CC BY
50
Список литературы
1. Бреннер В.А., Жабин А.Б., Пушкарев А.Е., Щеголевский М.М. Гидроструйные технологии в промышленности. Гидроабразивное резание горных пород // М.: Изд-во Московского государственного горного университета, 2003. 279 с.
2. Бреннер В.А., Жабин А.Б., Пушкарев А.Е., Щеголевский М.М. Гидроструйные технологии в промышленности. Гидромеханическое разрушение горных пород // М.: Изд-во АГН, 2000. 343 с.
3. Леонтьев Н.С., Пушкарев А.Е., Головин К.А., Лежебоков А.В. Особенности определения режимов работы гидросъемников высокого давления на установках гидроструйной цементации // Известия ТулГУ. Науки о Земле. В. 2. 2012. С. 231-237.
A.E. Pushkarev, N.S. Leontiev, A.V. Lejebokov
SPECIFIC CALCULATION OF SWIVELS PARAMETERS FOR "JET-GROUTING" MACHINES
Types of the swivels are revues. Procedure of best work parameters calculation and experimental stand are presents. Loosing of power for friction in correlation with water pressure has get by experimental research.
Key words: jetting technology; jet-grouting; experimental research; swivel; expense of hydraulic fluid; pressure.
Получено 24.08.12
УДК 622.833.5
И.И. Савин, д-р техн. наук, проф., (4872) 57-11-83, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
В.А. Свиридкин, асп., (4872) 57-11-83, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
МЕТОД СОВМЕСТНОЙ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ НАТУРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ В КРЕПИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
В статье рассматривается метод расчета многослойной круглой крепи, позволяющий по результатам обработки разнородных данных натурных измерений произвольных компонентов проявления горного давления в крепи производить расчет крепи в обратной постановке с целью определения характера распределения и величины начальных расчетных напряжений и воспроизведения фактического напряженно-деформированного состояния крепи.
Ключевые слова: крепь, напряжения, деформации, измерения, обработка, расчет
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. Так, при строительстве тоннелей с помощью новоавстрийского метода строительства (НАТМ), для принятия технических решений по конструкции и технологии возведения обделки, в основу положен систематический контроль за проявлениями горного давления. При проведении тоннеля выполняются многочисленные измерения, результаты которых являются основой НАТМ (рис. 1).
В качестве другого примера можно привести современную замерную станцию в крепи вертикального шахтного ствола (рис. 2), которая предполагает кроме основного измерительного оборудования, такого как тензометрические датчики для измерения напряжений в элементах крепи, динамометров, деформометров, наличие вспомогательного оборудования (термодатчики, усадочные цилиндры, клеммные щитки, проводная или беспроводная связь и т. п.).
В частности, в состав измерительного пункта замерной станции, представленной на рис. 2, входят струнные преобразователи линейных деформаций типа ПЛДС для измерения напряжений в радиальном, тангенциальном и осевом направлениях; датчики для измерения контактных напряжений (нагрузок на крепь); деформомеры (тензорезисторы) для измерения деформаций внутреннего контура крепи.
Анализ современных измерительных систем позволяет сделать вывод, что на сегодняшний день возможно измерение практически любых проявлений горного давления, таких как нормальных радиальных напряжений (нагрузок на крепь), нормальных тангенциальных напряжений, касательных напряжений, относительных деформаций элементов крепи, перемещений точек крепи. Однако, несмотря на высокую трудоемкость и стоимость проведения натурных экспериментов, извлечение полезной информации для практического использования, предполагает, в основном, использование экспертных оценок с привлечением специалистов высокой квалификации.
Привлечение современных математических средств для обработки результатов измерений для целей шахтного и подземного строительства сопряжено с целым рядом объективных трудностей. Так, разработанные на сегодняшний день экспериментально-аналитические методы расчета крепи, предполагают обработку результатов измерения какого-либо одного из компонентов напряжений или деформаций, например, нагрузок на крепь, напряжений на внутреннем контуре крепи, перемещений внутреннего контура крепи и т. п. Приведенные выше примеры замерных станций предполагают разработку соответствующего метода обработки результатов измерений, позволяющего производить их обработку совместно. Даже
такая весьма часто встречающаяся ситуация при измерении напряжений с использованием датчиков типа ПЛДС при выходе из строя одного из закладных датчиков с последующей заменой его накладным предполагает применение совершенно отличного метода обработки получаемых результатов. Методов совместной обработки разноименных проявлений горного давления на сегодняшний день не существует.
Рис. 1. Комплекс оборудования для измерений и контроля геотехнических и геомеханических параметров в туннелях: 1 — тензочувствительный элемент НАТМ; 2 — гидравлический датчик нагрузки; 3 - датчик нагрузки анкера; 4 — дифференциальный экстензометр; 5 - осадочная колонна с пьезоэлектрическим датчиком; 6 - акселерограф сильных смещений; 7 — датчик нагрузки на арматуру; 8 — ленточный экстензометр
Для решения указанной проблемы предлагается следующий подход для совместной обработки результатов измерения в многослойной круглой крепи.
