автореферат диссертации по строительству, 05.23.15, диссертация на тему:Влияние горнопроходческих работ на деформацию массива и осадки земной поверхности

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

На правах рукописи

ПОДГОРНЫЙ

Олег Владимирович

ВЛИЯНИЕ ГОРНОПРОХОДЧЕСКИХ РАБОТ НА ДЕФОРМАЦИЮ МАССИВА И ОСАДКИ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

05.23.15 — Мосты и транспортные тоннели

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических паук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

1992

Работа выполнена на кафедре искусственных сооружении и гидравлики Киевского автомобилыю-дорожного института.

Научный руководитель — доктор технических наук Ю. Н. АЙВАЗОВ.

Официальные оппоненты: доктор технических наук К. П. БЕЗРОДНЫЙ;

кандидат технических наук, доцент

В. В. свитин.

Ведущая организация — Управление «Киевметрострой».

Защита состоится » . . . . 1992 г.

в . . часов . . минут на заседании специализированного совета Д. 114.03.04 в Петербургском институте инженеров железнодорожного транспорта по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский проспект, д. 9, аудитория 3-237.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке института.

Автореферат разослан » . 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета Д.114.03.04

кандидат технических наук И. М. ЧЕРНЕВ А

'ОССМГ'.СКЛЯ ..

БИБЛИОТЕКА _1_

__ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Сооружение метрополитеиов-одна из технически сложных отраслей совремешюго строительства. Особенности эксплуатация, связан-1шо с подземными условия;.;!!, требуют выполнения строительных работ с особенно высоким качеством. 'Это становится особенно актуальным при строительстве метрополитенов в условиях плотной городской застройки, когда дата малейшие осадки земной поверхности могут пртести 1С иоврездешш различного рода сооружений и коммуникаций, расположенных как на поверхности земли, так и в толще.

В настоящее вреыя к вопросам охраны окружающей среды предъявляются повышенные требования. Подземные сооружения, являясь элементами такой среды, должны органично вписываться в нее. Те отрицательные явления, которые оказывает процесс сдвкдения горных пород на окружающую среду, долган быть сведены к минимуму. А продолжаться процесс деформирования массива макет достаточно длительное время. Так, в глинистых грунтах, процесс оседания длится иногда 2-2,5 года и более.

Обоснованное применение горнотехнических и строительных защитных мероприятий позволяет предохранить расположенные на подрабатываемой территории- транспортные сооруненкя,линии наземных и подземных коммуникаций, а такле производственные, общественные, шише здания от повреждения, - которые могут парусить их , нормальную эксплуатацию. .

Разработка цробле™ сохранения городской застройки при строительстве подземных сооружений включает.,в себя:

- изучение характера и особенностей одвиаекия горных' пород и земной поверхности при подземных разработках;.

- исследования взаимодействия наземных к, подземных соору-кений с массивом пород; \ -

- определение мер защиты сооружений от влияния горних разработок.

Прогнозировакие деформаций поверхности земли во времени открывает возможность для более правильного ресения вопроса о выборе способа производства работ, а такие предусмотреть технические мероприятия по предотвращению повреждений, что в конечном итоге позволит сэкономить трудозатраты, материалн, денешше средства и время.

Целью работа является развитие методов расчета, позволяющих с необходимой для практики качественной и количественной достоверностью и точкостьы оценивать развитие деформированного состояния земной поверхности и грунтового массива в зоне подземного сооружения как кругового,так и некругового очертания в процессе его строительства и эксплуатации.

_Основная идея работы состоит в том, что на формирование

перемещений в массиве, в том числе и на его поверхности, оказывают влияние не только деформативные характеристики слагающих его пород, но и технологическая последовательность выполнения всех проходческих и строительных работ.

