Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка метода совместной обработки результатов натурных измерений компонентов напряженно-деформированного состояния многослойной круглой крепи

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

Автореферат диссертации по теме "Разработка метода совместной обработки результатов натурных измерений компонентов напряженно-деформированного состояния многослойной круглой крепи"

На правах рукописи

005057172

СВИРИДКИН Вячеслав Александрович

РАЗРАБОТКА МЕТОДА СОВМЕСТНОЙ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ НАТУРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ КОМПОНЕНТОВ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ В МНОГОСЛОЙНОЙ КРУГЛОЙ КРЕПИ

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

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 3 ДЕК 2012

Тула 2012

005057172

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тульским государственный университет» (ТулГУ) на кафедре геотехнологий и строительства подземных сооружений.

Научный руководитель: доктор технических наук

САВИН Игорь Ильич.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,профессор САММАЛЬ Андрей Сергеевич, Тульскийгосударственный университет/ Кафедра механики материалов, профессор,

кандидат технических наук ХРЕНОВСергей Игоревич ОАО «СевероЗападный энергетическийинжиниринговый центр», инженер ¡категории.

Ведущая организация - Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Белгородский государственный национальный исследовательский университет» (НИУ «БелГУ»).

Защита состоится «27» декабря2012 г. в 1022 часовна заседании диссертационного совета Д 212.271.04Тульского государственного университета по адресу: 300012, г. Тула, пр. Ленина 90, 6 учебный корпус, аудитория 220.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан «26» ноября2012 г.

Ученый секретарь ______,

диссертационного совета <32^7 Копылов Андреи Борисович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Основной задачей шахтного и подземного строительства является обеспечение надежности крепи горных выработок и обделок подземных сооружений. Наиболее важным и надежным источником информации о работе конструкций подземных сооружений являются натурные исследования, заключающиеся в измерении различных компонентов напряженно-деформированного состояния (НДС), характеризующих совместную работу крепи горных выработок и обделок подземных сооружений с массивом горных пород.Натурные измерения выполняются ведущими академическими и отраслевыми научно-исследовательскими институтами: ВНИМИ, ГоИ КНЦ РАН, ИГД СО РАН, ИГД УрО РАН, МГТУ, ЦНИИС транспортного строительства и др.

На сегодняшний день производятся натурные измерения практически любых проявлений горного давления в крепи горных выработках и обделках подземных сооружений: измерение контактных напряжений, напряжений и деформаций в элементах крепи, перемещений (конвергенции) точек крепи.

Трудоемкость выполнения натурных измерений, ограниченность количества результатов и их разнородность по составу определяет актуальность применения информационных подходов для выбора наиболее информативных систем измерений для обоснования необходимости осуществления измерений и оценки их эффективности.

В настоящее время экспериментально-аналитические методы расчета для совместной обработки произвольных компонентов НДС отсутствуют.

Выполнение комплексных исследований НДС крепи горных выработок и обделок подземных сооружений ставит актуальную задачу разработки метода совместной обработки результатов измерения компонентов напряжений и деформаций в многослойной круглой крепи горных выработок и обделках тоннелей с целью получения максимальной научной информации из результатов измерений с последующим использованием их для проектирования и расчета конструкций подземных сооружений.

Диссертационная работа выполнялась в рамках направлений исследований Научно-образовательного центра по проблемам рационального природопользования при комплексном освоении минерально-сырьевых ресурсов Тул-ГУ, а также при поддержке АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)» (Задание № 2.2.1.1/3942) и ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы (ГК № 02.740.11.0319, Соглашением» 14.В37.21.0580).

Цель работы заключается в разработке метода совместной обработки результатов натурных измерений напряжений, деформаций и перемещений в отдельных слоях или элементах крепи, позволяющего на основании экспериментально-аналитического метода расчета многослойной крепи протяженных горных выработок и обделок круглого сечения определить расчетные характери-

стики начального поля напряжений в массиве пород и оценить фактическое напряженно-деформированное состояние крепи (обделки).

Идея работы заключается в решении задачи теории упругости определения НДС многослойного круглого кольца, подкрепляющего вырез в линейно-деформируемой, однородной, изотропной среде, моделирующей массив пород, в обратной постановке, для определения характеристик начального поля напряжений в массиве пород, не зависящих от конструкции крепи (обделки), путем совместной обработки результатов натурных измерений произвольных компонентов напряжений и деформаций.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Оценка фактического напряженно-деформированного состояния многослойной круглой крепи горных выработок и обделок тоннелей основывается на совместной обработке результатов измерений контактных напряжений, нормальных тангенциальных напряжений и перемещений в отдельных слоях или элементах крепи, получаемых в результате комплексных натурных измерений.

2. Совместную обработку разнородных по составу измерений нормальных радиальных и тангенциальных напряжений, деформаций и перемещений необходимо производить с использованием метода наименьших квадратов, путем сведения суммы относительных ошибок всех измерений к минимуму.

3. Характеристики начального поля напряжений, получаемые в результате совместной обработки результатов измерений, не зависят от конструкции крепи (обделки), в которой были выполнены измерения, и используются для расчета любой произвольной конструкции, находящейся в сходных горногеологических условиях.

4. Оценка надежности и несущей способности крепи и обделок подземных сооружений основывается на информационных критериях необходимости и эффективности натурных измерений.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1. Получено новое аналитическое решение плоской контактной задачи теории упругости для многослойного круглого кольца, подкрепляющего отверстие в линейно-деформируемой, однородной, изотропной среде, моделирующей массив пород, в обратной постановке для определения характеристик начального поля напряжений в массиве пород, не зависящих от конструкции крепи (обделки), по результатам совместной обработки результатов разнородных измерений.

2. На основе решения обратной задачи разработан экспериментально-аналитический метод и алгоритм расчета многослойной крепи (обделки), позволяющий производить совместную обработку измерений любых компонентов напряженно-деформированного состояния, расположенных в пунктах измерения с произвольными радиальными и тангенциальными координатами.

3. Обоснованы информационные критерии оценки необходимости и эффективности проведения натурных измерений и установлены зависимости, позволяющие определить необходимость и достаточность систем измерений раз-

нородных компонент напряженно-деформированного состояния крепи для заданной допустимой вероятности разрушения крепи.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе были использованы: методы математической теории упругости, математической статистики, теории информации, теории вероятностей, программирования.

Достоверность научных положений и выводовдиссертации обеспечивается применением строгих аналитических решений, имеющих контроль правильности решений, а также абсолютной сходимостью результатов расчета одной и той же конструкции крепи при решении как прямой, так и обратной задачи.

Практическое значение диссертации состоит в разработке алгоритма и программного обеспечения для совместной обработки результатов натурных измерений разнородных компонентов НДС, позволяющего производить многовариантные расчеты многослойной крепи горных выработок и обделок тоннелей круглого поперечного сечения для определения характеристик начального поля напряжений в целях практического проектирования, а также в обосновании информационных критериев и разработке номограмм для выбора наиболее информативных систем измерения.

Реализация результатов работы. Основные результаты исследований были использованы в Тульском государственном университете при выполнении НИР по федеральной и ведомственной целевой программе. Результаты работы приняты к внедрению ЗАО «Тоннельпроект» при проектировании тоннелей в сложных горно-технических условиях.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на IV, V, VI Международных конференциях «Проблемы геомеханики и механики подземных сооружений» (г. Тула, 2010, 2011, 2012 гг.), на 7-й Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики» (г. Тула, 2011 г.), на научно-технических конференциях преподавателей и сотрудников Тульского государственного университета (г. Тула, 2009,2010, 2011 гг.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ, в том числе 1 - в научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, содержит 137с., включая 24 рисунка, список литературы из 159 наименований и одно приложение.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Экспериментальные исследования в натурных условиях имеют большое значение в горной науке и, в частности, в подземном строительстве. При тщательной методической проработке натурные измерения являются основой для получения эмпирических закономерностей, для проверки механических моде-

лей и гипотез и, наконец, они становятся составной частью экспериментально-

аналитических методов.

