Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Геоинформационная модель по оценке сейсмического воздействия подземных взрывов на консольные конструкции поверхностных сооружений Анисимов Вячеслав Михайлович

Геоинформационная модель по оценке сейсмического воздействия подземных взрывов на консольные конструкции поверхностных сооружений
<
Геоинформационная модель по оценке сейсмического воздействия подземных взрывов на консольные конструкции поверхностных сооружений Геоинформационная модель по оценке сейсмического воздействия подземных взрывов на консольные конструкции поверхностных сооружений Геоинформационная модель по оценке сейсмического воздействия подземных взрывов на консольные конструкции поверхностных сооружений Геоинформационная модель по оценке сейсмического воздействия подземных взрывов на консольные конструкции поверхностных сооружений Геоинформационная модель по оценке сейсмического воздействия подземных взрывов на консольные конструкции поверхностных сооружений Геоинформационная модель по оценке сейсмического воздействия подземных взрывов на консольные конструкции поверхностных сооружений Геоинформационная модель по оценке сейсмического воздействия подземных взрывов на консольные конструкции поверхностных сооружений Геоинформационная модель по оценке сейсмического воздействия подземных взрывов на консольные конструкции поверхностных сооружений Геоинформационная модель по оценке сейсмического воздействия подземных взрывов на консольные конструкции поверхностных сооружений Геоинформационная модель по оценке сейсмического воздействия подземных взрывов на консольные конструкции поверхностных сооружений Геоинформационная модель по оценке сейсмического воздействия подземных взрывов на консольные конструкции поверхностных сооружений Геоинформационная модель по оценке сейсмического воздействия подземных взрывов на консольные конструкции поверхностных сооружений
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Анисимов Вячеслав Михайлович. Геоинформационная модель по оценке сейсмического воздействия подземных взрывов на консольные конструкции поверхностных сооружений : диссертация ... кандидата технических наук : 25.00.20 / Анисимов Вячеслав Михайлович; [Место защиты: Ур. гос. гор. ун-т].- Екатеринбург, 2008.- 134 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/602

Содержание к диссертации

Введение

1. Физические аспекты взрывного разрушения горных пород 7

1.1 .Концепция развития буровзрывных работ на подземных рудниках 7

1.2. Физико-технические основы взрывной подготовки горных пород к выемке 8

1.3 .Реакция массива горных пород на мощные технологические взрывы 17

1.4.Взаимосвязь сейсмичности с мощностью массовых взрывов и режимом ведения взрывных работ 24

2. Вопросы геоинформационного обеспечения сейсмобезопасной технологии ведения взрывных работ 31

2.1.Оценка негативного воздействия промышленных взрывов действующего горнодобывающего предприятия на его инфраструктуру под землей и на поверхности 31

2.2. Особенности действия взрывных работ на охраняемые массивы горных породи промышленные сооружения 39

2.2.1. Общие закономерности взрывного процесса в горных породах 39

2.2.2. Общие закономерности сейсмического действия взрыва 44

3. Геоинформационные системы 61

3.1.Задачи, решаемые с помощью геоинформационной системы 61

3.2. Автоматизированная система контроля горного давления (АСКГД) 66

3.3.Геоинформационная сейсмоакустическая система мониторинга на локальных участках горного массива 69

3.4.Монопараметровая геоинформационная система для мониторинга гидрогеодеформационного поля земли 74

3.5.Исследовательская геоинформационная система на базе геофизических методов 76

4. Теоретические основы использования геоинформационной системы для контроля и анализа экспериментальных данных 85

4.1 .Основные уравнения свободных колебаний систем и определение частоты колебаний балки Б-2 85

4.2. Использование симметричных систем с симметрично расположенными массами 104

4.3.Собственные колебания систем с бесконечно большим числом степеней свободы 106

4.4.Теоретическая модель сейсмометрических измерений в геоинформационной системе 116

Заключение 123

Список используемых источников 125

Приложение 130

Введение к работе

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Большой объем (до 80%) извлекаемых горных пород добывается с помощью энергии взрыва взрывчатых веществ (ВВ). Значительная часть энергии взрыва расходуется на сейсмический и ударновоздушноволновой (УВВ) эффект, который сопровождается повреждениями зданий и сооружений, расположенных в непосредственной близости от взрыва.

