автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.04, диссертация на тему:Оценка предельных состояний сборных железобетонных шахтных крепей в условиях больших перемещений и неупругих деформаций

Р Г Б ОД

- 9 ОКТ 1935 на прав" рукоШ1СИ

УСТИНОВА Елена Ал-еюеевна

СЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ СБОР1ШХ ЯЕЛЕЗОЕЕТСННЦХ ИЛХТ1ШХ КРЕПЕЙ В УСЛОВИЯХ БОЛШЙ ПЕРШЕЩЕНИЙ II НЕУИРУГИХ } йЧЗРЫАЦИЙ

Специальность 05.]5.Оз. - строительство гак? ' . 15 ппдземнцх соорукашщ

Автореферат диссертации на сенсканио ученой степени кандидата Технических наук

Тула - 1996

Работа выполнена б Тульском государственном университете.

Научный руководитель

Заслуженный деятель наука и техники ГО докт. теки. Наук, проф. КАРЕТНИКОВ В.Н.

Официальные оппоненты: -докт, техн. Наук, проф. КЛЕЙМЕНОВ В.В. канд. токи, наук ЩШАКОВ Б. В.

I

Ведущее предприятие - ГИПРОШАХТ •.

Зэдита диссертации состоится " /" И&Яд^-У^ 1995 г. в { У*°чзсов на васздашш специализированного совета 053.4.7. о/ Тульского государственного университета по адресу: СООоОО, ' г.Тула, пр.Ленина, 02.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан 1035 г.

I

Ученый секретарь специализированного совета, 1'лвд. теки, наук, доцент

О.М.Пискунов

- а -

î'AP/OTCntCrraKA РЛШГН

ííqcp,'; p.rja.", D ifecrcrcvH) rpo:"i я сзлк» о пзргспдом гор:;-/;; ргйлт к-ч Corro глуОсккз горизонта л o'iтч ysysrc-i'WM гор-í;o-rf.oío.nw-i«n;{ уог.с:-!!й ргсс-Зопш кеоюрггделий öau.i«os в.»а'к>-"чп пр';о5р9тс-:гг гслросГ! раллптгл я^уи.'о оссспоглллп.'л мзтоллл рле"лта г. вроггскрогг-шп грэшг rcpw« m-pcCoroiz. .

На угопьнь':; гвчтея лля ¡фэплон?:;! клплтз-лм.'ин « подгзтотл-

гедшм горгхч wîpbSoîcî*, a itjcîs уитсз щ соврягодпй взрско кз-1шьзувтся кегсгеЗстой'т крепя с rttfmS л г.есткон ~?ж?уг-сп. .Чри ксслодс30.':эд зпз:л!еде&:гвил ':er,ozc'ó'!r;c4Vd¡:< крепей о

oaoîfîî-î !1ч Пгсу1цУЙ СВОСОЙИОСТ« ВСрвМЭР.вПЧД ПР!:ППМ"еТСЛ, что бетон н Ер'ляг/ра ргСатявг сэз'.г?стеэ (Зоз я^сояпесиа де^ермший яркзгура к рггрур-лпй бетона. Та:ой иопхед, сукзотвенко упрсс.ял рг-счгга, яойнт-аст эппез прсчаозти крепи н вг-эокиг к пег-чятпор/ ".С'Гп'ип':"."! ¡д-тгерпглов. [Ь"гсу-<у сблчсть ero лрлленвп-л ;;ол."лл сг-р; м'.№рп?ьсл ;кпитй:;ы!;л::! п'.гр'^отге'п х-д/.ч^.ч лллrrt-p-^rn-!'1'.ч ^одоом!'!1:; coopy-;?i!í:;"i ¡: cccpy;:;3";;:ij, ¡:. которул !:р'-л';л!::лл трсСелсЖО ïpti^^ocïcrrrccï;;, n-uic¡"r лалрииср, лл услоп-л

г.сяг-"-■ ггрг>. Or,г:;:to cu елу^лх ^гголя"--

г."хчт:!уо крлгш чогуг счпт.?тьсл !>кгалд:1;ц»»:яю »;р::го;--'г п пр ■ тр'л'цш с сгрлл:;;чо;п:с^ г'ттл^ рлаалтлл. c-'.fw^oz-nvu ?рсгл:п укэпл-шпГ'З? «•«¿»•птичсскуя ьгяги.'ассть лзэпи, йрстзяст к лсрорл-опрздр.кслпа на келглплгл г.ропл с лсрс>::ш л Corse

благепртам.'ену рзгяаг/ рсботи it?4c?pyi^rai, что tío уттор.-н-гся а cyvicîjyrsx иэтоя&ч.

