Лекция 5. Общие принципы проектирования подземных сооружений.

Методы расчета подземных конструкций имеют ряд принципиальных отличий от тех методов, которые являются традиционными для строительной механики.

Во-первых, нагрузки на наземные сооружения всегда заданы, они не зависят от технологии строительства, в то время, как нагрузки на подземные сооружения не только зависят от технологии горно-строительных работ, но и от их собственных конструктивных особенностей. Примером этому может служить известный факт различия в нагрузках на жесткую и податливую крепь.

Во-вторых, при расчете наземных сооружений исходят, как правило, из условия работы материала конструкций при напряжениях, меньших его предела прочности, а подземные инженерные сооружения и конструкции могут эксплуатироваться в условиях работы материала (горных пород) за пределом прочности.

Так, если окружающий выработку массив пород рассматривать как породную конструкцию, то весьма часто эксплуатация ее осуществляется в условиях частичного разрушения. Более того, иногда это разрушение допускается умышленно из необходимости обеспечения наиболее благоприятных условий напряженно-деформационного состояния массива.

Основная практическая задача механики подземных сооружений – это обеспечение нормальной безопасной эксплуатации горных выработок и подземных сооружений. Поэтому анализ механических процессов в породных массивах имеет своей целью количественные оценки возможных реализации этих процессов, нарушающих безопасность эксплуатации выработок: в виде обрушений породы в выработанное пространство, смещений породного контура и давления на конструкции крепей и обделок. Отсюда вытекают инженерные задачи, которые заключаются в прогнозировании реализации механических процессов и обеспечении условий нормальной эксплуатации выработок при известных количественных оценках этих реализации.

Таким образом, схема решения инженерных задач по обеспечению нормальной эксплуатации горных выработок и подземных сооружений выглядит следующим образом: анализ механических процессов – количественная оценка возможных нежелательных реализации этих процессов – разработка технических мероприятий по обеспечению нормальной эксплуатации выработок. Удобное для инженерного анализа некоторое абстрактное (символическое) представление схемы решения, включающее четкую формулировку конечной цели, исходных данных, предпосылок, условий, ограничений и последовательности операций, представляет так называемую расчетную схему взаимодействия массива горных пород с подземными сооружениями или сокращенно расчетную схему подземного сооружения.