авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Геоинформационная модель по оценке сейсмического воздействия подземных взрывов на консольные конструкции поверхностных сооружений

-- [ Страница 2 ] --

Таким образом, из минимального числа стандартных изделий создана портативная автономная компьютеризированная измерительная система, содержащая до 16 каналов (дифференцированных и электрически независимых) или до 32 каналов (с общей "землей"). Система вместе с тем является в полном смысле слова геоинформационной. Докажем это следующим образом.

Вышеописанные блоки, соединенные в виде технического средства непрерывных во времени (т.е. мониторинговых) измерений конкретного физического параметра, являются средством сбора, преобразования, систематизации и переработки первичной информации. Для этого в основном служит блок №2, т.е. внешний модуль Е-33О. Программное обеспечение этого блока содержит ряд программ со специализированными и вспомогательными функциями. С их помощью сигналы от всех сейсмоприемников группируются, преобразуются и в заданном порядке передаются на вход ноутбука. Последний регистрирует полученные данные и позволяет оператору практически в реальном времени осуществлять визуальный контроль зарегистрированных сигналов в приемлемом графическом виде. Например, на рис. 2 приведена сейсмограмма регистрации сейсмических сигналов на конкретных объектах (инженерных сооружениях) от технологического взрыва. Данная сейсмограмма была зарегистрирована в реальном масштабе времени и проконтролирована оператором. Это означает, что результаты измерений были получены и зарегистрированы с высокой степенью оперативности и надежности. Благодаря этому появилась возможность повысить надежность проводимых исследований в части получаемого результата. Как уже отмечено выше, такая система, являясь малогабаритной, т.е. портативной, является еще и автономной, так как у ноутбука имеется аккумуляторное питание, гарантирующее непрерывную работу всей системы в течение нескольких часов.

Кроме этого, используемый ноутбук позволяют на месте выполнить некоторые преобразования, например быстрое преобразование Фурье, получить некоторые спектральные характеристики исследуемых объектов. Этим самым достигается еще более высокая оперативность выполняемых исследований и решается очередная задача геоинформационной системы: по классификации и анализу зарегистрированной информации.

Так как из практики регистрации сейсмических сигналов каждый канал несет информацию о режиме колебаний на отдельном объекте, ценность оперативной оценки этих режимов трудно переоценить.

Разработанная портативная геоинформационная система используется не только для регистрации сейсмических сигналов. С ее помощью можно выполнять мониторинговые измерения с любыми другими первичными преобразователями, на выходе которых образуется аналоговый или цифровой электрический сигнал.

В последнее время на объектах гражданского назначения все чаще происходят аварии, причинами которых являются природные и техногенные воздействия. Достаточно напомнить случаи обрушения сооружений: аквапарка (Москва, 2004), супермаркета (Германия, 2005), выставочного зала (Польша, 2006), когда был понесен не только значительный экономический ущерб, но и были многочисленные человеческие жертвы. Из числа последних событий напомним факт обрушения крыши Басманного рынка в Москве в феврале

2006 г. Для предотвращения возникновения подобных происшествий необходимо осуществлять непрерывный контроль текущего состояния строений и сооружений, подверженных опасности разрушения. Отмеченное обстоятельство определяет необходимость разработки и внедрения геоинформационных систем, осуществляющих мониторинг состояния объектов социальной и промышленной инфраструктуры антропогенной среды.

В основу разработанных и введенных в эксплуатацию подобных систем на разных объектах гражданского назначения положены следующие принципы:

- автономность энергопотребления и портативность контрольно-измерительной аппаратуры;

- непрерывность измерений в режиме мониторинга;

- обучаемость персонала используемой геоинформационной системы;

- резервируемость собираемых данных в виде базы данных и базы знаний;

- помехозащищенность измерительной аппаратуры при наличии полей-помех, на порядок и более превышающих полезный сигнал;

- ориентированность на работу в режиме экспертной системы;

- быстродействие, достаточное для регистрации параметров измеряемых процессов.

Для исследования и оценки влияния факторов естественного и искусственного происхождения в разработанных геоинформационных системах были использованы следующие общеизвестные геофизические методы или их шахтные модификации:

- сейсмометрия;

- электрометрия;

- магнитометрия;

- активационные методы.

Особенности регистрируемых сигналов определили необходимость разработки специальных методов обработки и визуализации, позволяющих дать адекватную геофизическую интерпретацию полученной ситуации. Например, с помощью методов классического Фурье-анализа для оценки напряженно-деформированного состояния горного массива была разработана и применена методика выделения полезного сигнала на фоне промышленных помех.