Задачи исследования:

- разработка механической модели деформирования массива

при проведении выработки, учитывающей реальные условия строительства подземного сооружения;

- создание математической модели, учитывающей конкретные размеры поперечного сечения сооружения, продвижение забоя, последовательность ведения работ, реологические свойства породы;

- разработка инженерного алгоритма оценки развития во времени деформированного состояния массива и земной поверхности.

Методы исследования. Работа вкличаег:

- аналитические решения задач подземной геомехшшки с использованием положений математической теории упругости на базе аппарата санкций комплексного переменного и конформного отображения

областей;

- учет продвижения забоя, последовательность выполнения работ, и реологических свойств массива на основе применения принципа Вольтерра.

- сопоставление результатов, полученных по предложенной методике с данными теоретических исследований и натурных наблкдений;

- выполнение практических расчетов и оценка результатов при многолетнем наблюдении за сдвижением земной поверхности на линиях Киевского метрополитена.

__Основные научные положения, выносимые на защиту:_

1. Величина перемещения как в массиве пород, так и земной поверхности, при проходке выработок глубокого заложения существенно зависит от нескольких основных определяющих факторов:

- сжатия'породного ядра впереди забоя, вызванного проявлением опорного давления;

- перемещения контура выработки у забоя, вызванного раскрытием • очередной заходки длиной . && и снятием с ее контура существовавших там напряжений;

- перемещения контура выработки после сооружешш обделки в период закрытия строительного зазора до полного включения обделки в совместную работу. .

2. При определении деформаций земной поверхности весьма важным является учет влияния продвижения забоя, так как формирование напряженно-деформированного состояния массива пород в значитель- , ной мэре происходит у торца выработки- в зоне забоя и впереди его.

3. При расположении подземных выработок з грунтах, проявляющих реологические свойства, нообходил учет изменения напряженно-деформированного состояния массива'во времени. Пргеем, как показывают практические расчеты, доля реологической деформации для инженерно-геологических условий строительства Киевского метрополитена монет достигать 10...15$ от суммарной.

Обсснована необходимость совместного учета продвпаония забоя и реологических свойств породы.

4. Анатпэ деформированного состояния массива и развития по-рекэгданий поверхности земли при проходке шработок различно!! формы позволяет отмоткть следующие осиовшс закономерности:

- с уволмчзнием коэффициента поперечной деформации уг.'-онь-паатся вертикальные перемещает зег.ноД позсрхпости и увеличиваются горизонтялыше;

- на величину перемещений оолсо суцсствэнно влияние увеличения пролета выработок, чем со высоты;

- при глубине выработки, прсвыиаэдей 15...20 значений со приведенного радиуса с_ { погрешность в напряжениях на линии земной поверхности при зш?но в расчетной схеме полуплоскости на тяжелую плоскость не превышает 53?;

- из-за развития опорного давления снимаемые при раскрытии очередной заходкн напряжения на 10.. .35;"2 превш:аат их уровень, соответствуйте состоянию ненарушенного массива пород на достаточном удалении от выработка, вне оз зош влияния;

- строительство подземных сооружений, предусматривающее по технологии проходку пилоттоннелей или иное нарушение массива на предзабойном участке, уменьшает дополнительное опорное давление, однако приводит к большим суга¡арным смещениям в массиве. ,

5. Влияние формы поперечного сечения наработки на распредэло- ! ние напряжений к перемещении ощутимо сказывается только на сравнитель но небольшом удалении от нее. Так, в массива на расстоянии от центра выработки большем, чем 2 ее приведенных радиуса распределение напряжений и перемещений практически не отличается от распределения напряжений и перемещений для выработки любой другой «орлик имеющей адекватные размори поперечного сечокяя.

С. Пру; сооружении трс/хсводчатах станция глубокого зашг.еняя

для инженерно-геологических условий Киевского метрополитена проходка пилоттонналей вызывает дополнительную осадку земной поверхности - до,30$ от оо суммарной величины.

