книги из ГПНТБ / Строительство и защита зданий на подрабатываемых территориях

"> X T JL

•

•flDQD

—Ы га

1С Г=СП ТЛ

Рис. 48. Трещины, мм, на стенах по ул. Ленина, 8:

а — главный ф а с а д ; б — дворовой ф а с а д .

При этом разность оседаний соседних стенных реперов достигла 20 мм. Этот дом кирпичный четырехэтажный серии 1-437у-20В рас­

железобетонные пояса. Все же после подработки в среднем отсеке образовались трещины до 5 мм под проемами второго ряда на всех этажах и под проемами первого этажа в первом отсеке.

Отмечено запаздывание между определенным положением забоя и проявлением влияния при этом положении примерно на 1,5 ме­ сяца. Несмотря на конструктивные мероприятия в виде поэтажных поясов, которые расположены на перемычечной линии над проема­ ми, в подоконных частях появились трещины. Однако эти трещины столь незначительны, что не влияют на эксплуатацию дома и могут быть ликвидированы при текущем ремонте. Таким образом, на че-

133

-трехэтажные здания, разрезанные посекционно на отсеки с армоКирпичными междуэтажными поясами и железобетонными фунда­ ментами и цокольными поясами, подработка по пласту мощностью 1,0 м в основном не оказывает вредного влияния.

Во втором микрорайоне кирпичный пятиэтажный дом (серия 1-438-7) по ул. Терешковой, 4, разрезанный на 6 отсеков, попал на границу очистных работ. В его отсеках получились трещины в по­ доконной части первого и второго этажей. В кирпичном пятиэтаж­ ном доме серии 1-438-ВУ-6 по ул. Ленина, 5 четвертый отсек попал на границу очистных работ, разность оседаний соседних реперов достигала 22 мм и появились трещины под окнами первого и второ­

очистных работ, разность оседаний соседних стенных реперов дохо­ дила до 49 мм. В этих местах имеются трещины. В здании на углу улиц Ленина и Попова, не разрезанном деформационным швом, об­

трещина в месте примыкания двух перпендикулярно расположен­ ных друг к другу частей здания в наружных и поперечных стенах.

Таким образом, здания кварталов 16—22 и второго микрорайона Червонограда, не имевшие или имевшие незначительные меры за­ щиты от влияния подработки, получили трещины, что однако не повлияло значительно на их эксплуатацию. Исключение составил двухсекционный отсек дома по ул. Ленина, 8, из-за конструктивных •недостатков (устройство посредине отсека проезда на первом эта­ же и отсутствие в этом месте капитальной стены на всех этажах) образовались деформации, требующие ремонта здания.

В старой части города 12, 13, 14, 15 лавами по пласту П" мощно­ стью 0,9 м была подработана канализационная самотечная сеть, за­ ложенная на глубине 1,16—4,64 м с уклоном 0,005—0,001. Трубы в основном керамические и в некоторых местах асбоцементные диа­ метром 200 мм. Имеется напорная магистраль из асбоцементных труб. В результате подработки обратные уклоны самотечной сети не образовались, так как уклон мульды составил 0,003- Ю - 3 . Аварии не наблюдалось, произошли разрывы лишь в напорной магистрали.

Водопровод в старой части города из чугунных труб диаметром 150—200 мм уложен без компенсаторов, стыки зачекананы просмо­ ленным канатом, глубина заложения 2,5—3,5 м. На участках водо­ провода, проходящих через зону растяжения и перегиба, с мая по сентябрь 1965 г. отмечались прорывы воды в стыках (до 12 случа­ ев). Эти прорывы совпадали по времени с появлением трещин в до­ мах. Нарушений работы теплотрассы, имеющей температурные компенсаторы, не отмечено.

134

В новой части города канализационная сеть самотечная, в основ­ ном из керамических труб диаметром 150—200 мм, за исключением коллектора, который устроен из асбоцементных труб диаметром 400 и 500 мм. Все главные магистрали имеют уклоны к станции перекачки во втором микрорайоне порядка 1 = 0,004—0,010. Глубина заложения труб 4—6 м. Водопровод здесь выполнен из чугунных труб диаметром 150—250 мм и заложен на глубине 1,80—2,00 м с чеканкой стыков просмоленным канатом и без компенсаторов.

Главная самотечная магистраль канализационного коллектора подрабатывалась в условиях, когда производились -восстановитель­ ные работы и использовались временные магистрали и насосные станции.

В остальной сети при выемке пласта ГЦ мощностью 1,0 м на глу­ бине 430 м в лавах 1—4 восточных, влияние которых распространи­ лось «а все сети второго микрорайона и кварталов 16, 19, 20, ава­ рий, связанных с подработкой, отмечено не было.