Оказываемое взрывами сейсмическое воздействие на здания и сооружения на поверхности является весьма существенным. С целью снижения вредного сейсмического влияния взрывных работ необходимо ограничить массы заряда ВВ в единичной ступени мгновенно взрываемого заряда, изменить величину замедлений между ступенями или взаимного расположения зарядов в разных ступенях и т.п.

Особенно большое значение приобретает оценка сейсмического воздействия в условиях строительства метрополитенов.

Так, при строительстве Свердловского метрополитена сотрудники лаборатории горной геофизики ИГД УрО РАН неоднократно регистрировали сейсмический эффект от взрывов практически по всей трассе метро. Было показано, что наблюдаемые смещения не всегда находятся в допустимых пределах. По нашим наблюдениям за влиянием взрывных работ на здание цирка города Екатеринбурга администрацией города было предписано дать экспериментальные оценки этого влияния, что обусловливает актуальность наших исследований.

Объектом исследования является сейсмическое воздействие взрыва в подземных условиях на прилегающие здания и сооружения.

Предметом исследования является волновое воздействие взрыва на балки городских сооружений

Цель работы: оценить влияние взрывных работ при проходке подземных горных выработок на консольные конструкции поверхностных сооружений.

Идея работы: оценить возможное сейсмическое влияние взрыва на поверхностные сооружения.

Методы исследования: теоретический анализ и обобщение влияния взрывных работ на поверхности сооружений, исследование на модели в лабораторных условиях, измерения на поверхностных сооружениях.

Основные защищаемые научные положения:

  1. Установлено, что основное воздействие подземных взрывов на консольные нагрузки выражается в увеличении амплитуды колебаний.

  2. Допустимым для безаварийной работы является режим упругих колебаний консольной балки.

  3. Установлено, что при существующих параметрах буровзрывных работ при строительстве станции метро «Геологическая» несущие консольные балки работают в режиме упругих колебаний.

Научная новизна работы заключается в следующем:

Установлено, что безаварийным режимом работы является режим упругих колебаний.

Разработана геоинформационная модель по оценке сейсмического воздействия подземных взрывов на консольные конструкции поверхности сооружений.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в работе, подтверждается:

представительностью и надежностью исходных материалов исследований сейсмического эффекта от взрывных работ в разнообразных горно-геологических условиях урбанизированной территории Среднего Урала;

- теоретическими результатами моделирования;

- сопоставимостью данных теоретических и экспериментальных исследований непосредственно на балках Б-2 здания цирка.

Практическое значение работы заключается: в оценке состояния основных несущих элементов здания или сооружения с помощью сейсмометрических измерений вынужденных колебаний этого элемента под воздействием колебаний от промышленных взрывов. При этом обеспечивается контроль за безопасностью эксплуатации зданий и объектов.

Реализация результатов работы. Результаты исследований автора использованы при разработке рекомендаций по безопасной эксплуатации уникального здания Екатеринбургского государственного цирка.

Апробация работы.

Результаты, основные положения и выводы доложены на нескольких научных симпозиумах «Неделя горняка» (МГТУ, г. Москва, 2004, 2005, 2007 и 2008), на седьмом международном симпозиуме «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях» (г. Белгород, 2003), и др.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 10 работ, в том числе 5 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 134 страницах машинописного текста, и также включает 36 рис. 5 табл., список литературных источников из 39 наименований, приложения.

Физико-технические основы взрывной подготовки горных пород к выемке

Научно обоснованный выбор параметров буровзрывного способа рудоподготовки на открытых разработках предложен в работе Б.Р. Ракишева [1]. Главной задачей здесь является обеспечение высокопроизводительных горных машин необходимым объемом взрывной горной массы с гарантированной степенью дробления и связностью.

