Особенность моделирования многократное обращение к подпрограмме численного вычисления определенных интегралов. В табл. 8 приведены результаты детерминированных расчетов
Таблица 8 К оценке несущей способности системы «Копер фундамент ствол (устье) основание» по фактору устойчивости
|
xC, м |
Номер биарка |
Параметры биарка |
nз |
||||||
|
R1, м |
x01, м |
y01, м |
R2, м |
x02, м |
y02, м |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
30 |
1 |
117,7 |
66,8 |
96,9 |
12,5 |
21,3 |
2,00 |
2,880 |
|
|
2 |
69,2 |
39,3 |
57,0 |
10,9 |
22,6 |
1,1 |
2,836 |
||
|
3 |
52,9 |
30,1 |
43,6 |
9,0 |
24,2 |
0,0 |
2,760 |
||
|
4 |
44,7 |
25,4 |
36,8 |
6,5 |
26,2 |
1,4 |
2,658 |
||
|
5 |
39,7 |
22,5 |
32,7 |
3,0 |
29,0 |
3,4 |
2,551 |
||
|
25 |
6 |
106,2 |
60,3 |
87,4 |
9,7 |
18,6 |
0,4 |
2,377 |
|
|
7 |
61,8 |
35,1 |
50,8 |
8,3 |
19,7 |
0,4 |
2,338 |
||
|
25 |
8 |
46,8 |
26,6 |
38,5 |
6,5 |
21,2 |
1,4 |
2,279 |
|
|
9 |
39,3 |
22,3 |
32,3 |
4,2 |
23,1 |
2,7 |
2,206 |
||
|
10 |
34,7 |
19,7 |
28,5 |
1,1 |
25,6 |
4,5 |
2,153 |
||
|
20 |
11 |
94,7 |
53,6 |
78,0 |
7,0 |
15,8 |
1,2 |
1,929 |
|
|
12 |
54,3 |
30,8 |
44,7 |
5,7 |
16,9 |
1,9 |
1,892 |
||
|
13 |
40,7 |
23,1 |
33,5 |
4,0 |
18,2 |
2,8 |
1,851 |
||
|
14 |
30,8 |
19,2 |
27,8 |
2,0 |
19,9 |
4,0 |
1,812 |
||
|
15 |
15 |
83,2 |
47,2 |
68,5 |
4,2 |
13,1 |
2,7 |
1,520 |
|
|
16 |
46,8 |
26,6 |
38,5 |
3,0 |
14,0 |
3,4 |
1,499 |
||
|
17 |
34,6 |
19,6 |
28,5 |
1,6 |
15,2 |
4,2 |
1,484 |
||
|
12,5 |
18 |
77,4 |
44,0 |
63,7 |
2,8 |
11,7 |
3,5 |
1,338 |
|
|
19 |
43,1 |
24,5 |
35,5 |
1,7 |
12,6 |
4,15 |
1,328 |
||
|
20 |
31,5 |
17,9 |
25,9 |
0,3 |
13,7 |
4,9 |
1,333 |
||
|
10 |
21 |
71,7 |
40,7 |
10,3 |
1,4 |
59,0 |
4,3 |
1,177 |
|
|
22 |
39,3 |
22,5 |
11,2 |
0,4 |
32,4 |
4,9 |
1,187 |
||
|
7,5 |
23 |
65,9 |
37,4 |
54,3 |
0,07 |
8,9 |
5,1 |
1,049 |
Демонстрационные результаты имитационного моделирования призмы выпирания с фиксированным значением xC min приведены в табл. 9.
Поскольку надежность недостаточна, проведено дополнительное моделирование системы с увеличением глубины заложения фундамента до 3,5 и 4,0 м. Соответствующие уровни надежности составляют 0,933 и 1,00.
По аналогичной схеме проведено имитационное моделирование оснований шахтных копров, расположенных вблизи откосов, и оснований с поверхностями ослабления (рис. 8).
