Деформационное взаимодействие панельных жилых домов с грунтом в зоне техногенного воздействия
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2023.16.1.3Ключевые слова:
техногенное воздействие, деформационное состояние, эксплуатационная безопасность, численное моделирование, максимальные допустимые горизонтальные деформации грунта, предельные напряжения конструкцииАннотация
Проектирование, строительство и эксплуатация зданий в условиях техногенного воздействия, которое является следствием разработки полезных ископаемых, – комплекс сложных и наукоемких задач. В рамках исследования этого направления требуется осуществлять решение как задач математического моделирования процессов взаимодействия сооружений с грунтовым массивом в области подрабатываемых территорий, так и задач верификации численных решений посредством сравнения с данными мониторинга напряженно-деформированного состояния (НДС) систем «здание–фундамент–грунтовое основание». Помимо всего прочего, решение задач осложняется наличием большого числа типов строительных сооружений, характер взаимодействия которых с грунтовым основанием существенным образом разнится. Более того, отличается деформационный отклик и сооружений на техногенное воздействие на подрабатываемой территории. В данной работе анализируется состояние строительных сооружений – панельных жилых домов, находящихся в зоне подрабатываемых территорий Верхнекамского месторождения калийных солей (г. Березники, Пермский край). Представлена математическая модель НДС системы «здание–фундамент–грунтовый массив», описывающая возможность упругого и неупругого деформирования, неидеальный контакт между фундаментом и грунтовым массивом. Также модель учитывает упругопластические свойства грунтового основания. В численном эксперименте установлены многопараметрические зависимости НДС в элементах панельных строительных конструкций от параметров деформирования земной поверхности, которое провоцируется техногенными процессами разработки горных пластов при добыче полезных ископаемых. Полученные зависимости делают более обоснованным определение максимально допустимых горизонтальных деформаций грунта, при которых в элементах здания достигается предельное НДС.
Скачивания
Библиографические ссылки
Гусев Г.Н., Епин В.В., Цветков Р.В. Результаты многолетних наблюдений неравномерных осадок зданий, находящихся на территории Верхнекамского калийного месторождения в г. Березники // Изв. УГГУ. 2022. № 3(67). С. 80-89.
Жуков А.А., Колесников В.П., Ласкина Т.А. Мониторинговый контроль физического состояния среды методами электрометрии на потенциально опасных участках образования деформаций земной поверхности // ГИАБ. 2015. № 4. С. 163-171.
Гришко С.В. Результаты спутникового мониторинга территории Верхнекамского месторождения калийных солей // Master's Journal. 2015. № 1. С. 231-237.
Камшилин А.Н., Казначеев П.А. Активный геоэлектрический и сейсмоэлектрический мониторинг состояния геологической среды // ГИАБ. 2015. № 12. С. 234-242.
Бабаянц И.П., Барях А.А., Волкова М.С., Михайлов В.О., Тимошкина Е.П., Хайретдинов С.А. Мониторинг оседаний на территории г. Березники (Пермский край) методами спутниковой радарной интерферометрии. I. Дифференциальная интерферометрия // Геофизические исследования. 2021. Т. 22, № 4. С. 73-89. https://doi.org/10.21455/gr2021.4-5
Глебов С.В. Геофизическое обеспечение разработки Верхнекамского месторождения солей // ГИАБ. 2004. № 9. С. 89-92.
Михайленко А.Н. Ретроспективный анализ результатов сейсморазведочных исследований на шахтном поле БКПРУ 1 ОАО "Уралкалий" // ГИАБ. 2010. № 7. С. 362-365.
Усанов С., Усанова А. Охрана городской техносферы от деформационных процессов при ликвидации горных выработок // Инженерная защита. 2016. № S2(13). С. 100-108.
Усанов С.В., Усанова А.В. Сдвижение земной поверхности при затоплении железорудной шахты // Проблемы недропользования. 2015. № 1(4). С. 55-64.
Указания по допустимым условиям подработки эксплуатируемых зданий и сооружений на Верхнекамском месторождении калийных солей (с изменениями от 2008 г.). СПб., 2008. 45 с.
СП 21.13330.2012. Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах.
СП 63.13330.2018. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения.
СП 22.13330.2011. Основания зданий и сооружений.
СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия.
