Registration Number
0824U002350, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
11-09-2024
popup.evolution
.
Title
Parametric analysis of the stress-strain state of a horizontal working interacting with a layered massif
Author
Nataliia Bondarenko,
popup.head Oleksii Tiutkin
popup.opponent Serhii Hapieiev
popup.opponent Nadiia Smolianiuk
popup.review Mykola Netesa
popup.review Volodymyr Kuprii
popup.rada
Ukrainian State University of Science and Technologies
Description
Дисертація присвячена розробці наукової ідеї параметричного аналізу напружень та деформацій незакріпленої або закріпленої горизонтальної виробки, що взаємодіє з шаруватим масивом. Концептуально параметричний аналіз базується на математичному моделюванні на основі методу скінченних елементів. За допомогою авторських алгоритмів рішення цього методу, отримане для конкретного розрахункового випадку, екстраполюється на інші розрахункові випадки.
Актуальність досліджень визначення напружено-деформованого стану горизонтальної виробки, що взаємодіє із шаруватим масивом, обумовлена наявністю проблем під час спорудження перегінних тунелів шляхом щитової проходки, зокрема метрополітену в місті Києві. Вплив шаруватості для Київського метрополітену можна визначити як негативний, оскільки конструкція перегінного тунелю, що взаємодіє з шаруватим масивом, деформується неоднорідно.
Основою параметричного аналізу є те, що напружено-деформований стан на коловій горизонтальній виробці із одиничним радіусом за допомогою scaling-параметрів (scaling – масштабування) можна екстраполювати на виробки будь-якого радіусу. Розробка теоретико-практичних основ параметричного аналізу напружено-деформованого стану горизонтальної виробки, що взаємодіє із шаруватим масивом, є метою дисертаційної роботи.
Для досягнення мети проведено аналіз стану питання визначення напружено-деформованого стану системи «горизонтальна виробка – шаруватий масив», а також методологічних підходів до шаруватості гірського масиву, ослабленого горизонтальною виробкою.
Висновки аналізу підтверджують, що математичне моделювання на основі методу скінченних елементів дозволяє виконати всі завдання дисертації. Створено скінченно-елементні моделі системи «горизонтальна виробка – породний масив», які дозволяють варіацію радіусу виробки та деформаційних властивостей шаруватого масиву. Також побудовано скінченно-елементні моделі з одиничними параметрами, які є первинними для подальшого скейлінгу (масштабування).
За допомогою створених скінченно-елементних моделей визначено, що під час скейлінгу системи «горизонтальна виробка – шаруватий масив» з одиничним геометричним параметром (радіус виробки R=1) слід збільшити напруження в n разів, а переміщення в n2, де n – відношення радіусів реальної системи та системи з одиничним геометричним параметром. Після цього слід застосувати отримані авторські закономірності для характерних точок виробки, щоб визначити напружено-деформований стан на обрисі виробки для інших значень відношення модулів пружності матриці і шару.
Наукова новизна полягає в тому, що вперше з коефіцієнтом кореляції R2=0,97…0,99 отримано закономірності напружень на контурі незакріпленої виробки в шаруватому масиві, які для трьох характерних точок є логарифмічними, а для двох точок мають лінійний характер. Доведено, що значення переміщень реальної закріпленої виробки на відміну від виробки з одиничним геометричним параметром збільшуються в стільки разів, наскільки збільшується модуль пружності масиву при незмінному рівні напружень.
Проведене порівняння результатів параметричного аналізу перегінного тунелю Київського метрополітену з інструментальними вимірюваннями доводить високий ступінь адекватності розроблених авторкою теоретико-практичних положень параметричного аналізу, оскільки похибка між вертикальними переміщеннями, отриманими в ході математичного моделювання та маркшейдерських вимірювань, складає 3,0…14,5 %.
Registration Date
2024-06-27
popup.nrat_date
2025-01-17 / 2026-07-02
