"Гидротехническое строительство". № 2, 2003. С. 20-24.

26. Загородный В.Г. Геология и история формирование докембрических структур Кольского полуострова. Апатиты. 1984.

27. Зерцалов М.Г. Механика скальных грунтов и скальных массивов. М.: ИД «Юриспруденция». 2003.

28. Зерцалов М.Г., Юфин С.А. Научное обоснование проектов подземных сооружений на современном этапе. //"Гидротехническое строительство". № 11, 2000.

29. Карта современных вертикальных движений земной коры Восточной Европы. М:1:2500000. -// ред. Мещеряков Ю.А. Москва: ГУГК. 1972.

30. Каспарьян Э.В. Устойчивость горных выработок в скальных породах. -Л.: Наука. 1985.

31. Кириченко JT.A. Тектоническое развитие Балтийского щита в палеозое. -// в кн. Тр. Геол. Фонда РСФСР, 1977, № 6. Новые данные по геологии и стратиграфии Северо-Запада РСФСР, с. 5-18.

32. Коларов Д., Балтов А., Бончева Н. Механика пластических сред. М.: Мир. 1979.

33. Количко А.В. Использование геоинформационных технологий при инженерно-геологическом обосновании проектов. //"Гидротехническое строительство". № 3, 2003. С. 18-21.

34. Количко А.В. Оценка оптимальных параметров скальных откосов в трещиноватых скальных породах. В кн.: Инженерная геология скальных массивов. -М.: Наука. 1976.

35. Кольская сверхглубокая. Исследование глубинного строения континентальной коры с помощью бурения Кольской сверхглубокой скважины. Москва: Недра. 1984.

36. Комлев В.Н., Конухин В.П. Радионуклиды и минералы сосуществование в природных и техногенных условиях. Апатиты. 1992.

37. Конди К. Архейские зеленокаменные пояса. Москва: Мир. 1983.

38. Коновалов Н.В., Капралов Е.Г. Введение в ГИС. Учебное пособие. М.: ООО "Библион". 1997.

39. Конухин В.П. Крепление крупногабаритных подземных сооружений. -Апатиты. 1991.

40. Королев Ю.К. Модели данных геоинформационных систем. -//"Информационный бюллетень" ГИС ассоциации. № 2. 1998. С.70-72.

41. Королев Ю.К. Что такое ГИС? http://www.aris.ru/GlZ/gis3.htm.

42. Космогеологическая карта дочетвертичных образований северо-востока Балтийского щита (масштаб 1:1000000). Киев. 1988.

43. Кошкарев А.В., Каракин В.П. Региональные геоинформационные системы. -М.: Недра. 1987.

44. Кривохатский А.С. Проблема радиоактивных отходов. //"Природа", № 5. 1989.-С. 50-59.

45. Купрадзе В.Д. Методы потенциала в теории упругости. М.: Физматгиз. 1963.

46. Ласточкин А.Н. Морфодинамическая концепция общей геоморфологии. -Л.: изд. ЛГУ. 1991.

47. Линник В.Г. Методы моделирования динамики и оптимизации геосистем. М.: изд. Московского университета. 1993.

48. Лисицкий Д.В. Основные принципы цифрового картографирования местности. -М.: Недра. 1988.

49. Любцов В.В., Михайлова Н.С., Предовский А.А. Литостратиграфия и микрофоссилии позднего докембрия Кольского полуострова. Апатиты. 1989.

50. Магматические формации докембрия северо-восточной части Балтийского щита. Л.: Наука. 1985.

51. Манько А.В. Географические информационные системы в задачах геомеханики. Межвузовский сборник научных трудов по гидротехническому и специальному строительству /под ред. проф. Зерцалова М.Г., Альхименко А.И. -МГСУ, СПбГТУ. 2002. - С.161-166.

52. Манько А.В. Основы создания базы данных ГИС для проектирования подземных сооружений. //Труды 5-ой Международной конференции «Индустрия сервиса в XXI веке». 19 декабря 2003 г, Москва.

53. Марков Г.А., Савченко С.Н. Напряженное состояние пород и горное давление в структурах гористого рельефа. Л.: Наука. 1984.

54. Мельников Н.Н., Конухин В.П., Комлев В.Н. Подземное захоронение радиоактивных отходов. Апатиты. 1994.

55. Мельников Н.Н., Конухин В.П., Наумов В.А. Подземные атомные станции. Апатиты. 1991.

