автореферат диссертации по строительству, 05.23.18, диссертация на тему:Разработка метода расчета обделок цементационных выработок, расположенных под плотинами

ТУЛЬСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НОЛЦТЕШЧЕШМ .ИНСТИТУТ

На праьах рукописи

ЛА'ТШЕВ Валерий Анатольевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАСЧЕТА ОБДЕЛОК ЦЕШ1ГА1Щ0НШ ВПРАВО ТОК, РАСШОШШХ ИОД ПЛОТШШИ!

Си&иа&лышсть 05.23.18 - Подзенное строй-геиъство

Автореферат диесершша на аоискьяцс учовой степени кандидата технических наук

Тула 1992

Работа выполнена в Тульском ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

ФОТИЕВА Нина Наумовна

Официальные оппоненты: достор технических наук, профессор •

ГОСТОВ Владш.ц!р Михайлович

кандидат технических наук, доцент САВ1Й Игорь Ильич

Ведущее предприятиз - специализированный проектно-изысяа-

гедьский и эксперт,кнталъно-конструк-торскии институт "Гидроспецпрсект"

Защита состоится " ¿¿Л?/^ _15Э2 г.

в часов на заседании спеияалпзированного совета

К 063.47.04 Тульского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института по адресу: 300600, г. Тула, пр. Ленина 92, учебннй корпус 9, суд. 101.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института.

Автореферат разослан

Учений секретарь специализированного

совета

/ . Пискунов О.М.

ОНЩ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТ11 ,

..'"Актуальность работы. Сановники элементами современных напорных гидроузлов являптсп.плотины. При их сооружении дол:ша быть обеспечено достаточная несущая способность пород, исключена зозгюкносгь фильтрационные noiupt из водохранилища,- превниаюцпх допустимые продели суйозии (выноса мелких минеральных частиц и растворимых веществ), приводящей к увеличении коэффициента фильтрации и разрусению основания.

Для уменьшения $лльтраииотшх расходов и предотвращения развития процесса суффозии в осношгях плотин сооружают цементационные завесы, которые при большой глубина годопроницао--на.ч пород выполняют обычно из спаци&лышх цементационных зырсСо-ток, копользуешх такке для закладки контрольно-измерительной аппаратур и наблюдений за основанием плотины np;i эксплуатации.

. В.зависимости от свойств пород основания плотины и качества вшюянешщ инъекиии паденгэ непора на цементационной завесе достигает 60-90 i общего напора, ь результате чего обделка цементационной выработки воспринимает несимметричное относительно вертикали линейно изменяющееся по вксоте обдежи гидростатическое давление подземная под. Кроне того., и формировании напряженного состояния обделки суаественнуп роль играет действие веса плотины, влияние ".оторого различно для случаев сооружения цементационной выработки до или поеле возведения плотины.

Имеиамеся в нветоядее время методы расчета конструкций подземных сооружений нз позволяют в полной пере учитывать указанный основные особенности пагруженяя обделок цемеитацион-ных выработок некругопого поперечного сечения при их расчете и проектировании, ...

В связи с от;»!' разработка метода расчета обделок цементационных выработок произвольного поперечного сечения, расположении* под пяотинани, остается актуальной. Работа выполнена' в развитие темы 06-85 плана научно-исследовательских работ Тульского • политехнического института.

• Ц'о л ь р а б о г и состоит в создании иетода расчета .обделок цементационных выработок произвольного поперечного сечения, расположенных под плотинами, на действие давления подзем-

ннх вод с учетом падения их напора на цементацшшоЗ Завесе я веса плотины, сооружаемой до проведения вырайотйи или после возведения сбделки, основанного на совр ценных представлениях механики подземных сооружений о взаимодействия обложи и основания плотины, что позволяет в полкой мере использовать несущую способность пород и в ряде слз'чаев существенно облегчить 'конструкцию, снизив ее толщкну ни коэффициент армирования.

Идея работы заключается в рассмотрении обдеиск цементационной выработки и основания плотины как элементов едэдок деформируемой, системы, что достигается путей использования решений согтБетсгвуйдях контактных 'задач. ; ' .

