Геологические условия строительства и эксплуатации подземных сооружений
Важность геологического обоснования подземного строительства подчеркивается тем обстоятельством, что ни одна инженерная конструкция не находится в такой зависимости от состава, строения, водообильности и других характеристик горных пород, как подземное сооружение. Именно перечисленные особенности во многом предопределяют затраты на подземное строительство, безопасность работ при строительстве и эксплуатации подземных объектов, продолжительность и трудоемкость горнопроходческих работ, условия и бесперебойность эксплуатации.
Поэтому вопросам геологического обоснования подземного строительства уделяется большое внимание, особенно в высокоразвитых странах.
Анализ подземного строительства, например, в Швеции показал, что затраты на эти цели составляют в основном 1-2% стоимости подземного объекта, а на обеспечение длительной устойчивости выработок – от 4 до 70%. Более того, ясно прослеживается зависимость между тщательностью инженерно-геологических исследований и затратами на строительство подземного сооружения. Чем детальнее и достовернее геологическая информация, тем меньше расходы на сооружение подземного объекта, ибо она позволяет не только выбрать участок, благоприятный для строительства, но и предусмотреть возможные при этом осложнения. Потом можно принять окончательное решение: использовать данный участок недр, выбрать другой или использовать более дорогие способы проведения и крепления выработок, которые смогут нейтрализовать такие неблагоприятные факторы, как трещиноватость, большие водопритоки, пучение, усадки горных пород и др. Крайне нежелательно, если об этих осложняющих факторах станет известно лишь в процессе строительства, что всегда ведет к увеличению его стоимости и удлинению сроков.
|
|
|
Поскольку горные породы являются средой, где находятся подземные объекты, и одновременно несущей конструкцией, то, прежде всего, необходимо выделить горные породы, в наибольшей степени пригодные для строительства подземных сооружений, и определить территории распространения этих пород. При строительстве подземных объектов, помимо физических и химических свойств горных пород, конкретные требования предъявляются к геологическому строению района или участка, к его гидрогеологическим особенностям. В первую очередь это относится к мощности слоя, который должен вместить подземные сооружения, глубине залегания, углу падения, способу вскрытия.
В благоприятных для подземного строительства условиях мощность рабочего слоя превышает 10-15 м, угол его падения близок к горизонтальному, водоприток минимальный, глубина залегания от поверхности не более 100-150 м, рельеф местности со склонами создает возможность для штольневого вскрытия.
|
|
|
Иногда выбор участка для строительства подземного объекта диктуется общеэкономическими условиями района: удобным расположением относительно смежных предприятий, потребителей готовой продукции и поставщиков сырья и полуфабрикатов, близостью к транспортным коммуникациям и линиям электропередачи; наличием источников водо- и энергообеспечения; обеспеченностью рабочей силой и т.д. Тем не менее и в этом случае при технико-экономическом обосновании строительства подземного объекта важную роль будут играть факторы, обуславливаемые характером и особенностями инженерно-геологической обстановки.
К горным породам, удовлетворяющим требованиям подземного размещения объектов, исходя из общегеологических соображений и имеющегося опыта, относятся скальные и полускальные породы: магматические (базальты, граниты, диориты, габбро, диабазы), метаморфические (гнейсы, андезиты, мраморы, кристаллические сланцы, кварциты), осадочные обломочные сцементированные (конгломераты, песчаники, туффиты), осадочные биохимические (известняки, доломиты), осадочные химические (гипс, ангидрит, галит, сильвин), осадочные биогенные (известняки-ракушечники). Все же наиболее широкое применение нашли весьма распространенные по территории страны карбонатно-сульфатные и галогенные отложения – гипсы, известняки, соли.
|
|
|
Выделение внутренне однородных объемов пород – литосферных тел, соизмеримых с объемами, вмещающими целые системы горных выработок, - задача далеко не простая и до сих пор не решенная применительно к приповерхностному ярусу земной коры. Последний представлен сложной физико-геологической системой, состоящей из ряда меньших по размеру и составу и интервалами значений основных параметров, определяющих их состояние и свойства физико-геологических систем. К параметрам состояния относятся давление, температура, влажность и плотность. Физико-геологической системой можно назвать любой объем земной коры, внутренне однородный и внешне ограниченный поверхностями резких изменений состава. Близкое к нему общепринятое понятие – геологический блок, т.е. объем месторождения, характеризующийся более или менее одинаковыми геолого-промышленными показателями: мощностью и строением тела полезного ископаемого, условиями его залегания, его составом, свойствами и качеством, горнотехническими условиями и т.д.
|
|
|
Вопросы подземного строительства требуют качественно нового подхода к рассмотрению основных аспектов инженерно-геологического обоснования. Применение методик инженерно-геологических изысканий для проектирования наземных зданий и сооружений не обеспечивает получение всей горно-геологической информации, необходимой для проектирования подземных сооружений.
Одна из основных задач – изыскание однородных и устойчивых объемов горных пород, благоприятных для подземного строительства. Для этого необходимо:
- получить достаточную информацию для определения и учета тех физико-геологических факторов, которые определяют рациональность строительства и эффективность эксплуатации подземного объекта;
- обосновать рациональную технологию горнопроходческих работ, включая конструкцию крепи;
- определить эффективные технические приемы мелиорации пород в целях повышения их устойчивости (т.е. способности сохранять необходимую форму и размеры поперечного сечения), снижения деформируемости и водопроницаемости;
- дать прогноз формы и меры воздействия и изменения свойств пород в данном объеме (массиве, пласте, толще) в окрестностях выработки.
При проектировании подземных объектов необходимо в первую очередь обеспечить выбор оптимального варианта его размещения с учетом охраны недр. Поэтому стремятся обеспечить устойчивость горных пород вокруг выработок и частей массива, в котором она пройдена, для обеспечения безопасности людей и объектов в зоне влияния горных работ (в том числе объектов на земной поверхности).
Массивы горных пород для размещения в них объектов должны обладать устойчивостью к окислительным процессам, связанным с поглощением кислорода элементами выработок, достаточно большой плотностью и механической прочностью, малой влажностью, водопроводностью и теплопроводностью, устойчивостью к экзогенным процессам.
При определении пригодности участка подземного строительства часто становятся решающей гидрогеологическая обстановка. Это положение пояснений не требует. При выборе следует отдавать предпочтение массиву, в котором глубина залегания первого от поверхности водоносного горизонта больше глубины залегания подошвы подземного сооружения.
Работы по изучению инженерно-геологических условий подземного строительства целесообразно разделить на несколько последовательных этапов. Начальным является тщательный анализ инженерно-геологических факторов, влияющих на условия вскрытия, конструктивные параметры, объемно-планировочные решения рассматриваемых объектов или их группы, требования к геометрической форме горных выработок. Следующим этапом может быть составление специальных инженерно-геологических карт или схем районов страны в целом. Это обычно либо обзорные карты мелкого масштаба, либо безмасштабные схемы. Они предназначены для решения задач перспективного планирования отраслей народного хозяйства (например, для хранения нефтепродуктов), заинтересованных в подземном размещении своих предприятий, а также для выбора наиболее благоприятных районов в целях более глубокого изучения. Такие схемы составляются на основании имеющихся картографических и общегеологических материалов, а так же данных аэрофотосъемки.
ГЛАВА III
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 1478; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!