56. Михлин С.Г. Интегральные уравнения. М.-Л.: Гостехиздат. 1947.

57. Мор О. Чем обусловлены предел упругости и временное сопротивление материала? В кн.: Новые идеи в технике. Сборник № 1. Теория прочности. - Петроград: Образование. 1915. - С 1-50.

58. Мостков В.М., Орлов В.А., Степанов П.Д., Хечинов Ю.Е., Юфин С.А. Подземные гидротехнические сооружения. М.: Высшая школа. 1986.

59. Мостков В.М., Фишман Ю.А., Хачатурьян Н.С. Прочностные свойства массива горных пород вокруг подземных гидротехнических сооружений. -М.: Информэнерго. 1979.

60. Мостков В.М., Юфин С.А., Вознесенский И.Н. Обоснование оптимальных решений в подземном строительстве методами математического моделирования. //"Изв. вузов. Строительство". № 3, 1996. - С.121-126.

61. Мюллер Л. Инженерная геология. Механика скальных массивов. Наука о земле. М.: Мир. 1971.

62. Никитин И.В. Особенности тектонического формирования зоны Колмозеро-Воронья. // в кн. Загородный В.Г., Козлов М.Т. Тектоника и глубинное строение северо-восточной части Балтийского щита. Апатиты. 1978. с. 44-52.

63. Нилсен Т., Бёмер Н. Источники радиоактивного загрязнения в Мурманской и Архангельской областях. Доклад Объединения "Беллуна", версия 1. - Осло. 1994.

64. Обзор рынка ГИС в России итоги года. http://www.dataplus.ru/WIN/ARCREV/Number13/lObzor.htm

65. Орехов В.Г., Зерцалов М.Г. Механика разрушения инженерных сооружений и горных массивов. М.: издательство Ассоциации Строительных Вузов. 1999.

66. Панасенко Г.Д. (под ред.) Геофизика и тектоника Кольского полуострова. АН СССР. Кольский филиал им. С.М. Кирова. М.-Л.: Наука. 1966.

67. Пашкин Е.М., Ломоносов Н.Ф. Прогнозирование устойчивости пород при проходке гидротехнических туннелей. М.: Информэнерго. 1977.

68. Перевозчикова В.А. Тектоника восточной части Балтийского щита. -Ленинград: Недра. 1974.

69. Петроплотностная карта геологических формаций восточной части Балтийского щита. // под ред. Дормана Н.Б., Магида М.Ш. Ленинград: ВСЕГЕИ. 1977

70. Полканов А.А. Геология, история металлогении и образование полезных ископаемых Кольского полуострова // в кн. Проблемы Кольского полуострова. Ленинград. 1933.

71. Полканов А.А. Принципы стратиграфии докембрия и стратиграфия кристаллических образований Кольского полуострова. Труды I Всесоюзной научно-исследовательской геолого-разведочной конференции. Ленинград. 1934.

72. Полканов А.А. Геологический очерк Кольского полуострова. Труды Арктического института. Том LIII. Геология. Ленинград: ГЛАВСЕВМОРПУТЬ. 1936.

73. Полканов А.А. Дочетвертичная геология Кольского полуострова и Карелии или наиболее восточной части Фенноскандинавского кристаллического щита. Труды XVII сессии МГК. Т.2. 1939.

74. Поль Б. Макроскопические критерии пластического течения и хрупкого разрушения. В кн.: Разрушение. Под ред. Г. Либовица. - М.: Мир. 1975. т.2. - С. 336-520.

75. Потапов А.Д., Манько А.В. Методика оптимизации систем геомеханического мониторинга в подземном строительстве.

76. Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века", №4. 2006. С. 78-80.

77. Прагер В. Введение в механику сплошных сред. М.: Мир. 1963.

78. Прияткина JI.A., Шарков Е.В. Геология Лапландского глубинного разлома (Балтийский щит). Ленинград: Недра. 1979.

79. Протодьяконов М.М. Давление горных пород и рудничное крепление. -Часть первая: давление горных пород. М., Л.: Государственное научно-техническое издательство. 1931.

80. Рац М.В. Структурные модели в инженерной геологии. М.: Недра. 1973.

81. Ревунова Т.В., Копаев Г.В. Первый семинар «Геоинформационные технологии в автоматизации проектно-изыскательских работ» (25-27 февраля 1998 г., Москва). //"Информационный бюллетень" ГИС Ассоциации. № 2,1998. - С.54-55.