Пззтсму задача сошргяготгуггзпгл «этозоз рлсчлга хел^ло?;-тояпя г.ачтяых грлпеч с уче-кя! гл и&уяругой ргЛсясы осл/астлл актуальной. Дпссертги^оннсл райотз апляетсл сбо^доем н рзллитлл:? "сслрдоЕаааЯ, ршашекпнч я ргнллч .чсэдогозеряой ломлтг'гл (íí гссрэгпстраа.-л 0i߀CO77-i'.37, 01í53001i551ñ).

Ц$,!ь ргбоп-1 соотояг в опгпкз прэдзлышх состояний сОсрнчх н-лллпоботопн'лх Г'Штлр.ч кргпей гс^яэоаталыпи рь'рабогок с у»:етсм сбггзозэчия треллш, больгеп пбр?>.«?г,5ш:?1 и вгупруггос де^огялмкй лая спрэлелекил ил рац!'.ояазь!га:< кс:исхру;чт;!БН1:>: параметров, пол-снизить М1тер;:?..ллгь-.).!*сс'1ь крзпп при сохранении н-'-суз-'й споссбиоста.

Дсгя р&бопя закгочг'йгсз в евределени;! nccy-iert сп-хобностн л перечеаркий сОсрк^к п0л-??сб<*тоиаич рянтвух' кг^ггсй s условиях но-линейного, дефо?1'»рэЁг'.з:5л гсл"дст>ч!е и ргшчткп лра -

Kiiii кг? ocEose численного шдедированкя iw работы 6 исподъгоззди-ем метода начальных параметров.

Яеяады исследований ввдочерп ью?од научного анализа н обобщения, численные ыэгодц. базирующиеся ля теории водэешл ооорухиний и строительной механик:!, в частости, метод начагышх параметров, имитационное моделирование о воподьсосаяизм SBM, иа-теыагическуа обработку результатов расчета и сопоставительный анализ их с данншй других авторов.

Научные положен ив, р&эреботашзиз лично соискателей, к га новкБна: .

уоовёрйонствовааа расчзтш? >юдель для исследования напря-*ёико-дс-$оршровавдого состояния жавеаобвшцшк кануны» " крепей, разработанная на основе уравнений метода началькк параизтрсв для типэвих саато-иаогвугнх вдотрукодших ьламоадгоа с учетол осоэенностей статической рпСоты креп;; при образования т'реэдц

с помощью усовершексгвоааниой ыодели разработала кетэдчка расчета хсягвобегошш вахта« крзпой с учэ-гшг влияния на ш па-СУГ"У!3 СПССрбИОСТЬ И n&pe!.:Ç2,Sï!Vïil СбрВЗОШШЯ и pSC|<pUTKîi ïpéîSSH и райоти материала крепи ва пределои ynp'/i ocr;i;

получена расчЬтяыа оависиыости для определ¿пап ввгийной кэсткесги «eieaofioToaijoô крввд щ учазткач, fge образуются нормальнее к продольной оса адеузита трекш, и переданных модулей деформации матвраадоз кргпн J) еагазиязсти от достигнутого уровня нанражешпц

усовершенствована методика а^^о^тцз^ро^рцвого расчете прочности поперечная сечеш-?« трезеботояаи itpene-й, цогволйг*шя выполнять оценку аооуаей спосчбкосгй сжато-ргогву«а Элоиактой й жест/ссй гибкой и коаОдакроваикоа арматурой ва очзт кояоаьвойа-ния тралтп- ойезго случая радеова о язеерационл^м bojîckch параметров оматей. &o;îu;