__Обоснованность и достоверность наутаый положешт, выводов_

- адекватностью расчетной модели реаш.нш.1 условиям деформирования массива при производстве работ;

- удовлетворительным совпадением аналитических решений с практическими данными многочисленных наблвденш, а также с теоретическими результатам!, известными в научной литературе;

- применением строгих методов исследований на основе достижений теорш! упругости ( вязкоуирутости).

__Научная новизна работы:

- предложен аналитический подход для определения совместного влияния продвижения забоя и реологических свойств массива на развитие осадок земной поверхности;

- разработан принципиально новый алгоритм оценки развития осадок поверхности, зависящих от ряда природных и технологических факторов;

- выполнены постадийные расчеты осадок поверхности при сооруже> нии трехсводчатых станций метрополитена в г. Киеве.

_Практическая значимость, работы состоит в разработка инженерных методов расчета дая определения перемещений земной поверхности при строительство подземного сооружения о' учетом влияния продвижения забоя в широком диапазоне иккенерно-геологических услоеий.

Реализация работы. Теоретические положения, методика расчета нашш применение при проектировании, и строительстве Сырецко-Печерской и Куреневско-Красноармейской линий Киевского метрополитена.

Апробация работы., Основные научные положения и отдельные раздели диссертационной работы докладывались и получили одобрение на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Киевского автомобильно-дорожного института в 1983-1992г., на семинаре кафедры "Тоннели и метрополитены"ПИИТа в 1991г.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в трех работах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, приложения и списка литературы. Общий объем-152 страницы, 51 рисунок, 14 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАНУШ.

В первом раздело приведен обзор теорий сдвижения горных пород и описаны основные метода изучения перемещений как в горном массива, так и земной поверхности-лабораторные,натурные , аналитические.

РазЕивая учение о сдвшенш: пород, известный представитель отечественной маркшейдерской науки И.М.Бахурин создал школу исследователей, которым принадлежат выдающиеся научше результаты в этой области. В основу учения о сдвижении были положены данные фактических наблэдений, относящихся к различным горно-геологическим условиям. Большое значение в изучении Болроса о сдвижении горных пород принадлежит трудам С.Г.Авершина, в которых на основании обширного экспериментального материала установлены определенные функциональные зависимости и заложены основы теории сдвижения пород. В своих исследованиях он впервые применил законы теории пластичности к установлении характера и величины сдвижений в толще пород и на земной поверхности.

На основе многочисленных наблюдений, проводимых ВНШ.Я и ВНИИГом совместно с Декмотростроем и Ленметропроектом, при проходке станционных и перегонных тоннелей было произведено сравне-

Ш1в известных методов расчета величин максимальных оседаний земной поверхности в пределах мульда, разработанных Ю.Л.Лимановым и С.Н. Сильвестровым, с данными натурных инструментальных измерений. Проведенные сравнения показали во всех случаях хорошее соответствие названных расчетных методов натуре, вслодствии чего эти методы были приняты за основу в дальнейших исследованиях, и после проведения некоторых математических преобразований, направленных на упрощение и сокращение вычислений, рекомендованы для проектирования.

Большой объем проведенных натурных наблюдений на строящихся линиях и станциях позволил применить для расчета перемещений и деформаций земной поверхности в любой точке мульда метод типовых кривых. Типовые кривые оседаний, наклонов и кривизны, построенные на основании полученных натурных данных, позволили представить в табличной форме соответствующие (функции распределения названных перемещений и деформаций в главных сечениях мульды.

Вопросам изучения сдвижения горных пород посвящены такке работы А.Г.Акимова, В.И.Артюкова, К.Я.Безродного,В.Будрыка, Е.А.Де-мешо.В.Н.Зекшсева.М.А.Иофиса.С.Кнотте, Г.Кратча.Л.С.Лапидуса.В.Г.Лар ченка,Е.Л^твшшшина,Ю.Лыткенса,Р.А.11уллера,С.Г,Мандрикова,Г.В.Молсд-цова,Ю.А.Морозош,О.Нимчика,И.А.Петухова,В.Ф.Подакова,В.В.Путятина, А.Салустовича,П.В.Степанова, В.А.Ходоша.А.Г.Шадрина и др.