Н е т о д ы и с с л е х о в а н и я ркточеют разработку математической модели взаимодействия сбг.еЛки цементационной' выработки, позволяющей учесть ocvcsmre особенности. Лоршронангм напряженного состояния конструкции, получение решенкя соответствующей плоской контактной задачи теория упругое®« с использованием аппарата аналитических Функций комплештого rteptf пенно го. конформных отображений в комплексных рядов, разработку програм-. много обеслэчегчя для ЭВМ, вшолжеяне «нсговаршнуных расчетов с целью исследования зависимости напряженного состояния обделок цементационных выработок от эвлйяощйх факторов, сравнение результатов расчета с решениями частных зад£ч, лолучешмш другвнй авторами. •

Научные положения, разработанные ' л и ч н о с о й с t si е jb и, а их новизна:

- разработана иатеиатичеекзя шя,ель изаидадействяя обдалки цементационной выработка произвольного поперечного сечения

.(с одной осью симметрии) с основанием клотйны при действии внешнего гидростатического- давлшш, поэволяащая учесть падение напора воды на цеьгектацнонной завесе; •

- получено новое аналитическое реизнве плоской контактной задачи теория-упругости для кольца произвольной Форш (с одной

о сю симметрии), ноделйруюдаго "обделку, .код^епляэцего отверстие в лгшепяо дефэршруёмоВ среде, кодезифуодай осиовакне пдотинй, при наличии на.линии контакта скачка яорлйлышх напряненкй, неси»метричного относительно вертикали "я лкнэГшй' изменяющегося по buco те, мод'еякрукнцего вгевшнее гжростатшеское давление;- на' основе полученного-реиенйя контактной'задачи раэрабо-

тан метод расчета обделок цементационных выработок на действие внешнего гидростатического давления с'учетом падения напора воды ш цементационной завесе; метод обобщен для случая несимметричного расположения цементационной эавесн относительно вертикально» оси выработки;

- разработана методика определения напряженного состояния обделки цементационной выработки ог веса плотини, основанная на известных решениях-плоских контактных задач теории упругости при наличии л среде, моделирувцей основание плотини, начального полл напряжений с наклонна!!!! в общем случае главными осями (если цементационная выработка проводится поело возведения плотини) или при соответствуете)! нагруяении среди на бесконечности (если обделка сооружается до возведения плотини); при этом характерис-

. тики начального поля нырязений - главние напряжения и угол

наклона их главных осеп или соответствующие напряжения на бес. конечности определяется из реиения задачи о напряженном состоянии полуплоскости при действи..' на учестке ее границы распределенной нагрузки, моделиру кцей вес плотини;

- усгаковленн зависимости нормальных тангенциальных напря-кениП, возникающих в характерных точках внутреннего контура поперечного сечения обделки,от основных влиявших факторов отношения модулей деформации пород основания пло'тш и материала обделки, относительной толщины обдедки, относительной толщи-нч ценентаулокной эавесн, относительного падения напора води

но заь'есе; исследовано влияние несимметричного относительно вертикали расположения цекентешюшюй завесы и взаимного распо-локення Плотн|»ы и цементационной вцработкл.

Д о с т! о в е. р п о с т ь н'аучиих положении, выводов и рекомендаций подтверждается высокой точностью (погрешность не преввыае? 5 удовлетворения граничных условии рассмотренной /контактной задачи,' удовлетворительный согласованием (отличил з пределах б получвемих з частных случаях результатов расчета с реооциямк других авторов, а также результатами проверочного расчета разрушшпейся обделки одной из цементационных выработок Ингури ГЭС. внявивыего недостаточнуа несущую способность конструкции.

Научное значение диссертационной работы состоит п. разработке математической г.одели взаимодействия обдел-

- б -

ки цементационной вцрзботки произвольного поперечного сечения с основанием плотшш, в получения нового решения контактной задачи теории упругости» положенного в основу разработанного метода расчета обделок цешнтацашшх заработок на действие давления подземных- вод с учето» йаделия их напора на цеж.нтащвдкой завесе, в разработке методики расчета обделок на действие веса-плотины, саоруг/л^юи. до проведения цаглзнтацнонной выработки или после возведения обделки» в устаноплеиии Зависимости напряжений в обделках' це»ектацианных выработок, расположении* под плотинами, от основных влияющих факторов.

