Строительство горных предприятий и освоение подземного пространства. Рубрика в журнале - Горные науки и технологии
Статья научная
Addressing urban transport is a very timely matter, especially in the capital Hanoi and Ho Chi Minh City. In order to solve this problem, a solution has been proposed for the construction of overhead tram and subway lines. In fact, when constructing subway lines through historical sites, high population density, many surface structures, etc., the method of open construction is not feasible, it is necessary to use the method Underground construction. These areas are often weak soil, the physical parameters of the soil detrimental to the tunnel construction work; Such as small stickiness, small internal friction angle, high porosity, high permeability coefficient, high water saturation, short shear strength etc. These factors create complex geological conditions in Construction tunnel. With that in mind, the calculation of the selection of the tunnel casing structure is necessary, which is timely. This paper provides a solution to the problem of stress state of multilayer lining supporting the tunnel of circular cross-section, constructed in a technologically heterogeneous array. The tunnel lining and surrounding soil mass are considered as elements of a united deformable system.
Бесплатно
Triaxial compression testing of frozen soils for the determination of rheological parameters
Статья научная
Detailed investigation of mechanical, deformation and rheological properties of frozen soils is an actual issue, as they are basis of civil-engineering survey for underground constructions in permafrost holding more than 50% of the territory of Russia. The majority of modern software packages which calculate structures stability considering stress state of soils massive, demand knowledge of mechanical and rheological parameters defined by triaxial compression tests. The current article presents: estimation method of frozen soils rheological parameters by triaxial compression testing; required equipment and the research results. The samples of frozen soil 10 - 50 m depth from Kharasavey gas field were used as test material. Mostly they are presented by loam, clay and sand. The experiments were run at the range of temperature from -3 oC to -6 oC. Triaxial compression testing was provided by the laboratory equipment which allows to run experiments in the mode of automatic load, maintenance and deformation processes registration. Test procedure of rheological parameters identification under conditions of long-term triaxial compression considered incremental load Stage duration was equal to 24 hours. The experiments were run until th specimen’s failure. As a result of the testing, mechanical, deformation and rheological parameters for frozen soils are defined at temperatures -3 oC -6 oC. The achieved results can be interpreted in different models (Mohr-Coulomb, Drucker-Prager, Tresca etc.). The described experiments were carried out at LLC Gazprom Geotechnology for the design of underground drill cutting s storages in permafrost.
Бесплатно
Анализ параметров механизированной проходки тоннелей для определения характеристик перебора грунта
Статья научная
Ведение горнопроходческих работ в условиях современного города требует проведения дорогостоящих мероприятий по обеспечению сохранности существующих зданий. В среднем на 1 км строящейся линии метрополитена Москвы приходится до 17-20 зданий. Анализ и сопоставление данных геотехнического мониторинга с результатами геотехнических расчетов для подземного строительства открытым и закрытым способами в условиях плотной городской застройки продемонстрировал неудовлетворительную сходимость расчетных и фактических данных. Основными факторами этого явления являются: недостаточность данных инженерно-геологических изысканий; несоответствие принимаемой расчетной модели реальному поведению грунта под нагрузкой; недостаточная квалификация исполнителей; перебор грунта. Публикация направлена на решение актуальной научно-технической задачи определения характеристик перебора грунта при механизированной проходке тоннелей. На первом этапе исследования были направлены на идентификацию ключевых причин и факторов, определяющих количественные параметры перебора грунта в условиях подземного строительства в городах при закрытом способе горностроительных работ. Среди таких факторов выделяются следующие: несоответствие диаметра резания наружному диаметру обделки, перемещения грунтового массива перед забоем, неполное заполнение тампонажным раствором заобделочного пространства, неполное заполнение пространства за оболочкой щита глинистым или медленно твердеющим тампонажным раствором или их отсутствие, человеческий фактор (низкая квалификация персонала). Коэффициент перебора устанавливается на основе предложенной эмпирической зависимости его значений от глубины заложения тоннеля. Экспериментальные данные позволили установить зависимости коэффициента перебора при разных глубинах заложения тоннеля, а также при диаметрах тоннелей от 4 до 10 м для тоннелепроходческого механизированного комплекса с активным пригрузом забоя. Практическое значение проведенных исследований состоит в установлении диапазона изменения значений эмпирического коэффициента - от 0,5 % (для щитов с условным диаметром 10 м) до 5 % (для щитов условным диаметром 4 м). Разработка организационных мероприятий и обоснование технологических решений по обеспечению сохранности существующих зданий в комплексе с научно-техническим сопровождением подземного строительства позволила примерно на 6 мес. сократить срок проходки перегонов между станциями «Окская» и «Нижегородская» Некрасовской линии Московского метрополитена, а также и обеспечить экономию порядка 2,5 млрд руб.
Бесплатно
Статья научная
Создание машин для тяжелых условий горнопроходческих работ невозможно без решения задач, связанных с приводом. Широко используемый гидропривод имеет ряд недостатков, которые не могут сделать его однозначно приемлемым. Более успешным считается электропривод, использующий преимущества шагового электропривода, но и его область применения ограничена параметрами гидродвигателей. Вот почему необходимо создание так называемого дискретного гидпропривода, который позволил бы формировать импульсы малых объемов с высокими частотами для перемещения выходных звеньев на заданные расстояния с высокой точностью в широком диапазоне скоростей. Это и определяет актуальность рассматриваемой научно-практической задачи. Применение объемного дозатора для решения поставленной задачи позволит обеспечить жесткую связь подачи рабочей жидкости с угловой скоростью, а объема жидкости - с углом поворота ротора, при этом величина импульса расхода будет определяться рабочим объемом рабочей камеры. Применение дозаторов позволит реализовать системы дискретного гидропривода, однако для его окончательного внедрения необходимо обосновать динамические и геометрические параметры устройства, а также схемотехнические решения применения подобных дозаторов.