Нсвые возмо;шости для оценки осадок" земной поверхности открываются благодаря становлению и развитию новой научной дисциплины-механики подземных сооружений, в создание которой существенный вклад внесли Ш.М.Айталиев, Н.С.Булычев, Н.Н.Фотнева и другие исследователи. .

__Во втором_разделе_дано описание механической модели деформирования массива, приведена постановка и решение задачи оп-

ределения перемещения в массиве для выработки произвольного сече- ; ния, приводимой к эллиптической, когда с ое контура снимаются компоненты начального напряженного состояния.

При проведешш выработки в массиве пород происходит наруые-1ше естественного равновесного напряженного состояния и перераспределение существующих напряжений в массиве до начала проходческих работ. Это, в первую очоредь, приводит к возникновению деформаций , распространяющихся от окрестности выработки до земной поверхности. При проходке протяженной выработки непосредственно к участку обнажения (участку ноподкрепленной выработки) примыкают участок готовой обделки (или временной крепи) и предзабойный участок. Как обделка, так и естественное заполнение ядра на предзабойном участке, являются в определенной мере связями, накладываемыми на контур выработки, поэтому на участке обделки неизбежно появление контактных напряжений ц с концентрацией на ее головных кольцах, а на предзабойном участке- возникновение дополнительного опорного давления £ концентрирующегося у границы этого участка с обнаженном. Первопричиной возмущения дефорьадпй в массиве возле протяженной выработки является снятие с ее контура существующих .напряжений в пределах очередной раскрываемой заходки. Из-за наличия над забоем концентрации опорного давления снимаемое поле напряжений должно превосходить бытовое, имевшее место в массиве до начала проходческих работ.

Рассматривая протяженную выработку как бесконечную полость в массиве пород, можно выделить составляющие перемещения поверхности земли Ц в точке А , находящейся в плаче на расстоянии от начала раскрываемой заходки длиной и на расстоянии у от продольной оси выработки:

а) перемещение и (Ь Д^у)' вызываемое опорным давлением на предзабойном учасгке;

б) перомещошю И^^д^у) поверхности, вызываемое снятием с контура выработки в пределах заходки & 6 напряжений р ;

в) поромещоние от начала закрытия строительного зазора до полного шслючегсм обдешш в совместную работу

Результи[1упо(оо перемещение земной поверхности в точке А над подзешшм сооружением определится зависимостью

В качестве модели породы рассматривается наследственная вязко-упругая среда, что дает возможность воспользоваться положенпя-ми теории упругости с последующим применением принципа Вольтерра.

Известно, что влияние формы поперечного сечешш выработки на распределение напряжений и перемещений существенно сказывается только на сравнительно небольшом удалении от нее, так в продолах ее зоны влияния на расстоянии от выработки большем, чем 2 ее пролета, распределение напряжений и перемощений в массиве практически по отличается от распределения напряжений и перемещений для выработки любой другой применяемой в подземном строительстве формы, имеющей такой же пролот и высоту. Поэтому для большей универсальности модели и упрощешш алгоритма определения перемещении земной поверхности производится замена контура произвольной выработки с пролетом Ь и высотой /? на достаточно простой и сравнительно удобный эллиптический контур с полуосями соответственно ь/2 и ь/2 • Сказанное дает возможность для постановки и решения задачи нахождения перекещешш в массиве использовать конформно о отображение области вне эллиптической выработки на внутренность единичного круга.

Как известно, область вне отверстия произвольной формы, ограниченного выпуклой гладкой или кусочно-гладкой кривой Г , конформно отображается на внутрешшю область, ограниченную окружностью ¿Г с единичным радиусом, с помощью преобразования:

, |£| <-1. ( 2 )

Для выработки эллиптического поперечного сечения, заменяющей реальную выработку,

; ( 3 ) C|=JЧ±- . (4)

•1 ¿4 * Ч

Для произвольной точки А на линии земной поверхности модуль и аргумент преобразовшшой области выраааются соотношениям:!