Практическое э н а ч е. н it е диссертации состоит в разработке общего алгоритма и программы для ЕС-ЭВУ расчета обделок неигнтационних вцрайоток нз действие внешнего гидростатического давления, сойетЕеикого веса порог, я веса плотины, сооружаемой до проведения внрайадки яла после возведения обделки. .-■ - ...

.. Реализация-' р е з у л ь т а' ?о } работы. Результата 7№ссер?аодо»ной работы испальаованы специализированным проектио-кзыскатальеким и экспериментально-конструкторский, институтом "Гадроспецпроёкт""прк проект ировании об&глхц цемэята-цноиной итолыш Бог уча к с кой ГЭС, ожвдаешй экономический эффект за счет онвяевия расхода арматуры на 12,3 т составляет 11,35 тыс. руб. ■ "•

Апробация работы. Основные положения диссертационной, работы докладывались на -заседании секции расчета и проектирования конструкции подземных сооружений Всесоюзной ассоциации тоивельаиков Сг. Тула, 1991 г.), на Всесоюзной конференции "Флзико-хиктескнз пробяз:.ш материаловедения и новие технологии" ,(г. Белгород, 1991 г.), на иаучно-техническпх конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского политехнического-института Сг.' Тула, 1990, 1991, 199Z гг.), Киевского автодорожного института (г. Киев, 1992 г.).

Я у б л и к а ц и и. По'теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит нэ введения, ллти раздело», заключения,- содержит 174 стр., вклэчая 50 рис., 5 табл.» список литературы из .122 ' нашэноаайил ц одно, приложение.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В настоящее время при проектировании подземных конструкций широко применяется методы расчета, основанные на современных представлениях механики подземных сооружений о взаимодействии обделки в массиве пород кок элементов единой деформируемой система. Значительная вклад в развитие данного направления внесли В.Н.Айвазов, Ш.М.Айталиев, Б.З.Анусин, Н.С.Булычев, Д.Н.Голицин-скпй, Р.А.Дуяаевсхий, й.С.Ерясанов, О.Н,Золотой, Б.А.Картозия, Н.А.Кассировй, Д.Н.Киласоний, Ж.К.Ме~анов, А.Г.Прогосеня, М.8.Родин, А.С.Саммаль, Н.Н.Фотиевв, В.И.Иейнин, С.А.Юфин и др.

Аиалиа в&полноннвх работ показал, что имеющиеся методы расчета, основошше »а ревениях контактных задач механики деформируемого твердого тела, могут быть использованы лииь при проектировании обделок цементационных выработок круглого поперечного сечения, методов ке расчета обделок некруговой форма на херактеркие для цементационных выработок нагрузки от несимметричного относительно вертяквдй вневнего девления воды и от веса плотины, сооружаемой до проведения выработки или после возведения обделки, до настоящего времени «е имелось.

В связи с отим цельв диссертации явилась разработка методе расчета обделок ипеитапвонних выработок произвольного поперечного сечепия (о одной осьв симметрия), расположенных под плотинами, на действие несимметричного относительно вертикали и линейно изменявшегося по высоте обделки внешнего гидростатического давления и веса плотины, сооруяаёгаой до проведения выработки или после Возведения обделки.

С цйльо построения метода расчета обделок цементационных выработок на действие вневнего давления воды о учетом падения* напоре на завесе рассматривается плоская контектнея задаче теории упругости для Кольца произвольной форт (с одной осьп сим/етрии). моделируйте го обделку, подкрегтляоаего отверстие в линейно • дефорнлруемой среде из другого материала, моделирувщей основание плотши, при наличии но линии контакта скачка нормальных напряженка -р(х,у) (ось ох направлена по вертикальной оси симметрии кольца), определяемого фор-улой

р(эс,У) =

УвС^-х) при у > ,

Ь(Иг-х) при У<-§- , .(I)

где Ъ - удельный вес водь; Н, , Нг ~ напоры воды.(в метрах) соогветственно со стороны верхнего и нижнего бьефов; X) - ширина цементационной завесы. Внутренний контур кольцв свободен от действия внешних сил.

Поставленная контактная задеча решена с использованием ■ теории аналитических функция комплексного переменного, аппарата конформных отображений и комплексных рядов. С помочью рациональной функции вида

и = =1 в „ 4"" (2)

производится конформное отображение внешности окружности радиусом Я, < I на внешность внутреннего контура кольца I** такин образом, чтобы единичная окружность Г перешла в контур Ь< .

