Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
7
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ
УКРАЇНСЬКИЙ ТРАНСПОРТНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ШИЛІН ІГОР ВОЛОДИМИРОВИЧ
УДК 625.7 : 662.2
ОСОБЛИВОСТІ ВПЛИВУ ПІДЗЕМНИХ ГІРНИЧИХ РОБІТ НА ГЕОМЕТРИЧНІ ПАРАМЕТРИ АВТОМОБІЛЬНИХ ДОРІГ
05.22.11 - Автомобільні шляхи та аеродроми
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
КИЇВ –1999
Дисертація є рукопис
Робота виконана в Українському транспортному університеті
Науковий керівник: - доктор технічних наук, професор, Білятинський Олександр Антонович, Український транспортний університет, завідувач кафедрою “Проектування доріг”, м. Київ
Офіційні опоненти: - доктор технічних наук, професор, Білеуш Анатолій Іванович., Київський міжнародний університет цивільної авіації, кафедра “Аеропорти”, м. Київ
- кандидат технічних наук, Осяэв Юрій Миколайович., заступник керівника управління корпорації “Укравтодор”, м. Київ
Провідна організація: - Київський державний технічний університет будівництва і архітектури, кафедра “Міського будівництва”, Міністерство освіти України, м. Київ
Захист відбудеться "14" жовтня 1999 р. о 12 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.059.02 при Українському транспортному університеті за адресою: 252010, м. Київ, вул. Суворова 1, ауд. 333-а
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Українського транспортного університету, 252103, м. Київ, вул. Квіквідзе, 42
Автореферат розісланий " 08 " 09 1999 р.
Вчений секретар
спеціалізованої ради Дзюба О.П.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність роботи. Одним із найважливіших чинників, що визначають якісний стан автомобільної дороги в цілому, є стійкість геометричних параметрів елементів поздовжнього профілю з моменту будування на увесь період її експлуатації.
Оптимальність вибору геометричних параметрів елементів поздовжнього профілю автомобільної дороги характеризується багатьма факторами: рельєфом місцевості, гірничо-геологічними, гідрогеологічними і природно-кліматичними умовами і т.п. Але в процесі експлуатації автомобільної дороги та внаслідок життєдіяльності людини відбувається зміна геометричних параметрів поздовжнього профілю, а також і деформація всієї автомобільної дороги аж до її руйнування. Так, в результаті розробки корисних копалин підземним способом (ПГР) у надрах землі утворюються порожнечі великих розмірів, які заповнюються породою під впливом сили тяжіння та обрушення маси порід, що утворюють кровлю розроблюваного пласта. Від зрушення гірничих порід на поверхні землі утворюється вирва –мульда зрушення яка істотно впливає як на рельєф місцевості так і на автомобільну дорогу.
Погіршення якісного стану автомобільної дороги призводить до додаткових збитків, як в експлуатації дорожнього господарства так і в автомобільних перевезеннях, які обумовлені істотним збільшенням собівартості, зменшенням продуктивності праці і т. п.
Таким чином врахування впливу розробки корисних копалин підземним способом на автомобільну дорогу є актуальною задачею, яка потребує розробки наукових основ та практичних методів її вирішення.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана згідно тематики загально-державного значення з приоритетних напрямків наукових досліджень в університеті, яка розроблена та затверджена вченою радою університету до 2000 року включно:
Мета та задачі роботи. Визначити вплив розробки корисних копалин підземним способом на геометричні параметри характерних ділянок автомобільної дороги при різноманітних умовах залягання розроблюваного вуглетримаючого пласта і геометричних особливостях характерних елементів дороги до деформації. Дослідити вплив зміни геометричних параметрів деформації автомобільної дороги на її техніко-експлуатаційні показники.
Задачі дослідження включали такі питання:
–вибір та обгрунтування факторів, які істотно впливають на процес осідання автомобільної дороги внаслідок розробки корисних копалин підземним способом;
Наукова новизна. Розроблено теоретичні основи розрахунку параметрів деформації автомобільної дороги на підроблюваних територіях.
Практична цінність. Розроблено методику практичної реалізації математичної моделі розрахунку параметрів деформації автомобільної дороги з врахуванням підготовки вхідних даних, їхньої трансформації, одержання розрахункових залежностей і техніко-експлуаційної оцінки результатів рішення.
Апробація роботи. Основні положення дисертаційної роботи викладалися на: галузевій науково-практичній конференції “АВТОДОРОЖНІЙ КОМПЛЕКС УКРАЇНИ У СУЧАСНИХ УМОВАХ: ПРОБЛЕМИ І ШЛЯХИ РОЗВИТКУ” м. Київ - 1998 р.; міжнародній науково-технічній конференції “ПРОБЛЕМЫ СТРОИТЕЛЬНОГО И ДОРОЖНОГО КОМПЛЕКСА”м.Брянськ,-1998 р
Особистий внесок здобувача. За допомогою сучасних методів математичного планування створена модель впливу підземних гірничих робіт на автомобільну дорогу. Виконано машинне моделювання процесу деформації дороги при різноманітних умовах розробки вугільного пласта. У результаті математичної обробки результатів моделювання отримані регресійні залежності розрахунку величини похилів від умов залягання пласта.
Публікації. По темі дисертаційної роботи опубліковано 7 статей.