^"ТтГ ; (5)

' (Ь-Ь)рЦ-Н-Ь (6 )

причем величина £ является вещественным псмгояштелышы корном ¡кубического уравнения

2(Н-Ь)[(Нг-Ьг) + 1£(у'-н?п ,

(ь + ь)2 л~ (л+ь;3

кь-ь)г(Уп+н>г) _ п (гп>1). (7) (ь + ь)' • 1 " 7

Начальное гравитационное поле в массиве пород характеризуется следующим распределением напряжений:

ГД8 У. - плотность массива пород;

Ж - действительная координата произвольной точки массива; А= . - коэффициент бокового давления; - коэффициент Пуассона порода. Далее рассматривается решение первой основной задачи плоской теории упругости, когда в зоне обнгшзния( неподкрепленный участок тоннеля} с контура выработки снимаются компоненты начального напряженного состояния, при следующих граничных условиях

+ + на Г • ( 8 )

на г' .

В результате решения задачи перемещена в произвольной точке массива находятся по формулам

8&и* = х-Ми ¿п р - н.?[х[ь-ьи) + ь + \и1со$е-

V. /+ ге ■>

-^-«.(ь-хы-^ь-^рспе]?-~Ь [-щ^)■ ^(Ь- ШР-*¿>'' ;

- (Ь - А Н) - Ь - > И ] 5т 29 +

( ю )

где б - модуль сдвига породы; - вещественная постоянная; сГ J 5 - соответственно вещественная и мнимая части выражения

ь-ь-(ь + и)Гг' (п)

В качестве практических примеров приводятся графики перемещений 1ЛХ и иы прп проходке выработок .различного поперечного сечения.

—В_т£етьем разделе_ рассматривается влияние продвижения за-

боя на перемещение контура выработки и осадку земной поверхности.

Для учета влияния продвижения забоя и определения перемещений вдоль тоннеля используются функции влияния продвижения забоя, полученные Ш.Н.Айвазовым, которые учитывают положение забоя по отношении к рассматриваемому сеченшэ протяженной выработки, величину раскрытия заходки, специфику самого забоя. Вводится допущение о том, что характер деформации однотипных участков подзомного сооружения, полученной б результате решения соответствующей плоской задачи, остается неизменной в пределах этих участков. Влишше забоя сказывается лишь на количественной оцешео- все компоненты перемещений в поперечных сечениях выработки изменяются пропорциональ-| но некоторому множителю, учитывающему прежде всего удаление этга сечений от забоя.

Окончательною значения перемещений находятся путем умножения функции влияния забоя на соответствующие величины перемещений, полученные при решении плоской задачи

их~и, Ф ; и^йу-Ф, (12)

где Ф = с£> + сЦ + сЦ - функция влияния забоя, учитывающая влияние торца полости, при этом:

- величина, определяющая перемещение в заданной точке, от раскрываемой заходки;

фг - величина, которая определяет перемещение в той же точке от раскрытия всех последующих;

4> - величина, определяемая деформацией ядра впереди забоя.

Учитывая сравнительно небольше длины заходок, которые, как правило, раскрываются при проходке выработок, можно определенно функции влияния выполнить несколько приближенно - через среднее значение дополнительного опорного давления, снимаемого с контура Еыработкн при раскрытии заходки. Величина этого давления находит-

ся по формуле

- (0,5т) ■ м

V ' ( 13 )

где £(гп) - функция, которая определяется в зависимости от отношения дшнш заходки &£ к радиусу выработки Я ( рис.1.)