Основные параметры взрываемого блока массива пород - его геометрические размеры (L, В, Н), структурные характеристики (трещиноватость, гранулометрический состав естественных отдельностей в массиве [(р(хі), р(х2), ... р(Хг)], средний диаметр естественных отдельностей de), упругие (плотность р, скорость звука с, коэффициент Пуассона v) и прочностные (предел прочности на сжатие асж, предел прочности на растяжение dp) свойства пород блока, прочностная характеристика среды в условиях взрывного нагружения Рс.

Важнейшие параметры источника энергии взрыва ВВ - пространственное размещение зарядов ВВ во взрываемом блоке (диаметр d0 и длина lj заряда в скважине, длина заряда h над уровнем подошвы уступа, длина незаряженной части скважины /г, длина перебура /„, длина воздушного промежутка hB. п. линия сопротивления по подошве уступа W, расстояние между скважинами а, расстояние между рядами скважин ар) (рис.1), характеристики ВВ (плотность Рвв скорость детонации Д, начальное давление продуктов детонации (ПД) Рн, масса заряда т в скважине), схема и время замедления между разновременно взрываемыми группами зарядов ВВ т.

Основные характеристики взорванной горной массы - ее геометрические размеры (ширина развала ВР, ширина отброшенной части развала В0, высота развала в месте его пересечения с линией откоса Н ; высота развала у линии отрыва Hi максимальная высота развала Нр), гранулометрический состав fp fri), р (хг) Р (хп)] коэффициент разрыхления кр пород в развале, размещение фиксированных элементов блока Gfyb, z0 в развале.

Взаимоувязка между перечисленными параметрами взрываемого блока массива пород, источника энергии взрыва ВВ и взорванной горной массы может быть установлена на основе использования известной модели разрушения горных пород [1]. В соответствии с этой моделью, разрушение массива крепких горных пород и образование развала при взрыве скважинных зарядов разделяют схематически на три стадии [1]. На первой стадии мощная волна сжатия, сформированная после практически одновременной детонации заряда ВВ, сжимает, раздавливает и переводит в текучее состояние слой породы на контакте продукты взрыва — среда. Размеры образовавшейся при этом зоны сжатия (раздавливания) всецело зависят от давления, развиваемого ПД, прочностных и упругих свойств породы [1]. Далее от границы зоны раздавливания распространяется зона радиальных трещин. Размеры этой зоны зависят от трещиноватости массива пород, их физико-механических свойств, передачи энергии ВВ в волну напряжений и времени их воздействия на среду и расширяющихся газообразных продуктов взрыва. Процесс вначале мало отличается от явлений, сопровождающих взрыв в безграничной среде, но взаимодействие волны сжатия со свободной поверхностью приводит к более интенсивному дроблению пород.

Эта стадия кратковременная, но здесь расходуется большая часть энергии ВВ и осуществляется основное разрушение взрываемого блока, камуфлетная полость цилиндрической формы достигает предельного объема [1].

На второй стадии, вследствие влияния свободной поверхности, нарушается осесимметричное развитие взрывной полости. Участок породы, ограниченный с одной стороны зоной радиальных трещин, с другой — зоной трещин, идущих от свободной поверхности, разрушается под совокупным действием волновых процессов и ПД. Продукты взрыва доразрушают отбиваемую часть массива и сообщают ей дополнительную кинетическую энергию. Хотя скорости, приобретенные частицами в волне сжатия и растяжения, имеют важное значение, главным определяющим фактором на этой стадии является действие оставшихся в полости продуктов взрыва [2]. Третья стадия — инерциальный разлет породы в поле силы тяжести, образование развала взорванной породы.

Рассмотренная и приведенная в работе Ракишева Б.Р. схематизация разрушения массива пород позволяет применять при определении зон разрушения различные методы, учитывать различные факторы и критерии, характерные только для конкретных стадий взрыва.