По пред-расчету влияния выемки пласта П^ в лавах 1—4 восточ­ ных ожидалось уменьшение уклонов на некоторых участках, поэто­ му рекомендовались дополнительные станции перекачки. При осу­ ществлении подработки такая станция перекачки потребовалась лишь в одном колодце № 18, расположенном над концом восточ­ ного конвейерного штрека № 3—4. Изменения уклонов на обратные

§20. ВЗАИМОСВЯЗЬ ДЕФОРМАЦИИ ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ

ИОСНОВАНИЙ ПРИ ПОДРАБОТКЕ

Практика подработки зданий горными выработками показывает, что полученные в результате натурных маркшейдерских и геодези­ ческих наблюдений параметры деформаций основания и фундамен­ та не соответствуют друг другу. Как правило, радиусы кривизны по стенным реперам гораздо меньше, чем по .грунтовым реперам и по профильным линиям, наклоны по стенным реперам больше накло­ нов по грунтовым реперам, -горизонтальные деформации зданий не совпадают с горизонтальными деформациями основания. По это­ му вопросу ранее высказывались предположения, что так как ра­ счетные радиусы (Кривизны подработанной поверхности являются сглаженными, фактические радиусы кривизны могут быть и меньше. Однако такое объяснение может соответствовать лишь случайным деформациям, а наблюдения показывают определенную закономер­ ность зависимости деформаций фундаментов и оснований.

Многие исследователи сходятся на том, что от подработки поверх­ ность над границей выработанного пласта в вертикальном сечении

135

деформируется по определенному заколу, который близок к функ­ ции Гаусса. Сходящиеся противоположные кривые Гаусса образу­ ют границу сечения деформированной поверхности, называемой мульдой сдвижения (,рис. 49).

Момент полной подработки соответствует максимальному осе­ данию, при котором противоположные кривые еще сходятся в од­

Рис. 49. Мульда сдвижения и ее характерные точки.

В направлении вкрест простирания картина деформации поверх­ ности аналогичная, но при наклонном залегании она несимметрич­ на по падению .и восстанию.

Параметрами кривой сечений мульды сдвижения являются: осе­ дание г), горизонтальное сдвижение | , наклон i, кривизна К, отно­ сительная горизонтальная деформация е. Характерные точки, со­ ответствующие границе мульды сдвижения и имеющие максималь­ ные параметры, могут быть найдены по определяемым путем на­ турных наблюдений углам (см. рис. 49):

Ро, Уо, бо — граничным углам по падению, восстанию и простиранию;

136

ределяемые углом ф) и максимального растяжения и положитель­

ботки, посреди которой располагается зона вредного влияния. Сред­ няя часть зоны вредного влияния определяется точками, получае­ мыми по углам со и ф, а границы этой зоны определяются точками,

Граница зоны вредного влияния по кривизне и деформациям бу­ дет лежать между границей мульды сдвижения и точкой макси­ мального растяжения и положительной максимальной кривизны, оп­ ределяемой углом а, а граница по наклону лежит между точками, определяемыми углами af> и ф, т. е. границей плоского дна и точкой максимального наклона и горизонтального сдвижения.

Следовательно, граница по вредному наклону примерно попадает в точку на расстоянии 0,30 L , а граница по вредной кривизне и растяжению расположена в 0,7 L от центра мульды сдвижения. Та­ ким образом, зона опасных сдвижений располагается «а расстоянии 0,25 L от границы выработки G в сторону границы мульды сдвиже­ ния и 0,15 L в .сторону центра мульды, т. е. представляет собой по­

Кривая мульды сдвижения может быть выражена в виде функции

где z = -j- .

Вбезразмерном 'виде эта функция может быть построена в осях

—и в зависимости от коэффициента подработанности л.

Оседание поверхности при подработке растет во времени в ос­ новном за счет того, что во времени увеличивается выработанное пространство. После достижения полной подработки еще происхо­ дит медленное затухание сдвижения при образовании плоского дна.

137

Величина оседания во времени в данной точке зависит от того, про­ изошла ли полная или неполная подработка к моменту прохожде­ ния переднего борта мульды сдвижения под данной точкой и какая часть борта мульды подошла под эту точку. Если в даной точке про­ изошло полное оседание, то период этого оседания будет соответ­ ствовать полному периоду сдвижения. Если произошло неполное оседание, ему соответствует определенная часть полного периода сдвижения.

График изменения оседания в данной точке во времени представ­ ляет кривую вида, представленного на рис. 50.