В результате взаимодействия крепи с массивом пород в ней формируется напряженно-деформированное состояние, которое является важным объектом теоретического и экспериментального исследования. При экспериментальном изучении проявлений такого взаимодействия производятся измерения нормальных радиальных напряжений на контакте крепи с массивом (нагрузок на крепь);нормальных радиальных напряжений на произвольном контакте слоев многослойной крепи;нормальных тангенциальных напряжений или деформаций в элементах крепи;перемещений (конвергенции) точек внутреннего контура крепи.

Существенный вклад в развитие техники и технологии натурных измерений, направленных на изучение взаимодействия крепи с массивом пород, внесли такие ведущие академические и научно-исследовательские институты: ВНИМИ, ГоИ КНЦ РАН, ИГД СО РАН, ИГД УрО РАН, МГГУ, ЦНИИС транспортного строительства и др.

Методам натурных исследований и научной интерпретации результатов натурных измерений для их использования при проектировании и расчете крепи горных выработок и обделок подземных сооружений посвящены труды таких ученых, как Б.З. Амусин, В.Е. Боликов, Н.С. Булычев, А.Х. Вилсона, А. Вихур,Н.П. Влох, В.Ф. Дробышев, Ю.З. Заславский, П. Зитц, Д.М. Казикаев, Г.А. Катков, А.М. Козел, Г.А. Крупенников, К.В. Руппенейт, И.И. Савин, A.C. Саммаль,С.В. Сергеев, H.A. Филатов, H.H. Фотиева, В.И. Шейнин, Р. Шеферд и многих других отечественных и зарубежных исследователей.

Развитие шахтного и подземного строительства, особенно в условиях с ограниченными данными о начальном поле напряжений, таких как большие глубины или районы с тектоническим полем начальных напряжений, проведение и эксплуатация горных выработок с большим сроком службы предполагает проведение различных мероприятий по мониторингу состояния крепи и обделок сооружений, как в процессе строительства выработок, так и в период их эксплуатации.

Анализ современных измерительных систем позволяет сделать вывод о том, что на сегодняшний день возможно измерение практически любых проявлений горного давления.

Привлечение современных математических средств для обработки результатов измерений для целей шахтного и подземного строительства сопряжено с целым рядом объективных трудностей. Разработанные на сегодняшний день экспериментально-аналитические методы расчета крепи, предполагают обработку результатов измерения какого-либо одного из компонентов напряжений или деформаций. Методов совместной обработки разноименных проявлений горного давления на сегодняшний день не существует.

Цель, идея работыи современное состояние знаний по исследуемой проблеме обусловили необходимость постановки и решения следующих задач:

- разработать метод расчета многослойных круглых конструкций подземных сооружений по результатам совместной обработки результатов измерения проявления горного давления для сложных систем натурных измерений.

- разработать алгоритм расчета крепи выработок круглого поперечного сечения путем совместной обработки разнородных компонентов напряженно-деформированного состояния, измеренным в произвольных точках крепи.

- установить основные закономерности необходимости и эффективности систем инструментальных наблюдений при измерении одного, двух и более компонентов напряженно-деформированного состояния для различных уровней значимости;

- разработать номограммы для определения наиболее информативных средств измерения для сложных информационно-измерительных систем.

При разработке метода совместной обработки результатов натурных из-меренийисследовался общий случай, когда произвольные компоненты напряженно-деформированного состояния крепи, включающие измерения контактных напряжений (нагрузок на крепь) 51, нормальных тангенциальных напряжений 52 или радиальных перемещений 53, измеряются в произвольных точках крепи. Данный метод относится как к однослойным монолитным конструкциям, так и к многослойным монолитным и сборно-монолитным конструкциям круглого поперечного сечения. Предлагаемый метод не исключает возможности обработки измерения любых других проявлений горного давления (касательных напряжений на контактах слоев, деформаций элементов конструкции крепи, напряжений в арматуре и т.п.), а также их различных сочетаний и комбинаций. Описываемый метод не ограничивается выбранными компонентами напряжений и деформаций, а рассматривается в силу наиболее распространенных в практике шахтного и подземного строительства методов измерений, что ни в коей мере не сужает область применения разработанного метода. Добавление любых других измерений напряженно-деформированного состояния крепи приводит лишь к увеличению формульного описания, не изменяя сути разработанного метода. Каждая точка крепи, в которой производится измерение, характеризуется своими индивидуальными координатами 0, и Щ. Принципиальная расчетная схема общего метода расчета приведена на рис.1.

В общем случае количество измерений напряжений или деформаций может быть различным {к

Для разработки метода совместной обработки результатов натурных измерений используется метод расчета многослойной круглой крепи с использованием коэффициентов передачи нагрузок, предложенный проф. Н.С. Булычевым, на основе расчетной схемы многослойной круглой крепи по эквивалентным напряжениям (рис. 2). Удобность данного метода состоит в том, что конструкция крепи может быть условно разделена паи концентрических колец с внутренними радиусами равными радиальным координатам установки измерительных датчиков.

При условии, что начальное поле напряжений может быть повернуто относительно первоначально выбранных осей координат на произвольным угол а, расчетные значения измеряемых величин в местах установки датчиков могут быть определены по формулам

51/ = Ро %(п) + ргК\(И) соз2(е1(. - а), / = 1,2.....А;

=(ае(г))о+(ОеО))2СО52(02^й)' / = 1,2,...,/я;(1)

53Г = (м(0) )0 + ("(0) )2соз2(е3;-а), / = 1,2,...,/.

В рассматриваемом случае принято, что контактные напряжения (нагрузки на крепь) измеряются на контакте крепи с массивом пород, а радиальные перемещения измеряются на внутреннем контуре крепи. Возможность измерения нормальных радиальных напряжений или радиальных перемещений на произвольном контакте слоев многослойной крепи принципиально не изменяет математической модели, а лишь приводит увеличению формульной записи.

В выражении (1) приняты следующие обозначения: Р^4, Р^1 - равномерная и неравномерная составляющие эквивалентных напряжений;

Äq - внутренний радиус крепи; G - модуль сдвига; коэффициенты к0, к-

W2, z2, т\, т2, пг, п2, п3, л4, с, d^, D, ах, а{, а2, а2 определяются через геометрические и деформационные характеристики слоев многослойной системы с использованием метода коэффициентов передачи нагрузок. Нижние индексы, приведенные в скобках, показывают принадлежность указанных коэффициентов к тому или иному слою многослойной системы.

Условие равенства измеренных и расчетных напряжений представляется в виде системы из N = к + т +1 уравнений:

S1/-(al(l,/)xl + «2(1,0*2 +0з(1,0хз) = El / = 1,2,...Д;

S2i ~ (а1(2,/)*1 + а2(2,,)х2 + a3(2j)x3 ) = е2,/ 5 / = 1,2,..., т; (2)

S3i - (а1(3,;)х1 + a2(3,i)x2 + а3(3,;)х3 ) = s3,;. / = 1,2,..., /,

где «1(1,/) = hin)' ' = 1.2, • ■ •, к; а2(1;) = kll(n) cos 281г-, г = 1,2,... ,к;

«3(1,0 = К") sin 201г-, / = 1,2,... Д;

"1(2,<) = ^0(,+1)'и1(/) -^(.)т2(0= 2,...,т;

«2(2,0 = - ("20+1)и10) - 220+1)п20) ~ *20)"3(0 + 220)«4(/) ) с05 292/ >» = 2> • • •'т > «3(2,0 = -(^20+1)и10) -г20+1)"2(0 ~ *2(/)"3(/) +^2(0"4(0)з5п292/' ¿ = 1.

а1(3,/) :

До

4С(1)к21Г1

^0(2)^1(1)' ' = 1'2'-'/;

«3(3,;) :

^2(2)

^2(2)

а1(1) - | -^ + «1(1) Н2(2)

«1(1) ,

%2)

«2(1) , «2(1)

40(1)1)(1)

Ч = К4' = рг с°5 2« 5 = р212й >

е1;5 е2;И е3, - ошибки соответствующих измерений.

Система уравнений (2) преобразуется к виду:

«2(1)

соз2б3г-,/ = 1,2,...,/; 81п29з^ / = 1,2,...,/;

1-

1-

51, 1 51, 51,

м.

