автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Технология омоноличивания строительных конструкций, предназначенных для работы в условиях воздействия неравномерно распределенных нагрузок

На правах рукописи

Пименов Александр Трофимович

ТЕХНОЛОГИЯ ОМОНОЛИЧИВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ РАБОТЫ В

УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕРАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННЫХ

05.23.08. - Технология и организация промышленного и гражданского строительства

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

НАГРУЗОК

АВТОРЕФЕРАТ

г.Новосибирск - 1998

Работа выполнена в Новосибирском государственном архитектур но-строительном университете (НГАСУ)

Научный консультант:

Доктор технических наук, профессор Белан Василий Иванович

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор

Вальт Артур Брунович Доктор технических наук, профессор Ефименко Владимир Николаевич Доктор технических наук, профессор Попов Юрий Андреевич

Ведущая организация:

Центральный научно-исследовательский институт организации, механизации и технической помощи строительству (ЦНИИ ОМТПС), г. Москва

Защита диссертации состоится 3 декабря 1998 г. в 14-00 на зас дании диссертационного Совета Д 064.41.01 в Томском государственнс архитектурно-строительном университете по адресу: 634003, г. Томе пл. Соляная 2, корп. 5, ауд. 307. Телефон для справок 72- 41-61.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан " ^ " ноября 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета

Н.К. Скрипнико

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В общем объеме существующих и строящихся промышленных объектов, в значительном количестве представлены сооружения, отвечающие обобщенной модели -строительная конструкция, предназначенная для работы в условиях воздействия неравномерно распределенных нагрузок на ее внешнюю поверхность. В таких сооружениях, при взаимодействии поверхности перекрытий с расположенной выше средой, которая является физически дискретной, неоднородной, анизотропной, возникают силовые воздействия, имеющие в пространстве и во времени случайный характер, что приводит к снижению надежности функционирования всего сооружения в целом. К таким сооружениям относится, например, ряд объектов атомной энергетики и специальных химических производств, которые, как правило, располагают ниже уровня нулевой отметки.

Для технологического решения названной проблемы необходимы эффективные приемы производства строительных работ с использованием разнообразных твердеющих смесей и технологий их приготовления.

Использование твердеющих смесей в названном классе сооружений, до настоящего времени, характеризуется недостатком систематических исследований. Потребность в сооружениях такого класса постоянно возрастает. Причем, помимо требований к прочностным свойствам и устойчивости сооружений, одним из основных является требование удешевления строительства

Обеспечить соответствие показателей качества принятой совокупности требований можно, если использовать технологические решения, приводящие к образованию слоистых систем типа "насыпной грунт-затвердевшая смесь-строительная конструкция". Критерием правильного выбора технологических переделов при этом является достижение монолитности в смысле минимизации зон концентрации в системе при эксплуатационных нагрузках, характерных для строительных конструкций рассматриваемого класса.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с координационным планом АН РФ (распоряжение от 28 июня 1982 года № 101031091) и тематическим планом Новосибирского государственного строительного университета.

Целью работы является обеспечение надежного функционирования строительных объектов специального назначения на основе научного обоснования и внедрения ресурсосберегающей технологии омоноли-

чивания твердеющими смесями разнородных по физико-механическим свойствам сложнопрофильных тел.

Для решения поставленной цели определены следующие задачи:

- разработать математическую модель системы: строительная оболочка-формируемый слой на основе кристаллогидратных соедине-ний-окружающая среда и определить совокупность технологических факторов, обеспечивающую работоспособность заданной системы в пределах, определяемых нормативно-технической документацией;

- применительно к характерным свойствам среды, в которой смонтированы строительные элементы сооружения, определить необходимые условия для надлежащего упрочнения внутреннего слоя этой среды, образующего технологические полости;

- разработать составы строительных смесей и технологические предпосылки для их использования, отвечающие особенностям твердения смеси в большом массиве, условиям ее проникновения через трещиновато-пористое тело и требованиям недопустимости уменьшения сечения транспортных трубопроводов при их длительной эксплуатации;

- разработать метод оптимизации составов строительных растворов для упрочнения трещиновато-пористых тел и технологических предпосылок для их практического использования;

- обобщить опыт практического использования разработанных технологий омоноличивания строительных конструкций, предназначенных для работы в условиях неравномерно распределенных нагрузок.

Методология исследований основана на использовании классических представлений теории и практики строительного производства для разработки моделей слоистых систем, выбора составов бетонов и растворов и технологии их применения для омоноличивания. Критерий оптимизации технологических переделов связан с экономическими показателями их применения. Оптимальность выбора сопровождается проверкой по разработанным показателям качества. В экспериментах было использовано современное измерительное оборудование.

Научная новизна работы состоит в научном обосновании выполненных на уровне изобретений и внедренных в практику строительства технических и технологических решений по омоноличиванию строительной конструкции, работающей в условиях воздействия неравномерно V случайно изменяющихся во времени нагрузок со стороны деструктуи,-' рованной внутренней оболочки полости, в которой размещена этг строительная конструкция. Конкретно научная новизна представлена следующим:

- определено, что технологические параметры производства I применения смесей для нивелирования свойств двух сущест венно неоднородных тел, составляющих конструкцию необходи мо назначить таким образом, чтобы образовались слоистые сис

темы, для которых соблюдаются условия: т < KOT/n + antgcpcn/n, что соответствует созданию системы, описываемой жесткопласти-ческой моделью, или т < !<„, + crntgtpc/1, описываемой упругопла-стической моделью, где т - касательное напряжение; Ксл,, Ксл -соответственно коэффициент сцепления слоя по поверхности полости и самого слоя; <тп - нормальное напряжение; срсл/п, фсл -угол внутреннего трения;

- с помощью созданной и реализованной методики установлено соотношение величины и вида взаимодействия материала слоя, выражаемых через прочность сцепления и угол внутреннего трения и прочности затвердевших строительных смесей, определенной для каждого из технологических циклов возведения строительных конструкций, причем монолитность системы будет тем выше, чем ближе прочность сцепления материала слоя с омоноличиваемой средой и прочность сцепления материала среды;

- обоснована схема моделирования процесса строительства объектов специального назначения, учитывающая теплофизичёские факторы при формировании массива, включающая использование низкообжиговых вяжущих с пониженной экзотермией при твердении в массиве и применение неизвлекаемых частей неоднородной среды, образующихся при устройстве технологических полостей, предназначенных для размещения строительных конструкций, образующая законченную последовательность технологических переделов;

- установлено, что для заполнения полостей среды наиболее технологичным является вариант пневмотранспортирования сухих компонентов инертного заполнителя с вводом цементно-водной суспензии в концевой участок трубопровода.

Значимость работы.

Полученные при выполнении исследований данные развивают теорию оптимального взаимодействия сводчатых оболочек со значительными массами неоднородного вещества с нежестко связанными элементами макроструктуры.

Разработанные технологические решения обеспечивают повышение надежности возведения и эксплуатации объектов специального назначения. Для характерного объекта разработан регламент выбора технологических параметров и оптимизации составов упрочняющих растворов.

Результаты исследований реализованы при сооружении строительных объектов, находящихся ниже нулевой отметки, воспринимающих значительную нагрузку на их внешнюю поверхность.

Результаты работы использованы в двух учебных пособиях для ВУЗов по специальностям 0904, 2903, 2906, при чтении специальных курсов по этим специальностям.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научно-технической конференции "Научно-технический прогресс в повышении долговечности зданий и сооружений" (1984, Павлодар), на региональной конференции "Исследование побочных продуктов промышленности в строительстве с целью экономии цемента и энергоресурсов" (1984, Караганда), 14 Республиканской конференции по физико-химии, технологии и применению промывочных жидкостей, дисперсны> систем и тампонажных растворов (1985, Ивано-Франковск), на четвертой национальной конференции по механике и технологии композиционных материалов (1985, София), на Международной научно технической конференции - Третьих академических чтениях "Ресур сосберегающие и энергосберегающие технологии в производстве строительных материалов" (1997, Новосибирск), на XV межрегиональ ной научно-технической конференции "Расчет и конструирование со оружений, автомобильных дорог, технология и материалы, экологиче ские проблемы региона" (1997, Красноярск), на Международной научно технической конференции "Резервы производства строительных мате риалов" (1997, Барнаул), на всероссийской научно-технической конфе ренции (1998, Томск).

Публикации. По теме диссертации опубликованы в отечественно и зарубежной печати 27 научных трудов, получено 15 авторских свиде тельств на изобретения, выпущено два учебных пособия общим объе мом 10 печатных листов и аналитический обзор объемом 2 печатны листа.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введена семи глав, заключения, списка литературы 200 наименований и прилс жений. Основное содержание диссертации изложено на 231 странице машинописного текста, поясняется 31 рисунком и 35 таблицами.