4t = 'tlmsiz •

В безразмерном виде, т. е. в осях — и - ~ эта кривая также имеет вид, представленный на рис. 52. Если совместить координатные оси •—- и в безразмерных кривых функции мульды оседания

и функции оседания во времени, то ось ординат будет общая и по ней будут отложены доли оседания, а по оси абсцисс будут откла­ дываться доли расстояния от начала плоского дна до границы и до­ ли периода оседания.

Точка пересечения этих безразмерных кривых будет получаться

значения половины оседания при полной подработке в точке, распо­ ложенной на расстоянии 0,4 L и по истечении 0,48 Т. По совмещен­ ному графику можно всегда установить, какая доля максимально­ го оседания в какой части мульды оседания и за какують часть пе­ риода может получиться. Например, оседание 0,1 Ti m n x получится

ния и графиков оседания во времени совпадают, из чего можно за­

мент наибольших наклонов и скоростей приурочен к моменту рас­ положения забоя или границы выемки пласта примерно под точкой, где значение радиусов кривизны равно Я ^ о о , а горизонтальных де­ формаций е ~ 0 .

По безразмерной кривой оседания во времени можно получить безразмерную кривую скорости оседания, которая является первой производной функции оседания во времени

v, = v m s u .

138

Для построения единичной кривой оседания как функции времени можно использовать следующие значения координат:

большой скоростью, причем максимальная скорость соответствует моменту получения половины максимального оседания;

3. От 2=0,7 до 2 = 1,0 — участок медленного нарастания оседания с убывающей скоростью.

Таким образом, можно считать, что период, соответствующий большой скорости сдвижения, т. е. период активной стадии процес­ са сдвижения находится в пределах от z — —=0,3 до 0,7, т. е. про­ должительность активной стадии сдвижения, например, при полной продолжительности периода сдвижения 7"=40 месяцев для усло­

z = — = 0,48.

Период затухания равен 7"эат =0,3-40=12 месяцев, а период на­ чала опасных деформаций наступает через год после начала осе­ дания вообще.

Таким образом, самый опасный момент для здания — момент прохождения границы выемки под ним.

Характер деформаций фундаментов зданий на основаниях, де­ формированных вследствие подработки, полученный в результате наблюдений за оседаниями стенных и грунтовых реперов, свиде­ тельствует, что здания, расположенные на борту .мульды сдвижения продольной осью перпендикулярно к границе выработок, имеют на­ клон в сторону центра мульды сдвижения. Замечено, что, как прави­ ло, наклон здания больше наклона грунта. Последнее можно объяс­ нить тем, что при наклоне основания нагрузка от здания на него перераспределяется и происходит перегрузка в нижней части про­ тив верхней, а поэтому -нижний торец врезается в грунт больше и дом получает больший наклон, чем основание. Получается, что на­ клон влияет не только на высокие здания, вызывая в них изгибные

осадки даже невысоких, а тем более длинных зданий.

140

Поскольку жесткость здания не бесконечная, а его конструкция имеет заметную податливость, противоположная врезавшейся верх­

Очевидно, что наибольшая кривизна дома образуется при наи­ большем наклоне, где в то же время радиусы кривизны наибольшие

в мульде .и даже приближаются « R — <x> в центре участка, в точке с максимальным наклоном, т. е. на перегибе кривой мульды сдви­ жения. Поэтому наибольшая кривизна мульды сдвижения, которая получается у начала ее плоского дна и вблизи ее границы, т. е. в местах, где наклоны поверхности минимальные, не вызывает боль­ ших искривлений зданий.

Результаты подработки свидетельствуют, что дома, попадающие на значительный наклон, получают .кривизну меньшего радиуса, чем радиус наибольшей кривизны поверхности в той же мульде сдвиже­ ния. Поэтому, расположенные на перегибе дома получают трещины, раскрытые кверху.

Очевидно, величина кривизны здания зависит от наклона, врезаемости в грунт и податливости конструкций дома. Зависимость эту можно определить с помощью кривой, проведенной по стенным ре­ перам. В первом приближении такую кривую можно считать квад­ ратной параболой и общий вид уравнения ее представить как

у = ах- f bx,

где у — разность оседания каждого репера по сравнению с оседа­ нием первого (начала координат);

х — расстояние от начала координат до каждого репера. Выражение кривизны этой кривой определяется приближенно

Таким образом значения коэффициентов в уравнении изгиба цо­ коля дома соответствуют:

1

а=-?гд—отношению единицы к двойному радиусу кривизны, т. е. половине .кривизны;

b — i\ —наклону в начале координат, т. е. в первом интервале ре­ перов.

141

Разделив все на *2, получим

R =

т. е. искривления не может произойти и дом наклонится только за счет врезания.

142