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 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |

Обоснование методологии и разработка инновационных технических решений освоения подземного пространства мегаполисов

-- [ Страница 4 ] --

Для каждого конкретного типа и подтипа территорий определены возможные негативные процессы в период строительства подземных сооружений (активизация карстово-суффозионных процессов при нарушении существующего гидрогеологического режима, прорывы воды, плывунов и др.), а также методы подготовки и способы воздействия на массив горных пород, вмещающий подземное сооружение. Надежную работу подземного объекта гарантирует принятие оптимальных инженерных решений, найденных для всех основных признаков (тип сооружения, его объемно-планировочное решение, методы подготовки массива, способы строительства) с учетом взаимосвязей между ними и характеристик породного массива.

Таким образом, полученные результаты подтверждают, что метод прогнозирования целесообразности строительства подземных сооружений в зависимости от глубины заложения объекта, типа вмещающих пород, степени обводненности массива с точки зрения технических возможностей, экономических и экологических последствий принимаемых решений необходим.

Предложенный подход к оценке горно-геологических условий с точки зрения пригодности для подземного строительства включает также разработанные организационно-технические мероприятия по защите подземного сооружения от подземных вод в период его строительства и эксплуатации.

В четвертой главе диссертации рассматривается методика оценки рисков возникновения аварийных ситуаций при строительстве и эксплуатации подземных сооружений, включающая выявление основных видов проявления рисков, рискообразующих факторов, методов управления рисками.

Создание рискобезопасных технологий возможно только на основе овладения методами управления рисками. Разработка методов управления рисками в подземном строительстве с целью предотвращения или локализации их негативных проявлений и повышения жизнестойкости сооружений в экстремальных и чрезвычайных ситуациях имеет важное народнохозяйственное значение для строительной индустрии.

Строительство подземных сооружений характеризуется динамизмом и высокой степенью неопределенности, поэтому фактор риска - неотъемлемый атрибут освоения подземного пространства мегаполисов.

Под фактором риска понимается вероятность (опасность) возникновения ситуации, при которой система не способна бесперебойно выполнять возложенные на нее функции в течение запланированного срока службы.

Разработана классификация и проведена систематизация рисков по ряду признаков, позволяющая их идентифицировать, выявлять слабые места в создаваемых и эксплуатируемых природно-технических системах «массив - технология - подземное сооружение - окружающая среда». Принятая концепция «приемлемого риска» позволила в этих системах использовать принцип прогнозирования возможного рискового события.

В условиях сложившегося современного подхода к освоению подземного пространства проблема техногенной опасности и эколого-техногенных рисков приобретает особое значение для районов города, где сосредоточена развитая транспортная и коммуникационная инфраструктура, имеется историческая застройка в сочетании со значительным износом большого количества ранее созданных подземных объектов и сложной социально-экономической обстановкой. При этом должен оцениваться риск не только для нормальных условий эксплуатации подземных сооружений города, но и для случаев аварий с разрушением несущих конструкций, резервуаров, выходом загрязняющих веществ в окружающую среду.

Минимизировать риски можно только при их идентификации и выработке методов снижения единичных (частных) рисков, являющихся компонентами комплексного показателя риска.

Установлены основные причины нарастания тенденции негативных рисков при освоении подземного пространства мегаполисов: возрастание концентрации, плотности подземного строительства и степени его энергонасыщенности; недостаточный уровень и недооценка роли информационного обеспечения принимаемых проектных, технологических и технических решений; критический уровень износа оборудования; нарушения производственной и технологической дисциплины; ослабление роли государственных органов контроля и управления; проблемы правовой и экологической культуры исполнителей и руководителей всех уровней и др.

Главной причиной рисков в подземном строительстве является отсутствие достаточно полной и объективной информации о закономерностях возникновения и развития процессов в ПТГС «массив - технология - подземное сооружение - окружающая среда», приводящих к потере ее структурно-функциональной и вещественно-энергетической устойчивости.

В работе рассмотрены фундаментальные вопросы управления рисками в подземном строительстве и отмечена ведущая роль информационного обеспечения в определении стратегии такого управления, которое должно строиться с учетом сложности, активности и нелинейности создаваемых и эксплуатируемых в подземном пространстве природно-технических систем.

При этом должны учитываться следующие положения:

1. По мере совершенствования информационного обеспечения строительных геотехнологий и углубления знаний о закономерностях процессов в рамках этих технологий сопровождающие их аномальные эффекты могут переходить в разряд прогнозируемых, а соответствующие риски – в разряд управляемых.

2. При изучении геологической среды и процессов различной физической природы в зонах освоения подземного пространства, а также особенностей функционирования и взаимодействия расположенных в этих зонах ПТГС, необходимо в качестве приоритетной обозначить проблему повышения качества информационного обеспечения освоения подземного пространства за счет комплексирования методов инженерной геологии, горной геофизики, геомеханики и геодезии.

3. Подземное пространство как сложная активная и нелинейная ПТГС, которая характеризуется совокупностью как целенаправленных функциональных, так и нефункциональных связей, требует контроля ее отдельных элементов и подсистем с учетом их возможного взаимовлияния в режиме непрерывного или дискретно-непрерывного мониторинга с привлечением различных методов неразрушающего контроля и горной геофизики, использующих широкий спектр физических явлений и полей.