Из уравнения (1.2) следует, что прочностная характеристика зависит как от сжимаемости, так и от предела прочности породы на раздавливание. Выражение в скобках представляет собой безразмерную величину, учитывающую условие всестороннего динамического нагружения среды действием взрыва ВВ. Оно показывает, во сколько раз увеличивается сопротивляемость пород разрушению в ближней зоне взрыва при всесторонней динамической нагрузке. Эта характеристика различна для разных видов пород и определяется их механическими и упругими свойствами.

Особенности действия взрывных работ на охраняемые массивы горных породи промышленные сооружения

Потенциальная энергия ВВ за весьма короткий промежуток времени (около 3 мс) преобразуется в кинетическую, носителем которой являются газообразные, продукты взрыва (ПВ), выполняющие при расширении полезную работу и возбуждающие в окружающей среде сейсмические и иные волны. Вследствие ударной реакции ПВ о стенки зарядных камер в породе начинает распространяться волна возмущений. Непосредственно вблизи зарядов это может быть ударная волна, однако по многим оценкам радиус действия ударных волн при взрыве химических ВВ в твердой среде весьма мал — ударная волна быстро вырождается в упруго-пластическую волну сжатия с относительно пологим фронтом, большей длительностью и меньшей, чем в ударных волнах, скоростью распространения. Волна сжатия, распространяясь, вызывает в среде в зависимости от ее свойств хрупкое или пластическое разрушение. Радиус действия упруго-пластических волн в десятки раз превышает радиус заряда. В дальнейшем по мере снижения давления в процессе распространения этих волн они переходят в упругие, т. е. не вызывающие остаточных деформаций среды. Такие волны распространяются далее с постоянной скоростью, которая зависит от свойств среды, типа волны и т. д. [6].

При взрывании вблизи открытых поверхностей волновая картина взрыва осложняется появлением волн, отраженных от таких поверхностей. Они создают в среде напряжения, обратные по знаку сравнительно с прямыми волнами. Поскольку горные породы имеют сопротивления растяжению значительно меньше, чем сжатию, отраженные волны могут вызывать разрушения на гораздо больших расстояниях от заряда, чем прямые [б].

При оценке действия взрыва в твердой среде вокруг заряда схематично выделяют различные зоны в зависимости от природы происходящих при этом основных процессов. Для скальных пород выделяют зоны вытеснения, дробления, трещинообразования и упругих деформаций [6].

Зона вытеснения (полость) образуется в непосредственной близости к зарядной камере. В пределах этой зоны среда находится под воздействием гидростатического сжатия ПВ. В скальных породах при взрыве сосредоточенного заряда радиус зоны вытеснения ограничивают 2,5 радиуса заряда [6].

Далее выделяют зону дробления, разрушения в которой вызываются напряжениями сжатия в волне, превышающими предел прочности породы, и давлением ПВ, проникающих в трещины. Породы разрушаются в условиях неравномерного трехосного сжатия. Внешняя граница зоны может располагаться от центра сосредоточенного заряда на расстоянии около десяти его радиусов [6].

На более дальних расстояниях (до 100 радиусов сосредоточенного заряда) выделяют зону трещинообразования. Этот процесс обусловлен воздействием растягивающих и сдвиговых тангенциальных напряжений в отраженной волне в близи открытых поверхностей и движения ПВ к этим поверхностям [6].

Далее выделяют зону упругих деформаций, в которой все параметры материала среды не изменяются. А так как переход от зоны трещинообразования к зоне упругих деформаций постепенный, то иногда выделяют переходную зону микротрещин. В зоне упругих деформаций влияние взрывов проявляется в виде сейсмического воздействия, опасного при определенном уровне интенсивности для сооружений на поверхности или в глубине массива пород или для устойчивости откосов в этом массиве [6].