установлено заюйсдеррооти нвьанящя цсоуцо^ опосоОнооти и перемещений кольцзюй «$Л8еобегоцясЙ бдодай KpeOfi ад* ксро|«ср-них схеыах нагружена?» от es рааузров ¡; Коэффициента oçnapa пород о учеты ивмвнеиип кьс-гцастл нрвцм г)ря «рггивоосравозаагац

дедучеиы м®ксимос*й »¡лутрвшшн усрлвЯ,. кереМз^ейиЗ ц несущей способности сборной ьглевоботорной ткОчнговой неЗгНг^Утой крепи ыркульного очертания ш m юШематицеркой подвюэдости, характера нагруиенкя и отпорностц {шрад, отлаявшей? учетов влияния образования и раокрЫадя тр;в;зш и рйгяи аркатуры ва пределом упру^етт 1 ■'

- в -

Лоаюверноатр тучных положений, выводов и рекомендаций подтверждается принятыми теоретическими предпосылками, базирующимися на пояолйкиях теории подземных сооружений и строительной мэхшшкн, удовлетворением граничных условий и хорсэей сходи-мостыз .(с максимальным отклонением до 13 %) с частными аимити-'чосп'хп рекекиями других авторов и данными практики.

Научнее значение состоит в равработке расчетной модели и на ее основе установлении закономерностей взаимодействия железобетонных шахтных крепей, работающих в рэмимэ неупругих деформаций и больших перемещений, с породным массивом, позволяющих раскрыть резервы несущей способности крепей.

Прахятеспсе значение состоит в разработке методики расчета «еяевобетошшх шахтных крепей горизонтальных выработок с учетом образования и раскштия трещи и деформационных свойств материала t тропи; реализации разработанной матодики в виде пакета прог-реум для персональных ЭВМ, совместимых с IBM/FC, повволяюшк проводить. многовариаитныэ расчеты излрякенно-дефоржрор.аннога состояния крепи.

Реализация результатов работ.1. Рееультаты работы везли составной частью в "Методику автоматизированного лрезютрораз;;;: крзпей кзлитааяш горных выработок для услозгй Кузнецкого угольного бассейна" и нспользэвшш институтом КуэШ1Шахтсстро;1 при проектировании и оценке несуцей способности тюбинговых крепей ГТК, иетаплобатошшх крепей одиночных выработок и узлов сопряжений; с помещ>в разработанной методики для института Донгип-рояахт Сыли проведены расчеты комбинированных крепей.

Апробации рабски. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-техническом совете в КузНЛИШлхтоотрое (г.Кемерово, 1986-1690 гг.), на конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г.Тула, 1993-1995 гг.).

ПуОжсации. По материалам диссертационной работы опубликовало три печатные работы.

Объем рабога. Диссертационная работа состоит из введения, четыре;; глаз, заключения, содергат 159 стргииц, включал !53 рисунка, б таблиц, списка литературы нз 82 наименований, приложения.

Автор вырачаег благодарность кандидату технических наук, Полякову Б.А. ва консультации и содействие ъ пр ведении исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Существующие положения расчета келевобетонных крепей основываются на многолетних исследованиях их работы, у истоков которых стояли ученые П.М.Цимбаревич, С.С.Давыдов, М.Н.Гелескул, Е.С.Киселев и др.

В настоящее время при проектировании бетонных и железобетонных крелей применяются методы расчета, основанные на современных представлениях механики подземных сооружений о взаимодействии конструкции и массива пород как элементов единой деформируемой системы. Значительный вклад в развитие данного направления внесли Н.С.Булычев, Н.Н.Фоткева, К.С.Ер-г.шов, И.В.Вацлавов, Б.А.Картоэия и др. Имеющиеся методы расчета железобетонных шачтных крепей, основанные на решениях контактных задач механики деформируемого твердого тела, определяют . напряженко-деформиро-ванное состояние крепи в упругой стадии. При этом получены решения только о.сесиммегричных ведач. Вопросы же предельных состояний и разрушения крепи пока еще недостаточно изучены. Это объясняется сложностью получения аналитических выражении для определения напряжений и внутренних усилий в конструкции при решении-задач расчета железобетонной крепи п нелинейной постановке. Поэ; тому на данном этапе для исследования предельных состояний железобетонных крепей приемлемым является использование численного моделирования : роцесса деформирования конструкции с • использованием методов строительной механики для определения критериев перехода крепи из одной стадии деформирования в другую.