Поели введения комплексных потенциалов , ¡. = 1,2),

связанных и напряжениями и смещениями в соответствующих областях $1 С £• » I - среда, моделирующая основание плотины, 1*2-кольцо, моделирующее обделку) формулами Колосова-Мусхелишвили, с учетом известных представлений

Ш) = чио -Д-Щ ¿«г;, %ш = , :

•о • •

где ге, * 3 - ^у» ; V, - коэффициент Пуассона материала

среды, моделирующей основание плотины; ¥;(£) ( 1 = 1»2) -

комплексные потенциалы, регулярные в соответствующих областях

и обращающиеся в нуль на бесконечности; X* О - главный

вектор скачка нормальных напряжений, приходим после ряда

преобразований к граничным условиям в преобразованной области,

имевши).; шд

+ - YM ♦ м .

^PtW) ♦ »tf eli^-vic««) ш , C5)

ёШ)^(M>'v*(R'd)= D ' (6>

где i , d , 2 ' , S - комбинации упругих характеристик кольца и среды; ё=е1в - точка единичкой окружности,

а,«) • <t • i Ьб -dsi^f " <75, ?Ф'

l ЛЛ id 14 X'lY Р S iSi^^liZ./- Jfi. 7 /Хч . С7)

At(d) - (S - к, г спб-t ЕТШг^« ♦ зеГ ' и к,f

Для определения функции f(d) , входящей в формулы (7), используется полученное' со'отноаениа

¡(6)-- , (8)

где - представление скачка нормальных напряжений (I) в преобразованной области.

. Функция ыоявт бить разложена в комплексный ряд

Фурье вида '

p(<i) = X * X , (9)

коэффициенты которого определяется по формулам

(10)

Подставляя разложение (9) а соогноиение (8), после операции комплексного сопряжения получим функцию | (¿) , входя-ауо в формулы (7), в виде

Ы)* 6*, (И)

где коэффициенты Ц* (к - I,..., 00 ), . (к » 0..... ) и

F выракаотся через компхексные коэффициенты разложения (9).

)

При этой главный вектор скачка нормальных напряжений определяется но формуле

X * I у = 2 ? . (12)

После описанных преобразований входящие в граничные условия (1). (5) функции Л,(6), Аг{6) приобретает вид

где Хг " 3 - 4 Л ; ^г - коэффициент Пуассона материала кольца, моделирующего обделку. _

Комплексные потенциалы ^(ОЛИО С I = 1,2) отыскиваются в виде рядов

^-ГсГЧ'^ХсГГ,

У-а

где

С„ =0, = с/ =0 (>/=(,£,...,»). (15)

С учетом формул (13) после подстановки выражений (14) в граничные условия (4), (5), ряда преобразований и приравнивания в левых и правых частях коэффициентов при одинаковых степенях переменного <э получаются соотношения, связывающие коэффициенты С( т = 1.....4) разложения комплексных потенциалов ^и) с коэффициентами С1^'1'( лг» = 1,2) потенциалов , УЛ?).

Выражения комплексных потенциалов , УгМ) подставляются в граничное условие (6) на контуре Ьг , из которого после приравнивания коэффициентов при одинаковых степенях <з , подстановки указанных ыда соотношений и разделения действительных и мнимых частей получартся две бесконечные системы линейных алгебраических уравнений относительно действительных и мнимых частей коэффициентов С„* ' . После решения систем,

соответственным образом укороченных, на основе ранее полученных

1—чи» .

соотношений определяется коэффициенты ( т = 1,2,3,4;

^ * I...., Ы ) и по формулам Колосова-Мусхелишвили -напряжения и смещения в среде и кольце ¿г , модели -русщих соответственно основание плотики и обделку.

Полученное решение обобщено для случая, когда завеса расположена несимметрично относительно вертикальной оси симметрии-выработки.