Рис. 2. Схема замерной станции крепи вертикального
шахтного ствола: 1 - датчик давления; 2 - термометры; 3 - деформометры; 4 - усадочный цилиндр; 5 - тензорезистор; 6 - клеммный щиток
Рассмотрим случай, когда в результате проведения комплексных
*
С/ Т/- с/
исследований получены К значений произвольного компонента скх напряженно-деформированного состояния в ц - м слое крепи в точках с угловы-
*
ми координатами 0^к) и L значений произвольного компонента С12 в i1 - м слое крепи в точках с угловыми координатами 02( /). Для решения поставленной задачи воспользуемся схемой расчета по эквивалентным напряжениям с использованием метода коэффициентов передачи нагрузок, предложенным проф. Н.С. Булычевым [1], и методом решения в обратной постановке [2]. В этом случае составляется переопределенная система уравнений, которая имеет вид
{Е} = {С} - [АВ]Ч{Х}, (1)
где
^ * ^
С11
*
С21
{Е} =
чГ " а11 а12 а13
821 а21 а 22 а23
8 К1 812 >; [АВ ] = аК 1 ¿11 аК 2 ¿12 аК 3 ¿13
8 22 ¿21 ¿22 ¿23
8 Ь 2. _ ¿Ь1 ¿Ь 2 ¿Ь3
Х1
;{ХН х2 ^;{С}
х3.
*
СК1
*
С12
*
С22
* С*2
ak\ - a0>
ak2 - a2cos20\(k):
ak з - a2 sin20\(k),
bl\ - b0>
k - \, 2,..., K; bi2 - b2 cos202(i),
bl3 - b2sin202(l)>
l -\,2,...,L;
sk\ и sl 2 - ошибки измерений соответствующих компонентов;
х\ - P0q ; х2 - Pe q cos 2a;
Х3 - P2Lq sin2a;
0\(k) и 02(l) - угловые координаты точек измерения; величины ao, a2, bo
и b2 описываются аналитическими выражениями в зависимости вида измеряемого компонента [\].
Переопределенная система уравнений (\) с помощью метода наименьших квадратов приводится к системе трех линейных уравнений относительно трех неизвестных
[ D]x{X}-{E}, (2)
где
" d\\ d\2 d\3"
[ D ]- d2\ d22 d23 ; {e}- e2
_ d 3\ d 32 d33 _ /3
d\ \ - KaO" + Lb0;
K L
d\2 - d2\ - a0a2 S cos20\(k) + b0b2 S cos202(l) ; k-\ l-\ KL
d\3 - d3\ - a0a2 S sin20\(k) + b0b2Ssin202(l) ; k-\ l-\ KL
d22 - a2 S COs2 20\(k) + b2 S COs2 202(l) ; k-\ l-\
KL
d23 - d32 - 0 5a2 S sin40\(k) + 0,5b2 S sin 402(l) ; k-\ l-\ KL
d33 - a2 S sin2 20\(k) + b2 S sin2 202(l) ; k-\ l-\ KL
e\- a0 S ck\+b0 S cl 2;
k-\
l-\
K
L
e2 - a2 S c*\ cos20\(k) + b2 S c/\cos202(l) ;
k -\ K
l-\ L
e3 - a2 S c*\ sin20\(k) + b2 S c/2 sin202(l).
k -\
l -\
Решения системы (2) позволяет определить неизвестные характеристики расчетного начального поля напряжений, такие как величину наибольшего расчетного напряжения в нетронутом массиве пород, коэффициент неравномерности распределения напряжений и угол, характеризующий направление действия главных напряжений.
Использование полученных результатов позволит воспроизвести полную картину напряженно-деформированного состояния крепи, наиболее близкую к фактическому состоянию. Следует также отметить тот факт, что поскольку получаемые результаты не будут зависеть от конструкции крепи, в которой были выполнены измерения, они могут быть использованы для расчета любой другой конструкции, возводимой в сходных условиях.
\. Булычев Н. С. Механика подземных сооружений: Учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, \994. 382 с.
2. Савин И. И. Разработка информационной системы мониторинга в вертикальных шахтных стволах на основе решения обратных задач механики подземных сооружений: Дис. ... докт. техн. наук. Тула, \998. 256 с.
I.I. Savin, V.A. Sviridkin
METHOD OF THE COPROCESSING RESULT FIELD MEASUREMENTS IN SHAFT SUPPORT
In article is considered method of the calculation laminated round shaft support crepe, allowing on result of the processing heterogeneous data натурных of the measurements component manifestations of the mountain pressure in crepe to produce the calculation shaft support in inverse production for the reason determinations of the nature of the distribution and values of the initial accounting voltages and reproduction actual tense-deformed conditions crepe.
Key words: timbering, voltages, deformation, measurements, processing, calculation.
Список литературы
Получено 24.08.\2
