В книге показано, что давление на крепь существенно зависит от технологии крепления, реологических свойств горных пород и механических свойств самой крепи. Для типовых случаев расчета разработана простая методика, учитывающая указанные выше факторы; отдельно рассмотрены случаи расчета крепи из монолитного бетона и тюбингов. Показано, что неравномерность давления н-а крепь не приводит к появлению существенных изгибающих моментов в крепи, работающей совместно с массивом горных пород. Получающиеся при этом по расчету толщины крепей значительно меньше (в 1,5—2 раза), чем по методике, применявшейся до сих пор.
Работа выполнена коллективом авторов под общим руководством д-ра техн. наук К. В. Руппенейта. Введение и разделы 1, 2, 3, 5, 10, 11 написаны К. В. Руппенейтом, раздел 4 — Ю. А. Песляком, разделы 9, .12, 13, >14 — Ю. М. Либерманом, разделы 15, 16, 17—В. В. Матвиенко, разделы 6 и 7 — совместно Ю. А. Песляком и Ю. М. Либерманом, раздел 8—совместно К. В. Руппенейтом и Ю. А. Песляком.
Авторы выражают признательность чл.-корр. АН СССР Г. И. Маньковскому. за ценные советы и канд. техн. наук А. М. Ильштейну, профессору С. Г. Лехницкому и Г. А. Крупенникову за плодотворнее участие в творческих дискуссиях при обсуждении работы.
Книга предназначена для инженерно-технических работников проектных и научно-исследовательских горных организаций.
С развитием науки повышается точность инженерных расчетов, сокращаются коэффициенты запаса, снижается вес сооружения, повышается его экономичность при обеспечении надежности. Чем более про-гресаивна методика расчета, тем, при прочих равных условиях, в результате ее применения получаются более легкие конструкции. Значит, любой новый метод расчета шахтной крепи должен обеспечить уменьшение ее размеров. Это конечный критерий для оценки нового метода. Само собой разумеется, что экономичность сооружения повышается также в результате улучшения качества применяемых материалов и создания новых.
Каждый метод расчета должен быть доведен до численного решения. Какими бы изящными ни казались математические интерпретации, как эффектны ни были бы логические построения, они бесполезны, если не дают возможности решать практические задачи. В первую очередь это относится к требованию соответствия между двумя основными частями задачи: 1
1) собственно методикой расчета, включающей разработку расчетной схемы, составление и решение соответствующих уравнений;
2) способами определения физико-механических характеристик пород, которые входят в эти уравнения в качестве параметров.
Разработка методики расчета без учета реальной возможности получения исходных параметров столь же бессмысленна, как и опреде- ! ление физико-механических свойств породы в отрыве от цели этих ; определений. '
Сложность определения физико-механических свойств пород объяс- ; няется тем, что, во-первых, горные породы неоднородны и их свойства меняются от слоя к слою и с глубиной, а во-вторых, тем, что испытание отдельных кернов, извлеченных на поверхность, не всегда характеризует свойства массива в целом. j В связи с этим в качестве основного направления следует принять ; исследование напряженного состояния горных пород в их естественном залегании и решение обратной задачи, т. е. задачи, в которой напряжения и деформации измеряют непосредственно инструментальным путем, а прочностные характеристики определяют расчетами. Полученными результатами решения обратной задачи можно пользоваться для решения прямых задач в однородных условиях.
В настоящей книге изложен новый метод расчета крепи шахтных стволов, разработанный в Институте горного дела им. А. А. Скочинско-го. Этот метод представляет собой значительный шаг вперед по сравнению с ранее предложенными благодаря ряду его особенностей.
Давление на крепь определяют путем решения контактной упруго-пластической задачи, учитывающей совместную работу горного массива и шахтной крепи. Если нагрузка на элементы поверхностных сооружений не зависит от их деформаций, например нагрузка на перекрытие — от величины его прогиба, то шахтная крепь в зависимости от степени ее податливости может испытывать в одних и тех же породах различное давление. Расчет совместного деформирования горного массива и крепи ствола дает возможность учитывать реологические свойства горных пород, материал крейи, ее конструкцию, а также технологию производства работ. Это достигается тем, что основное уравнение для определения давления на крепь связывает смещение крепи с начальными смещениями породного массива и дается методика определения членов уравнения для плоско-деформированного горизонтального (или пологозалегающего,) крупнослоистого массива на участках, достаточно у~. удаленных от межслоевых контактов. Материал и конструкция крепи учитываются через ее податливость, а технология производства работ — через время свободного деформирования обнаженных пород. 4
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие..........'......... 3
Введение.................... 6
Глава первая. Исходные положения............ 9
1. Состояние вопроса............... О
2. Механические свойства горных пород........: . • . 15
3. Механические свойства материалов крепи......... 26
4. Учет давления подземных вод............ 30
Литература.................. 32
Глава вторая. Взаимодействие крепи стволов с массивом горных пород . . 34
5. Нагрузки на крепь по натурным исследованиям....... 34
6. Напряженное состояние крепи............ 39
7. Оценка устойчивости крепи............. 53
Литература.................. 54
Глава третья. Расчет сборной крепи............ 55
8. Основное уравнение и определение статических смещений контура выработки ................... 55
9. Определение начальных смещений массива........ 62
10. Определение перемещений внешнего контура крепи...... 75
11. Порядок выполнения расчетов и примеры......... 79
Литература.................. 86
Глава четвертая. Расчет монолитной крепи.......... 87
12. Расчет монолитной крепи в породах первого типа...... 87
13. Расчет монолитной крепи в породах второго типа...... 94
14. Примеры определения давления и расчета крепи....... 95
Глава пятая. Выбор оптимального коэффициента запаса прочности .... Ю1
15. Общие замечания............... 101
16. Некоторые основные понятия и 'определение расчетных величин . . 104
17. Примеры определения оптимального коэффициента запаса прочности . 114 Литература.................. 119
Выводы.................... 120
Цена: 500руб.