=1 • '-1-2'

<3)

С помощью метода наименьших квадратов система (3) из N = к + т + 1 уравнений приводится к совместной системе трех линейных уравнений относительно трех неизвестных:

А\Х\ + Л1Л2х2 + АгА3х3 = '■>

■ А^Агхх + + А2А3Х3 = ШЪ (4>

А1А3х1 + А2А3х 2 + А$х3 = АЩ, где входящие коэффициенты при неизвестных и свободных членах определяются по формулам:

, £ , £ д1(2,0 А1 = + Ь

I

¿=1

51;

+ Е

«1(з,0

* «2(1,/) , Д «2(2,/) , у а2(3,/) .

.А у I У у.

,=1 52,. £ 53, >А2 = Ь 51,. ¿1 52, й 53,.

/=1 51/ /=1 /=1

Из решения системы уравнений (4) определяются искомые характеристики начального расчетного поля напряжений: угол наклона главных осей к вертикали и горизонтали -

- 1 Х-1

а = Г arctg— ;(5) 2 *2

величина наибольшего расчетного начального напряжения в массиве пород -

. _(KQ+l)(x1K0cos2a + 2x2)

мпах "ая1----—-;(6)

2Kgcos2a

отношение главных начальных напряжений -jV2_(*iKocos2a-2*2) ( Щ (д-^kq cos 2a + 2jc2 )' где к0 - коэффициент вида напряженного состояния.

Совместная обработка результатов натурных измерений проявлений горного давления в многослойной круглой крепи горных выработок и обделок подземных сооружений осуществляется по следующему алгоритму.

1. Составляется расчетная схема с дополнительной разбивкой крепи на слои с радиусами, соответствующими радиусам установки точек измерения.

2. Вычисляются вспомогательные величины и определяются коэффициенты передачи нагрузок во всех выделенных слоях.

3. С использованием схемы расчета по эквивалентным напряжениям определяются все вспомогательные величины, необходимые для нахождения расчетных значений компонентов напряженно-деформированного состояния крепи.

4. Составляется переопределенная система уравнений (2), учитывающая равенство расчетных и измеренных величин.

5. Полученная система уравнений преобразуется к виду (3) и приводится к совместной системе трех линейных уравнений относительно трех неизвестных (4).

6. Определяются коэффициенты при неизвестных и свободных членах.

7. Из решения системы уравнений (4) по формулам (5-7)определяются искомые характеристики начального поля напряжений.

Количество информации, получаемое в процессе натурных измерений, позволяет произвести оценку фактического напряженно-деформированного состоянии крепи выработки и уточнить принятые ранее проектные решения. Для оценки необходимости и эффективности натурных измерений используется подход, предложенный И.И. Савиным для систем контроля за одним компонентом напряженно-деформированного состояния крепи.

Для устранения существующей неопределенности состояния крепи необходимо получение информации:

I0=H(s)~Hp{s),( 8)

-1.(9)

где Я (s) и Hp(s) - априорная и допустимая информационная энтро-

пия.Требуемый относительный прирост информации для достижения заданного уровня неопределенности состояния крепи (необходимость инструментальных наблюдений) рассчитывается по формуле:

Hp(s) Hp(s)

Данный критерий позволяет установить необходимость проведения инструментальных наблюдений. В силу того, что априорная энтропия может находиться в интервале значений от 0 до 1, а величина Hp(s) может принимать значения весьма близкие к нулю, интервал изменения критерия N находится в пределах -1 <7V<œ. Значения N>0 свидетельствуют о необходимости применения натурных измерений для устранения существующей неопределенности. Чем выше значение N, тем более необходимо проведение инструментальных наблюдений за напряженно-деформированным состоянием крепи. На рис.3 представлены зависимости необходимости проведения инструментальных наблюдений за напряженно-деформированным состоянием крепи от априорной вероятности разрушения крепи при различных уровнях значимости.

В результате проведения натурных измерений энтропия состояния крепи уменьшится на величину:

Is=H(S)-Hx(S), С1»)

где Is - количество информации, содержащейся в результатах измерения произвольного компонента напряженно-деформированного состояния; Нх (.у) -средняя условная энтропия состояния крепи после проведения натурного эксперимента.

Рис.3. Зависимости необходимости проведения инструментальных наблюдений от априорной вероятности разрушения крепи (здесь Рр(с1) - допустимая вероятность разрушения крепи, определяемая классом капитальности сооружения)

Относительный прирост информации в результате выполнения инструментальных наблюдений или эффективность экспериментальных измерений £у определяется по формуле:

Е = = ГЦ)

1 нр(ч нр{*) Нр{*У

Средняя условная энтропия определяется исходя из условных вероятностей безотказной работы РЫх) и разрушения Р(с1\х) крепи, вычисляемых по формулам Байеса.

Так как величина Нх (5) <#(.?), то параметр £у находится в пределах от

О до Ж+1. Чем ближе величина эффективности к N+1, тем качественнее система инструментальных наблюдений. Условие того, что система инструментальных наблюдений эффективна, можно представить в виде Еу > ТУ.

На рис.4приведены зависимости использования различных систем инструментальных наблюдений при измерении одного, двух и трех произвольных компонентов напряженно-деформированного состояния крепи при допустимой вероятности разрушения крепи равной 0,05.

Из приведенной зависимости следует, что при априорной вероятности разрушения крепи равной 0,2 для заданного уровня значимости, необходимо применение систем инструментальных наблюдений за двумя и более компонентами напряженно-деформированного состояния крепи.

Ш- эффективность натурных измерений одного компонента напряженно-деформированного состояния крепи; щц - эффективность натурных измерений двух компонентов

напряженно-деформированного состояния крепи; ¡щ - эффективность натурных измерений трех компонентов "И напряженно-деформированного состояния крепи; — - необходимость проведения натурных измерений

Рис.4. Область использования систем инструментальных наблюдений при измерении одного, двух и трех компонентов напряженно-деформированного

состояния крепи 13

На рис.5 приведена номограмма, позволяющая осуществить предварительный выбор средств измерения. Данная номограмма получена из условия N = Еу-.

Рис.5.Номограмма для определения характеристик средств измерения при измерении двух компонентов напряженно-деформированного состояния крепи (допустимая вероятность разрушения крепи равна 0,05)

Использование данной номограммы показывает, что, при априорной вероятности безотказной работы крепи />(5) =0,75, для устранения существующей неопределенности напряженно-деформированного состояния крепи при заданном уровне значимости Рр(с1)= 0,05, требуется система инструментальных наблюдений за двумя компонентами напряженно-деформированного состояния с характеристиками Р(х|/)= 0,82 и Р(з>1*)= 0,9, либо с характеристиками Р(х|<)= 0,86 и Р(уЩ= 0,85 (здесь р{х\1)кр(у\()- вероятности того, что средства измерения дают верный результат).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе выполненных аналитических исследований получено новое решение задачи совместной обработки результатов измерения напряжений, деформаций и перемещений в произвольных точках многослойной круглой крепи

14

для определения характеристик начального поля напряжений в массиве горных пород, позволяющей использовать полученные результаты для проектирования и расчета любых конструкций крепи, сооружаемых в сходных горногеологических условиях, что имеет существенное значение для шахтного и подземного строительства.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Разработан метод совместной математической обработкирезультатов разнородных натурных измерений для нахождения по данным измерений характеристик начального поля напряжений в массиве горных пород, в том числе величин главных начальных расчетных напряжений в нетронутом массиве горных пород и направления их действия.

2. Усовершенствован экспериментально-аналитический метод расчета многослойной монолитной и сборно-монолитной крепи выработок круглого сечения по измеренным значениям величин:

- нормальных тангенциальных напряжений на внутреннем и внешнем контурах монолитной бетонной крепи;

- нормальных радиальных напряжений на контакте крепи с массивом пород (нагрузок на крепь) и нормальных тангенциальных напряжений на внутреннем контуре произвольного слоя многослойной крепи;

- нормальных радиальных напряжений на контакте крепи с массивом пород (нагрузок на крепь), нормальных тангенциальных напряжений на внутреннем контуре произвольного слоя многослойной крепи и радиальных перемещений точек внутреннего контура крепи.

3. Разработан экспериментально-аналитический метод расчета многослойной монолитной и сборно-монолитной крепи выработок круглого сечения с использованием разнородных компонентов напряженно-деформированного состояния, измереннымв произвольныхточках крепи.

4. Установлены информационные критерии для обоснования необходимости и эффективности систем инструментальных наблюдений при измерении двух и более произвольных компонентов напряженно-деформированного состояния крепи.