4. Актуальной задачей подземного городского строительства является включение геоконтроля в качестве полноправного элемента в систему строительных геотехнологий и постепенный переход на экспертные диагностические системы, позволяющие оценивать остаточный ресурс природно-технических объектов и риск их эксплуатации. Основной задачей таких систем должна стать не фиксация отклонений нормируемых параметров (то есть наличия дефектов), а регистрация и исследование физических эффектов и процессов, предшествующих моменту перехода объектов в «дефектное» неустойчивое состояние. При этом особое внимание должно быть уделено тем из указанных эффектов и процессов, проявления которых носят нелинейный характер.

5. Планомерное, рациональное и комплексное освоение подземного пространства на основе предварительного изучения состояния породного массива с использованием современного информационного обеспечения принимаемых решений, основанных на внедрении инновационных технологий, позволит реализовать эффективное и безопасное развитие инфраструктуры городов-мегаполисов для размещения производственных, социальных и иных объектов человеческой деятельности.

В работе приведена классификация рискообразующих факторов при строительстве подземных сооружений.

Из общего состава факторов риска выделены две основные группы. Первая относится к неточностям представлений разработчиков о прогнозном состоянии внешней среды проекта строительства. Вторая группа факторов риска связана с возможными ошибками и неточностями в определении внутренних характеристик проекта строительства.

Помимо рискообразующих факторов выделены факторы, определяющие уровень риска. Эти факторы классифицированы по следующим категориям и признакам:

  • по степени влияния на деятельность строительной организации;
  • по степени управляемости строительной организацией;
  • по характеру воздействия на риск;
  • по источнику возникновения рисковых факторов.

Ключевой момент подготовительного этапа организации управления рисками при строительстве подземных сооружений - оценка уровня и допустимого предела рисков для строительной организации. При этом целесообразно проводить качественно-количественную (комбинированную) оценку риска. Качественная оценка призвана определить возможные виды риска, факторы, влияющие на его уровень при строительстве подземных сооружений. Кроме того, качественный анализ включает в себя также методологический подход к количественной оценке приемлемого уровня риска.

Приведенная классификация интегральных рискообразующих факторов позволяет сформировать системный подход к ПТГС «массив - технология - подземное сооружение - окружающая среда», который подразумевает:

  • выявление доминирующих рискообразующих факторов;
  • выявление уровня значимости каждого из элементов;
  • выявление взаимосвязей внутри системы.

Данный системный подход предопределяет установление количественных критериев, характеризующих уровень экологической, экономической, технологической и эксплуатационной безопасности при строительстве подземных сооружений.

Методологические принципы принятия решения в отношении рисков следует разделить на два блока:

- идентификация опасностей, оценка воздействия и его последствий, характеристика риска и сравнение его с другими рисками с целью определения степени приемлемости и выработки приоритетного направления;

- разработка планов действия по снижению и контролю риска, оценка их эффективности и выработка рекомендаций для принятия решения.

Независимыми переменными, по которым оценивается риск, являются время и ущерб, а для оценки (прогноза) риска необходимо определять частоту реализаций опасных событий и ущерб от них.

Вероятность возникновения аварийной ситуации тесно связана с надежностью функционирования системы. Чем дольше система может противостоять воздействию негативных факторов риска, тем меньше угроза возникновения аварийных ситуаций.

Повышение надежности системы автоматически приведет к снижению риска возникновения аварийных ситуаций.

К основным методам управления риском относятся: административно-правовые; инженерно-технические; финансово-экономические.

Для принятия эффективных управленческих решений в сфере безопасности жизнедеятельности необходима количественная информация о величине риска и его зависимости от различных факторов.

В основе реализации главной цели управления рисками лежат:

- «пассивные действия» (учет факторов риска технологической цепочки, разработка аварийных сценариев по предотвращению угрозы возникновения или ликвидации аварийных ситуаций);

- «активные действия» (замена звена технической цепочки, являющегося фактором, способствующим возникновению аварийной ситуации, или всей технологии в целом).

С этих позиций в работе проанализированы все этапы строительства подземного сооружения и каждая технологическая цепочка как при подготовке массива, так и при строительстве.

Такое исследование позволило с учетом всех факторов риска, выявить оптимальные критерии проведения технологического процесса, сравнить технологии и выбрать оптимальный вариант строительства подземного сооружения.

Снижение риска возникновения аварийных ситуаций возможно при наличии банка данных, учитывающих сложности горно-геологических условий, и ведении мониторинга состояния массива по трассе предполагаемого строительства.

Обеспечение жизнеспособности подземного сооружения невозможно без надежной работы обделки, особенно при использовании технологий подготовки массива, обеспечивающих упрочнение пород только на период строительства, так как в период эксплуатации обделка начинает испытывать негативное влияние процессов, происходящих как в массиве, так и в самом подземном сооружении, особенно в канализационном тоннеле. Поэтому при проектировании обделки необходимо учитывать все факторы риска, приводящие к возникновению аварийных ситуаций.