т

/•</1- т2

и, соответственно,

т = л <?//? ; с* = ^ - V» • » $'т(&.х)-С1(сАх) -ес>£(с<.х)- ¿¡(сАх) ■

( 14 )

( 15 )

М = £п (6* + Ф<А+2) ( 16 )

^т)

1.2

1.0 0,8 0,6 0,4 0,2

___

---

// "Ж ' . ■—"

- \)=.0,4 -----^ « 0,3

/

(

т

о

Рис. I. График 5/т)- функции при различном значении коэффициента Пуассона.

Тогда

Ф, - (7* 9,Р) ¿Гу ;

1 17 ) ( 1Ь )

9ср(<-21). (19)

Приведенные зависимости позволяют оценить деформированное состояние массива при проходке одиночной выработки. При проходке нескольких близко расположенных выработок окончательное перемещение находится путем суперпозиции.

В четвертом разделе изложены методы и результаты экспериментальных наблюдений за сдвияениями земной поверхности в инженерно-геологических условиях строительства Киевского метрополитена.

Для измерения оседаний и горизонтальных смещений производилась высокоточная нивелирная и теодолитная съемка, причем начальные ( нулевые) измерения выполняют до проходки подземного сооружения. По результатам натурных наблюдений получены графики оседаний, горизонтальных сдаижений поверхности земли на различных стадиях проходки подземных выработок по линиям установки реперов.

Для сопоставления прогнозируемых осадок и натурных измерений построены поперечники по трассе Сырецко-Печерской линии метрополитена от ст. "Золотые ворота" до ст."Выдубичи".

В пятом разделе устанавливается влияние реологических свойств породы на величину осадки земной поверхности.

Как показывают исследования Ш.М.АЙталиева, В.Т.Глушко, Н.Е.Ержанова, М.И.Розовского и ряда других авторов, для оценки реологии массива пород весьма эффективно макет быть использована феноменологическая линейная упруго-наследственная теория. Для связи напряжений и перемещений в этой теории используется уравнение наследственной ползучести

у'га,1)£(с)</г] (20,

В качестве ядра интегрального оператора в правой части использу-

ется слабо сингулярная спецфг/нкция Ю.Н. Работнова. :

При решении задач механики используется известный принцип Еольторра, в соответствии с которым наследственные свойства среди / в паком случае - породы / могут быть учтены путем замени упругих констант - модулой упругости и сдвига, а таюло коэффициента Пуассона - соответствующими интегральными операторами. Обняв зависимости для перемещений имеют вид

= T*)bh £пр -T*(b-Xh)(Hacose+ -^¿f- cos2&)р-"" ( 21 )

_т^¿bh S'cos e + 5\¡n в _ T^p(b COS0+M¿. cos20)_

- (b~Xh)(H0 5'- S'pcose + -A S"psin&)] + J)'(¿)'

« - Tz¿(b - Xh}( И „sin9 + Jlf sin 29)p + 22 + T*bh S"CDS9'2S^'n0 + T\p(b^h)(HDSÍnO + MfsinW)-

где

( 23 )

i

7"¿- ' *t ■ I ' г or > 'з

2aL* ■ г PG¿ ' * 2at«+xt\

функции временных интегральных операторов упругой наследственности,

, ^t " 0001 та ЭДусхелшпвшш.

. п Х(1-2*е). V í-2llv

)

G>t j íf¿ - соответственно операторные модуль сдвига и констан-:а Мусхелшпвшш.

Y з X а « . у _ 1-2Л -у

Х<~ 2(1 + 1.) ' ' V Х>{ 24

где у - упруго-1.!Тновенное значение коэффициента Цуассона;

х - реологическая константа. В качество призера, иллюстрирующего характер измвиошш во вымени функций интогралышх операторов Т* .в таблицах 1-2 приведены значения Т*/Тд при различном £ соответственно для пластического оуглинка ( =0,30, р =0,32, X =0,15), пластичной глины ( \>0 =0,35, р =0,40, % =0,1).

Таблица I.

Изменение функций временных операторов для пластичного суглинка.