5. Составлен полный алгоритм и разработан комплекс компьютерных программ, позволяющий по данным натурных измерений определить характеристики начального поля напряжений в массиве пород и оценить фактическое напряженно-деформированное состояние крепи.

6. На основе многовариантных расчетов разработаны номограммы для выбора наиболее информативных средств измерения.

7. Результаты диссертационной работы использованы ЗАО «Тоннельпро-ект» (г. Тула) при проектировании тоннелей в сложных горно-технических условиях.

Основное содержание диссертационной работы отражено в следующих публикациях:

1. Свиридкин В.А. Метод обработки результатов измерения компонентов напряженно-деформированного состояния крепи горных выработок для сложных измерительных систем / И.И. Савин, В.А. Свиридкин // Материалы 7-й Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики» / ТулГУ, 27-28 октября 2011г. Тула-Донецк-Минск. Тула: Изд-во ТулГУ. Т. 1. С. 388-394.

2. Свиридкин В.А. Метод обработки результатов измерения разнотипных компонентов напряженно-деформированного состояния крепи горных выработок / И.И. Савин, В .А. Свиридкин, С.Б. Лукашин // Известия ТулГУ. Науки о Земле. Выпуск 1.2012. Тула: Изд-во ТулГУ. С. 171-176.

3 Свиридкин В.А. Диагностика крепи эксплуатируемы и законсервированных вертикальных шахтных стволов / И.И. Савин, В.А. Свиридкин, С.Б. Лукашин // Известия ТулГУ. Науки о Земле. Выпуск 1. 2012. Тула: Изд-во

ТулГУ. С. 177-180.

4. Свиридкин В.А. Совместная обработка результатов измерения нормальных тангенциальных напряжений на внутреннем и внешнем контурах крепи / И.И. Савин, В.А. Свиридкин // Известия ТулГУ. Науки о Земле. Выпуск 1.

2012. Тула: Изд-во ТулГУ. С. 181-185.

5 Свиридкин В.А. Метод совместной обработки компонентов напряжений и деформаций, измеренных в произвольных точках многослойной круглой крепи / И.И. Савин, В.А. Свиридкин; Тул. гос. ун-т. Тула, 2012.14 е.: ил. Библиогр.: 7 назв. Рус. Деп. в ВИНИТИ 05.10.12 № 382.

Изд лиц ЛР № 020300 от 12.02.97. Подписано в печать 23,11.2012 Формат бумаги 60x84 '/16. Бумага офсетная. Уел печ. л. 1,0 Уч.изд. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ 060 Тульский государственный университет. 300012. г. Тула. просп.Лешша 92. Ошечатано в Издательстве ТулГУ. 300012, г. Тула, просп.Ленина, 95.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Свиридкин, Вячеслав Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

I. АНАЛИЗ И ОБОБЩЕНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ НАТУРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ В КРЕПИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК И ОБДЕЛКАХ ТОННЕЛЕЙ.

1.1. Натурные измерения и их роль в совершенствовании методов расчета и контроля состояния крепи.

1.2. Развитие и современное состояние методов расчета крепи с использованием данных натурных измерений.

1.3. Выбор системы измерений при проходке горных Выработок.

II. ПОСТАНОВКА И ОБЩИЙ ПУТЬ РЕШЕНИЯ СОВМЕСТНОЙ ОБРАБОТКИ ЧАСТНЫХ СЛУЧАЕВ РЕЗУЛЬТАТОВ НАТУРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ.

2.1 Постановка и общий путь решения обратных задач об определении расчетных характеристик начального поля напряжений.

2.2 Совместная обработка результатов измерения нормальных тангенциальных напряжений на внутреннем и внешнем контуре крепи.

2.3 Совместная обработка результатов измерения нормальных тангенциальных напряжений на внутреннем и внешнем контуре крепи и нагрузок на крепь.

2.4 Совместная обработка результатов измерения нормальных тангенциальных напряжений на внутреннем и внешнем контуре крепи и перемещений точек внутреннего контура крепи.

2.5 Совместная обработка результатов измерения средних нормальных тангенциальных напряжений, нагрузок на крепь и радиальных перемещений внутреннего контура крепи.

III. ОБЩИЙ МЕТОД СОВМЕСТНОЙ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ НАТУРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ.

3.1. Теоретические положения общего метода совместной обработки результатов натурных измерений.

3.2. Алгоритм совместной обработки результатов измерений.

IV ИНФОРМАЦИОННЫЕ ОСНОВЫ МОНИТОРИНГА В ВЫРАБОТКАХ КРУГЛОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ.

4.1 Определение вероятности разрушения подземной конструкции.

4.2 Информационная энтропия напряженно-деформированного состояния крепи выработки.

4.3 Необходимость и эффективность натурных измерений.

4.4 Оценка эффективности систем инструментальных наблюдений за одним, двумя или тремя компонентами напряженно-деформированного состояния крепи.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка метода совместной обработки результатов натурных измерений компонентов напряженно-деформированного состояния многослойной круглой крепи"

Основной задачей шахтного и подземного строительства является обеспечение надежности крепи горных выработок и обделок подземных сооружений. Наиболее важным и надежным источником информации о работе конструкций подземных сооружений являются натурные исследования, заключающиеся в измерении различных компонентов напряженно-деформированного состояния (НДС), характеризующих совместную работу крепи горных выработок и обделок подземных сооружений с массивом горных пород. Натурные измерения выполняются ведущими академическими и отраслевыми научно-исследовательскими институтами: ВНИМИ, ГоИ КНЦ РАН, ИГД СО РАН, ИГД УрО РАН, МГТУ, ЦНИИС транспортного строительства и др.

На сегодняшний день производятся натурные измерения практически любых проявлений горного давления в крепи горных выработках и обделках подземных сооружений: измерение контактных напряжений, напряжений и деформаций в элементах крепи, перемещений (конвергенции) точек крепи.

Трудоемкость выполнения натурных измерений, ограниченность количества результатов и их разнородность по составу определяет актуальность применения информационных подходов для выбора наиболее информативных систем измерений для обоснования необходимости осуществления измерений и оценки их эффективности.

Выполнение комплексных исследований НДС крепи горных выработок и обделок подземных сооружений ставит актуальную задачу разработки метода совместной обработки результатов измерения компонентов напряжений и деформаций в многослойной круглой крепи горных выработок и обделках тоннелей с целью получения максимальной научной информации из результатов измерений с последующим использованием их для проектирования и расчета конструкций подземных сооружений.

В настоящее время экспериментально-аналитические методы расчета для совместной обработки произвольных компонентов НДС отсутствуют.

Цель работы заключается в разработке метода совместной обработки результатов натурных измерений напряжений, деформаций и перемещений в отдельных слоях или элементах крепи, позволяющего на основании экспериментально-аналитического расчета многослойной крепи протяженных горных выработок и обделок круглого сечения определить расчетные характеристики начального поля напряжений в массиве пород и оценить фактическое напряженно-деформированное состояние крепи (обделки).

Идея работы заключается в решении задачи теории упругости определения НДС многослойного круглого кольца, подкрепляющего вырез в линейно-деформируемой, однородной, изотропной среде, моделирующей массив пород, в обратной постановке, для определения характеристик начального поля напряжений в массиве пород, не зависящих от конструкции крепи (обделки), путем совместной обработки результатов натурных измерений произвольных компонентов напряжений и деформаций.

Методы исследования. Работа является теоретической, выполнена с использованием методов математической теории упругости, математической статистики, теории информации, теории вероятностей, программирования.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Для оценки фактического напряженно-деформированного состояния многослойной круглой крепи горных выработок и обделок тоннелей необходим полный учет информации о всех проявлениях горного давления, получаемых в результате комплексных натурных измерений, путем совместной обработки результатов измерений контактных напряжений, нормальных тангенциальных напряжений и перемещений в отдельных слоях или элементах крепи.

2. Совместную обработку разнородных по составу измерений [нормальных радиальных напряжений, нормальных тангенциальных напряжений, деформаций, перемещений), следует производить с использованием метода наименьших квадратов, путем сведения суммы относительных ошибок всех измерений к минимуму.