В связи с этим для достижения поставленной в работе цели потребовалось выполнить следующие основные задачи;

- усовершенствовать расчетную модель шахтных крепей с целью ее использования для исследования работы железобетонных крепей с учетом образования и раскрытия трещин;

- разработать метод расчета келевобетонных шачтиых крепей с учетом образования г раскрытия трещин на основе корректировки пзгибной жесткости и деформационных характеристик материала крени;

- получить выражения для определения жесткости ¡¡а изгиб ие-лезобетонных крепей на участках, где образуются нормальные к продольной оси элемента трещины я модулей деформации материалов крепи при их работе за пределом упругости;

- разработать методику, алгоритм и программу для ЭВМ, пов-

волякще проводить многовариантные расчеты железобетонных крепей.

В основу исследований предельных состояний и работоспособности келевобетоиных шахтных крепей была положена разработанная ранее универсальная расчетная модель напряженно-деформированного состояния подземных конструкций, вваииодействующих с массивом пород, базирующаяся на уравнениях метода начальных параметров для типовых круговых и прямолинейных элементов переданной местности. При атом рассматривается обобщенная расчетная схема крепи, состоящая ич Н кругогых и прямолинейных конструктивных элементов (рис, 1), жестко, ияриирно или податливо соединенных мек-ду собой и нагруженных произвольной дативной нагрузкой. Учтены нормаданыэ и касательные реактивные нагрузки, обусловленные отпором пород и трением на контакте крепь-породы при их взаимном переие©?аии.

Расчетная схеца келессбетонвого элемента шахтной крепи

а^'(о)

Рис. 1

При переходе от расчетной схемы к численной модели каждый из элементов разбивается на определенное количество участков одинаковой длины. При этом непрерывное изменение жесткости зале-

нчется ступенчатым (в частном случае жесткость все« участков может быть одинаковой), а произвольная распределенная нагрузка -сосредоточенными силами, приложенными в серединах участков, причем для учета конструктивных особенностей железобетонной крепи в стыках ее элементов предусмотрена внецентренная передача усилий. Связь крепи о породами моделируется с помощью упругих опор, установленных в серединах участков и направленных по нормали и по касательной к ее контуру. Расчетная модель представляет систему линейных алгебраических уравнений, основу которой составляют типе -ще уравнения, выражающие условия равновесия элементов крепи, совместности ад перемещений (о учетом Кинематических асачков в соединениях), взаимодействия с породами и уравнения, опракаюцие конструктивные особенности конкретной крепи.

При Еызоде уравнений равновесий и совместности перемещений силовые и кинематические фактора в конечно« сечении 1-го элемента ОхСй1), МзЪ, МуС®6(6')» хса1)» выражайся Через начальные параметры (1+1)-го зйекеита 0>,'+1(0), 1!а1+1(0), Му1+1(0), В'+1(0), Х1+1(0), г1П(0). Дня этого используются фор-

мулы перехода

О* (я1) '+1 (О)соза1'+1 (0)з1па1} ' (1)

НгСв'З-Ох'^^зШа'^+йг^^ОсоЕ«^^ (Е)

Му(«1)=Му1+1(0)+М21(0)^1| . ' (5)

е(р1)«а1П(0)+?а11 (4)

Х(»;)=К1+1(0)СОЁс<1+ЧгН1(0)$1П5«1',:1! (5)

')=-Х1+1 (0)г1па1+1+2'+1 (0)со5а' (0)Ь*2. (б)

В общем случав расчетную модель крепи можно представить системой матричных уравнений:

■Чл'Ро1 + А1,г*8' + АьзЧ1 + А1,44Ро1+1 + Аг.й'В1 « ЬгМ (7)

Агл'Ро1 + А^.г'з! + Аг.э^1 * Ьг1, l-l.Ni (8)

Аэ.^го1 * Аз.Й'Я» + Аэ.зЧ» (0)

01РО1 + ЩгРоМ+1 - Я! (Ю)

Аз1ро' + ец'в4 » ь4', 1-1,н, • (П)

где ро1 - вектор начальных параметров! . 8!={8р,Б1,, • • -

вектор нормальных реакций боковых пород в сечениях 1-го элементе крепи; .....Тщ}1 - вектор тангенциальных реакций Седо-

вых пород; ,5г,Бэ>с - ьектор кинематических скачков.(углг

- е -

поворота, - радиального и касательного перемещений) в соединениях 1-го элемента крепи о и+1)-ым.