Для приближенного определения напряженного состояния обделки цементационной выработки от веса плотины разработана методика, основанная•на полученных Н.Н.Фотиевой реаениях плоских контактных задач о равновесии кольца произвольной формы (с одной осью симметрии) в линейно деформируемой среде, имеющей начальное поле напряжений г наклонными в общем случае по отношение к вертикали и горизонтали главными осями (если цементационная выработка проводится после возведения плотины), или нагруженной соответствующим образом на бесконечности (если плотина возводится после сооружения обделки); при этом характеристики начального поля напряжений - главные напряжения и угол наклона их главных осей или соответствующие напряжения на бесконечности определяются из решения задачи о напряженном состоянии полуплоскости при действии на участке ее границы распределенной нагрузки, моделирующей вес плотины. В случае, если' проходка цементационной выработки осуществляется после возведения плотины, расчет обделки с целью приближенного учета влияния ее отставания от забоя выработки производится с введением в полученные величины глазных начальных напряжений корректирующего множителя <С* < I', определявшегося по эмпирической формуле ВНИМИ.

На основе разработанного метода расчета обделок цементационных выработок на действие внесшего гидростатического давления с учетом падения напора на цементационной завесе, предложенной методики определения напряженного состояния конструкций от веса плотины, сооружаемой до проведения выработки или после возведения обделки, и метода расчета обделок на действие собственного веса пород, разработанного Н.Н.Фотиевой, составлена общий алгоритм и программа для ЭВМ, позволяющая производить многовариантйые расчеты обделок цементационных выработок, расположенных под плотинами, на все основные види

воздействий в целях практического проектирования.

Для оценки погрешности, вносимой удержанном в рядах конечного числа членов, произведена проверка точности удовлетворения граничных условий, котofля показала, что при удержании числа членов М =25 погрешность удовлетворения граничных условий -в весьма широкой диапазоне изменения исходных данных расчета не превышает 5 %,

Ниже в качества иллюстрации приводятся результаты расчета обделки цементационной выработки сводчатого очертания пролетон ■ 2,5 м и высотой 3 м на действие внешнего гидростатического давления с учетом падения напора на завесе. При расчете принимались .следующие исходные данные: толщина обделки А = 0,7 м, цементационной завесы D = 2,8 и; напоры воды со стороны верхнего и нижнего бьефов .Нл; = 150 *!, На. = 66 м; отношение модулей деформации пород основания плотины и материала обделки ei, = 0,5; коэффициенты Пуассона соответственно V« * 0,3, Vi « 0,15.

На рис. I, е сплошной линией даны эпюра иэгибавщих моментов И,кН-н, на рнс. I, б - продольных'сил N,kH ; для сравне-

Элврц усилий в сечениях обделки от внешнего гидростатического -давления

-ssti М,кНм

13?J

N.KH

ь

б

а - изгибающих изыентов М.кНп; б - продольных сил М.кН Рнс. Г

. нал пунктирными линиями донн зппры усилий в обделке, рассчитанной без учете падения напора воды на цементационной завесе. Как видно из рис. I, в,б, учет падения напора воды на завесе приводит к снижению расчетных усилий, наиболее значительному а сечениях обделки, расположенных со стороны нижнего бьефа: йзгябасяйх моментов - в среднем на 30 ¿.продольных сил - в среднем на 40 %,

Приведем результаты расчета обделки той же выработки на действие веса бетонной плотины (удельный вес бетона & « 28 кН/м3) Размеры плотины и взаимное расположение выработки по отношение к плотине показаны на рис, 2.

На рис. З.а.б сплошными линиями Схема расположения показаны соответственно эпиры изгибав-■ выработки по отношению щих моиентоз кН м „ продольных сил

N , кН в сечениях обделки для случая, когда цементационная выработка проводится после сооружения плотина (при оС*' I), пунктирными линиями даны эпв-ры усилий в случае сооружения обделки до возведения плотины. '

Пек видно из рис. Э,а,б* усилия возникавшие в сечениях обделки цементационной выработки, пройденной под уке сооруженной плотиной, даже в случае, когда обделка возводится непосредственно в забое ( оС* = I), оказывается в среднем в 1,5 раза ниже, чем от действия веса плотины, сооружаемой после возведения обделки.

В результате многовариантных расчетов установлены зависимости нормальных тангенциальных напряжений 69 в характерных точках внутреннего, контура поперечного сечения обделки от основных влияющих факторов - отношения модулей деформации пород основания плотины и материала обделяй; относительной толщины обделки; относительной толщины цементационной завесы; относительного падения напора воды на завесе;

к платине

В Ом Юм

Рис. 2

днгтр

Эпюры усилий в сечениях обделки от действия веса плотины

а С

а - изгибагиих моментов М,кНм $ б - продольных сил М.кН

Рис. 3

исследованс влияние несимметричного расположения цементационной завесы и взаимного расположения плотины й цементационной выработки.