3. Характеристики начального поля напряжений, получаемые в результате совместной обработки результатов измерений, не зависят от конструкции крепи (обделки), в которой были выполнены измерения, и могут быть использованы для расчета любой произвольной конструкции, находящейся в сходных горно-геологических условиях.

4. При выборе системы измерений следует использовать информационные критерии необходимости и эффективности натурных измерений для оценки надежности и несущей способности крепи горных выработок и обделок тоннелей.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1. Получено новое аналитическое решение плоской контактной задачи теории упругости для многослойного круглого кольца, подкрепляющего отверстие в линейно-деформируемой, однородной, изотропной среде, моделирующей массив пород, в обратной постановке, для определения характеристик начального поля напряжений в массиве пород, не зависящих от конструкции крепи (обделки), путем совместной обработки результатов разнородных измерений.

2. На основе решения обратной задачи разработан экспериментально-аналитический метод и алгоритм расчета

I. АНАЛИЗ И ОБОБЩЕНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ НАТУРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ В КРЕПИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК И ОБДЕЛКАХ ТОННЕЛЕЙ

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Свиридкин, Вячеслав Александрович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленная диссертация является научно-исследовательской работой, содержащей новое решение задачи по разработке метода совместной обработки результатов измерения напряжений, деформаций и перемещений в произвольных точках многослойной круглой крепи для определения характеристик начального поля напряжений в массиве горных пород, что имеет существенное значение для механики подземных сооружений.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Разработан метод совместной математической обработки результатов разнородных натурных измерений для нахождения по данным измерений характеристик начального поля напряжений в массиве горных пород, в том числе величин главных начальных расчетных напряжений в нетронутом массиве горных пород и направления их действия.

2. Усовершенствован экспериментально-аналитический метод расчета многослойной монолитной и сборно-монолитной крепи выработок круглого сечения по измеренным значениям величин:

- нормальных тангенциальных напряжений на внутреннем и внешнем контурах монолитной бетонной крепи;

- нормальных радиальных напряжений на контакте крепи с массивом пород (нагрузок на крепь] и нормальных тангенциальных напряжений на внутреннем контуре произвольного слоя многослойной крепи;

- нормальных радиальных напряжений на контакте крепи с массивом пород (нагрузок на крепь), нормальных тангенциальных напряжений на внутреннем контуре произвольного слоя многослойной крепи и радиальных перемещений точек внутреннего контура крепи.

3. Разработан экспериментально-аналитический метод расчета многослойной монолитной и сборно-монолитной крепи выработок круглого сечения с использованием разнородных компонентов напряженно-деформированного состояния, измеренным в произвольных точках крепи.

4. Установлены информационные критерии для обоснования необходимости и эффективности систем инструментальных наблюдений при измерении двух и более произвольных компонентов напряженно-деформированного состояния крепи.

5. Составлен полный алгоритм и разработан комплекс компьютерных программ, позволяющий по данным натурных измерений определить характеристики начального поля напряжений в массиве пород и оценить фактическое напряженно-деформированное состояние крепи.

6. На основе многовариантных расчетов разработаны номограммы для выбора наиболее информативных средств измерения.

7. Результаты диссертационной работы использованы ЗАО «Тоннельпроект» (г. Тула) при проектировании тоннелей в сложных горно-геологических условиях

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Свиридкин, Вячеслав Александрович, Тула

1. Ардашев К.А., Катков Г.А., Ахматов В.И. Методы и приборы для исследования проявлений горного давления. М.: Недра, 1981. -128 с.

2. Айтматов И.Т., Вдовин К.Д., Гришин В.Х. О характере распределения нагрузок на крепи подготовительных выработок на Кызыл -Кийском угольном месторождении // Горное давление в капитальных и подготовительных выработках. Новосибирск, 1973. - С. 65-68.

3. Ардашев К.А. Горное давление в капитальных, подготовительных и очистных выработках // Изв. вузов. Горный журнал. 1968. - № 9. -С. 41-44.

4. Басовская A.M., Басовский Л.Е. Повышение прочности подземных сооружений. М.: Недра, 1982. - 176 с.

5. Белаенко Ф.А. Горное давление при разработке марганцевых руд в Никопольском бассейне // Исследование горного давления. М.: Госгортехиздат, 1960. - С. 120-133.

6. Белаенко Ф.А., Глушко В.Т. Замеры горного давления на крепь выработок, не подверженных влиянию очистных работ, на больших глубинах в условиях Донецкого бассейна // Изв. вузов. Горный журнал. 1964. - № 6. - С. 23-26.

7. Белов В.И. Давление горных пород на стенки вертикальных шахт // Тр. ин-та / ДИИ. -1940. Вып. 7. - С. 15-18.

8. Бродский М.П. Новая теория давления пород на подземную крепь. -М.: Горногеол. изд., 1933. 98 с.

9. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений. М.: Недра, 1982. -270 с.

10. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений: Учеб.для вузов. -2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1994. - 382 с.

11. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений в примерах и задачах: Учеб.пособие для вузов. М.: Недра, 1989. - 270 с.

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

13. Булычев Н.С., Галахов В.В. Давление на крепь ствола, пройденного бурением // Шахтное строительство. 1967. - № 12. - С. 18-20.

14. Булычев Н.С., Казикаев Д.М., Сергеев С.В. Использование методов расчета многослойной крепи при интерпретации результатов натурных исследований // Вопр. горн.давления. 1984. - № 42. -С. 10-13.

15. Булычев Н.С., Любарец И.И. О расчете обделки верхнего свода односводчатой станции метро по измеренным деформациям элементов // Проблемы механики подземных сооружений. Тула: ТПИ, 1982.-С. 171-172.

16. Булычев Н.С., Савин И.И. Оценка напряженного состояния массива по результатам натурных измерений нагрузок на многослойную крепь выработки круглого сечения // Исслед. напряж. в горн.породах. Новосибирск, 1985. - С. 65-67.

17. Васильев Н.В. К вопросу о горном давлении на вдавливаемую крепь кругового сечения // Тр. ин-та / ЦНИИПодземшахтострой. 1962. Вып. 1.С. 216-226.

18. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Наука, 1988. - 480 с.

19. Взаимодействие массивов горных пород с крепью вертикальных выработок / Г.А. Крупенников, Н.С. Булычев, А.М. Козел, H.A. Филатов М.: Недра, 1966. - 316 с.

20. Виноградов Б.Н. Измерение давления горных пород на обделки тоннелей метрополитенов // Исследования горного давления. М.: Госгортехиздат, 1960. - С. 139-153.

21. Виноградов Б.Н. Определение нормативных нагрузок и коэффициентов перегрузки по результатам измерений горного давления // Трансп. стр-во. -1963. № 9. - С. 59-61.

22. Виноградов Б.Н. Опыт измерений давления горных пород на тоннельные обделки мессдозами // Сб. статей / ВНИИ транспортного строительства. М.: ЦНИИС, 1959. - № 11. - С. 5-47.

23. Вихур А. Возможность использования в расчетах крепи шахтных стволов математической модели воздействия горных пород как случайной векторной функции // Устойчивость и крепление горных выработок: Межвузовский сб. Л., 1980. Вып. 6. С. 9-18.

24. Вихур А. Новые предложения по расчету толщины бетонной крепи стволов шахт в Полыие//Шахтное строительство. 1973. - № 8. -С. 26-28.

25. Влох Н.П., Зубков A.B., Феклистов Ю.Г. Совершенствование метода щелевой разгрузки // Диагностика напряженного состояния породных массивов: Сб. научн. тр. / ИГД СО АН СССР. Новосибирск, 1983.-С. 30-35.

26. Галушко П.Я., Куренков Я.И., Халимовский М.А. Изменение во времени нагрузки на рамные крепи // Изв. вузов. Горный журнал. -1968.-№ 8.-С. 21-25.

27. Галушко П.Я., Халимовский М.А., Подколзин М.Я. Влияние взаимодействия крепи и пород на величину нагрузки на крепь капитальных выработок // Изв. вузов. Горный журнал. 1974. -№ 11.-С. 22-25.

28. Глушко В.Т., Широков А.З. Механика горных пород и охрана выработок. Киев: Наукова думка, 1967. -153 с.

29. Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей. М.: Наука, 1988. - 446 с.