Элементы матриц А1.11. А^г1, .... А3.31. (Зь вг. СЬ1. 64'

и векторов Ьа, Ьг, Ьэ, д, Ь4 определяются из выражений с ил о к их н кинематических факторов и граничных условий.

На основе данной модели напряженно-деформированного состояния шахтных крепей разработана методика расчета железобетонных шахтных крепей с учетом образования трещин и деформационных свойств материала крепи. Для решения нелинейных задач с помощью линейной математической модели используется пошаговый метод воспроизведения процесса нагрукения крепи с корректировкой на каждом этапе ее кесткостти, кинематических и геометрических параметров, При атом для определения предельных состояний сечений используются известные соотношения, выражаощге условия треаино-стойкости к пирину раскрытия трещин. При расчете теле каждого пата нагрукения проверяется условие образования тренда! во всех рассматриваемых сёчениях и в соответствии с этим определяются места образования трещин. На каждом участке, где образуется трещина, нормальная к продольной оси элемента крепи, корректируется значение ивгибной жесткости и вводятся скачки углов поворота сечений. ' Необходимость такого подхода обусловлена специфическими особенностями нагруиения и статической работы крепи. Так, в существующих нормах расчет по деформациям производится при следующих предпосылках! рассматриваются только прямолинейные железобетонные элементы при их работе в условиях чистого изгиба, поэтому предполагается, Что трещины по длине элемента располагаются равномерно. Для железобетонный же шахтных крепей данные предпосылки неприеьшемы, ' так как элементы крепей в основном ш»еют криволинейное очертание и работают в условиях внецентренного сжатия со знакопеременным моментом. Шаг трещины в этом случае является величиной переменной и это понятие становится весьма условным.

Данная методика свободна о? этих предпосылок, так как в ней обравование трещин рассматривается в процессе последовательного нагрукения крепи. Для определения жесткости на изгиб на участках возникновении трещин получено выражение, учитывающее специфику работы келеэобетсшшх шахтных крепей!

01,4 - М114(Ьо-Х)/(вфД(9д/Е3)Ш(З.Б-100ц)^-10"3), (12)

где М) - расчетное среднее значение изгибающего момента на 1-ом -участке периметра крепй, кНм» 14 - длина 1-го участка крепи, м; - рабочая высота сечений крепи, м; х - высота сжатой зоны бе-

тона над трещиной, определяемая по формулам CIIhU, Mi 6, ф, т» -безразмерные коэффициента, определяешь по СНиП; С3 - напряжение в стержнях крайнего ряда растянутой арматуры, кШи Es - модуль деформации стали, • tflav ц - коэффициент ермир>оьак1'.я; d - диаметр арматуры, мм.

Другой особенностью разработанной методшш является то, что paûora растянутой арматуры рассматривается кал s упругой, так » в пластической стадии деформирования. При этом испольеуютсд диаграмм деформирования, характерные для соответствующих видов применяемой стали. Поэтому на каадои шаге вагруяеиия в вависи-мости от уровня напряжений в арматуре принимается соответствующий модуль деформации стали как тангенс угла наклона касательной к криволинейному графику деформирования стали за пределен упругости. Учитывается упрочнение стали ва пределом упругости, й критерием прочности является временное сопротивление. При определении Перемещений учитывается и нелинейное распределение напряжений в бетоне. Здесь таккё используются Типовое дпаграг.иы деформирования для различных классов бетона.

Для определения переменных модулей деформации при изменении уровня напряжений кривые деформирования стали и бетона аппроксимируются с немощью универсальной степенной функции*.

