Геомеханическое обоснование параметров укрепления неустойчивых грунтовых оснований эксплуатируемых горнотехнических зданий и сооружений.

Актуальность работы. Одной из основных проблем горнодобывающих предприятий является обеспечение устойчивости сооружений поверхностных комплексов. При строительстве, а также на различных стадиях эксплуатации копров, воздухоподающих каналов, опор галерей различного назначения, комплексов наклонной сепарации и обогащения, трансформаторных подстанций, водоотливных установок, примыкающих зданий были зафиксированы визуальные признаки осадок фундаментов. Причиной подобных проявлений являются естественные и техногенные факторы, влияющие на прочностные и деформационные свойства грунтов, действие которых в условиях горнодобывающих предприятий усиливается сейсмическим воздействием взрывных работ, подработкой, резкими изменениями гидрогеологического режима грунтов (влагонасыщение, в т. ч. агрессивными к железобетону растворами), частым применением при устройстве оснований вскрышных пород. Кроме того, работа технологических механизмов (подъемных, вентиляционных установок, конвейеров и др.) приводит к асимметрии и неравномерности нагрузок на фундамент. По данным ООО «НООЦЕНТР», специализирующегося на проведении аварийно-восстановительных работ на сооружениях горного и строительного профиля, за последние 10 лет на сооружениях шахт и разрезов Кузбасса зафиксировано 36 аварийных ситуаций, вызванных развитием деформаций грунтов оснований. Уплотнение грунтов с целью повышения их прочностных и деформационных характеристик все активнее применяется при строительстве и реконструкции зданий и сооружений как горнодобывающей, так и строительной отраслей промышленности. Для грунтовых оснований, сложенных гравелистыми и песчаными грунтами, наибольшее применение нашли методы инъекции цементных растворов, в песчано-глинистых грунтах используют химические растворы, а в обводненных глинах, илах весьма перспективен метод электрохимического закрепления. Указанные технологии находятся на разных стадиях практического применения, вместе с тем недостаточно изученным является геомеханический аспект проблемы управления механическими свойствами грунтов. Аналитические расчетные методы, основанные на применении классических законов механики, развивающиеся длительное время, дают приемлемую точность результатов только при решении весьма узкого круга задач. Интенсивное развитие получили методы компьютерного моделирования, использующие численное решение задач геомеханики. Созданы мощные вычислительные комплексы, обеспечивающие максимальное приближение к реальной среде при постановке широкого круга задач. До настоящего времени не изучены следующие аспекты данной проблемы: не обоснованы рациональные параметры геомеханических моделей укрепляемых грунтовых оснований горнотехнических зданий и сооружений, методики и количественные критерии для обработки и анализа баз данных; не установлены закономерности изменения геомеханического состояния при укреплении грунтовых оснований неоднородного строения при асимметричной и неравномерной нагрузке; не разработаны практические рекомендации по геомеханическому обоснованию параметров укрепления оснований эксплуатируемых горнотехнических зданий и сооружений с учетом влияния горных работ. Работа выполнена в соответствии с планами НИР КузГТУ по хоздоговору с ООО «НООСТРОЙ» № 102–2017, при поддержке гранта АО «СУЭК–Кузбасс» на проведение научных исследований по приоритетным направлениям науки в области рационального природопользования.