30. Горное давление в подготовительных выработках угольных шахт / И .Л. Давыдович, Н.П. Бажин, Ю.П. Коренной и др. М.: Недра, 1971. -286 с.

31. Джанджгава И.Д. Прогнозирование горного давления в одиночных выработках и на пластовых месторождениях // Физикотехнические проблемы разработки полезных ископаемых. 1986. № 1.-С. 92-95.

32. Джанджгава И.Д. Прогнозирование проявлений горного давления в капитальных выработках глубоких шахт Грузии. Тбилиси: Мецниереба, 1982. - 160 с.

33. Димов А.И. О нагрузках на бетонную крепь ствола шахты в зоне стационарного опорного давления // Шахтное строительство. -1965.-№2.-С. 9-11.

34. Димов А.И., Смирнов В.А., Тютерев A.C. О нагрузках на бетонную крепь глубокого ствола // Уголь Украины. 1979. - № 3. - С. 42.

35. Динник А.Н. Давление горных пород и расчет крепи вертикальной шахты // Инженерный работник. -1966. № 1. - С. 23-27.

36. Дробышев В.Ф. Методика и результаты натурных исследований проявлений горного давления в шахтных стволах Запорожского железорудного комбината № 1: Дис. канд. техн. наук. Тула: ТПИ, 1986.

37. Дробышев В.Ф., Филатов H.A. Результаты некоторых исследований по определению нагрузок на крепь стволов Яковлевского рудника КМА // Изв. вузов. Горный журнал. -1965. № 7. - С. 35-42.

38. Ерофеев Л.М., Мирошникова Л.А. Повышение надежности крепи горных выработок. М.: Недра, 1988. - 245 с.

39. Завриева Г., Канделаки Т., Завриян Е. Исследование напряжений монолитнопресованных бетонных обделок // Метрострой. 1981. -№ 6.-С. 10-11.

40. Завриян Е.Г. Исследование в натуре давления горных пород в туннелях // Сб. науч. техн. статей / ГрузНИИЭГС. - М., 1977. - Вып. 4. -С. 249-252.

41. Заславский Ю.З. Исследование проявлений горного давления в капитальных выработках глубоких шахт Донецкого бассейна. М.: Недра, 1966. - 180 с.

42. Заславский Ю.З., Зорин А.Н. Инструментальные наблюдения за проявлением горного давления в капитальных выработках глубоких шахт Донбасса // Вопросы охраны и крепления горных выработок: Тр. ин-та / ДонУГИ. М.: Недра, 1968. Сб. 41. С. 26-48.

43. Звонарев Н.К., Коробка А.И. Определение нагрузок, действующих на крепь ствола, по замерам напряжений в отдельных ее элементах // Исслед. пробл. механики подземных сооружений. Тула, 1987. -С. 57-61.

44. Изаксон В.Ю. Определение нагрузок на крепь горных выработок по измеренным смещениям. Новосибирск: Наука, 1989. - 71 с.

45. Изаксон В.Ю. Расчет крепи горных выработок по измеренным смещениям // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. -1981. № 4. - С. 23-28.

46. Исследование нагрузок на ствол, сооруженный в слабых породах / В.Д. Ларионов, H.A. Коллегова, В.И. Дрожкин и др. // Шахтное строительство. -1967. № 3. - С. 11-13.

47. Исследование проявлений горного давления в вертикальном стволе на большой глубине / Ю.С. Обручев, В.К. Очнев, Н.В. Поппель и др. // Шахтное строительство. -1983. № 9. - С. 18-19.

48. Исследование проявлений горного давления в стволах шахт Западного Донбасса / В.Ф. Дробышев, О.И. Мельников, В.В. Галахов и др. // Тр. ин-та / ВНИМИ. 1970. Сб. № 79.

49. Исследование проявлений горного давления и разработка научных основ для выбора рациональных способов и средств крепления и поддержания подготовительных выработок // Кр. науч. отчет / ИГД им. А.А. Скочинского. М., 1967. 43 с.

50. Исследование работоспособности сборной железобетонной крепи КТАМ для глубоких шахт / М.В. Коржик, М.И. Чугай, Б.В. Алферов, К.С. Сергиевский // Вопросы организации и механизации горнопроходческих работ: Тр. ин-та / ВНИИОМШС. 1972. Вып. 21. С. 42-50.

51. Казикаев Д.М., Борисов О.П., Сергеев C.B. Закономерности формирования нагрузок на крепь ствола, сооружаемого с применением замораживания пород: Руд.месторождения // Шахтное строительство. -1984. № 3. - С. 11-13.

52. Казикаев Д.М., Борисов О.П., Сергеев C.B. Наблюдения за состоянием крепи и массива пород в стволе № 2 Яковлевского рудника // Шахтное строительство. -1980. № 12. - С. 13-14.

53. Казикаев Д.М., Борисов О.П., Сергеев C.B. Совершенствование экспериментально-аналитической методики расчета многослойной крепи стволов // Проблемы механики подземных сооружений. -Тула: ТПИ, 1982. С. 169-171.

54. Казикаев Д.М., Борисов О.П., Сергеев C.B. Экспериментальное изучение напряженного состояния крепи ствола № 2 Яковлевского рудника Курской магнитной аномалии // Устойчивость и крепление горных выработок: Межвуз. сб. Л.: ЛГИ, 1978. Вып. 5. С. 98-100.

55. Казикаев Д.М., Сергеев C.B. Диагностика и мониторинг напряженного состояния крепи вертикальных стволов. М.: Издательство «Горная книга», 2011. - 244 с.

56. Катков Г.А. Измерение нагрузок на крепь горизонтальных выработок. М.: Недра, 1969. -166 с.

57. Козел А.М., Борисовец В.А., Репко A.A. Горное давление и способы поддерживания вертикальных стволов. М.: Недра, 1976. - 293 с.

58. Козел М.А., Хусид М.Б. К вопросу расчета крепи вертикальных шахтных стволов // Тр. ин-та / ВНИМИ. 1970. Сб. 78. С. 332-352.

59. Костава Э.М. Исследование напряженно-деформированного состояния крепей шахтных стволов с целью выбора их параметров: Дис. канд. техн. наук. М.: МГИ, 1976. -154 с.

60. Кошелев К.В., Трумбачев В.Ф. Повышение устойчивости капитальных горных выработок на больших глубинах. М.: Недра, 1972.- 128 с.

61. Краев Ю.К. Экспериментальные исследования напряженного состояния сборной железобетонной арочной крепи // Вопросы совершенствования технологии шахтного строительства: Тр. ин-та /Свердловский горный ин-т. 1973. Вып. 90. С. 48-56.

62. Крепь горных выработок глубоких рудников / Г.Г. Мирзаев, А.Г. Протосеня, Ю.Н. Огородников и др. М.: Недра, 1984. - 252 с.

63. Крупенников Г.А. Исследования проявлений горного давления в вертикальных стволах Донбасса на пологом залегании пластов // Шахтное строительство. -1961. № 4. - С. 10-17.

64. Крупенников Г.А. Комплексное исследование взаимодействия крепей подземных выработок с горными массивами: Доклад о содержании опубликованных работ. Л., 1962.

65. Крупенников Г.А. Методика и некоторые результаты комплексного исследования взаимодействия крепей вертикальныхвыработок с горным массивом // Горное давление и крепь вертикальных стволов. М.: Госгортехиздат, 1963. - С. 76-92.

66. Крупенников Г.А. Экспериментальный метод определения нагрузок на крепь вертикальных стволов//Шахтное строительство. -1957. № 12.-С. 4-7.

67. Крупенников Г.А., Филатов H.A. Некоторые результаты лабораторного исследования проявлений горного давления в вертикальных выработках при пологом залегании пластов // Шахтное строительство. -1960. № 10. - С. 14-17. - № 11. - С. 18-20.

68. Куренков Я.И. Методика измерения нагрузок на крепь в подземных выработках // Изв. вузов. Горн.журн. -1962. № 4. - С. 42-45.

69. Куренков Я.И. Приборы для измерения нагрузок на крепь подготовительных выработок // Методы и приборы для изучения горного давления. М.: Недра, 1964. - С. 75-80.

70. Курленя М.В., Попов С.Н. Теоретические основы определения напряжений в горных породах. Новосибирск: Наука, 1983. - 97 с.

