Obiekty budowlane na terenach górniczych

Transkrypt

1 Jerzy Kwiatek Obiekty budowlane na terenach górniczych Wydanie II zmienione i rozszerzone GŁÓWNY INSTYTUT GÓRNICTWA Katowice 2007

2 SPIS TREŚCI WYKAZ WAŻNIEJSZYCH POJĘĆ WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ WPROWADZENIE Literatura PROBLEMY OCHRONY OBIEKTÓW BUDOWLANYCH NA TERENACH GÓRNICZYCH Wpływ eksploatacji górniczej na powierzchnię Teren górniczy Wpływ eksploatacji górniczej na obiekty budowlane Społeczno-ekonomiczne aspekty eksploatacji górniczej Literatura DEFORMACJE POWIERZCHNI Opis deformacji powierzchni Kształtowanie się deformacji górotworu Charakterystyka deformacji powierzchni Opis przemieszczeń powierzchni Elementy kształtujące deformacje powierzchni Płaski stan deformacji powierzchni Deformacje przypowierzchniowej warstwy górotworu Terenowa weryfikacja wskaźników deformacji powierzchni Rozproszenie wskaźników deformacji powierzchni Kategorie terenów górniczych Ustalone deformacje powierzchni Zależności ogólne Elementy teorii Knothego Krzywa wpływów Wskaźniki deformacji dla nieskończonej półpłaszczyzny Uwzględnienie ugięcia stropu Obrzeże eksploatacyjne Wskaźniki deformacji powierzchni Wpływ prędkości eksploatacji na deformacje powierzchni Koncepcja reologicznego modelu deformacji powierzchni Zależności ogólne Trójkąt wpływów Zastosowanie modeli reologicznych Pozorne opóźnienie wpływów eksploatacji Dwuelementowy szeregowy model Kelvina Obniżenia i krzywizny powierzchni Przykład opisu deformacji powierzchni Przerwy eksploatacyjne Możliwości uproszczenia modelu Literatura

3 4. GEOTECHNICZNE PROBLEMY PODŁOŻA GÓRNICZEGO Stan naprężenia w przypowierzchniowej warstwie gruntu Zależności ogólne Stan naprężenia w warstwie niespoistej Warstwa poziomo rozluźniana Warstwa poziomo zagęszczana Stan naprężenia w warstwie spoistej Warstwa poziomo rozluźniana Warstwa poziomo zagęszczana Nieciągłe odkształcenia warstwy Oddziaływanie górniczych deformacji podłoża na obiekt Wpływ poziomych odkształceń podłoża na obiekt Naprężenia styczne pod fundamentami Uwagi wstępne Fundamenty płytowe Fundamenty ławowe Fundament na cienkiej warstwie gruntu Parcie gruntu na fundamenty obiektów Parcie przy rozluźnianiu warstwy gruntu Parcie przy zagęszczaniu warstwy gruntu Nośność podłoża poziomo rozluźnianego Chwilowa utrata nośności Trwała utrata nośności Dwukierunkowy wpływ jednokierunkowych odkształceń podłoża na obiekt Obiekt budowlany na podłożu o dużym poziomym rozluźnieniu Wpływ nachyleń podłoża na obiekt Wpływ krzywizn podłoża na obiekt Informacje wprowadzające Obiekt na podłożu Winklera Zależności podstawowe Znamię podłoża Obiekt odkształcalny Obiekt na zmodyfikowanym podłożu Winklera Definicja modelu Współczynniki niesprężystości podłoża Przykład zastosowań Zastępczy rozkład oddziaływań Literatura REOLOGICZNE ASPEKTY WSPÓŁDZIAŁANIA OBIEKTÓW BUDOWLANYCH Z PODŁOŻEM GÓRNICZYM Wprowadzenie Uproszczone kształtowanie się krzywizn i poziomych odkształceń powierzchni w czasie Reologiczne właściwości współdziałających ze sobą ośrodków

4 Zależności dla modeli reologicznych Dane ogólne Modele ciał Zenera i Kisiela Podłoże gruntowe Beton i mur z cegły Oddziaływania między obiektami a podłożem zakrzywionym Monotoniczne zakrzywianie podłoża Pełna niecka obniżeniowa Natychmiastowe zakrzywienie podłoża Sumowanie wpływów eksploatacji wielokrotnych Eksploatacja do trwałej krawędzi Efektywne krzywizny powierzchni Równoważne krzywizny powierzchni Wpływ prędkości eksploatacji na obiekty Naprężenia w konstrukcji obiektów Zastępcze krzywizny i poziome odkształcenia powierzchni Eksploatacja ze zmienną prędkością Działanie obiektu na podłoże górnicze Naprężenia w podłożu Strefy plastyczne Obciążenie krytyczne Podłoże gruntowe nawodnione Literatura OGÓLNE WYMAGANIA STAWIANE OBIEKTOM BUDOWLANYM NA PODŁOŻU O CIĄGŁYCH DEFORMACJACH Wymagania formalne Obliczeniowe kombinacje obciążeń Odporność obiektów na ciągłe deformacje podłoża Prognozowane deformacje powierzchni Rodzaje prognoz deformacji Przydatność terenów górniczych do zabudowy Ocena bezpieczeństwa konstrukcji Metoda probabilistyczna Podstawy metody Stopień wykorzystania odporności obiektu Współczynniki zmienności oddziaływań i odporności Wskaźniki niezawodności Metoda częściowych współczynników bezpieczeństwa Podstawy metody Obiekty na terenach o ciągłych deformacjach powierzchni Charakterystyczne wartości oddziaływań górniczych Użytkowalność obiektów Ujęcie ogólne Uciążliwość użytkowania obiektów Sprawdzanie stanów granicznych użytkowalności

