Розробка методів прогнозування і попередження зсувів в укосах на підроблюваних територіях - Автореферат

Національна академія наук України Автореферат дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наукРоботу виконано в Інституті гідромеханіки Національної академії наук України. Захист відбудеться 25.04.2002 р. о 14 годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 26.196.01 при Інституті гідромеханіки НАН України за адресою: м. Захищаються результати наукових досліджень в рамках важливої науково-технічної задачі, що полягає у розробці методів забезпечення стійкості укосів з мяких гірських порід на основі вивчення закономірностей зміни фізико-механічних параметрів ґрунтових масивів у схилах та оголеннях під впливом посувань та деформації земної поверхні, викликаних розвитком мульди осідання при підземній розробці пластових родовищ, сейсмічними імпульсами, що генеруються гірськими ударами, транспортом та роботою важких гірничих та будівельних машин. Вивчено механізм втрати стійкості укосом, складеним анізотропними ґрунтами, під впливом факторів техногенної природи. Диссертация посвящена важной научно-технической задаче, состоящей в разработке методов обеспечения устойчивости грунтовых массивов в откосах на подрабатываемых территориях на основании закономерностей изменения физико-механических параметров грунтовых массивов в склонах и обнажениях, обусловленных развитием мульды оседания при подземной разработке, сейсмическими импульсами, инициируемыми горными ударами, а также работой тяжеловесного горного и строительного оборудования.Крім того, на порушення стійкості укосів впливають гірські удари, що викликають сейсмічні імпульси, які у водонасиченому ґрунтовому масиві різко зменшують міцнісні параметри мякої породи, створюють тиксотропне розрідження і сильно збільшують гідростатичний тиск, що призводить до зсувних явищ в укосах Недостатня вивченість негативних впливів підземної розробки, сейсмічних імпульсів, що виникають від гірського удару, динамічних впливів від пересування важких транспортних засобів, різкого зменшення міцнісних параметрів мякої породи при зливових дощах або штучному зволоженні з втратою стійкості укосів не дають можливості правильно оцінити їх напружено-деформований стан, застосувати раціональні інженерні методи забезпечення стійкості укосів в районах розробки корисних копалин, яка по суті викликає деформації і руйнування житлових будинків, промислових і виробничих споруд. Робота виконана автором згідно з планом НДР Інституту гідромеханіки НАН України 1999-2000 р. "Дослідження взаємодії ударних вибухових хвиль з елементами конструкцій і споруд в породному масиві" та НДР "Розробка методів прогнозування напружено-деформованого стану ґрунтових схилів та укосів під дією природних і техногенних факторів" (затвердженою вченою радою ІГМ НАНУ, протокол № 12 від 7 листопада 2000 р.), в яких автор приймав участь як виконавець, а також відповідно до договорів з Сілезьким технічним університетом по розробці протизсувних заходів на поверхні шахт Верхньо-Сілезького вугільного басейну 1996-2000 рр. в яких автор брав активну участь. На основі комплексних експериментально-теоретичних досліджень розробити наукові основи і методики розрахунку стійкості укосів на територіях, що підробляються, з урахуванням негативних впливів деформацій від підземних гірничих робіт, сейсмічних імпульсів, що викликаються гірськими ударами, різких змін міцнісних параметрів при зволоженні і розрідженні ґрунтового масиву від циклічних динамічних впливів на поверхні, розробити ефективні інженерні протизсувні заходи щодо забезпечення стійкості укосів в цих умовах. Вперше встановлені механізми виникнення і розвитку зсувів-потоків в укосах в зоні активного формування мульди осідання на територіях, що підробляються, з урахуванням фізико-механічних властивостей ґрунтів, впливу гірських ударів на основі рішення комплексної задачі по прогнозуванню деформаційних процесів в рамках теорії пружно-пластичних станів і схеми жорстко-пластичного тіла із застосуванням варіаційних рівнянь; встановлено рівень негативних впливів сейсмічних імпульсів, викликаних гірськими ударами, на стійкість укосів; застосовано варіаційний метод розрахунку стійкості укосів з передумовою руйнування грунту у вигляді зміщення частини масиву як жорского елементу відносно іншого по поверхні ковзання з урахуванням анізотропії шарів грунтового масиву; вперше змодельовано гідродинамічні процеси в лоткових умовах для отримання початкових розрахункових даних, на основі яких з урахуванням зміщень і деформацій земної поверхні при підземному підробітку отримані параметри руху зсувів-потоків в межах мульди осідання.У роботі виконано аналіз існуючих теоретичних і експериментальних досліджень по прогнозуванню і забезпеченню стійкості укосів в масивах, що складаються з піщаних, глинистих і змішаних гірських порід, огляд і оцінка чинників, що впливають на втрату стійкості укосів і призводять до зсувних процесів.

Основний зміст роботи