е=б/£о, â<er; e=»er+ey(fl/or)1/m , б>бг| (1s)

m=leWe/flT)/lg((es-eT)/'cy)j (14)

sT=Ét+éy - для стали! ег=гу - для бетона,

где Ео - начальный ыодуль упругости*, бт- напряженке, соответствующее .пределу текучести для стали и пределу упругости для бе- • тона; бЕ- напряжение, соответствующее временному сопротивлению для стали И призменной прочности для бетона, gy - упругая или ква&иупругая деформация, вюасчайщая все вида деформаций до появления площадки текучести; ет - пластическая деформация до начала упрочнения, для бетона sT«=0j sT - общая деформация до начала упрочнения; ев - деформация на пределе прочности; m - Показатель упрочнения материала. Значения бг, бв, sT, £у, sB сшчайтся с экспериментальных кривых деформирования.

Значение модуля деформации Е определяется выражением

Е=шбт/ету(в-ет)т"1. (1Б)

Наряду о.анализом работоспособности крепи по величине распития трещин и предельным перемещениям на каждом pare нагрукення ;едетсл контроль прочности поперечных сечений крепи по известным ^отношениям из СНиП. При. этом для келезобетонннх крепей с жест-:ой арматурой метод расчета на прочность усовершенствован.

Разработанная методика расчета келезобетонкьк крепей реала-юваяа з программе, ориентированной для ПЭВМ, совместимых с ШУPC, Программа позволяет производить многовариантннэ нсследо-)аиия желевобетонных крепей горизонтальных горнах выработок.

Ниже а качестве иллюстрации приводится результаты расчетов •ольцевей крепи радиусом R*0.895 м, состоящей из келезобетонннх ¡локов прямоугольного поперечного селения. При расчете прпшша-тсь следующие исходные данные: бетсл класса В25, толщина крепи 1=0,13 м, двойная симметричная арматура класса А-HI.

На рис. 2 приведены вависимости расчетных перемещений крепи i верхней точке вертикального диаметра от величины нагрузки для )аол'кчяых значений коэффициента бокового давления. Кривые 1-S ¡оказывает рост перемеиений крепи при последовательно'! ее нагру-.WHiffi без учета обравоваиия трещи:!, кривые l'-Б' - с учетом образования трещин , а кривые 1" -5" - с учетом образования тре-дин И работы арматуры ва пределен упругости. Как видим, до раскрытия первых трещин кривые для какдого значения \ созпадайт. Затем с обрадованном новых треда' и увеличением ширины старых пе-земещения крепи начинают быстро расти вследствие снижения ее из-чйной кесткости. Максимальна* перемещения при учете образования rpenjiH (кривые l'-Б') d 4-5 раз больше, чем в упругой стадии, зднако в результате перераспределения нагрузок на контуре крепи несущая способность также увеличивается. Учет пластичности арматуры (что Достигается уменьшением модуля деформации. стали) чриводит к резкому скачку перемещений (кривые 1-5). Максимальные IX значения в 2-5 раз бельке, чем при расчетах только с учетом збравования трещин. Это объясняется тем, что при выходе стали из /пругой стадии деформирования ширйна раскрытия трещин резко уве-ничизается. Однако несущая способность крепи такие увеличивается í для значений X ст 0 до 0,6 крепь ' выдерживает нагрузку з 1,1-1,4 раза большущ, чем при расчете без учета пластичности арматуры.

При исследовании работы крепи только в упругой стадии (пря-«ше 1-5) максимальные перемещения в 8-25 раз, а несущая способ-тесть в lil-1,5 Раз меньше, чем с учетом образования тревдт и

работ стали за пределом упругости.

Зависимости расчетных перемещений кольцевой железобетонной блочной крепи от нагрузки

О 60 но то £*б ЗРО 423 • ао а к.'М".'

у, '

Рис. 2

Выли проведены исследования работа тюбинговой крепи ГГК ие-аамкнутого очертания, состоящей из пяти тюбингов и одного полутюбинга.. Радиус крепи .2 м, толшнна крепи <3=0.2 м, бетон класса В25, арматура класса А-П. В ходе ыноговариантных расчетов получены зависимости несущей способности крепи, ее перенесений и внутренних усилий в опасных сечениях для различных значений коэффициента бокового давления Л и коэффициента.отпора.пород к. Были рассмотрены четыре характерные схеу > расчета крепи;

I схема - растет с использованная существующей методики по образованJ30 трещин;

П сярчл - то яе, но по предельному состояния опаснцх сечений;

III схема - расчет с использованием предлагаемой м-этодики по продельним состояшкш опасных сечекиЛ с учетом влияния раскрытия трещин на местность крепи;

JV слепа - то ко, но с учетом упрочпония арматуры за предо-лсм УПр'/ГССТИ.