Бесплатно
Определение сил взаимодействия основных систем геохода с геосредой и между собой
Статья научная
Возникающие при геоходной проходке подземных выработок процессы характеризуются взаимодействием элементов геохода между собой и с геосредой. Процесс взаимодействия можно исследовать при математическом моделировании, решая задачи обоснования параметров приводов и взаимодействующих сил, обеспечения достаточной прочности элементов машины и несущей способности приконтурного массива. Предлагаемые блочно-модульные принципы построения математической модели позволяют решать частные задачи работы системы и ее отдельных элементов. От решения частных задач в настоящее время необходимо перейти к решению обобщенной модели, используя эквивалентные нагрузки и приведенные суммарные моменты (силы). Построение обобщенной модели требует ряд допущений, однако ее решение позволит выявить взаимодействие между элементами геохода и геосредой, что является весьма актуальным. В качестве примера приведено решение частной задачи - определение значения сил, возникающих при взаимодействии лопасти внешнего двигателя со средой. Cформулирован перечень допущений, которые позволяют описать обобщенную математическую модель взаимодействия геосреды и геохода, а также процессы, происходящие при геоходной проходке горных выработок.
Бесплатно
Статья научная
Искусственное замораживание обеспечивает формирование вокруг строящегося ствола временного ледопородного ограждения (ЛПО), препятствующего проникновению подземных вод в ствол и повышающего прочность горных пород в окрестности незакреплённых стенок ствола до возведения постоянной крепи. Целью исследования является проведение теплотехнического расчета ЛПО с последующим теоретическим анализом изменения толщины ЛПО при переходе на стадию пассивного замораживания. Идея исследования заключается в определении этих технологических параметров исходя из условия поддержания проектной толщины ЛПО на стадии пассивного замораживания. Представлена методика и результаты теплотехнического расчета ЛПО для слоя глины применительно к случаю строившихся стволов одного калийного рудника в республике Беларусь. Теплотехнический расчет ЛПО проводился численно в программном комплексе ANSYS с использованием метода конечных элементов. Результаты численного многопараметрического моделирования позволили провести теоретический анализ уменьшения толщины ЛПО при переходе на стадию пассивного замораживания с более высокой температурой рассола. Исследовалось уменьшение толщины ЛПО как при нормальном режиме работы замораживающей станции, так и в аварийном режиме работы, связанном с выходом из строя одной из замораживающих колонок. Особое внимание при анализе уделялось исследованию влияния длительности стадии активного замораживания и расстояния между колонками на уменьшение толщины ЛПО. При анализе изменения толщины ЛПО при различных расстояниях между замораживающими колонками получено, что для наиболее распространенных расстояний между колонками в интервале от 1,1 до 1,3 м требуется соблюдать ограничения по длительности активного замораживания для предотвращения критического уменьшения толщины ЛПО на стадии пассивного замораживания либо уменьшать расстояние между замораживающими колонками. В этом случае будет обеспечено сохранение положительной динамики роста толщины ЛПО. Для рассмотренного в работе слоя глины и расстояний между колонками от 1,1 до 1,3 м минимальное время активного замораживания также составляет около 4,3 мес. В результате проведенного анализа определены такие технологические параметры системы замораживания (длительность стадии активного замораживания и расстояния между замораживающими колонками), при которых толщина ЛПО на стадии пассивного замораживания не становится ниже минимально-допустимых значений, рассчитанных из условий прочности и ползучести.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрен новый метод строительства эскалаторных тоннелей тоннелепроходческими механизированными комплексами в Санкт-Петербурге. Для снижения вредного влияния подземного строительства на земную поверхность в устьевой части тоннеля применяется технология струйной цементации породного массива. На основе анализа данных натурных наблюдений за сдвижением земной поверхности и породной толщи доказана эффективность применяемой технологии. Оседания, зафиксированные в массиве и на поверхности в пределах грунтоцементного участка, практически нулевые. Показано, что развитие опасных оседаний и деформаций происходит в основном за пределами зоны струйной цементации грунта. Предложен способ снижения этих оседаний за счет дополнительной цементации неустойчивых пород в массиве, которая позволит уменьшить вредное влияние подземного строительства на массив и земную поверхность. Для оценки эффективности предложенного метода проведено численное моделирование на основе метода конечных элементов. Результаты расчетов показывают, что предлагаемая методика позволит снизить оседания на земной поверхности в 23 раза.
Бесплатно
Статья научная
К числу надежных проходческих комплексов, без которых невозможно создание условий для такого высокопроизводительного процесса, как проходка горных выработок, относятся геоходы. Поскольку геометрические параметры внешнего двигателя и винтового канала варьируются, процесс взаимодействия систем геохода с геосредой и между собой требует математического моделирования. Моделирование позволяет представить схемы взаимодействия с различными средами: сыпучими (вязко-подвижными) и крепкими. Подвижность геосреды обеспечивает взаимодействие по всей опорной поверхности лопасти, поэтому увеличение площади лопасти приводит к увеличению тягового усилия. При крепких породах взаимодействие происходит по опорной поверхности лопасти, а свободная поверхность может не соприкасаться с породой. Таким образом, при взаимодействии внешнего движителя (ВД) с геосредой происходит деформирование лопасти; возможно формирование области смятия породы, а учет упругой деформации при определении геометрических параметров лопасти и законтурного канала позволит минимизировать процесс формирования области смятия; при моделировании процесса взаимодействия ВД с геосредой нагрузку можно считать равномерно распределенной и равной пределу прочности породы на одноосное сжатие.
Бесплатно