На защиту выносятся:

- гипотеза о предпочтительности слоистых систем, описываемь жесткопластической и упругопластической моделями при омоноличив; нии бетонами строительных конструкций, предназначенных для работ в условиях воздействия неравномерно распределенных нагрузок;

- проект стандарта системы показателей качества бетонных см сей и бетонов для омоноличивания подземных сооружений в трех ст диях состояния: до периода структурообразования, в переходном с стоянии от жидкотекучего к твердому, в установившемся твердом с стоянии;

- теория и практика применения бетонов различного компонентного состава для объектов специального назначения;

- технология производства и транспортировки смесей при сооружении строительных объектов, находящихся ниже уровня нулевой отметки.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Для конкретизации положений диссертационной работы, развития теории и практики в области технологии возведения сооружений специального назначения, в ее содержательной части приведены технологические решения, применительно к сооружению объектов, имеющих геометрические очертания в виде сводов различной конфигурации. В таблице 1 приведен перечень строительных объектов, для сооружения которых полученные в работе результаты представляют практический интерес.

Наряду с известными материалами, применяемыми в строительных сооружениях, в последние годы широкое распространение получили строительные смеси для упрочнения грунтов, закладки выработанного пространства, возведения охранных полос, набрызгбетона и др. Назначение составов таких смесей и технологий их применения недостаточно теоретически и практически обоснованы, что приводит либо к значительному перерасходу дефицитных материалов, либо к отсутствию полезности применения смесей.

Строительство указанных в табл.1 сооружений осуществляется в сложных условиях, что связано, в первую очередь, со структурно-механическими особенностями грунтообразующих массивов. Из-за наличия трещиноватости и слоистости грунтов, они характеризуются неоднородностью механических и деформационных свойств. Такая среда, в самом общем случае, является физически дискретной, неоднородной, анизотропной. В связи с этим, в качестве объекта исследований рассматривают обычно не сам массив, а его геомеханическую модель. На основе геомеханических моделей составляются расчетные схемы. При составлении расчетных схем учитывается наличие или отсутствие крепи, вид выработки, разновидности грунтов и другие факторы.

Таблица 1

Номенклатура основных видов сооружений применительно «условиям различных городов

Наименование объектов Категория городов

круп-нешие крупные большие средние малые

Предприятия коммунально-бытового обслуживания

Ломбарды + + +

Фабрики-прачечные +

Ателье проката и мелкие мастерские + + +

Бани + +

Общественные туалеты + + + + +

Почта, телеграф, телефон + +

Транспортные агенства + +

Кинотеатры + + +

Концертные, выставочные залы + +

Спортзалы, плавательные бассейны + +

Музеи, фондохранилища + + + + +

Библиотеки, архивы + +

Рестораны, кафе, закусочные + + +

Торговые центры, универмаги + + +

Рынки +

Объекты мелкой розничной торговли в сочетании с подземными переходами + ... + +

Объекты инженерного оборудования

Трубопроводы + + + + +

Кабели + + + + +

Общие коллекторы + + +

Электроподстанции + +

Резервуары, насосные станции + + + + +

Трансформаторные подстанции + + +

Котельные + + +

Автоматические телефонные станции + +

Примечание. Знак"+" означает предпочтительность использования соответствующих объектов в городах различной величины.

Например, нагрузку на строительную конструкцию, в случае особо неблагоприятных геологических условий, когда вся толща грунта сложена водоносными песками, плывунами, глинами, определяют как вес столба до поверхности. Если прочные слои грунта отделяют нижние обводненные пески или плывуны от верхних пород, то нагрузку определяют как вес столба слабых пород высотой до горизонта прочных слоев.

Если породы представлены песками, суглинками, глинами, не имеющими столь большую обводненность, то нагрузку можно определять с учетом сводообразования по методу М.М. Протодьяконова. Однако, названный и другие усовершенствованные методы предполагают, что нагрузка равномерно распределена и концентрации напряжений отсутствуют. В реальном массиве по контуру конструкции образуются неоднородности, которые непременно приводят к концентрации напряжений в отдельных зонах.

Во избежание такого явления между строительной конструкцией и грунтом необходимо уложить твердеющую строительную смесь, которая равномерно распределит нагрузку на внешнюю оболочку строительной конструкции. Характеристики и состав такой смеси удобно назначать, если рассматривать ее как компонент слоистой системы "грунт - строительная смесь - строительная конструкция".

В зависимости от прочностных характеристик вмещающих грунтов, склонности их к трещинообразованию и выветриванию, а также от конструкции крепи и месторасположения сооружения, прочность смеси, как основного параметра, должна составлять, по нашим расчетам, от 1 до 4 МПа в возрасте трех суток.

В механике строительных сооружений, располагаемых ниже уровня нулевой отметки пользуются понятием "предельная глубина". Предельной глубиной считается такая, при которой вблизи выработки образуется зона неупругих деформаций. Если глубина горизонтальной выработки меньше предельной, то для расчета нагрузки применяется метод М.М. Протодьяконова. При глубинах больше предельных, минимальное давление на строительную конструкцию определяется из требования, чтобы величина давления грунтов равнялась реакции строительной конструкции под действием заданных деформаций. Давление на строительную конструкцию уменьшается с увеличением предела прочности массива грунта, а этого можно достичь упрочнением трещиноватых грунтов инъецированием растворов в трещины.

В этом направлении возможности строительной науки и практики были исчерпаны не полностью и автором была разработана "Методика оптимизации составов упрочняющих растворов для трещиноватых пород и выбора технологических параметров их применения".

В связи с обширным применением в настоящее время методов закладки выработанного пространства твердеющими смесями возникла

необходимость теоретического обоснования образующейся при закладке системы "грунт - закладочный материал - грунт". Совместная работа такой системы обусловлена перемещением вышележащих грунтов, которое вызывает напряжение в закладочном материале. При этом следует учитывать, что твердеющая закладка в значительной мере трансформирует действующие на нее нагрузки, а сама, в отличие от традиционных конструкций, продолжает работать после нарушения монолитности структуры в состоянии, называемом "запредельным".

Вопросам разработки и применения в подземном строительстве смесей различного назначения посвящено большое количество работ отечественных и зарубежных ученых. В разное время этими вопросами занимались Баженов Ю.М., Байконуров O.A., Бронников Д.М., Вахраме-ев И.И., Вяткин А.П., Бесков М.И., Гныря А.И., Давыдов В.В., Заславский Ю.З., Максимов А.П., Ржаницын Б.А., Репп К.Ю., Трупак П.Г., Требуков А.П., Хомяков В.П., Цыгалов М.Н., Гордон М., Керр В.В., Ланг Л.Г., Левис М., Томас Е.Г., Фармер И.В., Фишер А., Хоппс Р. и другие.

Достижение удовлетворительных свойств закладочного материала необходимо добиваться при минимальной стоимости сырья и всей совокупности технологических переделов. Поэтому необходимо широко использовать отходы различных производств, например, зол, шлаков, хвостов обогащения обогатительных фабрик, и др.

Из изученного опыта применения твердеющей закладки в нашей стране и за рубежом установлено, что рг.сход вяжущего, в частности цемента, в закладочных смесях колеблется в широких пределах, от 300...350 до 20...40 кг, при этом зачастую наблюдается необоснованность требований к закладочным смесям, прежде всего, в отношении прочности. Часто не учитывается динамика роста прочности закладочного массива и ее соответствие условиям возникновения и проявления горного давления. Кроме того, не принимается во внимание, что в процессе применения закладочных смесей образуется качественно новая слоистая система "грунт - закладочный материал - грунт", в которой происходит трансформация нагрузок, действующих на закладочный материал.

При разработке новых строительных материалов, особенно специального назначения, для которых важен широкий набор свойств, целесообразно применять достижения последних лет, касающиеся структурной теории, использовать практические достижения в проектировании материалов с заданными свойствами. С учетом этого, проведенные нами исследования показали, что для условий, характерных для юга Западной Сибири и севера Казахстана, прочность бетона закладки должна составлять в возрасте 1 сут. -0,5 МПа, а в возрасте 10 сут. - 5...6 МПа.

Помимо прочностных показателей не полностью учитываются особые условия эксплуатации материалов.

Так, несмотря на то, что твердеющие материалы в рассматриваемых случаях эксплуатируются в условиях повышенной влажности и даже обводненности, не всегда учитывается способность вяжущих к гидравлическому твердению. Известны случаи применения за рубежом и в нашей стране гипсовых и гипсосодержащих вяжущих в неподходящих для них условиях, что приводило к отрицательным результатам. Согласно долгосрочным программам АН РФ предусматриваются безлюдные технологии подготовительных работ. При этом допустим полный или частичный отказ от принудительной вентиляции выработок. Материалы в этом случае, должны обладать способностью твердеть и сохранять свои свойства в естественной атмосфере подземных выработок, которая, как известно, почти полностью состоит из углеводородных газов, например, метана. По нашему мнению, замена газовой фазы в трехфазных системах приведет к изменению содержания водяных паров, поверхностного натяжения и, связанной с ним поверхностной энер-"ии. Изменится также характер смачивания твердого тела водой. Это чеминуемо скажется на характере твердения вяжущих.

Во многих работах отечественных и зарубежных авторов не учитывается тепловой режим твердеющего массива. Применение вяжущих зеществ с высокой экзотермией может привести к чрезмерному разо-•реву отдельных участков открытых поверхностей, повышению теплово-о баланса в выработке, что, в свою очередь, может способствовать зозгоранию газов, сопровождающих залежи ископаемых. В условиях неравномерного разогрева, из-за различия коэффициентов объемного тегового расширения массива закладки и грунтов возможно нарушение монолитности массива.