При постановке и решении конкретных задач управления взрывом должны быть определены основные энергоносители - ПВ или волновое поле. Так, при оценке характера распределения в пространстве выбрасываемой взрывом породы (взрывы на выброс, развал и разлет при взрывах рыхления) кинетическая энергия передается среде в основном от ПВ. В зоне трещинообразования в скальных породах энергия волн вызывает начальное раскрытие трещин, затем под давлением ПВ происходит движение породы в сторону открытой поверхности, в процессе которого продолжается развитие трещин, т. е. кусковатость взорванной зоны определяется действием обоих рассматриваемых носителей. Положение границ зоны трещинообразования в глубине скального массива определяется действием прямой, а вблизи открытой поверхности - отраженной волны. Сейсмическое действие взрыва целиком определяется его волновым полем. Определение основного энергоносителя позволяет успешно применять аналитические (обычно полуэкспериментальные) методы решения задач защиты охраняемых .объектов при взрывах.

Эта формула относится к случаю плоских волн, однако в приближенных расчетах согласно данным А.Н Ханукаева может использоваться также для сферических и цилиндрических волн в зонах трещинообразования и упругих деформаций [б].

Размеры зоны трещинообразования во внутренних точках скальных массивов определяются возникающим при взрыве трехосным напряженным состоянием среды, обусловленным совместным действием радиальных и тангенциальных напряжений на фронте проходящих волн сжатия. При этом, как следует из формулы (3.15), при (л = 0,1-5-0,4 (реальный диапазон для скальных пород) ау = 0,1ч-0,6. В таких условиях по данным работы [10] предел прочности среды приближенно равен его величине для одноосного напряженного состояния. Граница зоны трещинообразования в участках массива у открытой поверхности определяется величиной растягивающих радиальных напряжений в отраженной волне. Известно, что волна, распространяющаяся при взрыве в твердой среде от заряда до границы трещинообразования в участках массива у открытой поверхности, определяется величиной растягивающих радиальных напряжений в отраженной волне [6].

Автоматизированная система контроля горного давления (АСКГД)

Развитие геоинформационных систем в другом направлении — с целью обеспечения геодинамической и экологической безопасности - началось в 70-80-х годах двадцатого века [30]. Тогда в ряде научно-исследовательских и проектных организаций страны велись широкомасштабные работы по созданию автоматизированных геомеханических систем для долговременных наблюдений за напряженно-деформированным состоянием массива горных пород. В первую очередь опытная эксплуатация таких систем планировалась на удароопасных месторождениях (Североуральск, Таштагол, Норильск, Кировск, Джезказган) [30]. Спроектированная для рудников МЦМ автоматизированная система контроля горного давления (АСКГД) представляется наиболее полной по функциональным возможностям. АСКГД отнесена к классу сложных систем со стохастическим характером функционирования. Поэтому решение широкого спектра задач, возникающих на этапах проектирования, создания, эксплуатации АСКГД и ее компонентов, требует использования конструктивных математических методов, базирующихся на результатах теории вероятностей и математической статистики. Наиболее перспективными методами анализа систем такого класса являются методы математического моделирования, основанные на отображении посредством модельных программных систем процессов функционирования исследуемого объекта с целью получения оценок его вероятностно-временных характеристик. Практическое использование методов математического моделирования АСКГД на уровне, когда оно является составной частью технологии проектирования и разработки системы, требует создания развитых проблемно-ориентированных программных средств, обеспечивающих не только возможность формирования адекватных и эффективных в вычислительном отношении моделей, но удобных и доступных для практических приложений [31].

