книги / Сдвижение горных пород.-1

1. Г е р т н е р П.Ф. Определение напряжений в сварных трубопрово­ дах подземной укладки на подрабатываемых участках. Труды ВНИМИ,

ТРУДЫ

ВСЕСОЮЗНОГО НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ИНСТИТУТА

Кандидаты техн.наук Р.А.Муллер, И.А.Петухов, С.М.Бланк

К У Ч Е Т У С Р О К О В П О Д Р А Б О Т К И П Р И П Р О Е К Т И Р О В А Н И И Ж И Л Ы Х З Д А Н И И Н А У Г Л Е Н О С Н Ы Х П Л О Щ А Д Я Х

В настоящее время строительство зданий и сооружений на подрабатываемых территориях в соответствиии с действующи­ ми нормативными документами [1—5] осуществляется с применением конструктивных мероприятий по защите от влия­ ния подземных горных работ. Введение конструктивных меро­ приятий по защите зданий удорожает строительство, что вполне компенсируется последующей выемкой угля под ними. В резуль­ тате проведенной ВНИМИ, ДонпромстройНИИпроектом, Киев-

ти зданий в обычных условиях [6]. Однако, учитывая огромный масштаб строительства зданий на подрабатываемых территори­ ях, удорожание строительства составляет значительную вели­ чину.

Стоимость конструктивных мероприятий по защите зданий зависит от величин ожидаемых деформаций земной поверхности на участке здания. Деформации земной поверхности при подра­ ботке зданий являются фактором нагрузки на несущие конструк­ ции и вводятся в расчет с коэффициентами перегрузок, завися­ щими от достигнутой точности прогнозирования ожидаемых де­ формаций земной поверхности. Точность определения ожидае­ мых деформаций земной поверхности по методике, разработан­ ной ВНИМИ, удовлетворяет необходимым инженерным требо­ ваниям и не может быть существённо увеличена; имеется естест­ венный предел — изменчивость физико-механических свойств гор­ ных пород покрывающей толщи и погрешности в определении ис­ ходных данных. Поэтому дальнейшие исследования, проводимые с целью уточнения величин ожидаемых деформаций, не могут ока­

на защиту зданий в горнодобывающих районах также ограни­ чены. Применение горных мер защиты, уменьшающих ожидае­ мые деформации земной поверхности, не всегда возможно- и це­ лесообразно по технико-экономическим условиям.

Однако существует еще один возможный резерв снижения стоимости строительства зданий на подрабатываемых террито­ риях. Речь может идти о зданиях с чисто экономической ответст­ венностью, примером которых могут служить кирпичные, крупно­ блочные и бескаркасные крупнопанельные здания, т. е. здания, подработка которых в силу конструктивной схемы может приве­ сти к необходимости ремонтно-восстановительных работ, но не к непредвиденному разрушению, связанному с риском для безопас­ ности людей.

Расходы на конструктивные меры защиты зданий от влияния горных работ производятся при строительстве и оправдываются лишь через длительное время при подработке зданий. С учетом лага расходы на конструктивные меры защиты зданий сущест­ венно возрастают. При достаточно отдаленных сроках подработ­ ки становится экономически целесообразным учитывать предсто­ ящую подработку либо не в полном объеме, либо полностью не учитывать, а предусматривать в будущем применение конструк­ тивных мероприятий по защите зданий непосредственно перед подработкой либо проведение ремонтно-восстановительных ра­ бот. Это приведет к существенному снижению стоимости строи­ тельства зданий в горнопромышленных районах при отдаленных сроках подработки зданий. Ниже приводится инженерное при­ ближенное решение данной экономической задачи, имея в виду обоснование выбора оптимального варианта, обеспечивающего минимум совокупных затрат, в состав которых входят как расхо­ ды на конструктивные мероприятия по защите зданий, так и сто­ имость ремонтно-восстановительных работ.

Без всякого сомнения, экономически более выгодно осуществ­ лять конструктивные меры защиты зданий непосредственно пе­ ред подработкой, что допускается и рекомендуется действую­ щими нормами. Однако в настоящее время способы введения конструктивных мер защиты зданий непосредственно перед под­ работкой недостаточно разработаны, не существует типовых про­ ектов зданий с конструктивными элементами, которые преду­ сматривали бы последующее эффективное усиление зданий пе­ ред подработкой. Поэтому дальнейшее сравнение и изыскание оптимального экономического варианта производится в пред­ положении либо конструктивных мер защиты зданий при строи­ тельстве, либо ремонтно-восстановительных работ после подра­ ботки зданий.