Весьма неоднозначно во многих работах трактуется определение точности материалов. Следует, по нашему мнению, различать проч-•юсть к заданному сроку, которая должна соответствовать нагрузкам, юзникающим на всех стадиях выемки. Учет такой прочности важен, на-шная с минут и часов от начала твердения, в зависимости от заданных ■ехнологических циклов работ.

Традиционные испытания материалов при одноосном сжатии не-!остаточно характеризует материал, предназначенный, например, для заботы в закладочном массиве, в котором развиваются напряжения, ха->актеризуемые чаще всего, всесторонним сжатием. Для соответствия латериала условиям его работы в выработке необходимо проведение юпытаний, приближающихся к реальным эксплуатационным. Таким мечтанием, по нашему мнению, может быть прочность в условиях трех->сного сжатия.

В случае, когда строительные смеси твердеют без приложения внешних нагрузок, необходимо рассматривать линейные и объемные деформации массива, которые зависят от свойств смесей и тепловлаж-ностных условий их работы.

Основные виды механического состояния деформирующегося бетона в массиве можно изучить с помощью, так называемых, полных диаграмм деформирования. Полная диаграмма может быть разделена на три характерных участка, соответствующих различным стадиям деформирования: допредельный, запредельный, участок руинного разрушения. При использовании закладочных бетонов необходимо учитывать возможность их перехода в названные состояния и степень сохранения сопротивляемости нарастающим нагрузкам от вышележащих грунтов.

Для исследования бетонов закладочных масс на стойкость к действию подземных вод можно применять методику НИИЖБа Госстроя России, которая заключается в испытаниях специально изготовленных образцов-кубов, хранящихся в агрессивных средах. Оценку стойкости проводят по двум показателям: по коэффициенту коррозионной стойкости и по снижению предела прочности образцов, хранившихся в агрессивных водах ло сравнению с такими же образцами, хранившимися в пресной воде.

Исходя из проведенного анализа отечественного и зарубежного опыта установлены контролируемые свойства смесей и затвердевших масс, предназначенных для упрочнения трещиноватых грунтов, укрепления выработок и закладки выработанного пространства (таблица 2).

Контролируемые показатели качества материалов для омоноличи-вания строительных конструкций специального назначения приведены на рис.1, причем, в работе основное внимание уделяли прикладной ква-лиметрии, в которой разрабатываются методы количественной оценки качества, учитывающих специфику конкретных видов продукции. Нами предложено разрабатывать показатели качества для бетонных смесей и бетонов в трех стадиях их состояния: до явного периода структурообра-зования, в переходном состоянии от жидкотекучего к твердому и в состоянии затвердевшего искусственного конгломерата.

С учетом показателей качества сырьевая база вяжущих, в целях ресурсосбережения, представлена отходами различных производств.

Промышленные регионы, связанные с металлургическим производством обладают значительными ресурсами отходов предприятий, которые с успехом могут быть использованы в качестве сырьевых компонентов для производства вяжущих. К ним относятся шлаки металлургического комбината, бокситовый отвальный шлам, золы тепловых электростанций сухого отбора, доломитовая пыль. Часть отходов используется для производства вяжущих веществ, но основная масса рас-

Рис. 1. Технологические свойства смесей и массивов, влияющие на монолитность строительных конструкций, подвергающихся воздействию неравномерно распределенных нагрузок

Таблица 2

Контролируемые свойства смесей и затвердевших масс для строительных конструкций специального назначения

Груп- Контролируемые свойства Назначение материала

па свойств упроч нение грунтоЕ закладка выработан, прост ранет ва заполнение закре-пного прост ранет ва возве дение охранных полос наб-рызг-бетон

1 Техниче удобоукладываемость + + + + +

ские свойст- транспортабельность + + + + -

ва расслаиваемость + + + + +

2 Свойства смесей в переходном состоянии способность к гидравлическому твердению способность к твердению в естественной атмосфере подземных сооружений сроки твердения изменение температуры при твердении + + + + + + + + + + + + +

3 Свойства затвердевшего конгломерата прочность к заданному сроку прочность в условиях 3-х осного сжатия компрессионные свойства деформативные свойства деформативность в запредельном состоянии стойкость к действию подземных вод адгезионные свойства + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

ходуется нерационально, например, доменные гранулированные шлаки часто применяют в качестве заполнителя либо в качестве подсыпки при строительстве дорог. Не решен вопрос использования зол и бокситового отвального шлама.

В работе использовались шлаки Карметкомбината. Доменные гранулированные шлаки (Шгр), выпускаемые в количестве свыше 2 млн.т. ежегодно, обладают, по нашим данным, наилучшими вяжущими свойствами. Шлаки, по техническим причинам не прошедшие грануляцию, скапливаются в отвалах (ДШ), их запасы составляют 18 млн.т. Часть из них подвергается дроблению и в качестве щебня может быть использована для закладочных смесей. Сталеплавильные шлаки (ШС), запасы которых составляют также около 18 млн.т., пока не используются. Представляют интерес отходы объединения "Карбид" - известь карбидная (ИК), которая в настоящее время используется в сельской местности как заменитель извести строительной (ИС), но неиспользованными остаются отвалы ИК, скопившиеся в течение десятилетий.

Наше внимание привлек также бокситовый отвальный шлам (ШБ) Павлодарского алюминиевого завода (ПАЗа), запасы которого составляют 50 млн.т.

Все названные отходы раздельно и в различных сочетаниях исследованы нами для выявления вяжущих свойств. Для исследования использовали ускоренные методы, предназначенные для предварительных испытаний.

Установлено, что наилучшей активностью обладают отход Шгр-3,68 МПа, хорошие результаты позволяет получить активизация Шгр 10 и 20-ю процентами ИК совместно с 5-ю процентами гипса (ГС); условная активность составила соответственно 4,8 и 6,15 МПа. Была выявлена возможность активизации отхода ДШ добавками 10 и 15-ю процентами цемента (Ц) и 5-ю процентами гипса: условная активность составила 4.5 и 4,69 МПа.

Для исследования структуры камня вяжущего использован следующий способ. Вводя в состав вяжущего добавки, изменяя соотношение компонентов вяжущего, наблюдаем за изменением прочности камня вяжущего. Одновременно изготовляя шлифы и производя их микрофотосъемку можно проследить результаты различных воздействий. Способ позволяет не только определить наилучший состав, оптимальные вид и количество добавки, но и наглядно проследить за изменением микроструктуры камня, корректируя при необходимости применяемые воздействия.

По результатам этих исследований разработаны исходные данные на проектирование предприятия по производству вяжущих материалов, где содержатся общее описание производства, характеристика изготовленной продукции, исходного сырья, основных и вспомогательных материалов, рецептура и материальные расчеты, схемы материального потока, технологический процесс, контроль производства, экология и основные требования к технологическому процессу.

Поведение слоистой системы, образованной основанием и покрывающим слоем, математически описано в 1960 г. проф. Г.И.Горчаковым. В совместной работе элементов слоистой системы, определяющим фактором для обеспечения монолитности являются деформационные свойства, изучению которых посвящены труды Александровского C.B., Ахвердова H.H., Берга О.Я., Горчакова Г.И., Десова А.Е., Дерягина Б.В., Иванова Ф.М., Орентлихер Л.П., Рояка С.М., Улицкого И.И., Цилосани З.Н., Шейкина А.Е. и других.

Значителен вклад отечественных ученых в разработку новых вяжущих веществ и материалов на их основе, которые широко используются в строительстве. Работы Алимова Л.А., Баженова Ю.М., Батракова В.Г., Боженова П.И., Будникова П.П., Бутта Ю.М., Волженского A.B., Воронина В.В., Дворкина Л.И., Меркина А.П., Попова H.A., Ратинова В.Б., Скрамтаева Б.Г., Сахарова.Г.П., Торопова П.А., Ферронской A.B., Хигеровича М.И., Шейкина А.Е., Юнга В.Н. и многих других ученых предоставили строителям широкий выбор материалов с нужными свойствами.

Разработке материалов для специального строительства уделяли внимание в разное время .Баженов Ю.М., Горчаков Г.И., Кудяков А.И., Некрасов К.Д., Рояк С.М., Рояк Г.С., Рыбьев И.А. Стольников В.В., Шестоперов C.B., и др. Однако работ, посвященных разработке материалов,отвечающим специфическим условиям эксплуатации, недостаточно.

Начиная с 1977 г. в работах, проводимых с участием автора, были сформулированы основные теоретические положения об обеспечении монолитности слоистой системы, основное содержание которых состоит в том, что монолитность покрывающего слоя, подвергающегося усадочным деформациям, в результате потери им влаги, может быть обеспечена сближением величин предельной растяжимости и усадочных деформаций слоя. Там же была установлена связь предельной растяжимости и усадочных деформаций с характеристиками строения и состава материала слоя, предложена методика определения состава материала с заданными деформативными характеристиками, предложены способы определения усадочных деформаций и предельной растяжимости материала слоя в изделии.