В методологическом отношении математическое моделирование АСКГД базируется на отображении процессов функционирования системы и ее компонентов с использованием категорий и отношений теории сетей массового обслуживания общего вида и теории дискретных систем. При разработке 111111МАСКГД особое внимание было уделено [31] - полноте и естественности изобразительных средств - в пакете обеспечивается возможность описания различных сторон поведения системы, лежащих в рамках информационных моделей; - повышению уровня детализации математических моделей - в пакете при отображении процесса функционирования каждого компонента АСКГД практически отсутствует ограничение на используемый уровень детализации; - организации эффективных в вычислительном отношении машинных экспериментов с моделями - в пакете реализованы средства управления экспериментами и планирования экспериментов; - получению обоснованных оценок характеристик и показателей качества функционирования системы - в пакете реализованы корректные методы вычисления вероятностно-временных характеристик и статистической обработки результатов машинных экспериментов с моделями АСКГД: усреднения, стратификации, спектральный, автоковариации, регенеративный, марковской и диффузионной аппроксимации; - сокращению сроков разработки математических моделей АСКГД (в пакете реализованы экономные средства описания моделей на базе входного языка пакета, развиты средства автоматической отладки программных моделей, разработана система документирования модельных экспериментов).

Достоинством пакета МАСКГД является наличие в нем специализированного языка описания моделей, который обеспечивает описание процессов функционирования АСКГД, планов машинных экспериментов с моделями, множеств оцениваемых параметров и показателей качества функционирования системы, типов выходных документов. Это обеспечивает концептуальное единство моделей, построенных средствами пакета, снижает трудоемкость разработки и модификации моделей, уменьшает объем программирования 1, 33]. Важное самостоятельное значение имеет система автоматизированной отладки моделей. Данная система обеспечивает обнаружение, анализ и обработку запрещенных ситуаций, возникших в процессе выполнения машинных экспериментов. В зависимости от типа обнаруженной запрещенной ситуации система отладки выбирает различные решения: исправление ошибок и продолжение эксперимента с сохранением траектории модели, продолжение эксперимента с выбором некоторой произвольной траектории модели, прерывание эксперимента [31].

Введение специализированного языка моделирования и системы автоматизированной отладки моделей в состав МАСКГД отвечало представлениям о структуре средств математического моделирования и обеспечивало возможность разработки моделей в сроки, согласованные с потребностями проектировщиков и разработчиков АСКГД.

Таким образом, пакет МАСКГД является сложной программной системой, объединяющей в себе аналитическую и имитационную базовые системы моделирования АСКГД. Опыт практического использования пакета для моделирования вычислительной сети АСКГД показал, что пакет является эффективным инструментальным средством, которое обеспечивает решение практических задач проектирования и разработки АСКГД [31].

Использование симметричных систем с симметрично расположенными массами

Теория любых измерений занимается изучением закономерностей измерений, и строится она с использованием математических моделей тех составляющих, которые участвуют в процессе измерения и оказывают влияние на результат измерения. В процессе измерения выделяют следующие основные компоненты: объект измерения - носитель измеряемой величины, средство измерения и среда, в которой происходят измерения. Поэтому теория таких измерений оперирует математическими моделями (описаниями) указанных выше компонентов измерительного процесса. Относительно математической модели среды отмечено, что среда характеризуется дискретным набором величин, ее характеризующих: температура, влажность, давление, запыленность и т.п. Обычно средство измерения создается таким образом, чтобы перечисленные величины в определенном диапазоне их измерений не влияли на получаемый результат [18].

Далее, под математической моделью величины предложено понимать ее описание математическими средствами. Кроме того, сейсмометрические измерения на балке Б-2 являются детерминизированными величинами, т.е. скорости сейсмических волн однозначно определяются их причинно-следственными связями с другими величинами [36].

В измерениях свойство детерминированности проявляется в том, что при повторении измерений поведение детерминированной измеряемой величины остается неизменным. Здесь можно выделить построенные величины, функции, последовательности. Так как в нашем случае имеет место функциональная зависимость, рассмотрим следующую детерминированную величину.

В данной работе используются лишь модели, получаемые по интегральному преобразованию Фурье в виде амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) средства измерения (рис. 35) и фазо-частотной характеристики измеряемой величины. Чаще всего мы получаем амплитудно-частотный спектр зарегистрированного сигнала (рис. 36) в виде набора частот сигнала, зарегистрированного нашей геоинформационной системой.