Таблица 9 Коэффициенты запаса устойчивости
|
0,820 0,838 0,839 0,840 0,850 0,859 0,860 0,865 0,876 0,877 0,886 0,889 0,893 0,900 0,904 0,909 0,911 0,919 0,922 0,932 0,935 0,942 0,943 0,948 0,957 0,961 0,966 0,969 0,970 0,972 0,973 0,980 0,980 0,984 0,988 0,992 0,994 0,999 0,999 1,000 1,002 1,010 1,010 1,016 1,019 1,019 1,024 1,025 1,030 1,035 1,036 1,038 1,039 1,047 1,048 1,049 1,050 1,053 1,056 1,058 1,060 1,062 1,062 1,064 1,067 1,073 1,078 1,081 1,083 1,086 1,093 1,095 1,097 1,100 1,100 1,105 1,110 1,110 1,113 1,114 1,115 1,115 1,116 1,117 1,118 1,118 1,120 1,121 1,123 1,130 1,130 1,130 1,133 1,139 1,142 1,145 1,147 1,155 1,155 1,158 1,160 1,164 1,165 1,166 1,167 1,170 1,178 1,186 1,191 1,197 1,197 1,210 1,234 1,244 1,247 1,247 1,250 1,252 1,254 1,255 1,261 1,271 1,274 1,294 1,297 1,299 1,302 1,303 1,310 1,318 1,333 1,350 1,357 1,378 1,457 |
|
|
Надежность 0,711 |
Рис. 8. Построение линий скольжения в откосе с поверхностью ослабления: минимальный коэффициент запаса устойчивости 1,04; надежность 0,59
4.3. Оценка оседаний системы «Копер фундамент ствол (устье) основание», сопровождающих формирование мульды сдвижения вследствие дренирования грунтовых вод
Методика расчета максимальных оседаний мульды сдвижения при понижении уровня грунтовых вод (мульды депрессии) применительно к строящимся и эксплуатируемым подземным объектам разработана проф. Ю. И. Яровым. Для определения надежности оседания системы «Копер фундамент ствол (устье) основание» вследствие формирования воронки депрессии использована откорректированная программа УГГУ «MULDER». Особенность коррекции состоит в цикличной имитации исходной модели, учитывающей развитие воронки депрессии во времени. О целесообразности такого подхода свидетельствуют следующие данные об оседаниях и надежности (нормативное предельно допустимое оседание составляет 0,08 м): Rd 25 м, S0 0,023 м, надежность 1,0; Rd 50 м, S0 0,046 м, надежность 1,0; Rd 100 м, S0 0,088 м, надежность 0,997; Rd 500 м, S0 0,101 м, надежность 0,997.
Исследования, выполненные в рамках четвертой главы с реализацией имитационного моделирования надежности оснований шахтных копров в системе «Копер фундамент ствол (устье) основание» с учетом ее отличительных особенностей, позволили сформулировать второе и третье защищаемые научные положения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертации решена задача оценки надежности оснований шахтных копров в системе «Копер фундамент ствол (устье) основание», имеющая существенное значение при проектировании и строительстве надшахтных сооружений и зданий.
Основные результаты диссертации состоят в следующем.
1. Доказана возможность, целесообразность и универсальность имитационного моделирования для оценки надежности оснований шахтных копров.
2. Установлены пути совершенствования методов получения информации, отражающей нестабильность массива, слагающего основание шахтных копров, нагрузок и воздействий на основания, характеристик конструкционных материалов.
3. Разработаны обобщенные методики оценки надежности оснований по несущей способности и деформациям по методу Монте-Карло в системах «Копер фундамент ствол (устье) основание», предусматривающие генерацию физико-технических характеристик грунтов оснований, нагрузок и воздействий по универсальному закону распределения Грамма-Шарлье или Эджворта и экспоненциальному закону; показателей перегрузки и условий работы сооружения по левому и правому срезанным нормальным распределениям в «трех-сигмовом» интервале; плотности и удельного веса грунтов, характеристик конструкционных материалов и геометрических параметров конструкций по нормальному закону.
4. Установлено, что геомеханическая надежность системы «Копер фундамент ствол (устье) основание» должна проверяться дифференцированно по характеру передачи нагрузок от копра, окружающих зданий и сооружений на основание и устье ствола с учетом степени асимметрии нагружения.
5. Разработана методика оценки несущей способности оснований шахтных копров по фактору устойчивости по системам (пучкам) криволинейных поверхностей скольжения (ограничивающих призмы выпирания или скольжения), составленных из двух сопряженных круглоцилиндрических поверхностей, имеющих равную производную в точке касания.
6. Реализованы имитационные модели оценки надежности оснований шахтных копров в системах «Копер фундамент ствол (устье) основание», в т. ч. в геомеханических ситуациях, отражающих отличительные особенности систем «Копер фундамент ствол (устье ствола) основание».
7. Разработаны модели, алгоритмы и программы для проведения имитационного геомеханического анализа оснований шахтных копров, в т. ч. исходной табличной и графической информации нормативного характера.
8. Результаты выполненных исследований предназначены для организаций и предприятий, ведущих проектирование, строительство и эксплуатацию шахтных копров на подземных рудниках, шахтах и подземных сооружениях различного назначения.
9. Результаты диссертации направлены проектным организациям г. Екатеринбурга: ОАО «Уралгипроруда», ОАО «Уралгипрошахт».
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ
1. Таиров, Т. Н. Оценка надежности оснований шахтных копров по методу Монте-Карло [Текст] / Таиров Т. Н., Половов Б. Д. // Известия вузов. Горный журнал. 2008. № 3. С. 73 81;
2. Таиров, Т. Н. Оценка надежности оснований подземных частей высотных зданий и городских подземных сооружений, возводимых открытым способом [Текст] / Т. Н. Таиров // Материалы Уральской горнопромышленной декады, 3 13 апреля 2006 г. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2006. С. 20, 21.
3. Половов, Б. Д. Оценка надежности оснований шахтных копров [Текст] / Б. Д. Половов, Т. Н. Таиров // Проектирование, строительство и эксплуатация комплексов подземных сооружений: труды II Международной конференции, г. Екатеринбург, 22 24 мая 2007 г. - Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2007. - С. 58 60.
4. Таиров, Т. Н. Имитационное моделирование оснований шахтных копров [Текст] / Т. Н. Таиров // Материалы Уральской горнопромышленной декады, 14 23 апреля 2008 г., г. Екатеринбург. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2008. С. 104, 105.