71. Лапшин А.Г. Давление песчаных грунтов на монолитно-прессованные бетонные обделки тоннелей // Транспортное строительство. -1978. № 12. - С. 43-45.

72. Лиманов Ю.А., Фролов Ю.С., Будаева А.Х. Формирование горного давления при реконструкции железнодорожных тоннелей // Транспортное строительство. -1973. № 10. - С. 45-47.

73. Лыткин В.А., Драновский А.Н. Определение касательных напряжений по измеренным в натуре нормальным давлениям// Основания, фундаменты и механика грунтов. -1965. № 1. - С. 20-22.

74. Любарец И.И. Напряженное состояние элементов железобетонных конструкций подземных сооружений с учетом ползучести бетона: Автореф. дис. канд. техн. наук. Л.: ВНИИГ, 1984. - 20 с.

75. Любарец И.И. Определение усилий в железобетонной туннельной обделке по измеренным деформациям с учетом ползучести бетона // Совершенствование проектирования и строительства подземных сооружений. М., 1979. - С. 110-115.

76. Максимов А.П. Горное давление и крепь выработок. М.: Наука, 1973.-288 с.

77. Методические рекомендации по определению усилий в сечении железобетонной тоннельной обделки по измеренным деформациям / С.Н. Сильвестров, В.В. Созинов, В.Д. Харлаб и др. М.: ЦНИИС, 1978. -40 с.

78. Методические рекомендации по проведению натурных наблюдений в стволах, сооружаемых в сложных горногеологических условиях / Д.М. Казикаев, С.В. Сергеев, О.П. Борисов. -Белгород: ВИОГЕМ, 1985. 36 с.

79. Методические указания по применению методов фотомеханики для исследования напряженно-деформированного состояния горных пород. Л.: ВНИМИ, 1975. - 58 с.

80. Мирзаев Г.Г., Обручев Ю.С. Проходка стволов в сложных горногеологических условиях Текелийского рудника. М.: Цветметинформация, 1969. - 50 с.

81. Мирзаев Г.Г., Смирняков В.В. Натурные наблюдения за проявлениями горного давления в горизонтальных выработках Текелийского свинцово-цинкового рудника // Изв. вузов. Горный журнал. 1965. - № 7. - С. 57-62.

82. Нигматуллин B.C. Производственные исследования в стволах центральной группы Запорожского ЖРК // Шахтное строительство. 1984.- № 10.-С. 10-11.

83. Онищенко Ю.А. Горное давление на вертикальные выработки по данным производственных исследований // Горное давление и крепь вертикальных стволов. М.: Госгортехиздат, 1963. - С. 122132.

84. Онищенко Ю.А. О горном давлении, проектировании высоты звена временной и постоянной крепи вертикальных стволов шахт в горно-геологических условиях Донбасса: Дисс. . канд. техн. наук. -Донецк, 1958. 123 с.

85. Определение нагрузок на крепь по измеренным деформациям /

86. B.В. Чеботарев, В.А. Лыткин, H.H. Фотиева, Е.И. Тарасенко // Устойчивость и крепление горных выработок: Межвузовский сб. -Л.: ЛГИ, 1976. № 2. С. 108-114.

87. Определение несущей способности бетонной крепи в стволах шахты «Центральная» Донского ГОКа / Н.П. Влох, В.Е. Боликов, A.B. Зубков, Ю.К. Краев // Стр-во шахт, рудников и подзем.сооруж. -Свердловск, 1988. С. 34-39.

88. Определение области применения сборной железобетонной тюбинговой крепи / Л.М. Ерофеев, Л.А. Мирошникова, Г.С. Франкевич, A.A. Рущин // Шахтное строительство. -1978. № 9. ■1. C. 14-16.

89. О результатах экспериментальных и аналитических исследований напряжений в податливой крепи ствола / В.А. Прагер и др. // Вопросы организации и механизации горнопроходческих работ: Тр. ин-та / ВНИОМШС. 1976. Вып. 25. С. 64-71.

90. Попов В.Л., Бурцев C.B. Экспериментальное определение нагрузок на монолитную крепь по измеренным деформациям // Механика подземных сооружений. Тула: ТПИ, 1984. - С. 94-100.

91. Попов С.Н. Об использовании численных и статистических методов при определении исходного напряженного состояния массива горных пород // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. -1977. № 8. - С. 113-116.

92. Пригожин Е.С. Аппаратура для измерения распределенных нагрузок на крепь // Методы и приборы для изучения горного давления. М.: Недра, 1964. - С. 88-91.

93. Пригожин Е.С., Денисов В.Н. Результаты замеров давления грунта на обделку коллекторных тоннелей Москвы // Основания, фундаменты и механика грунтов. -1963. № 4. - С. 16-18.

94. Пригожин Е.С., Денисов В.Н. Результаты замеров нагрузок на крепь штреков в условиях слабых пород // Проектирование и строительство горных предприятий. М.: ЦНИИЭИуголь, 1962. - № 6. - С. 67-72.

95. Пригожин Е.С., Денисов В.Н., Лебедев A.A. Измерение давления на крепь капитальной выработки в условиях слабых пород // Шахтное строительство. -1961. № 5. - С. 16-19.

96. Протодьяконов М.М. Давление горных пород и рудничное крепление. Л.: Гостехиздат, 1930. - 94 с.

97. Проявкин Е.Т. Давление горных пород и крепь вертикальных стволов. М.: Углетехиздат, 1958.

98. Расчет крепи шахтных стволов / К.В. Руппенейт, Ю.М. Либерман, В.В. Матвиенко, Ю.А. Песляк. М.: Изд-во АН СССР, 1962. - 123 с.

99. Ревзюк Е.Б., Волков В.А. Особенности работы крепи стволов, пройденных способом бурения // Шахтное строительство. 1965. -№ 8.-С. 19-21.

100. Репко А.А., Калинников В.П., Козел A.M. Комплекс приборов и устройств для контроля крепи вертикальных стволов глубоких шахт // Шахтное строительство. 1984. - № 7. - С. 10-21.

101. Ржаницин А.Р. Теория расчета строительных конструкций на надежность. М.: Стройиздат, 1978. - 239 с.

102. Руппенейт К.В., Драновский А.Н., Лыткин В.А. Расчет сборной кольцевой крепи подземных сооружений. М.: Недра, 1969. -150 с.

103. Савин И.И. Информационное обоснование необходимости использования результатов измерения перемещений при мониторинге в вертикальных шахтных стволах // Механика подземных сооружений: Сб. науч. трудов / ТулГУ. Тула, 1997. -С. 45-54.

104. Савин И.И. Информационный подход к оценке риска конструкций подземных сооружений на основе обработки натурных измерений // Проблемы освоения подземного пространства: Труды Международной конф. 5-7 апреля 2000 г. Тула, 2000. - С. 151-155.

105. Савин И.И. Информационные принципы оценки фактического состояния крепи для обеспечения безопасности эксплуатации вертикальных шахтных стволов // Известия ТулГУ. Серия. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып.6 Москва-Тула, 2003. -С. 263-268.

106. Савин И.И. Оценка начального напряженного состояния массива по величине нормальных тангенциальных напряжений, измеренных на внутреннем контуре крепи // Стр-во шахт, рудников иподземных сооружений: Сб. науч. трудов. Свердловск, 1987. - С. 5356.

107. Савин И.И. Экспериментально-аналитический метод расчета крепи по результатам измерений нормальных тангенциальных напряжений // Исследование проблем механики подземных сооружений: Сб науч. трудов. Тула: ТулПИ, 1987. - С. 31-34.

108. Савин И.И., Костенко Ю.А. Обоснование параметров двухслойной крепи стволов на основе обработки результатов натурных измерений // Механика подземных сооружений: Сб. науч. трудов / ТулГУ. Тула, 1997. - С. 39-44.

109. Сергеев C.B. Исследование работы крепи вертикальных стволов шахт в сложных горно-геологических условиях (на примере стволов Яковлевского рудника КМА.: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Л.: ЛГИ, 1981.-26 с.

110. Сергеев C.B. Некоторые результаты наблюдений за состоянием многослойной крепи ствола № 2 Яковлевского рудника КМА // Механика подземных сооружений. Тула: ТПИ, 1982. - С. 92-96.