Наиболее общая блок-схема геоинформационной системы представлена на рис. 2. Здесь различные параметры объекта исследования 7 регистрируются с помощью датчиков 2 и через согласующее устройство 3 передаются в устройство сбора информации 4. Полученная информация об объекте передается в подсистему предварительной обработки информации 5, в которой происходит анализ допустимости зарегистрированных параметров на основании статистических данных, хранящихся в базе данных. Сигналы, имеющие хотя бы один недопустимый параметр, передаются в подсистему 6, в которой устанавливается, является ли сложившаяся ситуация в системе аварийной. При этом на основании базы знаний, хранящей информацию об аварийности по многим параметрам, происходит идентификация зарегистрированного параметра сигнала, вышедшего за допустимые пределы, а также анализ состояния комплекса других параметров на этом же объекте. Далее при условии, что по другим датчикам (не менее двух) наблюдаются превышения допустимых параметров, сигнал аварийной ситуации будет сформирован и передан в подсистему экспертной оценки 7.

Рис. 2. Общая структурная схема разработанной геоинформационной системы:

1 - объект исследования; 2 - датчики; 3 - согласующее устройство; 4 - устройство сбора информации; 5 - подсистема предварительной обработки информации; 6 - подсистема оценки свойств, структур, строения и состояния контролируемого объекта; 7 - подсистема принятия решения на основе экспертных оценок

Один из новых и весьма перспективных видов информационных технологий - геоинформационные технологии на основе (ГИС), которые играют сегодня все более важную роль в задачах социально-экономического и экологического развития и управления в природной, производственной и трудовой сферах страны. Представляется, что развитие геоинформатики как научного базиса и геоинформационных технологий как прикладного инструментария обеспечит интеграцию данных, знаний и методов для эффектов нового решения задач. Анализ полученных результатов при практическом использовании ГИС показал правильность выбранных принципов построения структурной схемы и применения выбранных геофизических методов.

Четвертая глава диссертации посвящена теоретическому анализу динамики сооружения и экспериментальным результатам геоинформационных измерений, оценке влияния взрывных работ при проходке горных выработок на состояние конструкций поверхностных сооружений.

Наблюдения проводились за зданием Екатеринбургского цирка рис. 3

 Здание Екатеринбургского государственного цирка Рассмотрим наиболее-5

Рис. 3. Здание Екатеринбургского государственного цирка

Рассмотрим наиболее длинную консольную железобетонную балку Б-2 общей длиной 18680 мм, состоящую из пролетной части длиной 8680 мм и консольной части длиной 10000 мм. Пролетная часть балки с одной стороны опирается на единственную колонну, проходящую через все этажи и подвал, а с другой стороны вбетонирована в нижнее и верхнее опорные кольца. При строительстве подземного метро буровзрывным способом были обнаружены трещины в железобетонной балке Б-2.

Построим эпюру балки Б-2 (рис.4).

Рис. 4. Эпюра балки Б-2

Находим единичные перемещения:

Вековое уравнение для нашего случая запишется в следующем виде:

Раскрывая детерминант, найдём

где – длина волны ;

m1 – масса опорной части;

m2 – масса консольной части;

E – модуль упругости;

J – момент инерции.

Отсюда получаем квадратное уравнение относительно :

 Решив это уравнение относительно , найдём Согласно найденным значениям-9

Решив это уравнение относительно , найдём

Согласно найденным значениям характеристических чисел, определим частоты собственных колебаний балки

Каждой из полученных частот колебаний соответствует своя форма колебаний. Первой частоте соответствует изгиб по двум полуволнам с точкой перегиба над средней опорой. Второй частоте отвечает изогнутая ось, симметричная относительно средней опоры (рис. 4).

Выполненное теоретическое моделирование балки Б-2 показывает, что она работает в режиме упругих колебаний.

Для экспериментальных оценок влияния взрывных работ проводились мониторинговые наблюдения (рис. 5), с помощью которых удалось установить, что отмечаемые резкие изменения частоты колебаний от взрывного воздействия обусловлены влиянием параметров и особенностей каждого взрыва, так как низкочастотная часть (соответствующая собственной частоте балки) остается в пределах 6-10 Гц.

Рис. 5. Амплитудно-частотный спектр скорости смещения элементов конструкции северо-западного сектора здания Цирка от взрывных работ

Установлено, что при существующих параметрах буровзрывных работ при строительстве станции метро «Геологическая» несущая балка Б-2 работает в режиме упругих колебаний.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано решение актуальной задачи создания геоинформационной модели по оценке сейсмического воздействия подземных взрывов на консольные конструкции поверхностных сооружений, имеющей существенное значение для строительства метрополитенов.

Основные научные выводы:

1. На основе анализа волновых спектров сейсмических колебаний предложены способы обеспечения сохранности объектов промышленной и социальной инфраструктуры, окружающей источники взрывной рудоподготовки извлекаемых горных пород.

2. Выполнены теоретические расчеты по моделированию режимов собственных и вынужденных колебаний одного из основных несущих элементов уникального здания Екатеринбургского государственного цирка (балки Б-2).

3. Выполнены экспериментальные оценки параметров вынужденных колебаний балок Б-2 при сейсмическом воздействии промышленных взрывов.

