Оптимизация технологических параметров тампонажных завес городских подземных сооружений на основе теории риска 25. 00. 22  «Геотехнология (подземная, открытая и строительная)»

Вид материала

Автореферат диссертации

Содержание Оценка водопритоков через линейную тампонажную завесу Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах

Подобный материал:

• Обоснование рациональных параметров чугунно-бетонной крепи вертикальных стволов 25., 239.1kb.
• Обоснование геотехнологических методов повышения экологической безопасности освоения, 284.69kb.
• Пособие по производству работ при устройстве оснований и фундаментов (к сниП 02. 01-83), 5989.06kb.
• Лекция №7 Тема: «Проектирование городских дорог», 151.63kb.
• Оптимизация технологических параметров скважинного подземного выщелачивания драгоценных, 318.75kb.
• Правила безопасности при строительстве подземных сооружений пб 03-428-02, 4437.54kb.
• Правила безопасности при строительстве подземных сооружений пб 03-428-02, 4281.3kb.
• Методические указания Николаева Т. Н., Усов В. А. «Инженерное мерзлотоведение». Методические, 164.37kb.
• Правила безопасности при строительстве метрополитенов и подземных сооружений с дополнениями, 3350.15kb.
• Вопросы по Технологии возведения зданий и сооружений. Пгс, 61.57kb.

Оценка водопритоков через линейную тампонажную завесу

в зависимости от задаваемых радиусов инъекции

Радиус, инъекции Rj, м	Число скважин, Nc	Водоприток на объект, м3/сут
приток через «окна», Q1С	приток через завесу, Q2С	общий, Qсум
– 1,709 2,352 2,975 3,909	– 390 282 224 171	276,60 – 3,36 22,50 68,93	– 84,08 83,07 77,25 63,14	276,60 84,08 86,43 99,75 132,07
Принимая для однорядной завесы вероятность P1  Qсум 1 / 276,6, для двухрядной линейной завесы показатели надежности W2 и риска P2 составят: W2  2(1–0,477)–(1– –0,477)20,772; P21–0,7720,228. Остаточный водоприток через двухрядную завесу составит: Qсум 2276,6  0,22863,1 м3/сут. Аналогично для трехрядной завесы: W30,891, P30,109, Qсум 3 276,6  0,109  30,1 м3/сут.

Разработанная методика определения цены рисков с незначительными изменениями применима к другим ситуациям: в частности, к расчету цены рисков затопления и от водопритоков в стадии эксплуатации сооружения для контурных завес, устраиваемых в анизотропных массивах; для кольцевых завес; для вероятностной оценки увеличения объемов бурения тампонажных скважин и перерасхода тампонажных жидкостей.

Для определения цены рисков по факторам «разрушение или повреждение обделок подземных сооружений или их элементов», «деформации вмещающего массива», «деформации зданий и сооружений, расположенных непосредственно в зоне производства тампонажной завесы или вблизи ее» целесообразно использовать соотношение:

tt₁ tt₂ tt₃

P₁  У_1t (1  E) ^–t – P₂  У_2t (1  E) ^–t – P₃  У_3t (1  E) ^–t,

tt_т tt_т tt_т


где P₁, P₂, P₃ – уровни рисков, определяемые по методике, разработанной в диссертации; У_1t, У_2t, У_3t – ущербы по факторам риска (устанавливаемые, в частности по «Правилам охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок ВНИМИ); t₁, t₂, t₃, – сроки локализации ущербов; t_т – время начала тампонажных работ.

В связи с многообразием условий возведения тампонажных завес в диссертации использованы стандартные критерии выбора решений в современной рыночной трактовке (ЧДД – чистый дисконтированный доход, СДЗ –суммарные дисконтированные затраты, горизонт расчета 120 мес.): максимум чистого дисконтированного дохода инвестора; максимум чистого дисконтированного дохода подрядчиков с оплатой выполненных работ по договорной цене; минимум дисконтированных затрат строительной организации, сооружающей завесу за счет собственных средств; определение параметров завес по фактору времени.

Важная особенность критериев – внесение затрат на гидродинамические испытания фильтрующего массива, что позволяет исключить отдельные факторы рисков или перевести их в категорию малозначимых (например, риск превышения предельного давления нагнетания и перерасхода материалов, вызванный неверной оценкой высоты обрабатываемых зон).

Составляющие «совокупная цена рисков» и «затраты на возведение тампонажной завесы» в этих критериях имеют вид:


t_кзвT t_кзвt₁ t_кзвt₂ t_кзвt₃

 U_t (1  E)^–t   C_{обв t} (1  E)^–t   C_{зат t} (1  E)^–t   C_{бур t} (1  E)^–t 

tt_нзв tt_нзв tt_нзв tt_нзв


t_кзвt₄ t_кзвt₅ t_кзвt₆ t_кзвt₇

 V_{бур t} (1  E)^–t  D_{п t} (1  E)^–t  D_{здис t} (1  E)^–t  D_{кон t} (1  E)^–t;

tt_нзв tt_нзв tt_нзв tt_нзв


t_кзвT₁ t_кзвT₁

 K_звt (1  E)^–t   (З_исп  З_б  З_т  З_всп)_t (1  E)^–t,

tt_нзв tt_нзв


где C_{обв t} – цена риска превышения нормируемого водопритока; C_{зат t} – цена риска затопления; C_{бур t} – цена риска превышения планируемых объемов бурения; V_t – цена риска перерасхода тампонажной жидкости; D_{п t}, D_{здис t}, D_{кон t} – цена рисков деформации поверхности, зданий и сооружений, конструкций подземного объекта; T  t₁  t₂  t₃  t₄  t₅  t₆  t₇ ; T₁  t₁  t₂  t₃  t₄; t₁, t₂, t₃, t₄, t₅, t₆, t₇ – продолжительность локализации аварийных ситуаций по факторам риска; t_нзв t_кзв – планируемое время начала и завершения строительства завесы; З_исп, З_б, З_т, З_всп – планируемые затраты на гидравлические испытания, бурение скважин, тампонаж и вспомогательные операции.

