Дисертация
  • формат pdf
  • размер 2,97 МБ
  • добавлен 13 февраля 2017 г.
Нгуен З.Ф. Геомеханическое обоснование конструкции крепи тоннелей метрополитенов в неустойчивых породах при щитовом способе проходки
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, 2016. - 154 с.
Специальность: 25.00.22 - Геотехнология (подземная, открытая и строительная), 25.00.20 - Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика
Научный руководитель: д-р техн. наук, профессор Панкратенко Александр Никитович
Целью работы является научное обоснование конструкции крепи и параметров щитового способа проходки перегонных тоннелей в сложных горногеологических условиях с учетом особенностей деформирования пород в приконтурном массиве для обеспечения безаварийного функционирования подземных сооружений.
Идея работы заключается в учете горно - технических условий строительства тоннелей метрополитенов щитовым способом, включая влияние возникающей в зоне технологического зазора за юбкой щита неоднородности пород и нелинейного характера их деформирования, для обоснования выбора параметров крепи и технологии проходки.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
1. Установлено, что при щитовом способе проходки тоннелей вследствие влияния технологического зазора за юбкой щита в окружающем выработку массиве формируется зона неоднородности, в которой прочностные и деформационные характеристики пород существенно изменяются; это необходимо учитывать при моделировании взаимодействия крепи и окружающего массива для обоснования параметров технологии проходки и выбора конструкции крепи.
2. Выявлено, что в случае заполнения технологического зазора раствором, обеспечивающим вступление в совместную работу крепи и массива непосредственно за юбкой щита, создаются условия для формирования минимальных смещений на контуре выработки, при этом в результате увеличения толщины крепи с 0,2 м до 0,5 м достигается снижение расчетных напряжений в конструкции более чем в 2 раза; также теоретически доказано, что использование при расчете крепи в этом случае сложных нелинейных моделей, учитывающих пластичность пород, нецелесообразно.
3. Установлено, что увеличение расстояния введения крепи в работу от юбки щита вследствие отставания заполнения технологического зазора раствором приводит к росту смещений породного контура выработки в 1,5-3 раза, при этом для расчетного обоснования параметров крепи и технологии проходки следует применять нелинейную упруго - пластическую модель деформирования массива.
Научная новизна работы состоит в:
- разработке новых математических моделей формирования напряженного состояния крепи перегонных тоннелей метрополитена, сооружаемых в сложных горно - геологических условиях, с учетом технологических особенностей проходки выработок, а также деформационных и прочностных свойств материала подземной конструкции и вмещающего массива пород;
- получении новых аналитических решений ряда задач механики сплошной среды о напряженном состоянии многослойного кольца, моделирующего крепь тоннеля, в бесконечной весомой среде, проявляющей свойства линейно - деформируемого, нелинейно - упруго - пластического или упруго-пластического тела с учетом нелинейного изменения их прочностных свойств в зоне неупругих деформаций;
- разработке новых расчетных методик, позволяющих на основе анализа напряженно-деформированного состояния крепи производить обоснованный выбор параметров щитовой технологии проходки, обеспечивающих необходимую несущую способность подземной конструкции;
- изучении новых и уточнении существующих закономерностей формирования напряженного состояния крепи перегонных тоннелей, сооружаемых шитовым способом в массивах, сложенных осадочными породами