Обсяг і структура роботи. Дисертація викладена на 103 сторінках основного тексту, має 41 рисунок, 7 таблиць, складається з вступу, чотирьох розділів, загального висновку, списку літератури, що включає 124 найменування, додатків, які складаються з 18 рисунків.
ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обгрунтовується актуальність теми, визначається мета та методологічні засоби дослідження, наукова новизна і практична цінність отриманих результатів.
У першому розділу розглянуто стан питання по врахуванню впливу ПГР на автомобільні дороги та задачі його дослідження. Розглянуто стан вивчення процесу зрушення гірських порід і земної поверхні..
Виконаний короткий опис понять та розрахункових формул, що використовуються для визначення зрушення земної поверхні під впливом ПГР. Приведено узвичаєні розрахункові схеми і графіки розподілу параметрів деформації, які отримані в результаті багаторічних натурних спостережень за деформаціями земної поверхні внаслідок ПГР.
У зв'язку з відсутністю опублікованих матеріалів про спостереження за деформаціями автомобільних доріг під впливом ПГР, коротко розглянуто стан вивченості даної проблеми в інших галузях будівництва, тобто у трубопровідному, залізничнному та енергетичному будівництвах та ін.
Виходячи із різниці у вимогах до проектування, будівництва та експлуатації між різноманітними типами лінійних інженерних споруд, для застосування до питання врахування деформації автомобільної дороги і штучних споруд на них, доцільно застосувати, з деякими змінами та доповненнями зумовленими особливостями експлуатації транспортної системи, накопичений досвід в:
- залізничному будівництві –влаштування земляного полотна і високих насипів на підроблюваних територіях, розрахунок напружень в грунтовому масиві, передача зусиль і гірського тиску, дренажні і водопропускні споруди;
- трубопровідному транспорті - проектування і будівництво пересічень траси автомобільної дороги з комунальними інженерними спорудами, влаштування компенсаторів і гасителів напруги в штучних металевих спорудах на деформованих територіях;
- будівництві високовольтних ЛЕП - розробка засобів захисту від виникнення в спорудах на площі автомобільної дороги (опори телеграфних та електричних мереж) небезпечних по величині нахилів і тривалість конструкцій;
Наведено характеристики систем “Автомобільна дорога” і “Мульда осідання” земної поверхні під впливом ПГР, виділені об'єкти моделювання. Розглянуто їх структурні схеми окремо й у взаємодії (рис. 1).
Складено блок-схеми для визначення деформації поздовжнього профілю автомобільної дороги під впливом ПГР, похилу формотворної лінії обрису деформованої поверхні, показник рівності покриття за поштовхоміром, витрати пального по прямуванню на деформованих ділянках.
Виділено першочергове завдання вивчення впливу ПГР на автомобільні дороги, тобто визначення ступеня впливу ПГР на поздовжній профіль автомобільної дороги вздовж мульди осідання від розробки одиночного пласта, на ділянці мульди яка прирівнюється до пікету автомобільної дороги -100м та у окремо взятому інтервалі спостережень за деформаціями –15-30м.
Другий розділ містить в собі теоретичні передумови розрахунку параметрів деформації автомобільних доріг під впливом підземних розробок.
Розрахункові залежності визначення розмірів і форми мульди осідання земної поверхні під впливом підземних гірничих робіт ухвалені відповідно до існуючих нормативних документів та опублікованих матеріалів досліджень. Основною відмінністю від застосовуваної в маркшейдерській справі, є визначення значень вертикальних осідань у перетинах, тобто замість функції Гауса використовується залежність, яка була запропонована С.П. Колбенковим. Це дозволило спростити процес розрахунку без утрати точності результатів, тобто замість дискретних значень вертикальних осідань у довільному перетину деформованої ділянки маємо функціональну залежність, яку було використано для визначення інших параметрів деформації.
У розділі приведені розрахункові залежності для визначення значень параметрів деформації формоутворюючої лінії обрису деформованої поверхні, які враховують геометричні особливості характерних ділянок поздовжнього профілю й умови залягання вуглетримаючого пласта, тобто прямолінійних (горизонтальної і нахиленої) та криволінійних (вертикальних опуклої й угнутої колових кривих) ділянок профілю, потужності, кута нахилу пласта та глибини розробки.
При деформації прямолінійних ділянок розрахункові залежності визначення локальних значень геометричних параметрів деформації у напівмульдах за падінням та за повстанням будуть мати вигляд:
- вертикальне осідання у довільній точці
(1)
де, hmax –величина максимального осідання у мульді зрушення, м;
Ln –довжина напівмульд (L–за падінням та L–за повстанням) , м;
x –відстань від точки з максимальним осіданням до перетину, м.
ідор –похил нахиленої ділянки дороги до деформації, в долях одиниці;
b –коефіцієнт який дорівнює відрізку, що відсікається прямою на осі ординат, відраховуючи від початку системи координат.
–похил у довільній точці
(2)
(3)
Розрахункові залежності для визначення параметрів деформації при розробці під вертикальними угнутою та опуклою коловими кривими будуть мати вигляд:
- у напівмульді за падінням
(4)
де, hх – значення перпендикуляру у розрахунковому перетину, проведеного від хорди до дуги кривої (стрілка дуги колової кривої), м;
hх – осідання у розрахунковому перетині мульди осідання, м;
R – радіус колової кривої, м.
і – похил у розрахунковому перетину колової кривої, в долях одиниці;
(5)