Как правило слоистая система, образована основанием (подложкой) и покрывающим слоем незначительной толщины (0.5...3 см). Нарушение монолитности в виде трещин и отслоений происходило вследствие усадочных деформаций материала слоя, одна из поверхностей которого соприкасалась или находилась в сцеплении с материалом основания, а другая оставалась открытой.

Слоистые системы, образующиеся в сооружениях при применении упрочняющих растворов и твердеющих закладочных смесей имеют су-

щественные отличия: поверхности материала слоя являются частично или полностью изолированными от атмосферной среды, поскольку примыкают к поверхностям обнажений пород, изменяются геометрические размеры слоя, при воздействии массы находящегося над строительными конструкциями грунта.

В общем виде такую слоистую систему можно представить схемой (рис.2), составленной на предпосылках, предложенных Л. Рабцевичем.

Рис. 2. Расчет строительной конструкции, подвергающейся

воздействию неравномерно распределенных нагрузок.

Согласно схеме, вокруг конструкции с помощью анкеров, набрызг бетона (1) создается опорное кольцо (2) толщиной \/У, м. В этом кольце возникают поверхности скольжения по кривым (3), пересекающие ось

71 СП .

опорного кольца под углом —(ср - угол внутреннего трения

грунта).

Рассматривая участок поверхности скольжения АВ = Б, пересекающий опорное кольцо высказывается предположение, что для начала скольжения внутрь рабочего пространства клин грунта должен преодолеть сопротивление анкера, набрызгбетона, металлической арки и арматуры.

Расчет требует вероятностного подхода. Такие попытки были предприняты рядом японских исследователей, а также комплексом работу ФРГ под руководством В. Виттке,. применительно к упруго-пластическому состоянию анизотропной среды. Однако и эти работы не получили своего завершающего вида.

Известно, что предельное состояние тела возникает тогда, когда во всем теле или в некоторых его областях материал исчерпывает свою несущую способность и перестает сопротивляться дальнейшему увеличению внешней нагрузки. По мнению К.В.Руппенейта исчерпывание несущей способности происходит при переходе материала в пластичное или разрушенное состояние. Однако, новыми исследованиями механизма деформирования и разрушения, основанными на получении полных диаграмм "напряжение-деформация" установлено, что материал и после разрушения, в условиях бокового обжатия, продолжает сопротивляться внешним сипам, переходя в так называемое "запредельное" состояние. В настоящее врамя многие исследователи считают, что разрушение материала наиболее полно можно описывать теорией прочности Морз. Согласно этой теории разрушение материала происходит под влиянием касательных напряжений, являющихся функцией нормальных напряжений на площадке сдвига, или под влиянием растягивающих напряжений. Исходя из этого, можно для оценки механических характеристик материалов строить огибающие предельных напряжений Мора.

Большинство исследователей в своих решениях используют прямолинейную огибающую, отвечающую уравнению

т = К + о„'{дф (1)

где К - коэффициент сцепления; <{> - угол внутреннего трения.

Форма прямолинейной огибающей широко используется в сгатике сыпучей среды и в механике грунтов. Примем такую форму для слоистой системы, поскольку известно, что точность расчетов в этом случае превышает точность определения исходных характеристик материалов, составляющих слоистую систему.

Для определения значений К и ф проводят испытания материалов на срез, Методика определения предела прочности при срезе разработана исходя из положения: нормальные и возникающие под их воздействием касательные силы стремятся сдвинуть верхнюю часть образца, этому противодействуют внутренние силы, возникающие на площадке сдвига. В момент нарушения связности образца наступает, так называемое предельное состояние, а площадки, на которых осуществляется такое состояние, называются площадками скольжения. Условие осуществления предельного состояния отвечает (1).

Угол внутреннего трения и коэффициент сдвига монолитных или слоистых материалов определяют при испытании образцов из них на срез при двух углах по схеме, приведенной на рис.3.

Рис.3. Схема испытаний на срез монолитных и слоистых материалов

Значения величин 1дср и К определяем по формулам

оу эта.! - оч вта,2 (2)

1дФ=--------

О]' СОБП] — С?2 СОБСХг К = ау запа( - £"ау соза2 ' (3)

где а, и а2- углы, при которых производятся испытания на срез;

С( и а2 - соответствующие им напряжения на площадках среза.

Анализируя схему (рис.3) нами установлено, что увеличение плоскостей скольжения при образовании слоистых систем не меняет условие монолитности.

Как уже отмечалось, поведение грунтообразующего массива носит вероятностный характер. Образованием слоистой системы путем- заполнения трещин смесями на основе минеральных вяжущих веществ, химическими растворами с полимерными вяжущими и другими твер-

деющими композициями, можно трансформировать раздельно-блочную модель в модели, которые поддаются математическому описанию и экспериментальному изучению. В зависимости от сочетания прочностных и деформативных характеристик материала слоя и грунта, адгези-онных-когезионных свойств слоя в сочетании с породой, возможно образование систем, описываемых следующими моделями (рис.4). Образующаяся в первом случае система, описываемая упругой моделью по свойствам не отличается от монолитной однородной системы и достаточно полно описана в специальной литературе. Образующаяся во втором случае слоистая система может быть описана жестколластической моделью. Она позволяет изучать способность слоистой системы к пластическим деформациям, величина которых существенно превышает упругие деформации. Такую систему представляют в виде элемента трения. Механизм пластической деформации связан со сдвигом материала по некоторым площадкам и отвечает условию скольжения О.Мора (1). Монолитность этой системы сохраняется, если соблюдено условие

Т < ксл/п + опЪдфол/„ (4)

которое аналогично условию предельного состояния, сформулированному В.В.Соколовским.

Слоистая упругопластическая модель отличается от жесткопла-стической учетом упругих деформаций. Такая система сохрани! монолитность пока объемная деформация материала слоя не превысит предельную объемную деформацию, которая может быть определена суммой предельных деформаций по трем направлениям:

£УР = ехпр + еугр +г.2пр (5)

В случае преобладания напряжений по какой-либо из осей можно выделить из суммы (5) Епрраст - предельную растяжимость и £,1рсж - предельную сжимаемость. Методика определения предельной растяжимости изложена в работах, выполненных с участием автора. В случае Е\,пр монолитность продолжает сохраняться при условии

г < Ксп + оп1дфсл

(В)

Рис.4. Выбор материалов для омоноличивания грунтов : Е - модуль упругости; е - величина деформации; f - коэффициент внутреннего трения; ср - угол внутреннего трения; К - сцепление; ап - нормальное напряжение на площадке скольжения; т - касательное напряжение; г| - вязкость; I - время. Индексы: сл.- слой; п - порода; сл/п - слой по породе.

Система, описываемая упруговязкопластической моделью исходя из ее описания, сохранит монолитность, если приложенные к ней нормальные напряжения равны возникающим касательным напряжениям, а объемная деформация системы не превысит предельную объемную деформацию.

Сопоставляя прочностные свойства упрочняющих растворов, косвенно характеризующие произведение Е е, значения коэффициентов внутреннего сдвига паспортов прочности, можно определить по какой модели возможно разрушение слоистой системы и выбрать наиболее целесообразный вид и состав упрочняющего раствора. При испытаниях упрочняющих растворов по схеме (рис.3) следует рассматривать три варианта специального предельного состояния (рис.5).

Учитывая условия, показанные на рис.4, при Есл есл > Еп е„, паспорта прочности слоистых систем, описываемых жесткопластической моделью могут иметь вид а и б, при Есл Есл < Еп еП1 паспорта прочности слоистых систем, описываемых упругопластической моделью могут иметь вид б и в. Кроме того, обладая достаточно представительным набором экспериментальных данных, можно по паспорту прочности определить вид нарушения монолитности слоистой системы.

Для конкретного использования необходимо было выбрать лучший упрочняющий раствор из набора: состав на основе эпоксидной смолы ЭИС-1 (в дальнейшем ЭИС-1), полиуретана (ПУ), карбамидной смолы КФ-Ж (КФ-Ж) (табл.3).

Рис.5. Варианты специального предельного состояния слоистых

систем

Таблица 3

Характеристики слоистых систем

N Вид материала Нормальные Касательные Угол

п\п напряжения напряж.(МПа) внутрен

(МПа) при угле при угле него

30° 45° 30° 45° трения,

град.

1 Грунт 8,7 30,0 15,0 30,0 30

2 ЭИС-1 24,4 54,7 42,0 54,7 20

3 ПУ 10,0 24,7 15,2 24,7 33

4 КФ-Ж 4,8 17,0 8,2 17,0 30

5 Грунт - ЭИС-1 2,8 6,4 4,8 6,4 25

6 Грунт - ПУ 1,6 4,0 2,8 4,0 30

7 Грунт - КФ-Ж 3,9 7,8 6,7 7,8 18

С учетом только прочностных свойств упрочняющих растворов, наиболее приемлемым является состав с использованием эпоксидных смол.

Если же сопоставить растворы по предложенному методу и построить паспорта специального предельного состояния (рис.6), то наи-эолее эффективным будет состав на основе карбамидной смолы КФ-Ж.

Такое положение обусловлено тем, что система, образованная грунтом и упрочняющим раствором на основе КФ-Ж работала по упруго-пластической модели, а разрушилась эта система по когезионному механизму в отличие от системы образованной с применением ЭИС-1, которая работала по жесткопластической модели, утратившей монолитность по адгезионному механизму.

