Введение к работе
Ц,-.-. .
Акт YAAkHOCTh РАБОТЫ.
Определение механических свойств грунтов имеет большое значение при проведении инженерно-геологических изысканий при строительстве подземных сооружений. Особенно эта проблема актуальна при строительстве подземных сооружений в платформенных условиях, когда сооружения зачастую расположены в глинистых грунтах.
При проектировании подземных горных выработок величина модуля деформации породного массива используется, в частности, при расчете нагрузки на крепь подземных сооружений в условиях совместного деформирования крепи и массива. Величина совместного деформирования записывается при этом в виде:
LU(P)=Uo+U(P), где иэд(Р)- смещение контура породного массива и крепи;
Uo - смещение контура породного массива до ввода крепи в работу; U(Р)- перемещение контура крепи под нагрузкой. Величина IL(P) является очень важной при проектировании подземных сооружений, поскольку определяет условия размещения в них технологического оборудования.
Величина модуля деформации Е входит в формулы для определения как 1Ц(Р), так и U»: , ,
цдрі-і
Ur.|_ SkjL* гф, ГДе
Е - модуль деформации породного массива; ph - бытовое давление в грунте;
Р - нагрузка на крепь; л.и - деформационные характеристики массива, отражающие его технологическую неоднородность; j(Jf)- функция расстояния L от забоя до места ввода крепи в работу, изменяющаяся от 0 до 1.
Как видно в приведенных формулах, величина смещения контура выработки обратнопропорциональна модулю деформации массива грун-
- г -
та.
Прочностные характеристики грунтов в расчетах подземных горных выработок применяются, например, при определении высоты вывала грунта в условиях сплошного сводообрушения:
h RU(-.--,-—-,—— - 1), где
R - радиус выработки;
Щ - угол внутреннего трения грунта;
Св - сцепление грунта; jh - бытовое давление.
Большое количество различных полевых методов исследования грунтов, несоответствие получаемых с их помощью значений характеристик, а так же различные условия их применения вызывает необходимость разработки оптимального комплекса методов определения механических свойств грунтов.
Проблемы оптимизации инженерно-геологических исследований рассматривались в работах Г. К. Бондарика, Л. Н. Воробкова, Т. И. Грязнова, КВ. Дудлера, Е Ш. Загирова, И. С. Комарова, ЕВ.Луш-никова, В. И. Осипова, Ю. Г. Трофименкова, В.И.Ферронского, Ю. А. їиш-мана и др. исследователей. Однако в большинстве этих работ комп-лексирование проведено для условий инженерно-геологических изысканий для строительства наземных сооружений, комплексирования методов на основе одного способа проходки выработок, создания комплекса методов для решения задач изучения условий залегания, состава и физических свойств грунтов. В других работах рассматриваются общие принципы оптимизации инженерно-геологических изысканий, математические методы определения числа точек опробования грунта и расположения этих точек.
Таким образом, методика оптимизации комплекса методов определения механических свойств грунтов для целей подземного строительства разработана недостаточно. Требуется создание такого комплекса полевых и лабораторных методов определения деформационных и прочностных свойств грунтов, который позволил бы получить достоверные характеристики грунтов на всех стадиях инженер-
-з-.
но-геологических изысканий.
целью данной работы является создание оптимального комплекса методов определения деформационных (модуля общей деформации Е) и прочностных (утла внутреннего трения^ сцепления С) свойств глинистых и песчано-глинистых грунтов, в которых расположены подземные сооружения УНК.
в соответствии с поставленной целью автором решается ряд конкретных задач, основными из которых являются:
- определение принципов оптимизации комплекса методов исходя
из конкретных задач, стоящих на каждой стадии инженерно-геологи
ческих изысканий;
- уточнение возможностей использования различных методов в
конкретных инженерно-геологических условиях;
- проведение анализа результатов выполненных исследований,
взамосвязи характеристик полученных разными методами, влияния
геологических условий площадки на характеристики грунтов, изме
нения этих характеристик при вскрытии грунтов подземными выра
ботками.