Расчеты показали, что с увеличение« от'иовения модулей . деформации пород основания плотины и материала обделка 0= * напряжения бе"*" в целом уменьпаются по абсолвтной величине, однако возможен и экстремальный характер зависимостей, но это имеет место в тех сеченмях обделки, где возникающие напряжения ■сравнительно невелики. При увеличении ъгноаения р существенно снижается влияние относительной толщины обделки, которое-уже при р = 0,6 становится незначительном (в среднем не' более' Ю % Относительная толщина завесы в рассмотренных случаях оквэивйет заметное влияние лишь на напряжения, возникавшие в середине боковых стенок обделки, при огон увеличение относительной толщины завесы от 0,001 до 2,0 в слабых породах ( £ - 0,05) влечет за собой снижение сжямавдих напрякеклй не 21 % в стенке, расположенной со сторона верхнего бьефа, и вызывает- появление растягивавших напряжений в стенке со стороны нижнего бье£а. Зависимость на-

1гряжещЯ а? относительного падения напора води на завесе носит аииойный характер, лриче« влияние падение напора наиболее •существенно при расположении ебделки 5 слабых породах ( р - 0,05) и может яазивап сииаедов напряжений ло ЧЪ %.

С цваъо 0«ей58 дсстспзрисот;: результатов расчета, получавших по раэрзботечному методу, ааит'о' проверки точности удовлетворения гравдчнцч условий, .производилось сравнение с ранениями 'задач, подученными другими авторами для некоторых частных случа-йэ.

. Результата расчета обделок на действие внесшего гидростатического давления 5 честном случае отсутствия падения напора !га-завес© сравнивались с денныни Н.Н.Фотиевой; результаты расчета обделки круглого поперечною сечения на действие внеанего гидростатического давления о учетом падения иеВора на завесе сравнивались с данниня Л.С.йфоивскйно, ревнокорно распределенной нагрузки на поверхности-с данными З.Й.^кврова и Г.В.Гончаре ЙВ.

Сравнение показало удовлетворительное (отлкчие в средней до б согласование с результатами других авторов.

Выполнен такаэ проверочный расчет"разрушившейся обделки цементационной птолькя ЛЦб Ингура ПЗС, подтвердивяиа недостаточ-иуо несущую способность конструкции.

Результате диссертационной работа использовались институтом "Гидроспецпроект" при проектирования обделки цеизцтационной штольни Богучалской ГЭС ка р. Ангара; ояидеемнП экономический аффект за счет снижения расхода арматуры на 13 % составил 11,35 тыс. руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации содержится новое рвоеняе актуальной научной .задачи разработки метода расчета обделок цеиентациошшк выработок произвольного поперечного сечения (с одной осьв симметрии), расположенных под плочииаий, на действие вневнего гидростатического давления с учотон падения, истсра води ка цементационной завесе и веса пдоткнг, сооружаемой до проведения выработки или посла возведения обделай. .Метод основан на рассмотрении обделки и основания паотщы &ав Злемемоа единой .

деформируемой системы, что позволяет в полной мере использовать несущую способность основания и в ряде случаев снизить толщину обделки или коэффициент армирования.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Разработана математическая модель взаимодействия обделки цементационной выработки произвольного поперечного сечения с основанном плотины, которая позволлет участь озношше факторы, существенно влиякаие на напряженное состояние конструкции -форму и размеры -поперечного сечения выработки, толдину и располокенио цементационной завеси, несимметричное относительно вертикали и линейно изменявшееся по высоте обделки внешнее гидростатическое давлении, действие веса плотики, сооружаемой

до проведения выработки или после возведения- обделки, расположение обдмкн относительно платины, отношение- модулей деформации окрухапщих выработку пород и материала обделки.

2. С целы) реализации разработанной модели получено новоэ репение плоской контактной задачи теории упругости для кольца произвольной формы (с одной осьв симметрии), модулирующего обделку, в линейно деформируемой среде, моделируоаей основание плотины при граничных условиях, отражающих действие несимметричного относительно вертикали и линейно изменявшегося по высоте обделки и толщине завесы внесшего гидростатического давления.

