Основным направлением научных исследований коллектива является разработка теории и новых аналитических методов расчета конструкций подземных сооружений различного назначения - обделок гидротехнических, транспортных, коммунальных тоннелей и крепи капитальных горных выработок и стволов угольных и рудных шахт, в том числе - сооружаемых с применением новых технологий, в сложных горно-геологических условиях, характеризующихся наличием слабых обводненных пород, разломов, высокой тектонической и сейсмической активностью, наличием вечномерзлых пород, оттаивающих в процессе строительства и эксплуатации сооружений и т.п.
Разрабатываемые методы расчета основаны на математическом моделировании взаимодействия подземной конструкции и окружающего массива пород как элементов единой деформируемой системы, испытывающей действие гравитационных или тектонических сил, внутреннего напора, давления подземных вод, в том числе - в условиях возможной фильтрации воды через зону укрепительной цементации пород и обделку, нагрузки строительного периода, в частности - давление раствора, нагнетаемого в массив через пробуренные в обделке скважины при укрепительной цементации пород, действие длинных продольных и поперечных сейсмических волн, распространяющихся в массиве при землетрясениях, действие давления оттаивающих за обделкой вечномерзлых пород и т.д.
Рассматриваются различные виды подземных конструкций - замкнутые монолитные бетонные и железобетонные обделки произвольного поперечного сечения, многослойные обделки, в том числе - комплекса взаимовлияющих параллельных тоннелей, анкерная, набрызгбетонная, в том числе - в сочетании с анкерами, рамная металлическая крепь горных выработок и тоннелей и др.
Исследуется напряженное состояние обделок тоннелей мелкого заложения, строящихся горным способом в городских условиях и испытывающих, помимо прочего, действие веса расположенных на поверхности зданий и сооружений и нагрузки от движущегося транспорта.
При построении методов расчета особое внимание уделяется учету влияния основных технологических особенностей проведения и крепления выработок - последовательности выполнения работ, отставания сооружения обделки и инъекционного укрепления пород от забоя выработки в пространстве и во времени, а также влияния новых технологий, например, комплексного метода тампонажа трещиноватых горных пород при строительстве шахтных стволов, строительства железнодорожных тоннелей с раскрытием забоя на полное сечение и применением временной арочно-бетонной крепи, впоследствии составляющей элемент постоянной обделки, строительства тоннелей в городских условиях с созданием бетонируемой щели до выемки основного ядра породы и др.
При построении новых методов расчета в качестве модели массива пород рассматривается однородная или кусочно-однородная, изотропная или трансверсально-изотропная (последняя может моделировать и массив, ослабленный системами трещин), линейно-деформируемая или вязкоупругая (в рамках теории линейной наследственной ползучести) среда, имеющая начальное поле напряжений, обусловленное действием гравитационных или тектонических сил и остаточными напорами подземных вод.
Определение напряженного состояния конструкций базируется на аналитических решениях соответствующих плоских контактных задач теории упругости, получаемых с использованием теории теории аналитических функций комплексного переменного и аппарата конформных отображений, аналитического продолжения, полиномов Фабера и комплексных рядов.
Результаты исследований, выполненных в предыдущие годы, легли в основу 8-ми монографий, три из которых переведены и изданы в Китае, а также около 300 печатных научных работ, 68 из которых опубликованы в трудах Международных конгрессов, конференций и симпозиумов в Австралии, Австрии, Англии, Болгарии, Венгрии, Германии, Греции, Индии, Испании, Италии, Канаде, Китае, Корее, Мексике, Норвегии, Польше, Португалии, Словении, Таиланде, Финляндии, Франции, Хорватии,Чехии, Швейцарии, Швеции, Южной Африке, Японии.
Разработанные новые методы расчета отражены в ряде нормативно-технических документов по строительству и нашли широкое применение при проектировании ряда крупных объектов - тоннелей БАМ, Рогунской, Памирской, Ташкумырской, Байпазинской и др. ГЭС, а также капитальных горных выработок некоторых шахт и рудников.
Copyright & copy; 2000
All Rights Reserved
Web master: Shelepov Nickolay - nickii@narod.ru