Для упрочнения грунтов автором были предложены и защищены авторскими свидетельствами составы, включающие золу-унос, керамзитовую пыль, нейтрализованную кислую смолку (табл.4).

Применение предложенных составов улучшает адгезионные свойства раствора, уменьшает усадочное трещинообразование. Стоимость упрочняющего раствора уменьшается за счет сокращения расхода смолы.

Таблица 4

Составы упрочняющих растворов

Наименование компонентов Количественное содержание

А.с. 883336 А.с. 877051

Карбамидная смола М-19-62 65,2...70,38 62,11...73,8

Зола-унос 24,88...15,18 -

Керамзитовая пыль - 24,84...14,76

Щавелевая кислота 1,20...1,52 1,24...1,67

Нейтрализованная кислая смолка 0,30...0,38 1,86...1,27

Вода 9,00...11,34 9,94...8,49

Установленные нами закономерности прошли экспериментальную проверку.

Было установлено, что наиболее эффективно применение способа предварительного упрочнения грунтов растворами синтетических смол согласно нашему теоретическому обоснованию. На рис.7 приведена технологическая схема упрочнения пород для наиболее характерных ситуаций. В зависимости от вида нарушения, нагнетание упрочняющих растворов по всему контуру производится в следующей последовательности: в первую очередь упрочняется массив, находящийся за зоной нарушения, затем - само нарушение и, наконец, - остальная часть.

Для проведения работ была принята предложенная автором двух-растворная схема нагнетания установкой УПН-1. Результаты работ по упрочнению трещиноватых грунтов заактированы и представлены в приложении.

Известно, что в России в зоне вредного влияния находится более 20 тысяч различных объектов, которым грозит разрушение из-за обра-

Рис.7.Технологическая схема упрочнения грунтов кровли сооружения.

зования провалов, открытия трещин, осушения или подтопления подрабатываемых территорий. Затраты, связанные с ведением работ под охраняемыми объектами постоянно увеличиваются.

Первичной причиной нарушения целостности поверхности подрабатываемых территорий является разрушение грунтов кровли выработок, когда не предпринимаются меры по закладке выработанного пространства. Разрушение кровли реализуется либо немедленно после проведения строительных работ, либо с течением времени по мере снижения прочности обнаженных пород в результате физико-химических процессов. Установлено, что разрушение кровли начинается либо с отдельных вывалов мелко разрушенных пород, либо с трещино-образования и последующего отслоения отдельных блоков. Не исключены случаи, когда оба механизма разрушения кровли реализуются одновременно. В первом случае объем вывалообразования определяется механическими свойствами породного массива, его начальным напряженным состоянием и геометрическими размерами выработки. Прочность слоистого закладочного массива, в этом случае, должна быть такова, чтобы нагрузка, вызываемая массой вывалов, не превышала допускаемую прочность бетона закладки. Расчет допускаемой прочности твердеющей закладки сводится, таким образом, к определению размеров и объемов вывалообразования.

По второму механизму разрушения кровли, ответственным за разрушение является процесс трещинообразования в макрослоистой кровле. Растягивающие напряжения, возникающие в середине пролета кровли при ее вертикальных смещениях, вызывают развитие микро- и макротрещин. Особенно опасным и в этом отношении будут трещины, расположенные в середине пролета и ориентированные по нормали к контуру кровли.

Рост трещин вниз ограничивается контуром кровли. Поэтому, после выхода трещины на контур кровли ее развитие происходит вверх. Согласно механизму торможения Гордона-Кука, если прочность на растяжение поверхности ослабления или контакта слоев не превышает одной пятой прочности на растяжение пород кровли, то впереди вертикальной трещины возникает горизонтальная. Слияние вертикальной и горизонтальной трещин на контакте дает начало процессу отслоения непосредственной кровли под действием собственного веса. В результате роста горизонтальной трещины в кровле образуются два консольно зависающих слоя, предельное равновесие которых можно рассматривать по схеме отрыва слоя от основания. По величине прогиба зависающего слоя и мощности кровли можно рассчитать нагрузку на слой закладочного бетона.

Известно несколько систем разработки с закладкой выработанного пространства, например, горизонтальными слоями с потолко-уступной выемкой, камерная с этажной и подэтажной отбойкой руды, горизонтальными сгк; -и с почвоуступной выемкой, камерностолбовая и др. Каждая из систем требует соответствующего технологического оснащения, однако, в любом случае необходимы такие технологические переделы как приготовление исходных материалов, их транспортирование, дозирование, смешивание, доставка готовой закладочной смеси.

Общими требованиями, предъявляемыми к закладочным бетонам на первом этапе являются:

- минимальное количество вяжущего, нерасслаиваемость в процессе использования, низкая стоимость. В промышленных условиях нами апробированы составы с использованием в качестве вяжущего шла-копортландцемента. Для регулирования сроков схватывания использовали сульфат натрия, соду кальцинированную, хлористый натрий. Для замены части песка в смеси заполнителей использовали хвосты обогащения обогатительной фабрики.

Прошло также промышленную апробацию разработанное нами бесклинкерное вяжущее, получаемое совместным помолом доменного гранулированного шлака, карбидной извести и гипса.

Наиболее эффективным способом улучшения крепления выработок является применение составов для заполнения закрепного пространства. При проведении выработки контакт обычной крепи с масси-

вом грунта, в лучшем случае, обеспечивается с помощью клиньев, забиваемых у замков крепежной рамы и ручной забутовкой закрепного пространства породой. Такой способ распора не предотвращает ослабление и разрушение породного массива и не препятствует деформации крепи.

Отечественный и зарубежный опыт показывает, что обеспечение безремонтного поддержания выработок может быть достигнуто путем заполнения закрепного пространства твердеющими бетонами и растворами. При этом вокруг выработки образуется оболочка, которая равномерно распределяет нагрузку от вмещающих пород на крепь. Для ее создания с успехом могут быть применены разработанные автором составы и технологии их применения.

Перспективными вяжущими являются природный ангидрит, сопутствующий залежам гипса, фосфогипс с добавками, обеспечивающими водостойкость и доломитовая пыль, улавливаемая электрофильтрами при обжиге металлургического доломита, что подтверждено выполненными нами экспериментами.

По нашему мнению, технологически неоправданно транспортирование на поверхность вырабатываемого грунта, который вполне может быть использован для приготовления смесей. На рис.8 изображен общий вид установки для крепления выработки, предложенной нами. Она состоит из скребкового конвейера 1, транспортирующего грунт по верхним перфорированным рештакам 2, вагонетки 3 для заполнителя, оборудованной шнековым питателем 4, вагонетки 5 для вяжущих, оборудованной шнековым питателем 6, загрузочного шнека 7 для загрузки смеси в торкретмашину. Устройство работает следующим образом. Грунт, транспортируемый скребковым конвейером 1, попадая на перфорированный рештак 2, в котором имеются щелевые отверстия, просеивается на вагонетку 3, предназначенную для заполнителей. Крупность заполнителей регулируется размерами щелевых отверстий перфорированного рештака и определяется характеристикой торкретмашины 8. Вагонетка 5 загружается вяжущим веществом.

Для приведения установки в действие включаются одновременно торкретмашина 8, загрузочный шнек 7, загрузочный шнек смеси 4 и загрузочный шнек вяжущего 6. Вяжущее, загрузочным шнеком 6 подается на загрузочный шнек смеси 4. Соотношение между вяжущим и заполнителем поддерживается путем регулирования скоростей вращения шнеков 4 и 6. Сухая смесь загрузочным шнеком 4 подается в торкретмашину 8, которой смесь транспортируется к месту укладки. Увлажнение смеси осуществляется непосредственно перед ее укладкой

Разработанное устройство эффективно по следующим причинам:

- для приготовления смесей нет необходимости доставлять заполнители с поверхности, так как в качестве заполнителей используются

Рис.8. Схема установки для приготовления и транспортирования закладочных смесей

грунты образующиеся при земляных работах;

- за счет предложенного взаимодействия шнековых питателен компоновки оборудования достигается упрощение и непрерывное! действия устройства для приготовления и применения смесей.

Экономическая эффективность достигается за счет упрощения у» тановки снижения затрат на ее монтаж и демонтаж, уменьшения расхс дов на транспортирование заполнителей для приготовления смесей.

Внедрение, экономическая эффективность и перспективы испол! зования твердеющих материалов в подземном строительстве опред< лены следующими документами.

Согласно приказу Минуглепрома СССР № 392 от 12.08.80 г. вь полнена работа по теме "Разработка и внедрение составов на осное местных материалов для возведения околоштрековых полос и заполни ния закрепного пространства на шахтах п.О."Карагандауголь . В сосу ветствии с заданием было разработано и получено промышленным сп< собом комплексное вяжущее на основе термообработанного отвально) шлама Павлодарского алюминиевого завода.