4. Показано на основе сравнения теоретических и экспериментальных исследований, что балки Б-2 работают в режиме упругих колебаний.

5. Установлено, что при сохранении неизменными всех остальных горно-геологических условий, в том числе и уровня подземных вод под зданием Екатеринбургского цирка, основные несущие элементы этого здания не изменяют своего состояния.

Основные научные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Статьи, опубликованные в научных журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией:

1. Анисимов В.М. Геоинформационная система для регистрации и оценки сейсмического влияния промышленных взрывов на объекты окружающей горнодобывающее предприятие инфраструктуры/ А.М.Мухаметшин, И.Р.Камалдинова, А.С.Ведерников, С.С.Панфилов, В.М.Анисимов, М.В.Яковлев, В.М.Крупнов, В.И.Сафьянов // Горный информационно–аналитический бюллетень. - №8. - 2005.-М.:Изд-во МГГУ., 2006. С. 86-91.

2. Анисимов В.М. Моделирование техногенных возмущений для оценки устойчивости балки Б-2 здания Екатеринбургского цирка/Кадыкова Т.В., А.М.Мухаметшин, А.С Ведерников., В.М.Анисимов, С.С.Панфилов //Горный информационно–аналитический бюллетень. - №6. -.2006.-М.:Изд-во МГГУ., 2006. С.121-129.

3. Анисимов В.М. Использование непрерывного вэйвлет-преобразования для обработки сейсмосигналов, излучаемых подземными взрывами / А.М.Мухаметшин, А.В.Параничев, С.В.Поршнев, В.М.Анисимов, А.С.Ведерников, Сафьянов В.И.//Горный информационно – аналитический бюллетень. - №7. - 2006.-М.:Изд-во МГГУ.- С. 193-199.

4. Анисимов В.М. Влияние буровзрывных работ при строительстве метро на основные несущие конструкции здания цирка/ В.М.Анисимов //Горный информационно–аналитический бюллетень. - №4. - 2007.-М.:Изд-во МГГУ.- С. 68-72.

5. Анисимов В.М. Геоинформатика и ее задачи в свете ГИС/ В.М.Анисимов //Горный информационно–аналитический бюллетень. - №5. - 2008.-М.:Изд-во МГГУ.- С. 106-112.

Статьи, опубликованные в других журналах и материалах конференций

1. Анисимов В.М. Оперативная оценка прочностных параметров техногенных образований на основе комплексных сейсмометрических исследований / А.М.Мухаметшин, А.С.Ведерников, Т.В.Кадыкова, С.С.Панфилов, С.М.Скоробогатов, В.М.Анисимов // Материалы седьмого международного симпозиума «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях», г. Белгород, Россия, 19-23 мая 2003 г. – С. 198-205.

2. Анисимов В.М. Оперативный метод оценки состояния и неразрушающего контроля многомерных конструкций из бетона и железобетона / А.С.Ведерников, Т.В.Кадыкова, С.С.Панфилов, В.М.Анисимов, А.М.Мухаметшин //Материалы 12-й научной конференции Института геологии Коми НЦ УрО РАН «Структура, вещество история литосферы тимано-североуральского сегмента», г. Сыктывкар, 9-11 декабря 2003 г. С. 50-52.

3. Анисимов В.М. Обеспечение сохранности подрабатываемых горнодобывающими предприятии сооружений/ В.М.Анисимов, А.М.Мухаметшин // Материалы 12-й научной конференции Института геологии Коми НЦ УрО РАН Структура, вещество история литосферы тимано-североуральского сегмента, Сыктывкар 9-11 декабря 2003 г.С. 10-12.

4. Анисимов В.М. К вопросу оценки сейсмического воздействия взрывных работ горного производства на инженерные сооружения / А.М.Мухаметшин, В.М.Крупнов, В.И.Сафьянов, В.М.Анисимов, А.С.Ведерников, Т.В.Кадыкова, С.С.Панфилов, М.В.Яковлев //Сборник докладов Международного совещания, г. Кировск, Мурманская область, Россия, 14-16 апреля, 2004 г. - Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН, 2004. –197 с. С. 180-187.

5. Анисимов В.М. Обеспечение сохранности объектов социальной и промышленной инфраструктуры г.Нижний Тагил от взрывов на шахте «Магнетитовая // А.М.Мухаметшин, В.И.Сафьянов, А.С.Ведерников, В.М.Анисимов, М.В.Яковлев, С.С.Панфилов, А.В.Параничев Уральский горнопромышленный форум. Горное дело. Оборудование. Технологии: 1 межрегиональная специализированная выставка и научно-техническая конференция, 31 января – 3 февраля 2006. Официальный каталог, Екатеринбург. – Екатеринбург, 2006. - С. 104.

Подписано в печать 28.11.2008 г.

Печать на ризографе. Бумага писчая.

Формат 60х84 1/16 Печ. л. 1,0

Тираж 100 экз. Заказ №___

Издательство УГГУ

620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30



Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.