В соответствии с действующими нормативными документа­ ми [1] расчет строительных конструкций при проектировании зданий на подрабатываемых территориях производится на воз­ действие ожидаемых деформаций земной поверхности с учетом

возможных перегрузок. Расчетные деформации земной поверх­ ности равны ожидаемым, увеличенным на Коэффициенты пере­

ных условиях [8]. При этом за расчетные деформации при­ нимаются ожидаемые деформации, увеличенные на одно сред­ неквадратичное отклонение фактических деформаций от ожи­ даемых, как это принято в механике грунтов при назначении расчетных величин углов внутреннего трения грунта.

При таком подходе коэффициенты перегрузки учитывают

дов и отклонением в исходных данных. Однако коэффициенты перегрузок могут быть обоснованы с учетом экономических соо­ бражений, как это рекомендуется в работах проф. А.Р.Ржаницына [9, 10]. В этом случае коэффициенты перегрузок бу­ дут учитывать, помимо перечисленных факторов, для нашего слу­ чая также и технико-экономическую целесообразность учета при назначении конструктивных мероприятий будущей подра­ ботки в полном или ограниченном объеме. В тех случаях, когда нецелесообразно учитывать будущую подработку в полном объе­ ме, например, из-за отдаленных сроков подработки коэффициенты перегрузок следует назначать менее единицы.

Обозначим через Р — первоначальные затраты на введение конструктивных мероприятий по защите от влияния подземных

времени, т.е. с учетом разновременности затрат на ремонтно-вос­ становительные работы и первоначальных затрат на осуществле­ ние конструктивных мероприятий с введением нормативного ко­ эффициента эффективности [11].

Если здание будет подрабатываться несколько раз, то под величиной S подразумеваются суммарные затраты, вызван­ ные всеми подработками, определенными с учетом разновремен­

ляемая изменчивостью деформаций земной поверхности, вы­ званных горными работами. Поскольку под влиянием различ­ ных факторов фактические деформации земной поверхности мо-’

вероятной величине затрат на ремонтно-восстановительные рабо­ ты S8 Обозначим общие затраты, включая первоначальные за­

траты на конструктивные мероприятия и- последующие затраты на защиту и ремонтно-восстановительные работы после подра­ ботки, через D.

Очевидно, чем больше, при прочих равных условиях, перво­ начальные затраты Р, т. е. чем больше принятый'коэффициент перегрузки, тем меньше второе слагаемое — вероятныё затраты на ремонт после подработки здания и, наоборот* если коэффи­

тельных работ после подработки. Оптимальным условием явля­

Из этого условия должны определяться оптимальные коэффи­ циенты перегрузки к ожидаемым деформациям земной поверх­ ности с учетом экономических соображений. В общем виде этот вопрос детально рассмотрен в работе [12], исходя из предполо­ жения, что стоимость конструктивных мероприятий по защите зданий (Р) и ремонтно-восстановительных работ (S) пропор­ циональны величинам ожидаемых деформаций земной поверх­

Здесь L — длина здания; Н — высота здания; е — ожидаемая го­ ризонтальная деформация земной поверхности на участке зда­ ния (с учетом так называемых коэффициентов условий работы, зависящих от длины здания); К — ожидаемая кривизна земной поверхности на участке здания (с учетом коэффициентов условий работы).

Как показали проведенные исследования, стоимость конструк­ тивных мероприятий по защите проектируемых кирпичных и Крупноблочных зданий пропорциональна показателю суммарных деформаций и может быть представлена в виде

перегрузки к деформациям земной поверхности, принимаемый для упрощения равным для кривизны и горизонтальных деформа­ ций. Например, по конкретным проектам для крупноблочных зданий серии 1-438 В по сведениям, приведенным в работе [14], для данного случая можно принять: для 3-этажных зданий А=0,37, для 4-этажных зданий А= 0,63, для 5-этажных зданий А=0,97 (ДГ выражается в см, Р — в % от стоимости здания в обычных условиях).

,Ущерб, причиненный зданиям подработкой (стоимость ре­ монтно-восстановительных работ и потери, связанные с повышени­

от строительства здания до подработки. Коэффициент М для кир­ пичных зданий, по данном исследований инж, Г.А. Решетова (ВНИМИ), может приблизительно приниматься следующим: для одноэтажных М =1, для 2—3-этажных М =0,9, для 4—5-этажных М =0,8 (при этом Д I выражается в см, a S — в % от стоимости здания).