Время сутки т,'/ г,- т;/г; ф:

0 I 10 30 365 со I 1,161 1,283 1,356 1,522 1,907 I 1,097 1,165 1,205 1,299 1,515 1 1,205 1,354 1,444 1,665 2,208

Таблица 2.

Изменение функций временных операторов доя пластичной глшш.

Время сутки г,'/К' т'/т;

0 I 10 30 365 оо I 1,091 1,149 1,176 1,245 1,35 I 1,062 [,097 1,115 1,156 1,225 1 1,113 1,179 1,217 1,297 [,43!>

Расчеты показывают, что реологические свойства породы влияют на перэраспредолешхе во времени деформированного состояния в окрестности выработки значительно менее ощутимо, чем продвижение забоя, связанное с ее проведением.

__В_щможении_2аются рекомендации по определению осадок земной поверхности при поэтапном сооружении трехсводчатых станций глубокого зало.тания Киевского метрополитена.

Рекомендации разработаны применительно к традиционной технологической схеме сооружения пилонных и колонных трехсводчатых станций метрополитена в спондиловых глинах Киевского яруса, включающей следующие последовательно выполняемые работы:

а) проходку в пределах станции перегонных тоннелей - пилот-тоннелей будущих путевый станционных тоннелей;

б) проходку сродного пилоттоннеля;

в) сооружение путовых станционных тоннелей;

г) сооружение среднего станционного тоннеля;

д) раскрытио проемов.

Расчетные положения рекомендаций распространяются на станции, имеющие над шелыгой свода тоннелей не менее чем 5-мэтровую толщу спондиловой глины.

Рекомендации позволят' учитывать любую последовательность как проходки пилоттоннелей, так й сооружения путевых и среднего станционных тоннелей.

При расположении одиночной круговой выработки на глубине Н компоненты перемещения земной поверхности определяются по формулам, следующим из ( 9 ) - ( II ) при 6 = Л = /?

— 2 г ( 25 )

где ¿Г0 - усредненнач по всэл толще над станцией (выработкой)

пдотность породного массива; Н - глубина залояения центра поперечного сечения выработки;

- радиус поперечного сечения выработки ( рис.2.); г - расстояние от центра поперечного сечения выработки до произвольной точки земной поверхности; 6 - угловая координата произвольной точки земной поверхности.

Рис.2. Расчетная схема при определении осадок над станцией.

Для угловой координаты 6 и полярного радиуса Т произвольной точки земной поверхности, отстоящей на расстоянии от продольной оси выработки, справедливы очевидные соотношения

/*/<#■ (26) Эти соотношения позволяют определить компоненты перемещений для любой точки земной поверхности, находящейся на расстоянии у слева и справа от продольной оси выработки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Диссертация является законченной научно-исследовательской работой, в которой дано новое реиение задачи прогнозирования осадки земной поверхности и определения перемещений в массиве пород при строительство подземных сооружений как кругового, так и не кругового очертания в широком диапазоне ин&енерно-геологичЕСКих условий.

В результате проведения теоретических исследований и их сопоставления о натурными измерениями ссноешо итоги выполненной работы, отратающне ео главные научные и практические результаты, могут быть сведены к следующему:

I. Величина перемещения как в массиве пород, так и земной поверхности, при проходке выработок глубокого залоления сущзствошю зависит от нескольких основных определяющих факторов:

- сжатия породного ядра впереди забоя, вызванного проявлением опорного давления, при этом доля деформации, вызванная этим фактором, составляет до 20$ от суммарной;

- перемещения контура выработки у забоя, вызванного раскрытием очередной заходки длиной д и снятием с ее контура существовавших там напряжений, причем доля этого фактора составляет

45...55%;

- перемещения контура шработки после сооружения обделки в период закрытия строительного зазора до полного включения обделки в совместную работу, цри этом доля упомянутого фактора составляет до 35$.

-202. При определешш деформаций земной поверхности весьма важным является учет влияния продвижения забоя, так как формирование напряженно-деформированного состояния массива пород в значительной мере происходит у торца выработки - в зоне забоя и впереди его.