Согласно распоряжению Президиума АН СССР от 28 июня 1982 г. N 10103-1091 в число исполнителей темы № 35 "Исследовать и обосновать параметры и технологию применения комплекса автоматических манипуляторов и машин с непрерывной отбойкой и доставкой руд для условий разработки пологопадающих и крутопадающих месторождений" был включен автор настоящей работы для выполнения раздела "Исследование и разработка эффективных составов для закладки выработанного пространства при добыче крепких руд с применением робото-технического комплекса непрерывной безлюдной выемки". Результаты выполненной работы были использованы при проведении строительных работ на руднике "Яковлевский" Белгородской области.

На основе выполненных исследований и разработок автора начато строительство предприятия мощностью 200 тыс. т. в год, со сметной стоимостью около 8 млн. руб. (цены 1984 г.).

Энергосберегающая технология производства вяжущих привлекла производственное объединение "Карагандарезинотехника", где 27 ноября 1990 г. было рассмотрено и утверждено технико-экономическое обоснование "Малое предприятие по производству бесцементного вяжущего, производительностью 100 тыс.т. в год". В настоящее время С-Петербургским Гипроцементом выполнены под научным руководством автора рабочие чертежи для строительства такого предприятия.

В настоящее время, результаты работы находят применение при научно-технической экспертизе состояния фундаментов аварийных зданий г. Новосибирска, при назначении мероприятий и разработке технологии производства работ для устранения последствий нарушения монолитности конструкций зданий (Новосибирский медицинский институт, Сибирский государственный геодезический университет, гостиница «Северная», объекты государственного предприятия «Новосибирск-стройматериалы» в п. Алексеевка и др.)

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработаны научно обоснованные технические и технологические решения по применению энергосберегающих материалов для упрочнения, закладки и крепления выработок подземных сооружений. Разработан проект стандарта системы показателей качества таких материалов, который позволит назначать вид и свойства бетонов, технологию их изготовления и применения.

2. При реализации разработанной технологии, свойства материалов, входящих в состав слоистых систем наиболее полно описываются при использовании теории прочности О.Мора, согласно которой разрушение материала происходит под влиянием касательных напряжений на площадке сдвига. Для описания экспериментально найденной закономерности целесообразно использовать уравнение х=К+ап1дф, где т - касательная напряжения, сп - нормальное напряжение.

3. Выбор компонентов строительной смеси для разработанной технологии омоноличивания осуществляется построением паспортов прочности на основании экспериментального определения величин: К -коэффициента сцепления, ср- угла внутреннего трения, ар и осж - пределов прочности при растяжении и сжатии.

4. Установлено, что применением упрочняющих растворов возможно преобразование состояния трещиновато-пористых тел, описываемого раздельно-блочной моделью в состояния, описываемые упругой, жесткопластической, упругопластической или упруго-вязкопластической моделями. Монолитная система достаточно полнс может быть описана упругопластической моделью, для которой необходимо соблюдение неравенства

х < Ксл + сгп 'Ъдф сл.

где к^ - коэффициент сцепления материала слоя, фсл - угол внутреннего трения материала слоя.

5. Реализацию разработанной технологии для омоноличивания следует осуществлять методом опережающего упрочнения наклонным!^ анкерами с применением разработанных технологии производства работ, оборудования и упрочняющих составов.

6. Расчет допустимой прочности бетона твердеющей закладка сводится к определению размеров и объема возможного вывалообразо вания в материале окружающим полость, либо к определению возмож ного прогиба в середине пролета отслаивающейся непосредственно!; кровли. Выбор составов твердеющей закладки целесообразно осущест влять, используя методы, принятые в технологии строительных мате

риалов, применяя местные вяжущие материалы, заполнители и добавки - модификаторы.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Горчаков Г.И., Пименов А.Т., Михайловский В.П. Прогноз монолитности отделочного слоя// Бетон и железобетон. -1977,- N 1.-С. 17-20.

2. Горчаков Г.И., Пименов А.Т., Михайловский В.П. Решение задач о монолитности слоистой системы// Бетон и железобетон.-1978,- N6.-0. 9-11.

3. Горчаков Г.И., Пименов А.Т., Михайловский В.П. Метод прогнозирования монолитности отделочного слоя с помощью номограммы: В кн. "Статика и динамика сооружений". Казахский политехнический институт,-Алма-Ата: КПИ,- Вып.7,- 1978..-С. 58-62.

4. Пименов А.Т., Коверт И.И. Предельная растяжимость растворов, армированных волокнистыми материалами//Промышленность сборного железобетона,- ВНИИЭСМ,- Вып.4,- 1980.-С.12-14.

5. Пименов А.Т., Томашпольский А.Л., Соловьев В.И. Улучшение свойств набрызгбетонных смесей и бетонов/ Охрана природы и совершенствование строительного производства: Тематический сборник. -Караганда: КПТИ.-1981.-С. 9-13.

6. Пименов А.Т., Соловьев В.И., Томашпольский А.Л. Испытание и исследование свойств строительных материалов: Учебное пособие. -Караганда: КПТИ,- 1982.-80 с.

7. Пименов А.Т., Блекот В.Д. Оптимизация рецептурно-техно-логических факторов закладочного композита для внутришахтного строительства/Тезисы к научно-технической конференции "Научно-технический прогресс в повышении долговечности зданий и сооружений",- Павлодар,- 1984.-С 32.

8. Пименов А.Т., Блекот В.Д. Выбор составов закладочных смесей для поддержания выработок/ Тезисы докладов к областной научно-технической конференции "Использование побочных продуктов промышленности в строительном производстве с целью экономии цемента и энергоресурсов".- Караганда, 1984.-С. 8-11.

Э.Пименов А.Т., Блекот В.Д. Тампонажные растворы на основе полимеров/ Тезисы докладов к областной научно-технической конференции "Применение многокомпонентных добавок с целью экономии топливно-энергетических и материальных ресурсов и улучшение техноло-

гических и эксплуатационных свойств цементных материалов".- Караганда, 1984.-С.35-37.

10. Пименов А.Т., Пак П.П., Блекот В.Д. Тампонажный раствор для упрочнения пород/ Тезисы докладов к областной научно-технической конференции "Использование побочных продуктов промышленности в строительном производстве с целью экономии цемента и энергоресурсов" .-Караганда, 1984.-С. 18.

11. Пименов А.Т., Блекот В.Д. Тампонажный раствор с использованием зол ТЭЦ/ Тезисы докладов к областной научно-технической конференции "Использование побочных продуктов промышленности е строительном производстве с целью экономии цемента и энергоресур-сов".-Караганда,1984,- С. 21.

12. Пименов А.Т., Блекот В.Д. Композиционные материалы для внутри шахтного строительства на основе побочных продуктов производства/ В сб. "Улучшение технологических и эксплуатационных свойсте строительных материалов и конструкций".- Караганда: КарПТИ, 1984.-С, 23-24.

13. Пименов А.Т., Блекот В.Д., Халяфутдинов М. Опыт применение тампонажных растворов в условиях Донского ГОКа/ Тезисы докладов V республиканской конференции по физико-химии, технологии получения и применения промывочных жидкостей, дисперсных систем и тампонаж ных растворов,- Ивано-Франковск, 1985.-С. 105.

14. Пименов А.Т., Блекот В.Д. Разработка новых составов для за кладки выработанного пространства с целью снижения посадки почвы Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференцт "Повышение эффективности природоохранительных работ в угольно! промышленности",- Пермь, 1986.-С. 67.

15. Пименов А.Т., Орентлихер Л.П., Блекот В.Д. Обоснование ме тода химического упрочнения горных пород в состоянии, описываемог раздельно-блочной моделью// Вопросы крепления и поддержания гор ных выработок в сложных горно-геологических условиях: Тематически! сборник, - Караганда: КПТИ, 1986. - С. 90.

16. Пименов А.Т., Соловьев В.И. Испытание строительных мате риалов для крепления подземных сооружений: Учебное пособие. - Кара ганда, КПТИ,1983. -80 с.

17. Пименов А.Т., Блекот В.Д., Климушкин А.Н., Кононенко А.М Определение сырьевой базы вяжущих для производства закладочны: смесей. Рациональное использование промышленных отходов в регио не: Тезисы докладов межотраслевой научно-практической конференции -Караганда, РИО изд-ва "Газета", ППО "Офсет", 1987 - 80с.

18. Пименов А.Т., Блекот В.Д., Налджан В.В. Выбор твердеющи смесей для внутришахтного строительства// Рациональное использове ние промышленных отходов в регионе: Тезисы докладов межотраслево

научно-практической конференции. -Караганда: РИО изд-ва "Газета", ППО "Офсет", 1987 - С.60.

19. Пименов А.Т., Блекот В.Д., Тинис A.A. Бесцементное вяжущее на основе доменного гранулированного шлака для закладочных смесей/Тезисы докладов научно-технической конференции "Эффективное использование отходов Карагандинской области и технологии строительных материалов и изделий". - Караганда, 1987.- С. 75.

20. Пименов А.Т., Золотарев Г.М., Гельфман М.Х., Чистофоров Г.Е., Самусев В.Ф. Технология производства бесклинкерных вяжущих для твердеющих закладочных смесей// Шахтное строительство,- 1988.-N11,- С.22-23.