111. Сергеев C.B. Разработка методов диагностики и прогноза напряженного состояния крепи вертикальных стволов в сложных горно-геологических условиях: Дисс. . докт. техн. наук. Тула: ТулГУ, 1997. - 308 с.

112. Симонян A.A., Степанян В.Э., Санагян A.A. Результаты натурных исследований проявления горного давления в туннелях Арпа

113. Севан // Тр. ин-та / Всесоюз. проект.-изыскат и НИИ. 1986. Вып. 115. С. 134-138.

114. Смирняков В.В. Упрощенные способы замера нагрузок на крепь горных выработок // Методы и приборы для изучения горного давления. М.: Недра, 1964. - С. 66-71.

115. Смирняков В.В., Борисовец В.А. Горное давление в подземных выработках Тентекского и Чурубай-Нуринского районов Карагандинского бассейна // Изв. вузов. Горный журнал. 1961. -№ 12. - С. 43-47.

116. Стрелецкий Н.С. Основы статистического учета коэффициента запаса прочности сооружений. М.: Стройиздат, 1947. - 148 с.

117. Терцаги К. Теория механики грунтов. М.: Госстройиздат, 1961. -306 с.

118. Тимофеев О.В., Огородников Ю.Н. Поддержание подготовительных выработок на шахтах Сафоновского месторождения в условиях пучащих пород // Изв. вузов. Горный журнал. -1962. № 8. - С. 45-52.

119. Топалкароев А.Г. Расчетные величины горного давления на крепь вертикального ствола шахты № 1 в Ахалунха // Тр. ин-та / Институт горного дела АН Груз. ССР. 1959. Т.1.

120. Трумбачев В.Ф., Катков Г.А. Измерение напряжений и деформаций методом фотоупругих покрытий. М.: Наука, 1966. -116 с.

121. Трумбачев В.Ф., Катков Г.А., Молодцова Л.С. Измерение напряжений и деформаций с помощью фотоупругих покрытий //

122. Методы и приборы для изучения горного давления. М.: Недра, 1964.-С. 51-58.

123. Трумбачев В.Ф., Молодцова Л.С. Применение оптического метода для исследования напряженного состояния пород вокруг горных выработок. М.: Изд-во АН СССР, 1963. - 95 с.

124. Филатов H.A. Комплексные исследования проявлений горного давления в вертикальных стволах шахт Японии // Шахтное строительство. -1963. № 5. С. 27-29.

125. Формирование напряжений в крепи вертикальных стволов / Н.П. Влох, A.B. Зубков, В.Е. Боликов, С.А. Рябов // Шахтное строительство. -1986. № 1. - С. 21-22.

126. Цимбаревич П.М. О величине горного давления в вертикальной выработке // Горный журнал. -1933. № 9. - С. 27-35.

127. Чеботаев В.В., Лыткин В.А., Фотиева H.H. Определение нагрузок на крепь железнодорожного тоннеля на основе натурных измерений ее деформаций // Основания, фундаменты и механика грунтов. -1975.-№ 4.-С. 14-16.

128. Чугай М.И., Суворов H.A. Шахтные наблюдения смещений пород и крепи в квершлажных выработках на крутом падении // Тр. ин-та / ВНИИОМШС. 1976. Вып. 25. С. 53-64.

129. Шейнин В.И. К вопросу о статистическом описании напряжений в круговых обделках по данным замеров нормальных нагрузок // Проблемы механики подземных сооружений. Тула: ТПИ, 1982. -С. 88-90.

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

131. Шульман Е.И. Аппаратура для исследования проявлений горного давления в вертикальных стволах. В кн.: Методы и приборы для изучения горного давления / ЦНТИ. - М.: Недра, 1964. - С. 97-103.

132. Щукин А.С., Пастухов П.П., Белоглазов Ю.А. Результаты шахтных исследований замкнутых крепей горизонтальных выработок в Челябинском бассейне // Изв. вузов. Горный журнал. -1976. № 12. -С. 34-36.

133. Яглом A.M., Яглом И.М. Вероятность и информация. М.: Наука, 1973.- 511 с.

134. Янчур A.M. Измерение горного давления индуктивными динамометрами в глубоких шахтных стволах Донбасса // Исследование горного давления. М.: Госгортехиздат, 1960. - С. 8396.

135. Янчур A.M. Опыт измерения горного давления на крепь в вертикальных стволах Донбасса. М., 1958.

136. Bulychev N.S., Savin I.I. Technique of field measurement interpretation in erecting underground openings of round section // Proc. Of the 2nd Int. Symp. On Field Measurements in Geomechanics. Kobe, 1987. - P. 12251230.

137. Bulychev, N.S., Fotieva, N.N., Sammal, A.S., and Savin, I.I. Theoretical aspects of monitoring and back analysis in tunnels. AITES-ITA 2000 World Tunnel Congress. Durban, South African Institute of Mining and Metallurgy, 2000. P. 73-78.

138. Drager G. Die Ausbilding der FrostwandeinesGetrierschachtes und der Einflus des Teufvorganges auf die Bewegunginnerhalb der Frostwand. Bergb.-Wiss. 10 (1963). S. 511-522.

139. Hertrich F. Die Gefahr des EinbeulensbeigubeisernerTubbingringen // GlukaufForschungshefte. 1965, h. 1. - S. 11-28.

140. Hiramatsu I., Oka I. Improvement on the method of stress measurements by application of photo-elasticity // Nichorkogocaisi.1959, vol. 77.-Nr. 872.

141. Kazikaev J.M., Sergeev S.V., Ishchenko V.K. Complex observations and design of multilayer lining of vertical mine shafts sunk in complicated conditions // Proc. Int. Symp. Eng. Complex Rock Form. Beijing, 1986. -P. 546-551.

142. Link H. Uber die Verbundwirkung in Schachtauskleidungen // Glukauf. -1954. Bd. 90. - Nr. 23/24. - S. 581-590.

143. Lutgendorf H.O. Untersuchungenuber die Standsicherheit des Schachtausbausimwasserfuhrenden, lockerenGebirge. Diss. Aachen, 1964.

144. Savin I. Information Characteristics of Results of full Scale Measurements of Displacements in Shaft Support // Proc. of Int. Symp. on Rock Support. Lillehammer, Norway. Balkema Rotterdam, 1997. - P. 322 -328.

145. Shepherd R., Wilson A. H. The measurements of strain in concrete linings // Colliery Guardian. -1960, vol. 200. Nr. 5161.

146. Shepherd R., Wilson A. H. The measurements of strain in concrete shaft and roadway linings // Transaction of the Institute of Mining Engineers.1960, vol. 119.-Nr. 19.

147. Sitz P. Problem und neuereMethodenzurDimensionierung von SchachtausbaukonstruktionenimstandfestenGebirgeunterbesondererBer ucksichtigung des VerbundesAusbau Gebirge // Bergakademie. - 1969. -21.-H. 5.-S. 274-285.

148. Sitz P. ZurEinschatzung der Standsicherheit alter Tubbing -schachteimnichtstanfesten,wasserfuhrendenGebirgunterbesondererBeruchsichtigung von

149. Schwimmerschachten // Bergakademie. 1969. - 21. - H. 5. - S. 30-36.

150. Farber F. Die Bedeutung des Eisebetons fur den Schachtausbau // Glukauf. 1909. - Bd. 45. - Nr. 11. - S. 366-369.

151. Fotieva N.N., Bulychev N.S. Using date of full-scale measurement in lining design for underground structures //Proc. 4thCongr. of the Int. Soc. for Rock mech. Montreal, Switzerland, 1979. - Vol. 1. - P. 387-392.

152. Werner K. Temperatur- und Dehnungsmessungen in einemGefrierschacht // Bergbau-Arch. 20 (1959). S. 1-32.1. Утверждаю»2 ^ —2012 г. I вровкт» £г Г ^ —£

153. Директор ЗАО ,«Тоннельпроект» Ъье^--С.А. Василенко1. АКТ

154. Об использовании результатов диссертационной работы Свиридкина В.А.

155. Разработка метода совместной обработки результатов натурных измерений компонентов напряжений и деформаций в многослойной круглой крепи».

156. Главный инженер ЗАО «Тоннельпроект»1. В.К. Сафронов