3. Выявлено, что при расположении подземных выработок в грунтах, проявлявдих реологические свойства, необходим учет изменения напряженно-деформированного состояния массива во времени. Причем, как показывают практические расчеты, доля реологической деформации для инженерно-геологических условий строительства Киевского метрополитена может достигать 10...15$ от суммарной.Обоснована необходимость совместного учета продвижения забоя и реологических свойств порода.

4. Анализ деформированного состояния массива и развития перемещений поверхности земли при проходке выработок различной формы позволяет отметить следующие основные закономерности:

- с увеличением коэффициента поперечной деформации уменьшаются вертикальные перемещения земной поверхности и увеличиваются горизонтальные;

- на величину перемещений более существенно влияние увеличения пролета выработок, чем ее высоты;

- при глубине выработки, превышающей 15...20 значений ее приведенного радиуса С.у погрешность в напряжениях на линии земной поверхности при замене в расчетной схеме полуплоскости на тяжелую плоскость не превышает 5%;

- из-за развития опорного давления снимаемые при раскрытии очередной заходки.напряжения на 10...35$ превышают их уровень, соответствующий состоянию ненарушенного массива пород на достаточном удалении от выработки, вне зоны ее влияния;

- строительство подземных сооружений, предусматривающее но

технологнл проходву пилоттонкелеЗ пли :шое карупеппо массива на продзабойпом участка, уменыяаот дополнительное опорное давление, однако приводит ;с баи-ели су:--'лр:пг/, сменюклян в массиве.

5. Установлено, что влитие формы псперочюто сочешгя выработки на распределение иавршнвй к аорзксздашй oiçyna'o сказнвает-ся только на сравнительно пзболы-см удалека от ноо. Так, в массиве на расстоянии от центра зшраАоткз болхсем, чем 2 ео приг-одаиишс рада уса распределение напряжений и перетеканий практически не отличается от распределения напряжений л перокспгш'Д для выработки ллбой другой фотаа, имеющей адекватные р.агмэрп попорэчного со чеши.

G. В результата просздегшх Tccporawcirac нсследовсакИ л сопоставления с натуриля! далта-л установлено, что при сооружении трзхсводтатнх ста'шдй глубокого залоло'кя для икженерно-гослоглчзс-глх условий Киевского метрополитена пролиц:а пидоттошшлей вызывает дополнительную осадку земной поверхности - до 30$ от ео суммарной ггллтлш.

7. Внбэдош аналитические зсвпспмстп п шс.с-нерный алгоритм, позволяющие отразить в расчете реологические, структурные свойства породи д технологкчесгсга факторы.

8. Разработаншо рекомопдацли по определении осадок земной поверхности прп строительстве подземных сооружений, включая трохсводчатыэ станции метрополитена глубокого заложения, могут быть рекомендованы для использования з шшшорной практике.

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Подгорный О.В. Осадки земной поверхности при строители? -зс перегонных тоннелей метрополитена ( на укр.лзнко) /В кн. Авто-моб. дороги и дорожное строительство, I98o.-3jni.36.-G. 60-85.

2. Псдгошый О.В. Влияние раскрытая забоя и его про,движение

на перемещение контура выработки ( на укр. языке) / В кн.:Автомоб. дороги и дорожное строительство, 1985.-Вып.37.-С.64-67.

3. Подгорный О.В. Осадки земной поверхности при раскрытии эллиптических выработок ( на укр.языке)/ В кн.: Автомоб.дороги и дорожное строительство, 1987.- Вып.40.-С.43-47.

Подписано к печати 25". 08.92 Ойъен'- 1,37 п.л.

Печать офсетная Бумага для множит.апп. Формат 60x84 I/I6 Тираж 100 экз^ Заказ 83&, Бесплатно.

Тип. ПИИТА I9003I,Санкт-Петербург, Московский пр.,9