21. Пименов А.Т., Самусев В.Ф., Павленко А.И., Кононенко A.M. Составы и прочностные характеристики твердеющих закладочных смесей/ Научн. тр. КНИУИ: Проблемы и опыт выемки пластов с закладкой выработанного пространства в Карагандинском бассейне.-Караганда: КНИУИ, 1989,-С. 38-46.

22. Пименов А.Т. Применение строительных материалов для подземных выработок /Сборник тезисов докладов научно-технической конференции НГАС,- 1997,- С. 8-9.

23. Пименов А.Т. Применение строительных материалов для подземных выработок / Тезисы докладов XV межрегиональной научно-технической конференции КГАСА, 1997,- С. 59-60.

24. Пименов А.Т. Показатели качества материалов для технологии подземного строительства / Тезисы докладов Международной научно-технической конференции - третьих академических чтениях "Ресурсосберегающие и энергосберегающие технологии в производстве строительных материалов".- Новосибирск: НГАСУ, 1997.-Ч. 2,- С.11-13.

25. Пименов А.Т., Ильина Л.В. Технология производства вяжущих для закладочных смесей// Строительные материалы - 1997,- № 9.-С. 1214.

26. Пименов А.Т., Ильина Л.В. Некоторые условия для обеспечения монолитности фундаментов / Материалы всероссийской научно-технической конференции.-Томск: ТГАСУ, 1998.-С. 252-253.

27. A.c. № 670887 СССР. Способ определения предельной растяжимости строительного материала/Пименов А.Т., Михайловский В.П. //B.H.-1979.-N 24.

28. A.c. № 883336 СССР. Тампонажный раствор /Пименов А.Т., Дрижд H.A., Квон С.С., Вальштейн Г.И. и др.//Б.И,- 1981.-N 43.

29. A.c. № 898325 СССР. Устройство для определения физико-механических характеристик строительных материалов/Пименов А.Т., Бойченко В.Г., Ковалев А.Т., Рожнов А.А//Б.И. -1983.-№ 2.

30. A.c. № 1030536 СССР. Тампонажный раствор/ Пименов А.Т., Баймухаметов С.К., Соловьев В.И., Кобзева C.B. и др.// Б.И.-1983.-№ 27.

31. A.c. № 1090879 СССР. Способ упрочнения неоднородной сре ды /Пименов А.Т., Баймухаметов С.К., Мирошниченко Л.В., Блекот В.Д./ Б.И.-1984.-№ 17.

32. . A.c. № 1104299 СССР. . Адгезионный состав для обработа строительных объектов/ Пименов А.Т., Жамбеков Н.И., Журавлев В.П. Торегельдин М.Н //Б.И.-1984.-№ 27.

33. A.c. № 1104300 СССР. Состав для пылеподавления/ Пимено! А.Т., Торегельдин М.М., Мурзахметов С., Журавлев В.П. и др.// Б.И. 1984.-№ 27.

34. A.c. № 1116179 СССР. Состав для пылеподавления/ Пимена

A.Т., Цыцура A.A., Журавлев В.П., Торегельдин М.М. и flp.//B.H.-1984.-N 36.

35. A.c. № 1149612 СССР. Состав для антикоррозионного покры тия/ Пименов А.Т., Абсиметов В.Э., Кутжанова К.Ж., Гольдберг Н.Р. Hi публикуется.

36. A.c. № 877051 СССР. Раствор для укрепления грунтов/ Пиме нов А.Т., Дрижд H.A., Вальштейн Г.И., Роот Э.Г. и др.// Б.И. 1981.-№ 40.

37. A.c. № 673624 Строительный раствор/ Пименов А.Т., Бровков

B.Н., Михайловский В.П.//Б.И.-1979.-№ 26.

38. A.c. № 740722 СССР. Строительный раствор /Пименов А.Т Бровкова В.Н., Михайловский В.П.//Б.И.-1980.-№ 22.

39. A.c. № 761437 СССР. Комплексная добавка в цементну> смесь/Пименов А.Т., Серегин Г.В., Михайловский В.П., Сердюк В.Р. др.//Б.И.-1980.-№ 33.

40. A.c. № 827444 СССР. Способ приготовления бетонной смео Пименов А.Т., Михайловский В.П., Шпаковский В.М., Хицко П.В. и др //Б.И.-1981.-№ 17.

41. A.c. № 896450 СССР. Стенд для определения устойчивост стержня/Пименов А.Т., Михайловский В.П., Рыков А.Д., Коверт И.И. и др //Б.И.-1982.-№ 1.

Подписано к печати 23.10.98 г. Заказ № . Тираж 100 экз. Томск, ул. Партизанская ,15. Издательство ТГАСУ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Пименов Александр Трофимович

ТЕХНОЛОГИЯ ОМОНОЛИЧИВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ РАБОТЫ В

УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕРАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННЫХ

НАГРУЗОК

¿У , > УУ

У® % '

05.23.08. - Организация

^СКОгаГС#6иТЕ^ЬСТВА

ПРОМЫШЛЕННОГО М ГР

^на соис

/ ДЙС,

пени доктора аук

НОВОСИБИРСК 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

С.

ПРЕДИСЛОВИЕ.......................................................................................................5

ВВЕДЕНИЕ...............................................................................................................7

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПРИ ОМОНОЛИЧИВАНИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ..................11

1.1. Условия эксплуатации омоноличивающих материалов............................13

1.2. Практика упрочнения деструктуированных внутренних оболочек полостей..................................................................................................................24

1.3. Применение "закладочных" смесей при омоноличивании строительных конструкций..................................................................................................29

1.4. Опыт укрепления внутренних оболочек полостей набрызгбетоном, заполнением "закрепного пространства" и возведением силовых полос.....33

1.5. Задачи исследований...................................................................................39

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ...........................................................................41

2. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ОМОНОЛИЧИВАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ......42

2.1. Технические свойства смесей до периода структурообразования............45

2.1.1. Удобоукладываемость свежеприготовленной смеси..........................47

2.1.2. Транспортабельность смесей в условиях возведения строительных конструкций специального назначения.........................................................48

2.1.3. Расслаиваемость к моменту формирования структуры.......................49

2.2. Свойства смесей и затвердевающих масс, обусловленные условиями возведения строительных конструкций специального назначения...............51

2.2.1. Способность к гидравлическому твердению........................................51

2.2.2. Способность к твердению в естественной атмосфере подземных выработок................................................................................................53

2.2.3. Ограничения на повышение температуры при твердении смесей......55

2.3. Изменение свойств затвердевших смесей в контакте с внутренними оболочками полостей.................................................................................57

2.3.1. Соотношение прочности бетонов с нарастанием нагрузок со стороны внутренних полостей.......................................................................................57

2.3.2. Прочность в условиях 3-осного сжатия................................................62

2.3.3. Компрессионные свойства затвердевшего массива................................62

2.3.4. Деформативные свойства в связи с возможной посадкой

поверхности..........................................................................................72

2.3.5. Деформативность грунтов в запредельном состоянии.........................73

2.5.6. Стойкость к действию подземных вод.................................................76

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ...........................................................................78

3. РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ВЯЖУЩИХ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ КОНСТРУКЦИЙ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ................................................................................................................79

3.1. Характеристика исходного сырья...............................................................79

3.2. Получение и испытание бесклинкерных вяжущих.................................... 81

3.3. Особенности микроструктуры затвердевшего вяжущего.........................92

3.4. Технология производства вяжущих на проектируемом предприятии.... 105 ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.........................................................................111

4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ УПРОЧНЯЮЩИХ СМЕСЕЙ И ДЕСТРУКТУИРО-ВАННЫХ ВНУТРЕННИХ ОБОЛОЧЕК ПОЛОСТЕЙ....................................112

4.1. Предпосылки к теории омоноличивания внутренних оболочек полостей..............................................................................................................114

4.2. Паспорт прочности для условия "специального" предельного состояния..................................................................................................121

4.3. Основные преобразования системы, описываемой раздельно-блочной моделью....................................................................................................123

4.4. Экспериментальное изучение эксплуатационных свойств упрочняющих растворов...................................................................................................134

4.5. Технология применения упрочняющих растворов..................................148

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.........................................................................155

5. ЗАПОЛНЕНИЕ ПОЛОСТЕЙ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ ОБЪЕКТОВ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ..........................................................................................156

5.1. Нагрузки из слой "закладочного" материала...........................................156

5.2. Несущая способность слоя материала......................................................164

5.3. Определение составов смесей по заданным свойствам..........................176

3

5.4. Технологические особенности применения "закладочных" смесей.......188

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.......................................................................,.191

6. ВЫБОР ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СЛОЯ НАБРЫЗГБЕТОНА, СОСТАВОВ ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ ЗАКРЕПНОГО ПРОСТРАНСТВА И ВОЗВЕДЕНИЯ СИЛОВЫХ ПОЛОС...............................................................192

6.1. Физико-механические свойства................................................................195

6.2. Составы смесей для укрепления внутренних полостей оболочек в контакте со строительной конструкцией........................................................197

6.3. Технология работ по укреплению внутренних полостей оболочек в контакте со строительной конструкцией..............................................................199

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.........................................................................203

7. ВНЕДРЕНИЕ, ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ОМОНОЛИЧИВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ.........................204

7.1. Научно-техническая экспертиза состояния фундаментов аварийных зданий г. Новосибирска............................................................................204

7.2. Применение новых материалов в горнодобывающей промышленности......................................................................................207

7.3. Технико-экономические показатели внедрения закладочных смесей на шахтах и рудниках....................................................................................214

7.4. Перспективные направления исследования и применения технологии омоноличивания при возведении строительных конструкций специального назначения........................................................................................217

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.........................................................................219

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.........................................................................220

ПРИЛОЖЕНИЯ....................................................................................................221

ЛИТЕРАТУРА......................................................................................................225

ПРЕДИСЛОВИЕ

В общем объеме существующих и строящихся промышленных объектов, в значительном количестве представлены сооружения, отвечающие обобщенной модели - строительная конструкция, предназначенная для работы в условиях воздействия неравномерно распределенных нагрузок на ее внешнюю поверхность. В таких сооружениях, при взаимодействии поверхности перекрытий с расположенной выше средой, которая является физически дискретной, неоднородной, анизотропной, возникают силовые воздействия, имеющие в пространстве и во времени случайный характер, что приводит к снижению надежности функционирования всего сооружения в целом. К таким сооружениям относится, например, ряд объектов атомной энергетики и специальных химических производств, которые, как правило, располагают ниже уровня нулевой отметки.

