Наблюдения проводились за зданием Екатеринбургского цирка рис. 3
Рис. 3. Здание Екатеринбургского государственного цирка
Рассмотрим наиболее длинную консольную железобетонную балку Б-2 общей длиной 18680 мм, состоящую из пролетной части длиной 8680 мм и консольной части длиной 10000 мм. Пролетная часть балки с одной стороны опирается на единственную колонну, проходящую через все этажи и подвал, а с другой стороны вбетонирована в нижнее и верхнее опорные кольца. При строительстве подземного метро буровзрывным способом были обнаружены трещины в железобетонной балке Б-2.
Построим эпюру балки Б-2 (рис.4).
Находим единичные перемещения:
Рис. 4. Эпюра балки Б-2
Вековое уравнение для нашего случая запишется в следующем виде:
Раскрывая детерминант, найдём
где - длина волны ;
m1 - масса опорной части;
m2 - масса консольной части;
E - модуль упругости;
J - момент инерции.
Отсюда получаем квадратное уравнение относительно :
Решив это уравнение относительно , найдём
Согласно найденным значениям характеристических чисел, определим частоты собственных колебаний балки
Каждой из полученных частот колебаний соответствует своя форма колебаний. Первой частоте соответствует изгиб по двум полуволнам с точкой перегиба над средней опорой. Второй частоте отвечает изогнутая ось, симметричная относительно средней опоры (рис. 4).
Выполненное теоретическое моделирование балки Б-2 показывает, что она работает в режиме упругих колебаний.
Для экспериментальных оценок влияния взрывных работ проводились мониторинговые наблюдения (рис. 5), с помощью которых удалось установить, что отмечаемые резкие изменения частоты колебаний от взрывного воздействия обусловлены влиянием параметров и особенностей каждого взрыва, так как низкочастотная часть (соответствующая собственной частоте балки) остается в пределах 6-10 Гц.
Рис. 5. Амплитудно-частотный спектр скорости смещения элементов конструкции северо-западного сектора здания Цирка от взрывных работ
Установлено, что при существующих параметрах буровзрывных работ при строительстве станции метро «Геологическая» несущая балка Б-2 работает в режиме упругих колебаний.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертации дано решение актуальной задачи создания геоинформационной модели по оценке сейсмического воздействия подземных взрывов на консольные конструкции поверхностных сооружений, имеющей существенное значение для строительства метрополитенов.
Основные научные выводы:
1. На основе анализа волновых спектров сейсмических колебаний предложены способы обеспечения сохранности объектов промышленной и социальной инфраструктуры, окружающей источники взрывной рудоподготовки извлекаемых горных пород.
2. Выполнены теоретические расчеты по моделированию режимов собственных и вынужденных колебаний одного из основных несущих элементов уникального здания Екатеринбургского государственного цирка (балки Б-2).
3. Выполнены экспериментальные оценки параметров вынужденных колебаний балок Б-2 при сейсмическом воздействии промышленных взрывов.
4. Показано на основе сравнения теоретических и экспериментальных исследований, что балки Б-2 работают в режиме упругих колебаний.
5. Установлено, что при сохранении неизменными всех остальных горно-геологических условий, в том числе и уровня подземных вод под зданием Екатеринбургского цирка, основные несущие элементы этого здания не изменяют своего состояния.
ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ
Статьи, опубликованные в научных журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией:
1. Анисимов В.М. Геоинформационная система для регистрации и оценки сейсмического влияния промышленных взрывов на объекты окружающей горнодобывающее предприятие инфраструктуры/ А.М.Мухаметшин, И.Р.Камалдинова, А.С.Ведерников, С.С.Панфилов, В.М.Анисимов, М.В.Яковлев, В.М.Крупнов, В.И.Сафьянов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - №8. - 2005.-М.:Изд-во МГГУ., 2006. С. 86-91.
2. Анисимов В.М. Моделирование техногенных возмущений для оценки устойчивости балки Б-2 здания Екатеринбургского цирка/Кадыкова Т.В., А.М.Мухаметшин, А.С Ведерников., В.М.Анисимов, С.С.Панфилов //Горный информационно-аналитический бюллетень. - №6. -.2006.-М.:Изд-во МГГУ., 2006. С.121-129.
3. Анисимов В.М. Использование непрерывного вэйвлет-преобразования для обработки сейсмосигналов, излучаемых подземными взрывами / А.М.Мухаметшин, А.В.Параничев, С.В.Поршнев, В.М.Анисимов, А.С.Ведерников, Сафьянов В.И.//Горный информационно - аналитический бюллетень. - №7. - 2006.-М.:Изд-во МГГУ.- С. 193-199.
4. Анисимов В.М. Влияние буровзрывных работ при строительстве метро на основные несущие конструкции здания цирка/ В.М.Анисимов //Горный информационно-аналитический бюллетень. - №4. - 2007.-М.:Изд-во МГГУ.- С. 68-72.
5. Анисимов В.М. Геоинформатика и ее задачи в свете ГИС/ В.М.Анисимов //Горный информационно-аналитический бюллетень. - №5. - 2008.-М.:Изд-во МГГУ.- С. 106-112.
Статьи, опубликованные в других журналах и материалах конференций