На рис. 3 в качестве примера показала диаграмма роста несущей способности крепи при \«0.4 и коэффициенте стпора псрод к=1П00 кЯ/м3, И=£000 Kli/н3 для различай расчетных схем.

Сравнительна! дкагра:л;а несушей способности тюбинговой крепа при различных типах расчетных схем

л , Kfo -П--------------—

лзл?

3

2? mm CXAVi)

Рис. э

Кал видим, при переходе от I схемы jot II полученная несущая ojjocp(5;;ocib крепи увеличивается 5 Е,5 раза, от II схемы к III -В 1,0 pas%, От JU схеич it IV - в 1.Б6 рааа. П,л этом влияние

- Id -

уне&лодшя кои^здвнга стпсре, псрод ¡та í;?cve;,"j егогейгох'г к"с-r¡:¡ yawwesTca ¡ 'жиотто госразгшк; во мим&лта&й пжьи.'.-аоаш.

Pavistu пош*а.та, что с увеличение! квсугда cncccCi:oori> крепи к-ия {йкдоЯ расчс-ïEoii схеки сосраотшт, sp-î stok кзпяогся иагруиеш» крепи. При Я-О-Ь.6 кропь кешгш»; дс^ор.::.,-uvt'i б основном от пшйа. При псстесокпои ее usrpyxeœra в се'ш-в;шх кпшш оОраоуптоя и (.чзскрызаагся трвкшш, пройсляегсл тск>-чеогг. арматуры. Начинал с л*о,8 тргегкш соразувтся, ко реяо, vi ьйропа их раскрытия невелика. При А»1 кропь искытываэ? соохол-1и;е, олпзг-оз к равномерному обгнию, распределение ввугрешш.; см ко веек сеченияк ссотвогсасует случзгэ игла; эксцо1пр;»сиГ9-топ, трэошш но образуются, а весуазл спс-соопсся |фзш: r.ocpss-та-эт б несколько pas.

Результаты диссертационной райоты S игл екс;ч гки в' иораан^-ia«í документ "(¿¿тодика аатстгиздроо&шэго прозктирсвсчж крепгй капмтглышх горвуя шрабого« для услойк! кузпеикого утешного t*¿c.?nm'* и исподььоваш шетаутш КугИШЕЗахтострой при вро>ж-твроваиш и оценка. несущей способности теоштовия крепе,Я ГТК, и^таядоо&тонаач крепей одгаючньк сураОотск и у вдов сокращав«. Слл института допгшрсае»т по предлагаемой «згодике Ъызи прозэ-дскы расти яйсдей способности ¡жзшшрованкж кроной.

ЗАККЖИКЕ ÏI OCTIDDriLÍC BISOJO

Предстапденная дкесертвцвя я&шпея научной кваяитч^аугоц-сой работой, в которой содержится новое ресепкз валачи оврэд-.а»-Ш1Д иесудед способности и йерз;,сборкш ьшв^оОпгошпм нашод крепей горпзэптелышя горн;.«; гирзээгеч: в условия:', ¡mu-вейксго • деформирования вследсж;-.3 обрвеошт и развития .триа-и; на осково разработки численной моделл их наярякенко.-дс^ор.йро-езннсго состояния с использованием метода начальных варзнегрол, что позволяет учитывать перераспределен:-» нагрузок н. глутречкях уешшк в крепи и лаэт воамокшость быт полно кейо^ьеэьать- ее кесувуй способность.

Основвыз результаты. работы и выводи егггязчсатса в esogyn-

щем..

1. Усовэраенствовшод расчетная модель для исследования напряжённо-деформированного состолши «влсвобетоиаи ir-зхтяьи крепей на основа уравнений мзтода «¿гааяышк параметров для vmsxm сма-

го-иёсгаутих кояструганши зшкптсуз с переменной по длине «есткостко на' изгпо, скатйэ и сдвиг И с учетом особеннее?::!! ста-ткчэской работн кропи при образовании трегда. .