Проводя необходимые выкладки по методике, изложенной,в [12], получим выражение, удовлетворяющее условию (1) мини­ мальных затратна восстановление послеподработочного ущерба и вложений на конструктивные мероприятия при подработке од­ ним пластом:

(5)

Здесь Ф{ъ) — табулированная вероятностная функция Гаусса

(6)

Cv — изменчивость показателя суммарных деформаций, вызван­ ная изменчивостью ожидаемых деформаций земной поверхности (рекомендуется принимать Cv = 0,2—0,3); d — количество лав в пласте, оказываемых влияние на подрабатываемое здание. Число d зависит от средней длины лавы для конкретных условий, глу­ бины очистных работ, угла падения пласта и требует специального

щd . £

log ( 1 + е) ’

при отработке свиты пластов:

to g (1 + e)

Разработанная методика позволяет определять технико-эко­

ках подработки. Методика внедрена в Карагандинском бас­ сейне [17]. Для упрощения рекомендовано расчет конструктив­ ных мероприятий по защите зданий производить на воздействие расчетных деформаций земной поверхности (ожидаемые дефор­ мации земной поверхности с учетом коэффициентов перегрузок),

(при T s3.T2,s = 0).

Кроме того, разработаны конкретные рекомендации по учету сро­ ков подработки для типовых проектов зданий, применяющихся для строительства на подрабатываемых территориях. Большин­ ство новых зданий проектируется и строится на площадках с от­ даленными сроками подработки, т.е. именно в тех условиях, при которых экономически обосновано существенное сокращение рас­ ходов на конструктивные мероприятия по защите зданий от вли­ яния подземных горных работ. Следует еще раз подчеркнуть, что большее снижение затрат на конструктивные мероприятия при строительстве зданий на подрабатываемых территориях мож­ но достигнуть при разработке и. внедрении конструктивных ме­ роприятий, осуществляемых непосредственно перед подработ­ кой. Следует более интенсивно проводить исследования в этом направлении.

емых территориях. ВНЙМИ, НИИ оснований, ДонпромстройНИЙпро-

Защита гражданских зданий от влияния подземных горных работ. М., «Недра», 1970.

7. М у л л ер Р.А. Унификация методов расчета зданий на под­ рабатываемых территориях и при особых грунтовых условиях. «Про­ ектирование и строительство угольных предприятий», 1970, №6.

8. М у л л ер Р.А. Деформации земной поверхности, вызванные подземными горными работами, как фактор нагрузки на сооружения. Труды ВНИМИ, сб.43, 1961.

развития методологии расчета строительных конструкций. Материалы

12.М у л л ер Р.А. Определение расчетных деформаций земной по­ верхности, вызванных подземными горными работами, с учетом эко­ номических соображений. Труды ВНИМИ, сб.68, 1968.

13.Рекомендации по проектированию мероприятий для защиты

ной поверхности при отсутствии плана развития горных работ. Труды ВНИМИ, сб.43. Л., 1961.

17. Указания по проектированию бескаркасных крупнопанельных жилых зданий на подрабатываемых территориях Карагандинского угольного бассейна. РСН 16-72. Алма-Ата, 1972.

ТРУДЫ ВСЕСОЮЗНОГО НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ИНСТИТУТА

ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА (ВНИМИ)

Инженеры Ф.М. Маевский, А.В. Трифонов, З.Л. Голобочанский

ПРОГНОЗ ПОВРЕЖДЕНИИ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИИ, ПОСТРОЕННЫХ БЕЗ КОНСТРУКТИВНЫХ МЕРОПРИЯ­ ТИЙ, НА СТАДИИ СОСТАВЛЕНИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ПЛАНОВ ГОРНЫХ РАБОТ

Интенсивный рост добычи угля в Донбассе все острее ста­ вит вопросы защиты гражданских зданий при их массовой под­ работке. Вопросы, связанные с выемкой угля под сооружениями, решаются в два этапа: на стадии планирования горных работ и при их подходе к сооружениям. Существующие нормативные до­ кументы [1,2] рекомендуют на стадии планирования решать воп­ росы защиты на основе расчета деформаций земной поверхности по полной методике [1].

Однако проведенный анализ показал, что такой подход на этом этапе, в связи с частыми изменениями положения горных выработок, является нерациональным.

Для решения вопросов защиты зданий, при их массовой под­ работке, необходим укрупненный показатель, который позволял бы приближенно определять ожидаемые повреждения зданий и планировать затраты на защитные мероприятия и последеформационный ремонт.

Таким показателем, при выемке одного пласта, является кратность подработки, величина которой не зависит от располо­ жения горных выработок относительно подрабатываемых объек­ тов.

Установление связи между кратностью подработки и повреж­ дениями здайий производилось путем проведения корреляцион­ ного анализа. Прежде чем переходить непосредственно к корре­ ляционному анализу, был определен необходимый объем выборки [3,4]. Приняв величину предельной ошибки выборки 20%, полу­ чили, что при объеме выборки п = 24 величина наибольшего от­ клонения генеральной средней от выборочной не превысит 20%.