НАУЧНАЯ ЧЄіЛіНА <>A6gTW.
В процессе выполненных исследований получены следующие результаты, обладающие научной новизной:
- оценена чувствительность различных методов определения
прочностных свойств грунтов: наиболее чувствительным является
метод искиметрии, наименее - метод статического зондирования;
выявлен нестационарный решм изменчивости показателей механических свойств глин верейского и стеиевского горизонтов при стационарном режиме изменения их физических характеристик;
получены значения коэффициентов анизотропии модуля деформации глин верейского и стешевского горизонтов, показана его зависимость от текстуры грунта;
- показано, что отложения верейского горизонта однородны с
точки зрения их деформируемости;
- определены значения модуля деформации глин верейского и
стешевского горизонта в естественном залегании, имеющие нестаци
онарный релшм изменчивости;
- показано, что величина переходного коэффициента мезду зна-
чениями модуля деформации, определенными по результатам прессиометрических и штамповых испытаний, равна коэффициенту анизотропии грунта;
- величина переходного коэффициента m между результатами ком
прессионных и полевых (штамповых или прессиометрических) испыта
ний на плошадке УНК имеет нестационарный режим изменчивости;
- установлена зависимость между величинами давлений предела
пропорциональности при прессиометрических испытаниях и бытовым
давлением в грунте.
Практическая ценность работы заключается в совершенствовании методики оптимизации комплекса методов определения механических свойств глинистых грунтов при изысканиях для подземных сооружений. Предложенные принципы оптимизации позволяют создавать комплексы методов определения механических свойств грунтов изменяющиеся в зависимости от конкретных инженерно-геологических условий плошддки строительства подземных сооружений, стадии проведения изысканий и условий производства работ.
При этом появляется возможность представить процесс выбора рационального комплекса как единое целое, а при анализе эффективности методов учитывать всю совокупность имеющейся информации, как качественной так и количественной.
(Основные научные и практические результаты диссертационной работы обсуждались на научно-практических конференциях4 МГРИ в 1989-1992 гг. и использовались в хоздоговорных работах.
В основу работы положены материалы, полученные при производстве работ на плошадке УНК, выполненных автором или при его участии, а так же материалы МГРИ и НИИОСП, выполняющих работы на площадке УНК по субподрядным договорам. ' „ По теме работы опубликовано две статьи.
диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения.
В первой главе приводится обзор принципов оптимизации проведения инженерно-геологических изысканий, предложенных различными авторами и разрабатываются принципы оптимизации комплекса методов определения механических свойств грунтов.
Во второй главе приводится описание факторов, влияющих на
формирование механических свойств глинистых грунтов на площадке УЖ- ее стратиграфии, литологии и тектоники, трещиноватости глинистых грунтов, вмещающих сооружения УНК, а так же изменения трещиноватости грунтов при вскрытии их подземными горными выработками.
В третьей главе описываются результаты работ по изучению пространственной изменчивости глинистых грунтов площадки УНК, выделению в них инженерно-геологических элементов и приводится выбор методов исследования механических свойств грунтов в соответствии с разработанными принципами оптимизации.
В четвертой главе приводятся результаты осуществления комплекса полевых опытных и лабораторных работ по определению механических характеристик грунтов на площадке УНК, анализ сопоставимости полученных результатов, пример их применения при строительстве подземных сооружений. „ Общий объем работы страницы, рис, таблиц.
Основные положения, защищаемые в настоящей работе, сводятся к следующему:
-
Предложенные принципы оптимизации позволяют выявить комплекс методов определения механических характеристик грунтов, необходимых для репения задач, стоящих на всех стадиях инженерно-геологических изысканий для строительства.
-
Показано,что при стационарно:.: ролике изменения физических характеристик глинистых отлопений каменноугольного возраста наблюдается нестационарный реним изменения их механических
свойств-
3. Доказывается, что прессиоиетрическне испытания являются основным иетсдои поучения прочностных свойств глинистых отло-нений каменноугольного возраста, учитывавши;: их структурные особенности.
- б -