При решении практических задач оптимизации из комплекса рассмотренных критериев целесообразно исключить малозначащие составляющие. С этой целью рекомендуется использовать следующие приемы: взаимное сопоставление составляющих критериев в денежной форме; общий анализ погрешностей технико-экономического моделирования; оценку чувствительности полученных решений, характеризуемую производной по параметру модели при условии, что другие параметры являются константами; определение чувствительности составляющих модели со случайными параметрами методом Монте-Карло, исходя из шкалы границ и уровней рисков.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ


Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой решена задача оптимизации технологических параметров тампонажных завес на основе теории риска, имеющая существенное значение для строительства городских подземных сооружений.

Основные результаты диссертации состоят в следующем:

1. Установлено, что случайные параметры фильтрующих массивов целесообразно описывать законом Грамма-Шарлье и экспоненциальным законом, а случайные параметры тампонажных жидкостей – нормальным законом.

2. Разработана и реализована методика вероятностно-статистической оценки реологических параметров тампонажных жидкостей, в том числе для суспензий особо тонкодисперсных вяжущих (ОТДВ «Микродур»).

3. Определены значимые факторы риска, сопровождающие формирование и эксплуатацию тампонажных завес городских подземных сооружений: несоответствие истинного качества завесы запроектированному; непредусмотренные и неоправданные издержки ресурсов; разрушения или повреждения в зоне тампонажа обделок подземных объектов или их элементов; деформации вмещающего массива и окружающих сооружений; срывы планируемых сроков завершения тампонажных работ и невыполнение контрактных обязательств подрядчиком.

4. Разработаны методики количественной оценки уровней риска по методу Монте-Карло с генерацией случайных параметров фильтрующих массивов и тампонажных жидкостей по законам Грамма-Шарлье, экспоненциальному, нормальному и усеченному нормальному законам, в частности, при расчетах мощности, глубины кольцевых и линейных завес, радиусов инъекции, предельных давлений нагнетания, схем размещения тампонажных скважин и порядка тампонирования.

5. Разработана методика определения цены риска по значимым факторам, предусматривающая реализацию количественных значений риска, найденных методом Монте-Карло, и потенциальных ущербов, устанавливаемых с соблюдением принципа «финансового запаса».

6. Сформированы системы критериев оптимизации параметров тампонажных завес, дифференцированные по стадиям строительства и эксплуатации подземных объектов и противофильтрационных завес исходя из совокупности затрат на завесу и цены риска по значимым факторам риска на основе критериев максимума чистого дисконтированного дохода или минимума дисконтированных затрат по месячным или квартальным нормам дисконта.

7. Разработаны модели, алгоритмы и программы вероятностных расчетов параметров тампонажных завес.

Вероятностный анализ параметров тампонажных завес реализован в пакете из 18 прикладных программ.

8. Результаты диссертации использованы ООО «Триада-Холдинг». Методика опытных работ по закреплению и уплотнению грунтов способом инъекции на строящейся станции «Торговый центр» Челябинского метрополитена передана ООО «Институт Челябинскдортранспроект». Результаты работы могут быть переданы в ОАО «Уралгипротранс», «УЗПС МЕТРО» (Екатеринбургское муниципальное унитарное предприятие «Управление заказчика по строительству подземных сооружений и метрополитена»), ОАО «Метрострой – ПТС» (г. Екатеринбург), ЗАО «Челябинскметротрансстрой.


Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК:

1. Половов Б. Д., Борисов В. А. Вероятностный анализ параметров тампонажных завес // Известия вузов. Горный журнал. – 2004. – № 1. – С. 18  25.

2. Борисов В. А. Основные положения методики проектирования тампонажных завес на основе теории риска // Известия Тульского государственного университета. Серия «Геомеханика. Механика подземных сооружений». Вып. 4. – Тула: Издательство ТулГУ, 2006. – С. 28  34.


Статьи, опубликованные в других научно-технических журналах и материалах конференций:

1. Борисов В. А. Опыт применения дренажной системы «DELTA»; Труды международной конференции «Проектирование, строительство и эксплуатация комплексов подземных сооружений». – Екатеринбург: Издательство УГГГА, 2004. – С. 109.

2. Борисов В. А., Половов Б. Д. Расчет тампонажных завес городских подземных сооружений на основе метода Монте-Карло // Семинар «Гидроизоляция подземных сооружений». Москва, 25  26 января 2005 г. Экспоцентр на Красной Пресне. – М.: Тоннельная Ассоциация России, 2005. – С. 86  96.

3. Борисов В. Гидроизоляция сооружения – это система! // Новый уральский строитель. – 2005. – № 4. – С. 59, 60.

4. Борисов В. А. «Микродур» – эффективное вяжущее для улучшения свойств грунтов, ремонта бетонных и каменных конструкций // Новый уральский строитель. – 2006. – № 9. – С. 61  62.


Подписано в печать ____ 04.07 г. Формат 6084 ¹/16. Бумага офсетная. Печ. Л. 1,0. Тираж 100 экз.


Отпечатано с оригинал макета в ООО ГОУ ВПО

«Уральский государственный горный университет»

620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30