GEOTECHNIKA 2006 - GEOTECHNICS, VYSOKÉ TATRY –ŠTRBSKÉ PLESO, 20.-22.9.2006 ZDOKONALENÍ PROGNÓZY HODNOT PARAMETRŮ POKLESOVÉ KOTLINY PŘI RAŽENÍ KOLEKTORŮ.

Prezentace na téma: "GEOTECHNIKA 2006 - GEOTECHNICS, VYSOKÉ TATRY –ŠTRBSKÉ PLESO, 20.-22.9.2006 ZDOKONALENÍ PROGNÓZY HODNOT PARAMETRŮ POKLESOVÉ KOTLINY PŘI RAŽENÍ KOLEKTORŮ."— Transkript prezentace:

1 GEOTECHNIKA 2006 - GEOTECHNICS, VYSOKÉ TATRY –ŠTRBSKÉ PLESO, 20.-22.9.2006 ZDOKONALENÍ PROGNÓZY HODNOT PARAMETRŮ POKLESOVÉ KOTLINY PŘI RAŽENÍ KOLEKTORŮ Josef ALDORF Eva HRUBEŠOVÁ Karel VOJTASÍK Karel VOJTASÍK Katedra geotechniky a podzemního stavitelství Fakulta stavební VŠB-TU Ostrava

2 -: vyšší časová náročnost přípravy modelu i výpočtu +: vyžadují menší míru zjednodušení reálné situace - : homogenní prostředí kruhový příčný průřez díla nezohledňují vliv výztuže +: jednoduché operativní časově méně náročné GEOTECHNIKA 2006 - GEOTECHNICS, VYSOKÉ TATRY –ŠTRBSKÉ PLESO, 20.-22.9.2006 ZÁKLADNÍ VÝPOČETNÍ METODY PRO STANOVENÍ POKLESOVÉ KOTLINY analytické metody empiricko-inženýrské metody (Peck,..) numerické metody (FEM,…)

3 GEOTECHNIKA 2006 - GEOTECHNICS, VYSOKÉ TATRY –ŠTRBSKÉ PLESO, 20.-22.9.2006 EMPIRICKÝ PŘÍSTUP STANOVENÍ PARAMETRŮ POKLESOVÉ KOTLINY Měřením reálných situacích bylo zjištěno, že vývoj tvaru poklesové kotliny se blíží průběhu Gaussovy křivky (funkce) rozložení chyb.

4 GEOTECHNIKA 2006 - GEOTECHNICS, VYSOKÉ TATRY –ŠTRBSKÉ PLESO, 20.-22.9.2006 FYZIKÁLNÍ PŘÍČINY POKLESU nadvýlom (ground loss) deformace prostředí změna hladiny podzemních (pokles hladiny podzemních vod   přitížení profilu přírůstkem hodnot efektivních napětí)

5 GEOTECHNIKA 2006 - GEOTECHNICS, VYSOKÉ TATRY –ŠTRBSKÉ PLESO, 20.-22.9.2006 MATEMATICKÉ VYJÁDŘENÍ PRŮBĚHU POKLESOVÉ KOTLINY na základě nadvýlomu V 0 0,500 1,000 0,500 0,250 0,375 0,125 0,250 0,375 0,2500,0625 2 1 3 4 5 n diskrétní binomické rozdělení pravděpodobnosti pro n  se hodnoty diskrétního binomického rozdělení pravděpodobnosti blíží Gaussově křivce rozložení chyb u = u max. e u max – maximální pokles i – vzdálenost inflexního bodu od středu poklesové kotliny V s  2,5.i. u max Vs – objem poklesové kotliny (podmínka V s = V 0 ) u max i x u   VsVs (-x 2 /2i 2 )

6 ZÁKLADNÍ PARAMETRY POKLESOVÉ KOTLINY maximální hodnota poklesu poloha inflexního bodu šířka poklesové kotliny maximální naklonění v inflexním bodě maximální poměrné vodorovné přetvoření GEOTECHNIKA 2006 - GEOTECHNICS, VYSOKÉ TATRY –ŠTRBSKÉ PLESO, 20.-22.9.2006

7 Graf stanovení vzdálenosti „i“ inflexního bodu od středu poklesové kotliny (Peck 1969) H/2R i/R a – hornina, pevný jíl, písky nad hladinou podzemní vody b – tuhý až měkký jíl c – písky pod hladinou podzemní vody Závislost mezi poměrnou šířkou poklesové kotliny (i/R) a relativní hloubkou středu tunelu pod povrchem (H/2R) pro různé typy zemin (Peck 1969) H – hloubka středu díla pod povrchem terénu R – poloměr díla (šířka díla) i – vzdálenost inflexního bodu od středu poklesové kotliny

8 GEOTECHNIKA 2006 - GEOTECHNICS, VYSOKÉ TATRY –ŠTRBSKÉ PLESO, 20.-22.9.2006 Analytické vyjádření vzdálenosti „i“ inflexního bodu od středu poklesové kotliny i/R = (H/2R) n hodnoty exponentu n (n=1 Attewell, 1977), (n=0,8 Clough&Schmidt, 1981) i/R H/2R