Для механических колебательных систем (МКС) весьма чувствительной характеристикой для оценки их состояния являются их диссипативные параметры [20]. Из истории развития техники известно, что диссипативные характеристики гораздо более чувствительны по сравнению, например, с упругоинерционными, к конструктивным изменениям и могут быть использованы для диагностики объектов [23].

Как уже отмечено выше, диагностика и идентификация МКС осуществляются в основном по вектору вибрационного состояния. Однако в связи с недостаточным совершенством измерительной аппаратуры (речь идет об ультразвуковых системах) ошибки измерения вектора вибрационного состояния оказываются того же порядка, что и ожидаемый эффект. Поэтому приняты более точные фазочастотные методы измерения, основная погрешность в которых не превышает 0,0001. При этом принято [20]., что фазовый угол механического импеданса (ФМИ) есть острый угол между вектором импеданса диссипативного элемента и мнимой осью, т.е. угол между внешним возмущением и скоростью смещения. Такое представление фазового угла соответствует аппаратурной реализации электромеханической аналогии «сила — ток». Измерение ФМИ дает возможность наиболее полно использовать преимущества точных аппаратурных методов получения информации.

При этом отметим, что в соответствии с рекомендацией [33] для характеристики изменения скоростей сейсмических волн в зависимости от изменений состояния контролируемого элемента в конструкции здания цирка нами использован известный ряд Котельникова.

В заключение необходимо отметить следующий фундаментальный результат, приведенный в монографии СМ. Скоробогатова [12]. Здесь выполнен весьма основательный анализ практического существования «...более или менее равномерной сети наклонных трещин по длине и по высоте тонкой стенки» каждой из балок, приведенных на рис 36 (а, б). Указаны вероятные причины их возникновения. Физической основой теории СМ. Скоробогатова и развиваемого им принципа информационной энтропии в механике разрушения инженерных сооружений и горных пластов является установленная им условно-нормализованная иерархия в трещинообразовании и вложенной блочности в прочностной структуре твердого тела (бетона или гранита).

Этот принцип используется им для назначения величины масштабного коэффициента при расчете резерва живучести крупноразмерных сооружений и горных массивов [12].

Следует согласиться с ещё одним выводом СМ. Скоробогатова о том, что горные пласты (массивы) с их блочной структурой представляют естественное продолжение картины предразрушения, возникающей в менее массивных железобетонных конструкциях. Отсюда следует необходимость использования критерия живучести, проверенного на железобетонных конструкциях, при составлении схемы предельного состояния горного массива в различных сечениях относительно тектонических разрушений, например, разломов. Очевидно, что после включения или дополнения этими рекомендациями соответствующих ГОСТов и СНиПов можно будет определить резервы живучести исследуемого объекта [17, 19 и др.].

Эффективность реконструкции подтверждена инженерно сейсмологическими исследованиями, приведенными в отчете ИГД Уро РАН, выполненном под руководством А.М Мухаметшина в том же году [14]. Несмотря на то, что в течении 2004 - 2005 г.г. обследования основных несущих элементов этого уникального здания были выполнены в ещё больших объемах времени [16], утверждать о полной безопасности эксплуатации здания цирка в настоящее время невозможно, так как в течение уже около 10 лет никаких взрывных работ в непосредственной близости не было. Таким образом, в настоящее время для обоснования безопасности эксплуатации здания существует весьма острая необходимость выполнения повторных обстоятельных исследований.

На основе изученных материалов и результатов экспериментальных, лабораторных и теоретических исследований можно отметить, что сейсмическое влияние промышленных взрывных работ, кроме полезной работы по подготовке горной массы к выемке, оказывает ещё и весьма заметное негативное воздействие на объекты промышленной и социальной инфраструктуры, окружающей место проведения взрывов.

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 предложен метод расчета сохранности объекта 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.

Похожие диссертации на Геоинформационная модель по оценке сейсмического воздействия подземных взрывов на консольные конструкции поверхностных сооружений