3. На основе полученного решения'контактной задачи разработан метод расчета обделок цементационных выработок на действие внешнего гидростатического давления с учетом паденуд напора води на цементационной завесе, в тон числе - при несимметричном расположения запасы относительно-вертикальной оси симметрии ьыработки.

4- Разработана методика определения напряженного состояние обделки цементационной выработки от веса плотины, основанная на' известных ранениях плоских контактных задач теории упругости, при наличии и среде, моделирусщей основание плотины, .начального поля напряге;;:::- с наклоннаик в обдем случае главными оезич (если цомекта1\.'оннея выработка проводится после возведения плотины)-или г;р; соответствующей вагружении среды на бесконечности (если обдулка сооружается до возведения плотины); при этом характеристики начального поля-напряжений - главные

напряжения и угол наклона их главных осей или соответствующие напряжения на бесконечности определяются из решения задачи о • напряженном состоянии полуплоскости при действии на участке ее границы распределенной нагрузки, моделирующей вес плотины.

5. Разработан об^ий алгоритм и составлена программа для ЕС ЭВМ по .расчету обделок цементационных виработок.на действие

141ТЛПт!*Л ч» л »»»• м ^ и .. а «Ч Л л _ _ _ ..

14 V ш ни! ^ ж 01ин1 П^ЧУ 11. V* о ди^лоппа | иииъ ШСППи^ ССУО 1*0 иОД И

веса плотина, сооружаемой до проведения выработки или после возведения обделки.

6. Установлены зависимости нормальных тангенциальных напряжений в характерных точках внутреннего контура поперечного сечения обделки от основных влиясщих факторов - отношения, модулей деформации пород основания плотины и материала обделки, относительной толщины обделки, относительного падения напора воды нр завесе, относительной толщины цементационной завзсы и взаимного расположения плотины и цементационной выработки.

7. С целью оценки достоверности получаемых результатов выполнена проверка точности удовлетворения граничных условия рассмотренной контактной задачи; произведено сопоставление результатов расчета с Имеющимися решениями частных задач; выполнен проверочный расчет разруиившейед обделки одной из цементационных йыработок Ингурп ГЭС, выявивший недостаточную . несудув способность конструкции

Высокая точность удовлетворения граничных условия (погрешность не превышает 5 удовлетворительное согласование е. . результатами других авторов (отличил в пределах б %), а также результаты проверочного расчета обделки цементационной отольви Ингури ГЭС свидетельствуот о возможности применения разработанного метода э целях практического проектирования обделок цемен-гационных выработок, расположенных под плотинами.

8. Йетод расчота использован институтом "Гидроспецпроокт" при проектировании обделки цементационной штольни БогучансяоП ГЭС на р. Ангара. Ожидаемый экономический оффект от снижения расхода арматуры на 12,3 т составил 11,35 тыс."руб.

Основное содержание диссертационной работы отражено в следующих публикациях:

I. Латвиев В.А. Расчет обделок некруговых цементационных.

выработок на несимметричные нагрузки // Механика подземных сооружений: Сб. науч . трудов. - Тула: ТулПИ. - 1990. - С.97-103..

2. Латапев В.А. Расчет обделок иононташюнних выработок на несимметричное давление подземных вод // Физико-химические проблемы материаловедения я новые технологии. Одиннадцатые научные чтения Белгородского технологического института строительных материалов. - Белгород. - 1991. - С. 53.

3. Латышев В.Л, Зависимости напряженного состояния обделки" цементационной выработки при действии веса плотины от ее расположения под плотимой / Тудьск. политехи, ин-т. - Тулй. - 1991,'-17 с. Леи. во ВШШИТПМ Госстроя СССР, 1? 11013.

4. Латышев В.А. Исследование влияния деформационных характеристик массива пород на напряженное состояние обделок цементационных выработок // Механика подземных сооружений: Сб. науч . трудов. - Тула: ТулГШ. - 1991. -.С. 66-72. .

5. Фотиева Н.Н., Латииев В.А. Расчет обделок цементационных выработок, располагаемых под плотинами // Гидротехническое строительство. - 1991. - К. 9. - С. 37-40,