ё. Разработана методика расчета аелевобегонтгх сачим кро-лэйторнвоитачьтм выработок с использованием метода покзгового поспроизведеш'л процесса иагрукения для учета влияния образования и раскрытия треага! на • напряяеШю^двфорннрованнсэ состояние крепи. При этом работа материала яолевобетонной крепи рассматривается как в упругой, га? и в пластической станин деформирования. Влияние треста учитывается корректировкой изпюной жесткос-"н креп:? и введением скачков углоэ поворота сечений в местах образовался трегзш.

3, Усовершенствована методика прочностного расчстч поперечных сечений хелеэоОзтоггаых вропей, отрачапггдч характерные особенности ил {юкструктнвкых элементов с гжегкей н гибкой арматурой и лозволяюгш оа счет итерационного поиска параметров статей сони автоматизировать расчет.

4. Разработаны оОгдй алгоритм и паче? прикладных программ для персональных '¿Ш, совмэсташя с 1ВМ/РС, позволявшие проводи» многовариантиыэ расчета жолввобзтокиьк йачиш крепей про-кгйатыгоЛ <$ор:.<ы для рашвпгскх сооаксп-ггтй оскопт« слияния ректоров.

б. Установлены вакономерностп изменения иэсувеА способности !! веремецэний колъцэлой яелеэоОоточлоЛ блочной крепи при х?рап-герных схемах погружения от се рашерев и козФ^пшокта отпора пород о учзтом изменения шзткбсти крепи при тршинэоордуовагтн. Установлено, что образование гревш увеличивает кинеиатическуа яолвнякость крепи до 4-5 раз, а еэ несущую способность - до €0-60 % в »зависимости от уолоеиД иагружешщ.

6. Получеки огдеисимости внутренних усилий, перемещений и несущей способности сборной келезобетошюй тюбинговой неэгмипу-той крепи циркульного очертанкя от ее кинематической подвижности, характера нагрудения и отпоркостк пород, отличающиеся учетом влкяаия аффекта образования ч раскрытия трещин н ргйотн арматуры еа пределом упругость1. Расчетная несущая- способность при исполь-вовании такого подхода п завискиости от условий увеличивается до 60

7. Разработаны программные модули статического расчета жг-лесобетошшх начти1« крепой горизонтальных виряботок, котср';<? всели в "Методику автоматизированного прост иро;.тшя крепей кл-

п-.газлаы горних выработок для условия Куъаецкога уролыюго бао-сейна" и использованы институтом Кувшашхтостроа. при создании гкб;ыговцх крепей ГТК, шгавдобеуойьш крепей одиночных выр&Зо-тсй и узлов сопряжений; для института Донгапрои&чг били прсзедо-га расчеты комбинирования крапей.

Основное содержание диссертации оауйяииоггшо в следующих райотах.

1. Поляков Б.А., Устинова Е.А. Расчет прочности сечений кг-левобетонной крени с шсткой к гибкой арматурой /Подвеииал разработка тонких и средней ыоздюсти угодьык пластов.- Тула, 1?ЬЗ. - С. £6-89.

2. Каретников В.Н., Устинова Е.А. К расчету г-елезобетоаныл вгхггж крепей с учетш образования и рганриш трегаш /Подоенная разработ!» тонки и средней шщюати угольиих пяасто?.- Тула, 1093. - О. 41-16.

3. Кьрсткккоа В.Н.,1 Устинова Е.А. Особенности расчета азле-нобетоинщ конструкций, взаимодействующих с упругой средой /¡,Чеканила подзимних сооруьеый. - 'Гула, 1091,- с. 113-118.

Подписало в печать 28,09.95. Формат с у наги 60x84 1Д6. Бумага .Hiiox'p. № 2. Офсет, печ. Усл. печ. л. 1,1, Усл. кр.-отт. 1,1. Уч.-изд. л. 0,9. Тираж 100 яка. Заказ 15 691. Издано в Тульской рааударотваннои университете/ туле., уд.'БолдтшДЫ. Отпечатано ьл ротапринте в ТулГУ.