82. Савицкий А.Б., Козлов М.Т. Основные этапы развития разломов Кольского полуострова. -II в кн. Загородный В.Г., Козлов М.Т. Тектоника и глубинное строение северо-восточной части Балтийского щита. Апатиты. 1978. с. 12-19.

83. Савич А.И., Бронштейн В.И., Ильин М.М. Геомониторинг на участках крупных гидротехнических сооружений в районах повышеного геодинамического риска. //"Гидротехническое строительство", № 4. 2000.-С. 50-55.

84. Самарский А.А. Введение в теорию разностных схем. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы. 1971.

85. Симонов Ю.Г. Морфометрический анализ рельефа: Учеб. пособие для студентов вузов по направлению и спец. "География". Смоленск: Изд-во Смолен.гуманитар.ун-та. 1998.

86. Степанов И.Н. Геометрия структур земной поверхности. Сб. научн. трудов. //Институт почвоведения и фотосинтеза. Пущино. 1991.

87. Сырников Н.М. Геомеханические основы мониторинга горного массива и освоение подземного пространсива. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. М.: РАН Институт динамики геосфер. На правах рукописи. 1997.

88. Талобр Ж. Механика горных пород. М.: Госгортехиздат. 1960.

89. Тарасов В.М., Сыркус М.Н. Основные подходы к решению проблем переработки и захоронения радиоактивных отходов. //"Энергетическое строительство за рубежом". № 6,1989. - С. 7-18.

90. Терцаги К. Теория механики грунтов. М.: Госстройиздат. 1961.

91. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. -М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы. 1972.

92. Турчанинов И.А., Иофис М.А., Каспарьян Э.В. Основы механики горных пород. Л.: Недра. 1989.

93. Турчанинов И.А., Марков Г.А., Иванов В.И., Козырев А.А. Тектонические напряжения в земной коре и устойчивость горных выработок. Л.: Наука. 1978.

94. Ухов С.Б. Скальные основания гидротехнических сооружений. М.: Энергия. 1975.

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

96. Фишман Ю.А. Оптимизация изысканий на основе анализа проектных решений. //"Гидротехническое строительство". № 2, 1982. - С 11-15.

97. Фишман Ю.А., Мирошникова JI.C. Опыт разработки и применения инженерно-геологических моделей в практике гидротехнического строительства. //"Инженерная геология". № 5, 1984. - С. 24-37.

98. Хаин В.Е., Михайлов А.Е. Общая геотектоника. Москва: Недра. 1985.

99. Хечумов Р.А., Кепплер X., Прокопьев В.И. Применение метода конечных элементов к расчету конструкций. М.: Асоциация Строительных Вузов. 1994.

100. Черемисина Е.Н. и др. ГИС-технологии в геологическом изучении недр. -М.: ВНИИгеосистем. 1996.

101. Чернышев С.Н. Трещины горных пород. -М.: Наука. 1983.

102. Четыркин Н.С., Зведенюк Б.Н., Силкин А.С., Шемардов А.П., Чеботарёв

103. B.В. Воробьёв J1.A. Мониторинг напряжённо-деформированного состояния тоннельных конструкций. //"Метро и тоннели". № 5, 2003.1. C. 27-29.

104. Штеттер X. Анализ методов дискретизации для обыкновенных дифференциальных уравнений. -М.: Мир. 1978.

105. Эндрюс Д., Мак-Лоун Р. Математическое моделирование. М.: Мир. 1989.

106. Эристов B.C., Хечинов Ю.Е., Юфин С.А. Влияние напряженного состояния скального массива на конструкции подземного здания ГЭС. -//"Энергетическое строительство за рубежом". № 3,1970. С. 29-32.

107. Эристов B.C., Хечинов Ю.Е., Андгуладзе Г.П., Жохов Е.И., Чинчараули Т.Г. Натурные исследования в подземном машинном зале Ингурской ГЭС. //"Гидротехническое строительство". №6, 1974. С. 6-10.

108. Юфин С.А. Механические процессы в породных массивах и взаимодействие их с подземными сооружениями. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М: МГСУ, на правах рукописи. 1991.

109. Юфин С.А., Циммерманн Т. Численное моделирование в подземном строительстве. Современные требования и возможности. //"Метро и тоннели". № 2, 2005. С. 36-38.