9 GEOTECHNIKA 2006 - GEOTECHNICS, VYSOKÉ TATRY –ŠTRBSKÉ PLESO, 20.-22.9.2006 Řešení VŠB-TU Ostrava, katedra geotechniky vyjádření křivek Peckova diagramu analytickými funkcemi i = k 1.e k 1, k 2 – součinitelé závislé na typu zeminy nadloží [(k 2. ln(H/2R)] i = k 1.e k 1, k 2 – součinitelé závislé na typu zeminy nadloží [(k 2. (H/2R)] (1) (2)

10 GEOTECHNIKA 2006 - GEOTECHNICS, VYSOKÉ TATRY –ŠTRBSKÉ PLESO, 20.-22.9.2006 Řešení VŠB-TU Ostrava, katedra geotechniky porovnání křivek Peckova diagramu s analytickým vztahem (2)

11 GEOTECHNIKA 2006 - GEOTECHNICS, VYSOKÉ TATRY –ŠTRBSKÉ PLESO, 20.-22.9.2006 Řešení VŠB-TU Ostrava, katedra geotechniky Hodnoty koeficientů k1, k2 k aproximaci Peckových křivek analytickým vztahem (2)

12 GEOTECHNIKA 2006 - GEOTECHNICS, VYSOKÉ TATRY –ŠTRBSKÉ PLESO, 20.-22.9.2006 PŘÍKLAD Prognóza průběhu poklesové kotliny ze znalostí typu prostředí a hodnoty očekávaného nadvýlomu. (orientační výpočet - Peck) Upřesnění prognózy průběhu poklesové kotliny stanovením koeficientů k 1, k 2, funkce určující polohu inflexního bodu, na základě již naměřených poklesů. Následná přesnější prognóza a upřesnění hodnoty nadvýlomu V 0.

13 ANALYTICKO-NUMERICKÁ METODA STANOVENÍ POKLESOVÉ KOTLINY kompromisní řešení mezi analytickými a empirickými metodami na straně jedné a metodou konečných prvků na straně druhé umožňuje: zohlednit dvouvrstvé zeminové prostředí, v němž je podzemní dílo lokalizováno zahrnout vliv tvaru podzemního díla zahrnout vliv výztuže zohlednit lokální přitížení povrchu zohlednit technologické hledisko ražení a vyztužení operativní metoda, časově nenáročná příprava modelu i samotný výpočet

14 ZÁKLADNÍ PRINCIPY ANALYTICKO-NUMERICKÉ METODY diferenciální rovnice teorie pružnosti, v „těžké“ pružné polorovině teorie analytických funkcí komplexní proměnné vztahy Kolosova-Muschelišviliho parametrické výpočty metodou konečných prvků (stanovení tvarového součinitele) GEOTECHNIKA 2006 - GEOTECHNICS, VYSOKÉ TATRY –ŠTRBSKÉ PLESO, 20.-22.9.2006 metody, stanovující pokles volného povrchu na velikosti neukloněné vytěžené plochy a hloubce uložení této plochy pod povrchem (např. Knotheho metoda) poklesová kotlina na rozhranní 1. a 2. vrstvy je nahrazena soustavou pásů (simulace vytěžené plochy), jejichž vliv se superponuje

15 GEOTECHNIKA 2006 - GEOTECHNICS, VYSOKÉ TATRY –ŠTRBSKÉ PLESO, 20.-22.9.2006 CHARAKTERISTIKA KOLEKTORU OSTRAVA-CENTRUM

16 GEOTECHNIKA 2006 - GEOTECHNICS, VYSOKÉ TATRY –ŠTRBSKÉ PLESO, 20.-22.9.2006 VÝSLEDKY VÝPOČTŮ POKLESOVÉ KOTLINY (srovnání výpočetních metod) (srovnání výpočetních metod)

17 GEOTECHNIKA 2006 - GEOTECHNICS, VYSOKÉ TATRY –ŠTRBSKÉ PLESO, 20.-22.9.2006

18 SHRNUTÍ VÝSLEDKŮ VÝPOČTŮ dostatečná vypovídací schopnost výpočetních metod nejlepší shody mezi monitorovanými a vypočtenými hodnotami bylo dosaženo v okolí svislé osy kolektoru výpočty indikovaly nižší šířky poklesových kotlin ve srovnání s výsledky monitoringu (do výpočtů však nebyl zahrnut vliv ražení sousedních podzemních děl ani vliv změny vodního režimu v důsledku ražení) metody vyžadují důslednou kalibraci výpočetního modelu vzhledem k empirickým koeficientům vstupujícím do modelu

19 DĚKUJEME ZA POZORNOST Příspěvek byl zpracován za podpory projektu GA ČR č.105/05/2712 Ražení kolektorů v oblastech dotčených hornickou činností Ražení kolektorů v oblastech dotčených hornickou činností a projektu ČBÚ 38-05 a projektu ČBÚ 38-05 Vedení podzemních děl v souvislé městské zástavbě Vedení podzemních děl v souvislé městské zástavbě