ТСН 22-301-98. Здания на подрабатываемых территориях Верхнекамского месторождения калийных солей. Назначение строительных мер защиты.
Руководство по проектированию зданий и сооружений на подрабатываемых территориях. Часть II. Промышленные и гражданские здания. М.: Стройиздат, 1986. 304 с.
Gusev G., Shardakov I. Research and prediction of the stress-strain state of construction facilities in the undermined territories // Procedia Structural Integrity. 2022. Vol. 37. P. 425-430. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2022.01.105
Ермаков В.В., Патраков А.Н. Мониторинг несущих строительных конструкций жилых зданий, построенных на подрабатываемых территориях без конструктивных мер защиты // Вестник ПГТУ. Строительство и архитектура. 2010. № 1. С. 63-71.
Методика определения горизонтальных деформаций земной поверхности для условий шахтных полей СКРУ-1 и СКРУ 2. Березники, 2013.
Методические рекомендации к «Указаниям по защите рудников от затопления и охране подрабатываемых объектов на Верхнекамском месторождении калийно-магниевых солей». СПб., 2014.
Борзаковский Б.А., Мараков В.Е., Тенисон Л.О. Прогноз негативного влияния затопления рудника БКПРУ-1 ОАО "Уралкалий" на городскую и промышленную застройку г. Березники // ГИАБ. 2009. № 7. С. 381-396.
Барях А.А., Тенисон Л.О., Самоделкина Н.А. К определению горизонтальных деформаций подработанных территорий // ГИАБ. 2021. № 11. С. 5-18. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2021_11_0_5
Писаренко Г.С., Можаровский Н.С. Уравнения и краевые задачи теории пластичности и ползучести. Киев: Наукова думка, 1981. 496 с.
Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1975. 400 c.
Drucker D.C., Prager W. Soil mechanics and plastic analysis for limit design // Quarterly of Applied Mathematics. 1952. Vol. 10. P. 157-165.
###
Gusev G.N., Epin V.V., Tsvetkov R.V. The results of long-term observations of uneven settlements of buildings located on the territory of the Verkhnekamskoye potash deposit in Berezniki. Izv. UGGU – News of the Ural State Mining University, 2022, no. 3(67), pp. 80-89.
Zhukov A.A., Kolesnikov V.P., Laskina T.A. The monitoring control of the medium physical condition by electrical methods on the potential dangerous territories of the Earth’s surface deformations creation. GIAB – Mining informational and analytical bulletin, 2015, no. 4, pp. 163-171.
Grishko S. V. Results of global positioning systems monitoring on the example of Verhnekamsky region. Master's Journal, 2015, no. 1, pp. 231-237.
Kamshilin A.N., Kaznacheev P.A. Active geoelectrical and seismoelectrical monitoring of state of the geological environment. GIAB – Mining informational and analytical bulletin, 2015, no. 12, pp. 234-242.
Babayantz I.P., Baryakh A.A., Volkova M.S., Mikhailov V.O., Timoshkina E.P., Khairetdinov S.A. Monitoring of subsidence in Berezniki (Perm region) by SAR interferometry: I. Differential interferometry. Geofizicheskiye issledovaniya – Geophysical Research, 2021, vol. 22, no. 4, pp. 73-89. https://doi.org/10.21455/gr2021.4-5
Glebov S.V. Geofizicheskoye obespecheniye razrabotki Verkhnekamskogo mestorozhdeniya soley [Geophysical support for the development of the Verkhnekamskoye salt deposit]. GIAB – Mining informational and analytical bulletin, 2004, no. 9, pp. 89-92.
Mikhaylenko A.N. Retrospektivnyy analiz rezul’tatov seysmorazvedochnykh issledovaniy na shakhtnom pole BKPRU-1 OAO "Uralkaliy" [Retrospective analysis of the results of seismic surveys at the mine field of BKPRU-1 OJSC "Uralkali"]. GIAB – Mining informational and analytical bulletin, 2010, no. 7, pp. 362-365.
Usanov S., Usanova A. Protection of urban techno-sphere of deformation processes in the liquidation of mine workings. Inzhenernaya zashchita – Territory Engineering, 2016, no. S2(13), pp. 100-108.
Usanov S.V., Usanova A.V. Earth surface displacement while flooding an iron mine. Problemy nedropol’zovaniya – Problems of Subsoil Use, 2015, no. 1(4), pp. 55-64.