5 Budynki Stopnie uciążliwości Punktowa metoda oceny uciążliwości Elementy konstruowania obiektów budowlanych Odkształcalność obiektów Przerwy dylatacyjne Szerokość przerw dylatacyjnych Ujęcie probabilistyczne Obiekty o dużej długości Literatura WYBRANE ZAGADNIENIA WPŁYWU EKSPLOATACJI GÓRNICZEJ NA OBIEKTY BUDOWLANE Parcie gruntu na obiekty Ściany oporowe Obiekty tunelowe Szyby Poziome zagęszczanie gruntu Poziome rozluźnianie gruntu Rurociągi Rurociągi nieodkształcalne Rurociągi odkształcalne Obiekty liniowe Obiekty liniowe o konstrukcji ciągłej Ogólna charakterystyka współdziałania obiektów z podłożem Siły styczne i osiowe Przybliżone wartości sił osiowych Wpływ stopnia terenowego na rurociąg Rurociągi odcinkowe Podział rurociągów na odcinki Bloki oporowe Siły osiowe w rurociągach odcinkowych Momenty zginające i siły poprzeczne Budynki Siły rozciągające i poziomo zginające fundamenty ławowe Poziome rozluźnianie podłoża Poziome zagęszczanie podłoża Dowolny kierunek poziomych odkształceń podłoża Losowe rozproszenie wartości parametrów geotechnicznych Oddziaływania krzywizn podłoża na budynki Szkodliwość krzywizn podłoża dla budynków Udział krzywizn podłoża w uszkadzeniach budynków Metoda odchylenia kątowego szkodliwości krzywizn Odporność budynków na krzywizny podłoża Odporność pojedynczego muru budynku Uwzględnienie odcinka muru poprzecznego Parametry uzyskanego rozwiązania Przykład

6 Probabilistyczna ocena wpływu krzywizn podłoża na budynki Współczynniki zmienności odporności budynków na krzywizny podłoża Współczynniki zmienności krzywizn powierzchni Niezawodność budynków na podłożu podlegającym zakrzywieniu 288 Literatura ZJAWISKA NIECIĄGŁE W GÓRNICZYCH DEFORMACJACH POWIERZCHNI Charakterystyka deformacji górotworu i powierzchni Deformacje o małej nieciągłości Nieciągłość względem czasu Nieciągłość względem położenia punktów na powierzchni Deformacje o dużej nieciągłości Klasyfikacja Wykrywanie pustek w górotworze Ocena możliwości powstania deformacji nieciągłych typu powierzchniowego Metoda bazująca na teorii sklepienia ciśnień Statystyczna ocena zagrożenia powierzchni Zmniejszanie zagrożenia obiektów budowlanych Zapełnianie pustek w górotworze Profilaktyka konstrukcyjno-budowlana Literatura WSTRZĄSY GÓRNICZE Charakterystyka drgań powierzchni Wpływ wstrząsów górniczych na obiekty budowlane Siły sejsmiczne w obiektach Ocena szkodliwości oddziaływań sejsmicznych na obiekty Skale makrosejsmiczne Skale SWD-I i SWD-II Klasyfikacja dynamicznej odporności budynków Skale GSI Ocena wpływu wstrząsów górniczych na ludzi Niezawodność obiektów poddanych wpływowi wstrząsów górniczych Literatura WARUNKI PROWADZENIA EKSPLOATACJI GÓRNICZEJ Wprowadzenie Wymagania ogólne Ciągłe deformacje powierzchni Zakres uwzględnianego wpływu eksploatacji Ocena możliwości prowadzenia eksploatacji Wymagania podstawowe Bezpieczeństwo konstrukcji obiektów

7 Prędkość eksploatacji Eksploatacja wielokrotna Zmiana warunków wodnych Oddziaływania sejsmiczne Rzeczywista odporność obiektów Obserwacje skutków eksploatacji Działania zmniejszające skutki eksploatacji w obiektach Profilaktyka górnicza Profilaktyka budowlana Literatura SKUTKI EKSPLOATACJI GÓRNICZEJ Rodzaje szkód Rektyfikacja obiektów budowlanych Charakterystyka problemu Rektyfikacja za pomocą podnośników Rektyfikacja przy wykorzystaniu sił grawitacji Tereny pogórnicze Zagrożenia na terenach pogórniczych Rodzaje zagrożeń Opóźnione deformacje ciągłe powierzchni Nieciągłe deformacje powierzchni Zalewiska i podtopienia Zagrożenia gazowe powierzchni Kategorie przydatności terenu pogórniczego do zagospodarowania Literatura ZAKOŃCZENIE Literatura O Autorze