Для технологического решения названной проблемы наряду с созданием новой, более производительной техники продолжают разрабатываться и более эффективные способы, осуществленные с привлечением разнообразных твердеющих смесей и технологий их применения.

Использование твердеющих смесей в названном классе сооружений, до настоящего времени, характеризуется недостатком систематических исследований. Потребность в сооружениях такого класса постоянно возрастает. Причем, помимо требований к прочностным свойствам и устойчивости сооружений, одним из основных является требование удешевления строительства

Обеспечить соответствие всей совокупности требований можно, если использовать технологические решения, приводящие к образованию слоистых систем типа "насыпной грунт-затвердевшая смесь-строительная конструкция". Критерием правильного выбора технологических переделов при этом является сохранение монолитности и соответствие показателям качества таких систем при эксплуатационных нагрузках строительных конструкций.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с координационным планом АН РФ (распоряжение от 28 июня 1982 года № 10103-1091) и тематическим планом Новосибирского государственного строительного университета.

В диссертационной работе предложены следующие основные научные положения, выводы и рекомендации.

- гипотеза о предпочтительности слоистых систем, описываемых жестко-пластической и упругопластической моделями при омоноличивании бетонами строительных конструкций, предназначенных для работы в условиях воздействия неравномерно распределенных нагрузок;

- проект стандарта системы показателей качества бетонных смесей и бетонов для омоноличивания подземных сооружений в трех стадиях состояния: до периода структурообразования, в переходном состоянии от жидкотекучего к твердому, в установившемся твердом состоянии;

- теория и практика применения бетонов различного компонентного состава для объектов специального назначения;

- технология безобжиговых вяжущих и бетонов для производства смесей и крепления подземных сооружений, предназначенных для обеспечения надежного функционирования строительных объектов;

- теоретические основы и нетрадиционная технология упрочнения трещиноватых горных пород.

Предложенные предпосылки и технологические приемы для обеспечения надежного функционирования строительных объектов, состоящих из разнородных по физико-механическим свойствам сложнопрофильных тел развивают теорию оптимального взаимодействия складчатых оболочек со значительными массами неоднородного вещества с нежестко связанными элементами макроструктуры.

Разработаны технологические приемы по обеспечению повышения надежности возведения и эксплуатации объектов специального назначения. Для характерного объекта разработан регламент выбора технологических параметров и оптимизации составов упрочняющих растворов.

Результаты исследований реализованы при сооружении транспортных и технологических тоннелей строительных объектов, находящихся ниже нулевой отметки, воспринимающих значительную нагрузку на их внешнюю поверхность.

Результаты работы использованы также в двух учебных пособиях для ВУЗов по специальностям 0904, 2903, 2906, при чтении специальных курсов по этим специальностям.

Для конкретизации положений диссертационной работы, имеющей целью развитие теории и практики в области технологий возведения сооружений специального назначения, в ее содержательной части приведены лишь технологические решения, имеющие общестроительное значение (на примере строительства транспортных и вентиляционных тоннелей и других объектов, имеющих геометрические очертания в виде сводов различной конфигурации).

ВВЕДЕНИЕ

В современных условиях осуществление и развитие перспективного развития строительства подземных объектов, к которым относятся туннели, линии метрополитена, подземные переходы, фундаменты зданий и сооружений, все многообразие подземных коммуникаций при добыче подземных ископаемых, наряду с другими, остается проблема научно обоснованного технологического обеспечения строительства и эксплуатации подземных сооружений.

Для решения этой проблемы наряду с созданием новой более эффективной техники продолжает разрабатываться более эффективная технология, осуществляемая с привлечением разнообразных строительных материалов.

К таким эффективным технологиям относятся разработка полезных ископаемых подземным способом с закладкой выработанного пространства, применением смесей для заполнения закрепного пространства, использованием на-брызгбетона, возведением околопггрековых полос, упрочнением трещиноватых горных пород и др. Основным требованием, помимо эксплуатационных, предъявляемым к строительным смесям для подземного строительства является низкая стоимость, так как даже незначительное удорожание единицы объема смесей приводит к большим затратам на весь объем добываемых полезных ископаемых.

Закладкой выработанного пространства, помимо более полного извлечения полезных ископаемых, решается и другая не менее важная задача - сохранение подрабатываемой поверхности для землепользования и в ряде случаев сохранение сооружений и коммуникаций, часто имеющих значительную материальную ценность. Сохранение жилого фонда на подрабатываемых территориях, кроме того, способствует ускоренному выполнению правительственных программ, касающихся обеспечения жильём.

И, наконец, применение строительных материалов в подземном строительстве, при правильном их использовании, позволяет повысить безопасность ве-

дения добычных работ за счет повышения пожаробезопасности, снижения вероятности вывалообразований, горных ударов, уменьшению деформаций крепей, лучших условий вентиляции шахт и рудников.

Широкое применение строительных смесей в подземном строительстве характерно для последних десятилетий. Начальное использование материалов характеризуется применением дорогостоящих цементных и гипсовых вяжущих. Однако, потребность в строительных материалах с применением новых технологий строительства подземных сооружений и добычи полезных ископаемых была настолько настоятельной, что подземные строители вынуждено шли на удорожание.

Следующий этап в применении строительных материалов характеризуется широким использованием работ советских и зарубежных специалистов в области технологии строительных материалов. Начался как бы вторичный поиск и разработка бесцементных вяжущих, дешевых заполнителей из отходов различных производств.

В частности этот этап характеризуется изучением и использованием работ Баженова Ю.М., Будникова П.П., Бутга О.М., Волженского A.B., Горчакова Г.И. и многих других представителей школ и направлений [14, 15, 26, 27, 33, 37, 38, 45, 50, 52, 59, 65, 67, 73, 138, 139, 146, 152, 157, 163, 168, 174, 177, 179, 180].

В настоящее время реализация многих целевых программ и перспективных технологий в области строительства подземных сооружений и добычи полезных ископаемых невозможна без разработки строительных смесей специалистами технологами.

Из работ, посвященных разработке и использованию строительных материалов известен перечень материалов, используемых в настоящее время: в качестве вяжущих чаще всего используются цементы, иногда с добавками молотых и немолотых зол и шлаков ТЭС, в качестве заполнителей - местные породы вскрыши, хвосты обогащения, дробленный известняк, породы терриконов, по-

роды карьеров, горная порода, песчано-гравийная смесь, гравий. Иногда находят применение добавки различного назначения.

Существующее положение с применением строительных материалов в подземном строительстве и в горнодобывающей промышленности нельзя признать удовлетворительным. Компоненты смесей, составы назначаются произвольно. Подбор составов ведется случайными методами. Не учитываются специфические условия работы материалов в подземных условиях. Отсутствует промышленная база для производства компонентов смесей, не налажено промышленное производство строительных смесей различного назначения. В частности, неудовлетворительное состояние с производством закладочных смесей для Карагандинского угольного бассейна было выявлено на заседании секции подземной разработки месторождений угля и сланца научно-технического совета Минуглепрома, состоявшегося в июне 1987 г. с участием автора.

Настоящая диссертационная работа посвящена обоснованию и разработке нового направления в технологии производства и применения строительных материалов с учетом эксплуатации их в подземных сооружениях в составе слоистых систем.

Теоретические исследования, проведённые с применением теории прочности О.Мора, положений механики горных пород и подземных сооружений по устойчивости горных массивов и горных выработок позволили разработать основные положения теории слоистых систем, одним из компонентов которых является строительный материал.

Результаты работы позволяют на основе общего подхода к строительным материалам подземных сооружений как компонента слоистой системы обосновать требования к материалам, выбрать исходные сырьевые материалы, назначать рациональные составы смесей различного назначения и технологию их применения, исходя из разработанных показателей качества материалов для подземного строительства.

Теоретические и экспериментальные исследования применены на ми для разработки составов упрочняющих растворов и технологии их применения на Донском ГОКе, для назначения составов закладочных смесей на ру