Ukazaniya po dopustimym usloviyam podrabotki ekspluatiruyemykh zdaniy i sooruzheniy na Verkhnekamskom mestorozhdenii kaliynykh soley (s izmeneniyami ot 2008 g.) [Instructions on the permissible conditions for undermining operated buildings and structures at the Verkhnekamskoye potash salt deposit (as amended in 2008)]. St. Petersburg, 2008. 45 p.
SP 21.13330.2012. Buildings and structures on undermined territories and slumping soils.
SP 63.13330.2018. Concrete and won concrete construction. Design requirements.
SP 22.13330.2011. Soil bases of buildings and structures.
SP 20.13330.2016. Loads and actions
TSN 22-301-98. Zdaniya na podrabatyvayemykh territoriyakh Verkhnekamskogo mestorozhdeniya kaliynykh soley. Naznacheniye stroitel’nykh mer zashchity [Buildings in the undermined territories of the Verkhnekamsk potassium salt deposit. Purpose of building protection measures]
Rukovodstvo po proyektirovaniyu zdaniy i sooruzheniy na podrabatyvayemykh territoriyakh. Chast’ II. Promyshlennyye i grazhdanskiye zdaniya [Guidelines for the design of buildings and structures in undermined territories. Part II. Industrial and civil buildings]. Moscow, Stroyizdat, 1986. 304 p.
Gusev G., Shardakov I. Research and prediction of the stress-strain state of construction facilities in the undermined territories. Procedia Structural Integrity, 2022, vol. 37, pp. 425-430. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2022.01.105
Ermakov V.V., Patrakov A.N. Monitoring nesushchikh stroitel’nykh konstruktsiy zhilykh zdaniy, postroyennykh na podrabatyvayemykh territoriyakh bez konstruktivnykh mer zashchity [Monitoring of load-bearing building structures of residential buildings built on undermined territories without constructive protection measures]. Vestnik PGTU. Stroitel’stvo i arkhitektura – Construction and Geotechnics, 2010, no. 1, pp. 63-71.
Metodika opredeleniya gorizontal’nykh deformatsiy zemnoy poverkhnosti dlya usloviy shakhtnykh poley SKRU 1 i SKRU 2 [Method for determining horizontal deformations of the earth's surface for the conditions of mine fields SKRU 1 and SKRU 2]. Berezniki, 2013.
Metodicheskiye rekomendatsii k «Ukazaniyam po zashchite rudnikov ot zatopleniya i okhrane podrabatyvayemykh ob’yektov na Verkhnekamskom mestorozhdenii kaliyno-magniyevykh soley» [Methodological recommendations to the "Instructions on the protection of mines from flooding and the protection of undermined objects at the Verkhnekamskoye potassium-magnesium salt deposit"]. St. Petersburg, 2014.
Borzakovskiy B.A., Marakov V.E., Tenison L.O. Prognoz negativnogo vliyaniya zatopleniya rudnika BKPRU-1 OAO "Uralkaliy" na gorodskuyu i promyshlennuyu zastroyku g. Berezniki [Forecast of the negative impact of the flooding of the BKPRU-1 mine of OJSC "Uralkali" on the urban and industrial development of the city of Berezniki]. GIAB – Mining informational and analytical bulletin, 2009, no. 7, pp. 381-396.
Baryakh A.A., Tenison L.O., Samodelkina N.A. Assessment of horizontal deformations in undermined areas. GIAB – Mining informational and analytical bulletin, 2021, no. 11, pp. 5-18. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2021_11_0_5
Pisarenko G.S., Mozharovskiy N.S. Uravneniya i krayevyye zadachi teorii plastichnosti i polzuchesti [Equations and boundary value problems of the theory of plasticity and creep]. Kyiv, Naukova dumka, 1981. 496 p.
Malinin N.N. Prikladnaya teoriya plastichnosti i polzuchesti [Applied theory of plasticity and creep]. Moscow, Mashinostroyeniye, 1975. 400 p.
Drucker D.C., Prager W. Soil mechanics and plastic analysis for limit design. Quarterly of Applied Mathematics, 1952, vol. 10, pp. 157-165.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2023 Вычислительная механика сплошных сред
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