В работе рассмотрены факторы, которые влияют на жизнестойкость канализационных коллекторов. Из них выделены три группы факторов:

А. Внешние, характеризующие негативное влияние процессов, происходящих в массиве и в наземной инфраструктуре города;

Б. Внутренние, зависящие от функционального назначения объекта;

В. Факторы, связанные с технологическими просчетами в период строительства, которые обнаруживаются в процессе эксплуатации.

В основе классификации лежит сущность процессов, вызывающих негативные последствия, согласно которой факторы подразделяются на физические, химические, биологические, технологические.

При исследовании причин возникновения рисковых ситуаций в конкретной сложной природно-технической системе «канализационный коллектор - окружающая среда» учитывалось синергетическое действие этих процессов. Обобщение данных показывает, что рассматриваемая ПТГС является системой, в которой одновременно действуют факторы риска возникновения аварийной ситуации как внутри коллектора, так и со стороны вмещающего массива. При этом собственно технология выемки породы при строительстве магистральных коллекторов в различных по сложности горно-геологических условиях и горнопроходческая техника достигли очень высокого уровня развития и в настоящее время нет необходимости их совершенствовать.

«Слабым звеном» в этой системе является обделка коллекторных тоннелей, от качества изготовления которой и ее конструктивных решений зависят долговечность и эксплуатационные показатели подземного сооружения.

Концепция «приемлемого риска» позволила установить, что надежность функционирования системы «канализационный коллектор - окружающая среда» увеличится за счет модернизации существующей (типовой) обделки кабельных и канализационных коллекторов или разработки коллекторных обделок нового технического уровня.

В настоящее время все канализационные коллекторы имеют комбинированную обделку, состоящую из трапециевидных блоков (несущее кольцо) и вторичной обделки (монолитное железобетонное кольцо). Эта обделка имеет ряд существенных недостатков, которые влияют на долговечность и технико-экономические показатели строительства и эксплуатации коллекторов.

Модернизация существующей технологии крепления канализационных коллекторов заключается в увеличении долговечности обделки за счет оптимизации конструктивных параметров стыковых соединений и взаимного расположения смежных блоков в обделке, оптимизации толщины слоев обделки и устройстве защитного слоя - футеровки из штучных коррозиестойких материалов на основе каменного литья.

Коллекторные обделки нового технического уровня - это обделки, разработанные на основе комплексного учета функциональных, технических, экологических и экономических требований, основанных на результатах фундаментальных научных исследований в области механики подземных сооружений, строительных материалов, экологии, экономики и обеспечивающих достижение таких технико-экономических показателей при строительстве и эксплуатации коллекторных тоннелей, которые по своему уровню значительно превосходят все прежние аналоги и недостижимы при традиционных подходах к совершенствованию конструкций. Эти исследования нашли свое отражение в 5-й и 6-й главах диссертации.

В пятой главе надежность рассматривается по фактору несущей способности обделок в эксплуатационной стадии работы конструкции.

В расчетной схеме определения реальной надежности сборных кольцевых тоннельных обделок геометрическая составляющая их конструктивной схемы определяется следующими показателями: глубиной заложения , диаметром кольца , его толщиной , количеством сегментов n, их формой, типом стыка и его характерных параметров, а также начальной эллиптичностью el и распределением по контуру начальных эксцентриситетов приложения нормальной силы , описывающих фактическую форму кольца после завершения монтажной стадии. Помимо этого, геометрическая составляющая схемы нагружения конструкции определяется такими показателями, как размер безотпорной зоны в своде (размер сектора в радианах) и характер заполненности раствором строительного зазора.

В материальной составляющей схемы нагружения величины нагрузок (помимо глубины заложения ) определяются физико-механическими свойствами породного массива. В работе в соответствии с данными различных исследований эти свойства выражаются через единственный параметр – коэффициент крепости (в диапазоне 0,54). Получены следующие зависимости для основных параметров физико-механических свойств исследуемых пород:

- модуль деформации (при );

- коэффициент Пуассона (при );

- коэффициент сцепления (при );

- угол внутреннего трения (в град.) (при ),

где R2 – величина достоверности аппроксимации.

Коэффициент бокового распора определен, как .

В материальной составляющей конструктивной схемы обделок введены следующие параметры. Это класс бетона В со значениями средних величин для начального модуля упругости и призменной прочности ,: и , а также стандартные отклонения для этих параметров: и . Кроме этого, вводится класс арматуры со значениями средних величин и стандартных отклонений для сопротивления растяжению : ,.

Для условий неглубокого заложения проанализирована надежность комбинированной конструкции с внутренним футеровочным защитным слоем из блоков каменного литья (КО). В качестве несущего слоя рассматривается широко применяемая 6-блочная обделка из трапециевидных блоков с выпукло- вогнутыми стыками с перевязкой швов между кольцами диаметрами 3,6 и 4,0 м. В качестве примера рассмотрена возможность использования и 8-блочной обделки диаметром 6,0 м из блоков такой же формы.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |
 





 
© 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.