Горный журнал УГГУ - Результаты поиска для: Половов Б. Д.

В основе расчета конструкций анкерного крепления ограждающих стен котлованов лежит алгоритм программы имитационного моделирования, осуществляющей количественную оценку надежности и риска возведения подземного объекта. Основное средство оценки – имитационные испытания по методу Монте-Карло, реализуемому в режиме автоматизированной прикладной программы и текстовых файлов на языке программирования QBasic. На этой основе создана машинно-ориентированная процедура проектирования гибких подпорных конструкций, позволяющая осуществить оперативный вероятностный анализ нагрузок на несущую конструкцию, положения поверхностей скольжения и устойчивость опорных узлов анкеров. Определение уровней рисков при расчетах устойчивых гибких подпорных конструкций котлованов городских подземных сооружений, строящихся открытым способом, является весьма актуальной проблемой. Очевидный путь решения этой проблемы – формализация риск-анализа, предусматривающая разработку методики моделирования геотехнической ситуации по средним значениям входных параметров.

Новый подход к геомеханическому анализу горнотехнических объектов реализует специализированный программный комплекс методов непараметрической статистики. Комплекс обеспечивает повышение качества исходной информации о состоянии вмещающих массивов и свойствах горных пород, полученной по данным малых выборок. В статье рассматриваются четыре направления: статистическое оценивание свойств горных пород; особенности определения параметров паспортов прочности с непараметрической оценкой по результатам натурных испытаний в буровых скважинах; инженерно-геологическая схематизация массива горных пород; конструирование геомеханических моделей на базе методов непараметрической статистики. Ресурсы непараметрической статистики используются в имитационных моделях, трансформирующих распределения входных параметров с генерацией от 104 до 106 случайных чисел.

Обосновываются коррекция и совершенствование методов статистического оценивания свойств грунтов, заложенных в действующие нормативные документы, которые базируются на нормальном распределении данных. Показана целесообразность использования непараметрических критериев, предусматривающих реализацию законов распределения случайных характеристик, отличных от нормального.

Рассматриваются семь перспективных направлений развития геомеханики - семь «точек роста»: оценка состояния и свойств массива горных пород на предпроектной стадии, стадиях строительства и эксплуатации горнотехнических объектов; непараметрическая статистика; совершенствование вероятностных методов геомеханического анализа; пути решения проблем имитационного моделирования; комплексирование методов детерминированного и вероятностного анализа с выходом на стандартизированную программу - «имитационный конструктор»; прогноз устойчивости обнажений массива горных пород; синтез численных методов - конечных элементов и Монте-Карло. Представленные материалы являются прагматичной основой для перехода к более высокому качеству геомеханического анализа горнотехнических объектов. Кроме того, материалы исследований, проведенных на этой основе в части непараметрических методов статистики и определения уровней геомеханических рисков, могут послужить дополнением к действующим нормативным документам.

Рассматриваются конструкции и схемы сооружения устьев вертикальных стволов. Актуализированная методика проектирования устьев вертикальных стволов, основанная на результатах исследований их напряженно-деформированного состояния в среде Plaxis 3D и действующих нормативных документах, включает последовательно выполняемые блоки детерминированных и вероятностных расчетов. Отличительная особенность детерминированного блока – оптимизация по диаметрам конструктивных элементов устья и углам наклона оснований воротника и опорного венца. Вероятностный блок расчетов характеризует конструкции и схемы сооружения устьев критериями «надежность» или «риск». С учетом последних принимаются рациональные схемы сооружения устьев. Приводятся критерии выбора, отражающие вероятность возникновения аварийных ситуаций.

В статье обосновывается применение облачных технологий, отмечается, что в практике горного дела облачные технологии не получили должного развития. Рассматриваются приоритетные направления их реализации в геомеханике, даются обобщенные схемы имитационного моделирования, описывается «облачный имитационный конструктор», предназначенный для разработки нового программного обеспечения, и приводятся примеры облачных вычислений, выполненных на технической базе Уральского государственного горного университета. Описываются законы отбраковки псевдослучайных чисел, выходящих за рамки решаемой модели. Отмечается возможность быстрой расширяемости программы для решения специфических задач.

Проведен анализ объемно-планировочных и конструктивно-технологических решений по строительству и эксплуатации Екатеринбургского и Челябинского метрополитенов, который выполнен по направлениям: обобщение регионального, российского и мирового опыта проектирования, строительства и эксплуатации; совершенствование расчетов горнотехнических сооружений метрополитена, предусматривающее совместную реализацию детерминированных и вероятностных методов, в частности метода конечных элементов и метода имитационного моделирования; формирование критериев и моделей выбора рациональных решений. Предложенная прогрессивная технологическая схема сооружения перегонных тоннелей мелкого заложения в нескальных грунтах без помех уличному движению предусматривает применение роторных тоннелепроходческих комплексов. Специальные исследования, проведенные на кафедре шахтного строительства УГГУ с помощью пакета конечно-элементных программ PLAXIS 3D, показали возможность строительства перегонных тоннелей таким способом на глубине 4 м от поверхности. Полученные результаты позволяют обосновать рациональную стратегию строительства уральских метрополитенов и оптимизировать управленческие и технические решения с учетом достижений современной геотехники.