110. Ashdown M., Schaller J. Geographic information system and their application in MAB projects, ecosystem research and environmental monitoring. //The German National Committee for the UNESCO Program "Man and the Biosphere" (MAB). - Bonn. November. 1990.

111. Bernhardsen T. Geographic Information Systems. Join Wiley & Sons. 1992.

112. Bieniawski Z.T. Analytical modelling as a geomechanics aid for mine design applications in the USA. 7th IBRM Plenary Scientific Session. Katowice. 1981.

113. Bill R., Fritsch D. Grundlagen der Geo-Informationssystene. Heidelberg: Wichmann. 1994.

114. Boyle W., Rowe P. Rock mechanics of the proposed united states nuclear waste repository. //International workshop on the rock mechanics of nuclear waste repositories. - American rock mechanics association. 1999. - C.65-90.

115. Carlsson A., Christiansson R. Rock stresses and geological structures in the Forsmark area. //Proc. Int. Symp. On Rock Stress and Rock Stress Measurements. - Stockholm, 1-3 September 1986. c.457-465.

116. Chandler N.A. Geotechnical and rock mechanics research for nuclear fuel waste management in Canada. //International workshop on the rock mechanics of nuclear waste repositories. - American Rock Mechanics Association. 1999.-C.91-116.

117. Clough R.W. The finite element in plane stress analysis. //Proceedings 2nd A.S.C.E. Conference on Electronic Computation. Pittsburg. Pa. Sept. 1960.

118. Cording E.J., Hendron A., Deere D.U. Rock engineering for underground caverns. //Proceeding ASCE Symposium on underground rock chambers. -Phoenix, Az. 1972.

119. Courant R. Variational methods for the solution of problems of equilibrium and vibrations. // In: Bull. Amer. Math. Soc. - v. 49. 1943. C. 1-23.

120. Cruse Т.A. Mathematical foundations of the boundary integral equation method in soil mechanics. AFOSR-TR-77-1002. Pratt and Whitney Aircraft. Connecticut. 1977.

121. DeMers M. Fundamentals of Geographic Information Systems. Join Wiley & Sons. 1996.

122. Fairhurst C. Rock mechanics and nuclear waste repositories. //International workshop on the rock mechanics of nuclear waste repositories. - American Rock Mechanics Association. 1999,- p.1-44.

123. Gaal G., Gorbatshev R. An outline of the Precambrian evolution of the Baltic Shield. -Precambrian Res. 1987. v. 35, N 1, p. 15-52.

124. Goodman R.E. Methods of geological engineering in discontinuous rocks. -St. Paul: West Publishing Co. 1976.

125. Jarosch M., Postolskaya O.K., Yufin S.A., Man'ko A.V. Information system for large projects in underground space development. //International Conference: Urban Underground Space: a Resource for Cities. November 1416, 2002, Torino, Italy.

126. Houska J. Obecne vlastnosti mechanickych reologickych modelu Katalog reologickych modelu. - Acta Montana, n 43. 1977.

127. Hudson J.A. Rock mechanics studies for disposal of radioactive waste in the UK: 1979-1999. //International workshop on the rock mechanics of nuclear waste repositories. - American rock mechanics association. 1999. - p. 229-258.

128. Kellog O.D. Foundations of potential theory. Berlin: Springer. 1929.

129. Melnikov N., Kozyrev A., Panin V. Geomechanical control over mining in high stressed rock mass. //Assessment and Prevention of Failure Phenomena in rock Engineering, 1993, Balkema, Rotterdam, p.699-701.

130. Vlasenko B.V., Anufriev V.E., Jalevsky V.D. Computer modeling of rock mass state at geomechanic monitoring. //In Sergey Yufin (eds): Proceedings of the third International Conference on Advances of Computer Methods in

131. Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. Moscow, Russia, 1-4 february 2000. p.465-469.

132. Wittke W. Felsmechanik. Grundlagen fur wissenschaftliches Bauen im Fels. -Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag. 1984.

133. Yufin S.A., Postolskaya O.K. & Rechitsky V.I. Stability of rock caverns as viewed from the back analyst data. //In L.Ribeiro e Sousa & N.F. Grossmann (eds): Safety and environmental issues in rock engineering. -Rotterdam: Balkema, 1993. -p.751-758.

134. Zienkiewicz O.C. The finite element method. Third Edition. London: McGraw-Hill Book Co.(UK) Ltd. 1977.

135. Z Soil 2002 User manual. "Zace Services, Ltd" Report 1985-2002. -Lausanne: Elmepress International.