РАЗДЕЛ 2
ЗАВИСИМОСТЬ ДЕФОРМАЦИЙ СООРУЖЕНИЙ ОТ ЕГО РАЗМЕРОВ И УСЛОВИЙ ПОДРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ
Основным критерием оценки точности любого прогноза является соответствие расчетных величин фактическим. Прогнозирование повреждений зданий в зонах влияния подземных горных работ регламентируется "Правилами охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях", 1981 г [135]. Нами выполнен анализ данных о подработке зданий, приведенных в [136]. Следует отметить, что использованные данные отличаются высокой детальностью описания подрабатываемых объектов, условий отработки угольных пластов, качественных и количественных показателей повреждений конструкций зданий. Сравнительный анализ фактических повреждений гражданских зданий и результатов их прогнозирования по методике [135] указывает на их значительное расхождение.
В табл. 2.1 приведены данные о подработанных зданиях и величинах деформаций земной поверхности, необходимые для определения показателя ?l. Результаты прогноза по методике [135], представленные величиной максимального раскрытия трещин и аналогичные величины, полученные из натурного обследования зданий сведены в табл. 2.2.
Таблица 2.1
Характеристика подработанных зданий и величины деформаций оснований
№Наименование объектаL, мНз, мН, м?, мм/мmemkR, км1Школа37,416,53161,120,70,5534,52Больница40,19,93161,80,70,5515,93Дом№1040,19,93162,20,70,5515,94Дом№11440,19,931620,70,55225Клуб5,79,92153,70,60,558,7Продолжение таблицы 2.1
6 Трест309,9 2105,90,850,71,67Фабрика579,92401,70,60,5517,28Школа 36,711,12241,780,70,5516,69Здание ВУГИ65622030,50,59,510Здание треста5911,12703,30,60,559,1
Таблица 2.2
Фактические и прогнозные величины раскрытия трещин
Наименование объектаСуммарные деформации, ммШирина раскрытия трещинРазность%фактическаярасчетнаяШкола313,04,51,550Больница5212,54,5-864Дом№106312,59-3,528Дом№114575,04,5-0,510Клуб1332,515-17,554 Трест19960,030-3050Фабрика616,09350Школа 4830,04,5-25,585Здание ВУГИ10030,09-2170Здание треста12325,015-1040Среднее50,1
Обращает внимание факт значительного отличия фактических и прогнозных значений раскрытия трещин. В большинстве случаев (см. табл. 2.2) фактические значения в два раза больше прогнозных, которые определяются величиной показателя суммарных деформаций. Разброс значений отклонений составляет от 10 до 85%, что указывает на несовершенство принятой методики определения повреждений. При анализе остальных случаев подработки отмечено, что при действии деформаций сжатия на сооружение погрешность определения повреждений по действующей методике уменьшается. Это подтверждает различие влияния на здание деформаций разного знака.
Методика прогнозирования [135] предусматривает определение расчетных горизонтальных деформаций ?, радиуса кривизны R основания здания (земной поверхности) и вычисление по ним расчетного показателя суммарных деформаций ?l. Последний, в свою очередь, является исходным при определении ожидаемых повреждений конструкций гражданских зданий и при выборе мер их охраны.
Расчетный показатель суммарных деформаций вычисляется по формуле
, (2.1)
где LЗ ? длина здания; m? ,mk ? коэффициенты условий работы, осредняющие соответственно горизонтальные деформации и кривизну по длине здания; ?, R ? расчетные величины горизонтальной деформации и радиуса кривизны; НЗ ? высота здания; ?Lk, ?L? - составляющие показателя суммарных деформаций за счет влияния кривизны и горизонтальных деформаций.
Анализ экспериментальных данных (табл. 2.1)показывает, что влияние кривизны и горизонтальных деформаций не одинаково - составляющая показателя ?Lk составляет около 35% от величины ?L?.
Показатель суммарных деформаций является основным фактором, как при оценке повреждений зданий, так и при выборе мер охраны для них. Его занижение может привести к принятию недостаточных защитных мер, что нарушит нормальный режим эксплуатации подрабатываемого сооружения, и, наоборот, завышение - к излишним затратам на конструктивные или горные меры охраны. Таким образом, ?L является важным экономическим показателем, точность определения которого напрямую связана с затратами на охрану сооружения или его ремонт.
Погрешность оценки ожидаемых повреждений зданий напрямую зависит от следующих факторов:
* погрешность определения ожидаемых величин деформаций земной поверхности (горизонтальных деформаций и кривизны) под сооружением;
* погрешность осреднения деформаций земной поверхности по длине здания;
* учет несоответствия деформаций земной поверхности и деформаций здания;
* погрешность учета текущего состояния, формы, конструктивных особенностей сооружения, косвенным образом влияющие на его деформацию в процессе подработки.
Первая из названых погрешностей зависит в основном от точности методики определения расчетных величин сдвижений и деформаций земной поверхности, ошибки определения которых неизбежно повлекут ошибки прогнозирования повреждений сооружения. При сравнительном анализе фактических и расчетных повреждений, выполненном по данным табл. 2.1-2.2 в качестве деформаций земной поверхности при вычислениях использованы значения по данным натурных наблюдений. Погрешностями прогнозирования повреждений, возникающими за счет ошибок входящих в расчет деформаций, можно пренебречь. Таким образом, наличие значительных погрешностей прогнозирования повреждений зданий (табл. 2.2) является следствием несовершенства самой методики.
2.1. Изменение деформаций земной поверхности по длине здания
Рассмотрим сущность осреднения деформаций основания по длине здания. В методике [135] нет конкретного указания, какие величины деформаций должны использоваться в расчетах. Это может быть значение деформаций земной поверхности в центре здания, среднее значение из величин деформаций в некоторых характер