CC BY
35
© И.В. Баклашов, А.А. Скворцов, 2011
УДК 69.035
И.В. Баклашов, А.А. Скворцов
РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАСЧЕТА ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГРУНТОВОГО МАССИВА ПРИ ПОДРАБОТКЕ
Излагаются результаты компьютерного моделирования различных геомехани-ческих ситуаций при подработке грунтовых массивов, представленные в виде метода расчета деформированного состояния грунтовых массивов.
Ключевые слова: грунтовый массива, подработка, мульда сдвижений, перемещения, деформации.
Современные программные комплекса, реализующие численные методы анализа в геомеханике, позволяют рассмотреть большой массив различных геомеханических ситуаций и по результатам этого анализа построить ал-
горитм прогнозирования геомеханических процессов [1]. В настоящей работе излагаются такие исследования процессов деформирования грунтового массива при подработке, выполненные с использованием компьютерного моделирования и
Рис. 1 242
5, град 59 56 54 52 50 48 47 45 44 43 41
Ф,град 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
представленные в виде алгоритма расчета деформированного состояния грунтового массива.
Расчетная схема мульды сдвижения показана на рисунке 1:
. 5000•и•D
где А0 =------------ (1)
0 D + 2000 • и
D - диаметр выработки, м; и - размер удвоенного строительного зазора между крепью и выработкой в своде, м; 5 -граничный угол, определяемый в зависимости от угла внутреннего трения грунтов ф следующим образом, град.; размер полумульды на земной поверхности
А = А + Н • ^8 ; (2)
Н - глубина заложения выработки до шелыги; размер полумульды на уровне h грунтового массива, считая от шелыги выработки
Ан = А0 + h •с^8 . (3)
Возникающие при подработке вертикальные перемещения в грунтовом массиве:
максимальное перемещение земной поверхности
1000•и
Л max =-
1 + 0,42 •
(4)
Л к (Х) = Л к max • 5(z);
(7)
распределение наклонов на земной поверхности i(x) и на горизонте h от шелыги 4(х) в пределах полумульды
i( x) = • 5 '(z);
A
ih (x) = ^LfaL • 5'(z);
(8)
(9)
распределение кривизны земной поверхности ^х) и на горизонте h от шелыги kh(x) в пределах полумульды
k(x) = • 5 "(z);
A
kh (x) = Лр • 5 "(z); Ah
(10)
(11)
максимальное перемещение на горизонте h от шелыги
Лк max = 1 H 1 • Лmax , (H>h>1 м); (5)
распределение вертикальных перемещений на земной поверхности п(х) и на горизонте h от шелыги %(х) в пределах полумульды
г - безразмерная координата, определяемая в формулах (6), (8), (10) по от-
X
ношению —, в формулах (7), (9), (11) по А
отношению —; s(z), s'(z), s"(z) - типо-
А
вые функции безразмерной координаты z, определяемые следующими выражениями
s(z) = (1 - г1’7)3,7; s'(г) = -6,29 • г0’1 • (1 - г1’7)2,7; s(г) = 28,9 • г1’4 • (1 - г1’7)1,7 --4,4 • г0’3 •(! - г1,7 )2,7 '
(12)
(13)
(14)
л( x) = лIШx •5(z);
(б)
Распределение горизонтальных перемещений (м) в грунтовом массиве на земной поверхности в пределах полумульды А
h
1.2
z 0 0,05 0,1 0,5 0,2 0,25 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
F(z ) 0 0,45 0,9 1,2 1,5 1,7 1,83 1,9 1,8 1,48 1,1 0,75 (035 0
F(z -10 -9 -7,5 -6 -5 -3,3 -1,8 0,15 2,1 3,5 3,65 3,75 175 0
u (x) = к • F (z)
D
(15)
(16)
к = -0,25 • u —
H
на горизонте h от шелыги в пределах полумульды Ak
u„ (x) = к '• F (z);
(17)
-0.3-h k
если
(18)
если
k = -0.075 -u-e h + —,
2.2
0 < h < 0.55-H;
I. / Г h Y k k = 0.6 - k -1 — I н-,
^ H ) 2.2
0.55-H <h <H ; (19)
F(z) - типовая функция безразмерной координаты z, приведенная в табличной форме (табл. 2)
Распределение горизонтальных деформаций в грунтовом массиве: на земной поверхности в пределах по-лумульды А
е(х) = k - F'(z); (20)
k. =0.0b,l^].ffT7; (2.)
на горизонте h от шелыги в пределах полумульды Ah
sh (x) = к F'(z); (22)
к
к' = 6.5 • к • е-03'h +
если
2.2
0 < h < 0.75 • H;
(23)
к s =k-s 2
1 + Ih' H у
5 Л
если
(24)
0.75-Н < к <Н ;
^'(2) - типовая функция безразмерной координаты 2, приведенная в табличной форме (табл. 2).
Расчетные выражения (1)-(24) определяют деформированное состояние грунтового массива, что может быть использовано при проектировании, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений на земной поверхности и в глубине грунтового массива на подрабатываемых территориях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Баклашов И.В., Скворцов А.А., Мукаев ботке его строящимся тоннелем. Горный ин-
И.Р. Определение параметров мульды сдвиже- формационно-аналитический бюллетень. - М.:
иия грунтового массива при подра- МГГУ, № 2, 2011. ііігл=і
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ----------------------------------------------------------------------
Баклашов Игорь Владимирович - профессор, доктор технических наук,
geomeh62@yandex.ru
Скворцов А.А. - аспирант,
Московский государственный горный университет,
Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru
