Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Прогнозирование горного давления на тоннельную обделку метрополитена с учетом влияния изменчивости свойств нескальных грунтов

Диссертация: Прогнозирование горного давления на тоннельную обделку метрополитена с учетом влияния изменчивости свойств нескальных грунтов
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Достоверность научных гипотез и полученных результатов определяются корректностью постановки задач, обоснованностью всех этапов расчета и использованием апробированных детерминистических моделей расчета горного давления, которые включены в действующие нормативные документы. Методы исследования, приведенные в диссертационной работе, базируются на основе общепринятых положений теории вероятностей… Читать ещё >

Содержание

  • 1. ОСОБЕННОСТИ ВЕРОЯТНОСТНОГО РАСЧЕТА ТОННЕЛЕЙ МЕТРОПОЛИТЕНА И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ
    • 1. 1. Неоднородность и изменчивость грунтовых массивов и их свойств при строительстве тоннелей метрополитена
      • 1. 1. 1. Неоднородность и изменчивость грунтовых массивов
      • 1. 1. 2. Изменчивость физико-механических характеристик грунтов при строительстве тоннелей метрополитена
      • 1. 1. 3. Статистическая обработка результатов испытаний в инженерной геологии
    • 1. 2. Вероятностные методы расчета строительных конструкций
      • 1. 2. 1. Общие положения вероятностного расчета
      • 1. 2. 2. Принципы вероятностного расчета строительных конструкций на безопасность
      • 1. 2. 3. Основные методы вероятностного расчета строительных конструкций
    • 1. 3. Случайные факторы и особенности вероятностного расчета тоннелей метрополитена
    • 1. 4. Обзор теорий горного давления
    • 1. 5. Выводы по главе 1
  • 2. МЕТОДИКА ВЕРОЯТНОСТНОГО РАСЧЕТА ДАВЛЕНИЯ ГРУНТОВ НА ТОННЕЛЬНУЮ ОБДЕЛКУ МЕТРОПОЛИТЕНА
    • 2. 1. Вероятностная постановка задач определения горного давления
    • 2. 2. Основные формулы вероятностного расчета горного давления
    • 2. 3. Общая схема вероятностного расчета горного давления
    • 2. 4. Детерминистические модели определения горного давления по нормативным документам
    • 2. 5. Определение числовых характеристик и закона распределения случайных параметров на основе экспериментальных данных
      • 2. 5. 1. Определение числовых характеристик случайных параметров по опытным данным
      • 2. 5. 2. Аппроксимация опытных данных эмпирическими распределениями
      • 2. 5. 3. Практическая процедура вычисления числовых характеристик и выбора закона распределения физико-механических свойств грунтов
    • 2. 6. Решение вероятностных задач определения давления грунтов на обделки тоннелей метрополитена
      • 2. 6. 1. Определение давления грунтов как функции одного случайного параметра
      • 2. 6. 2. Определение давления грунтов методом линеаризации функций многих случайных аргументов
      • 2. 6. 3. Анализ и обоснование методов вероятностного расчета горного давления
    • 2. 7. Выводы по главе 2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ДАВЛЕНИЯ ГРУНТОВ НА ТОННЕЛЬНУЮ ОБДЕЛКУ МЕТРОПОЛИТЕНА МЕТОДОМ СТАТИСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МЕТОДОМ МОНТЕ-КАРЛО)
    • 3. 1. Общие положения метода Монте-Карло
    • 3. 2. Общая схема применения метода статистического моделирования в расчете давления грунтов на тоннельную обделку метрополитена
    • 3. 3. Статистическое моделирование случайных характеристик грунтов как случайных величин с заданными законами распределения
    • 3. 4. Моделирование случайных характеристик грунтов как многомерного случайного вектора
    • 3. 5. Требуемое количество испытаний и точность расчета при моделировании методом Монте-Карло
    • 3. 6. Реализации методом Монте-Карло вероятностного расчета горного давления на тоннельную обделку метрополитена
  • -43.6.1. Алгоритм и программа вероятностного расчета давления при нормальных законах распределения случайных параметров
    • 3. 6. 2. Алгоритм и программа вероятностного расчета давления при любых законах распределения случайных параметров
    • 3. 6. 3. Оценка достоверности результатов реализации
    • 3. 7. Выводы по главе 3
  • 4. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ В ОЦЕНКЕ ВЛИЯНИЯ ИЗМЕНЧИВОСТИ СВОЙСТВ ГРУНТОВ НА ГОРНОЕ ДАВЛЕНИЕ
    • 4. 1. Исследование влияния изменчивости свойств несвязных песчаных грунтов на величину горного давления в случае сводообразования
    • 4. 2. Исследование влияния изменчивости свойств связных глинистых грунтов на величину горного давления в случае сводообразования
    • 4. 3. Исследование влияния изменчивости свойств грунтов на величину горного давления в случае невозможности сводообразования
    • 4. 4. Выводы по главе 4

Прогнозирование горного давления на тоннельную обделку метрополитена с учетом влияния изменчивости свойств нескальных грунтов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность. В настоящее время во многих крупных городах РФ и других стран мира ведется интенсивное строительство метрополитенов. В СРВ обоснована необходимость метрополитена в комплексных транспортных схемах г. Ханоя и г. Хо Ши Мина. В этой связи большое значение приобретают вопросы рационального их проектирования и поиск резервов несущей способности с целью обеспечения надежности и снижения стоимости сооружений. Одним из путей решения этих задач является более широкое применение вероятностного метода в расчетах тоннельных сооружений.

В отличие от других инженерных сооружений тоннели метрополитена целиком расположены в грунтах. Их конструкции, способы возведения и стоимость главным образом определяются инженерно-геологическими условиями, в которых предусмотрена проходка тоннеля. Стохастический характер структуры грунтовых массивов и пространственной изменчивости свойств слагающих их пород, а также неопределенность и изменчивость других факторов, влияющих на механическое состояние тоннелей, предопределяют интерес к использованию вероятностного подхода в расчетах подземных сооружений.

Совершенствование методики расчета тоннелей на основе вероятностного подхода поставило вопрос о необходимости глубокого изучения нагрузок, действующих на сооружения. Важную роль при этом играет задача непосредственного учета влияния случайных факторов, в том числе и физико-механических свойств грунтов на величину горного давления. Именно эта внешняя нагрузка является главной и определяющей для тоннелей метрополитена при расчете сооружения на несущую способность.

В обычном детерминистическом способе проектирования тоннелей учет изменчивости случайных факторов осуществляется через обобщенный коэффициент перегрузки или коэффициент надежности. Этот коэффициент представляет собой постоянное число для данного вида нагрузки, поэтому не является удовлетворительным с точки зрения полновесного учета степени разброса физико-механических свойств грунтов и других влияющих факторов при конкретных условиях проектирования.

Как показал современный опыт эксплуатации крупных сооружений общественного назначения, слабым местом их проектирования является нормативное игнорирование факта широкого спектра и возможного изменения действующих внешних нагрузок. И это привело в ряде случаев к катастрофическим последствиям с разрушением несущих конструкций сооружений. Уточненное прогнозирование внешних нагрузок, в том числе горного давления на тоннельную обделку метрополитена с учетом влияния случайных факторов на основе положений теории вероятностей и статистического метода позволит обоснованно назначать коэффициенты надежности по горному давлению, что обеспечит одновременно и надежность и экономичность проектируемых тоннельных сооружений.

Цель исследования состоит в разработке вероятностной методики, учитывающей влияние изменчивости свойств грунтов и других факторов на горное давление, оказываемое на тоннельную обделку метрополитена, а также в разработке алгоритма и программного продукта для прогнозирования горного давления статистическим методом.

В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие основные задачи:

— исследовать случайную природу и изменчивость свойств нескальных грунтов с целью оценки их влияния на величину горного давления;

— изучить вероятностные методы расчета строительных конструкций применительно к задаче учета изменчивости свойств грунтов и других факторов при вероятностном расчете тоннельных конструкций метрополитена. Выявить при этом главные особенности и проблемы расчета сооружений;

— провести обзор и анализ теорий горного давления для обоснованного их применения в вероятностных расчетах;

— сформулировать вероятностную постановку задач определения давления нескальных грунтов на тоннельную обделкуразработать вероятностную методику расчета давления грунтов на тоннельную обделкуизучить методы статистической обработки опытных данных с выяснением практической процедуры вычисления числовых характеристик и выбора их закона распределения физико-механических свойств грунтовпроанализировать и обосновывать возможные методы, применяемые при решении задачи вероятностного расчета горного давления как функции случайных переменныхразработать численный метод и алгоритм, позволяющий определить функцию распределения вероятности случайного горного давления и их расчетное значение, соответствующее заданной доверительной вероятностиразработать пакет компьютерных программ на основе данного алгоритмаизучить влияния изменчивости отдельных параметров свойств нескальных грунтов на величину расчетного горного давленияисследовать методом статистического моделирования совместное влияние изменчивости свойств различных видов нескальных грунтов на величину расчетного горного давления;

Научная новизна работы заключается в следующем: разработана вероятностная методика расчета давления грунтов на тоннельную обделку метрополитена, позволяющая получить результаты более близкие к реальным значениям путем замены единого коэффициента надежности на дифференцированные коэффициенты, основанные на нормах доверительной вероятностиразработаны алгоритм и пакет программ расчета давления грунтов на тоннельную обделку методом статистического моделирования (методом Монте-Карло), позволяющим одновременно учесть влияние изменчивости различных случайных физико-механических свойств грунтов и других параметров на расчетное горное давлениепредложена приближенная формула определения коэффициента крепости, позволяющая учитывать одновременно влияние изменчивости различных случайных параметров свойств связных грунтов (удельного веса, коэффициента пористости, угла внутреннего трения и удельного сцепления);

— на основе статистического моделирования с применением разработанных автором программ «RANDOM-1» и «RANDOM-2» получены ранее неизвестные плотности распределения случайных величин горного давления;

— получены графические зависимости коэффициентов надежности горного давления от изменчивости физико-механических свойств различных видов нескальных грунтов.

Практическая ценность работы заключается в уточнении методов расчета давления грунтов на тоннельную обделку при наличии статистических опытных данных о случайных физико-механических характеристиках грунтов и других факторах. Разработанная в диссертации вероятностная методика и программа расчета позволяет на основе опытных данных инженерно-геологических исследований ускорено получить более достоверные значения нормативного и расчетного давления грунтов для дальнейшего использования в статических расчетах подземных сооружений. С помощью данной методики представляется возможным обоснованно назначать коэффициенты надежности горного давления, что обеспечивает повышение надежности несущей способности тоннельных конструкций при снижении стоимости проектирования и строительства.

Достоверность научных гипотез и полученных результатов определяются корректностью постановки задач, обоснованностью всех этапов расчета и использованием апробированных детерминистических моделей расчета горного давления, которые включены в действующие нормативные документы. Методы исследования, приведенные в диссертационной работе, базируются на основе общепринятых положений теории вероятностей и математической статистики. Анализ и сравнение расчетных значений давления получаемых вероятностным методом по разработанной программе с результатом обычного детерминистического расчета подтверждают достоверность методики и алгоритма расчета.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ.

Приведенный анализ инженерно-геологических условий строительства метрополитенов, показал преимущественное их заложение в нескальных (песчано-глинистых) грунтах, которые отличаются значительной неоднородностью и изменчивостью своих свойств. Ранее выполненные исследования убедительно подтверждают важность учета в инженерных расчетах изменчивости свойств грунтов, как природных случайных тел. Установлена необходимость дополнения распространенных ограниченных и не вполне точных детерминистических расчетов вероятностными расчетами.

Основные положения существующего вероятностного расчета строительных конструкций при многих случайных аргументах включают уравнения с кратными интегралами, требующими применения численных методов решения. Применительно к подземным сооружениям разработана структурная схема обоснования вероятностного расчета. Исследованиями установлено, что в задаче взаимодействия грунта с обделкой главную роль играет горное давление, определяющее несущую способность обделки тоннеля. Горное давление подчинено большему статистическому разбросу, чем прочностные факторы сооружения. При вероятностном исследовании задачи определения горного давления — вертикального и горизонтального приняты следующие допущения: а) случайный процесс заменяется функцией горного давления от случайных переменных (характеристик) грунтаб) пространственная задача заменяется плоской деформированнойв) независимые случайные переменные игнорируются при малых дисперсияхг) рассматриваются непрерывные аналитические функции горного давленияд) аргументы являются непрерывными случайными величинами, численно описываемыми известными плотностями распределений. Разработана общая методика вероятностного расчета горного давления, позволяющая учитывать изменчивость физико-механических характеристик грунтов и других случайных факторов. По этой методике нормативное и расчетное давление определяется на основе результатов статистической обработки экспериментальных данных и принятой нормативной доверительной вероятности а.

— 1916. Предложена практическая процедура, позволяющая на основе опытных данных с помощью ЭВМ получить необходимую информацию (числовые характеристики и закон распределения) для вероятностного расчета горного давления. Выяснено, что случайные параметры функции горного давления по большей части распределены по нормальному закону.

7. Разработаны в целях обеспечения заключительного вероятностного расчета вспомогательные средства — пакет из 5 прикладных программ для PC на основе предложенных алгоритмов. Доказана при этом устойчивость и достоверность полученных программами результатов расчета горного давления.

8. При определении давления на тоннели мелкого заложения от веса столба грунта в виде функции одного случайного параметра выявлена возможность применения точного аналитического метода обратного преобразования. При этом найдена (с помощью программ «earthpressure-l») удобная для практического использования линейная зависимость коэффициента надежности как по вертикальному так и горизонтальному давлению.

9. Проанализированы основные методы решения вероятностного расчета горного давления как функции случайных параметров. В качестве кардинального средства численного решения предложено применение метода статистического моделирования с помощью случайных чисел (метода Монте-Карло), что обеспечило прогнозирование горного давления на современных ЭВМ и PC при многих случайных параметрах. Для практической реализации этого метода разработаны программы «RANDOM1» и «RANDOM2» в двух случаях: нормального распределения всех случайных параметров и любого закона их распределения.

10.На основе зависимостей между физическими и механическими свойствами грунтов, приведенных в нормативных документах, предложена приближенная формула, позволяющая учитывать при сводообразовании влияние изменчивости различных случайных свойств связных грунтов на горное давление.

11. Применение разработанной обобщенной методики вероятностного расчета горного давления для многомерной задачи и пакета программ (RANDOM-1,.

RANDOM-2) дало возможность провести статистическое моделирование горного давления и установить следующие:

— слабое влияние изменчивости конструктивных размеров тоннеля (диаметр обделки D), физических характеристик грунтов (удельный вес у, коэффициент пористости е), позволяющих считать их детерминистическими;

— соответствие нормативного коэффициента надежности по горизонтальному горному давлению пр= 1,2 (пр= 0,8) только при небольшой доверительной вероятности (а р<0,80);

— положительную асимметрию плотности распределения вертикального и горизонтального давления, а также весьма удовлетворительную их аппроксимацию логарифмически нормальным распределением;

— при высокой изменчивости механических характеристик грунтов существенное превышение коэффициентом надежности нормативного значения;

— тенденцию увеличения влияния изменчивости удельного сцепления и уменьшения влияния изменчивости угла внутреннего трения на расчетное горное давление при повышении влажности и увеличении содержании глинистых частиц;

— тенденцию уменьшения расчетного горного давления при замене нормального закона распределения случайных механических характеристик грунтов на логарифмически нормальное распределение, гамма-распределение или на другие законы с положительной асимметрией. В связи с этим предлагается принять нормальный закон при недостаточном изучении свойств грунтов, что идет в запас прочности сооружения;

— зависимость коэффициентов надежности вертикального гц и горизонтального пр горного давления от коэффициента вариации свойств грунтов и их среднего значения в виде обобщенных графиков для практического использования.

12. Приведенные в главе 4 результаты статистического моделирования с применением разработанной методики и программ расчета позволяют получить более углубленную и точную оценку горного давления на тоннельные обделки при проектировании метрополитенов и транспортных тоннелейтем самым подтверждается полезность научных и практических итогов диссертационной работы.

Показать весь текст

Список литературы

  1. А.В., Потапов В. Д. Основы теории упругости и пластичности. -М.: Высшая школа, 1990.
  2. Г., Баратта А., Кашиати Ф. Вероятностные методы в строительном проектировании. Перевод с английского Ю. Д, Сухова. М.: Стройиздат, 1988. — 584 с.
  3. С.С., Паймышева А. П. Зависимость между прочностью и скоростью распространения упругих волн в грунтах. // В межвузовский сб. науч. трудов. Днепропетровск: ДИИТ, 1988. С.4−8.
  4. И.В., Картозия Б. А. Механика подземных сооружений и конструкции крепей. -М.: Недра, 1992. 543с.
  5. И.В., ТимофеевО.В. Конструкции и расчет крепей и обделок. М.: Недра, 1979.
  6. Л.И. Горно-технологическое породоведение. М.: Наука, 1977. — 324с.
  7. Л.И. Коэффициенты крепости горных пород. М.: Наука, 1972. — 176с.
  8. М.Ф. Воздействие ветра на здания и сооружения. В кн.: Нагрузка и надежность строительных конструкций. Труды ЦНИИСК, вып. 21. М., 1973.
  9. Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. -М.: «Высшая школа», 1961.-536с.
  10. .П., Залесский Б. В., Розанов Ю. А., Санина Е. А., Тимченко И. П. Методы исследований физико-механических свойств горных пород. В сб.: Физико-механические свойства горных пород. -М.: Наука, 1964.
  11. В. В. Статистические методы в строительной механике. М.: Гос-стройиздат, 1961. -203с.
  12. В. В. Статистические методы в строительной механике. М.: Стройиздат, 1965. -280с.
  13. В.В. Методы теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений. -М.: Стройиздат, 1982. 351 с.
  14. В.В. Применение методов теорий вероятностей и теорий надежности в расчетах сооружений. -М.: Стройиздат, 1971. -256с.
  15. .А., Тельтевская В. А. Методические основы анализа нагрузок в расчетах транспортных сооружений. // В сб. науч. трудов «Вероятностные методы расчета и экспериментальные исследования конструкций сооружений и машин». -М.: ЦНИИС, 1988, с.4−10.
  16. Н.С. Механика подземных сооружения. М.: Недра, 1982. — 270с.
  17. Н.П., Шрейдер Ю. А. Метод статистических испытаний (Монте-Карло) и его реализация на цифровых вычислительных машинах. М.: Физматгиз, 1961. -226с.
  18. Н.П. Метод статистического моделирования. М.: Статистика, 1970.-112с.
  19. Бут Э. Д. Численные методы. М.: Физматгиз, 1959. — 280с.
  20. Бу-Хасан Башар. Прогнозирование трещиностойкости железобетонных изгибаемых элементов с учетом случайных факторов. Диссертация на соискание уч. ст. к. т. н. М.: МНИТ, 1999. -131с.
  21. А.Г., Власов С. Н., Самойлов В. П. Современные щитовые машины с активным пригрузом забоя проходки тоннелей в сплошных инженерно-геологических условиях. -М.: Т. А. Инжиниринг, 2003. -70с.
  22. Е.С. Теория вероятностей, -М.: Академия, 2003. 576с.
  23. В.П. Автодорожные тоннели. М.: Транспорт, 1970. — 381с.
  24. М.Н. Об имитационном моделировании кольцевых обделок городских подземных сооружений. // В сб. науч. трудов международной конференции. Екатеринбург, 18−20 мая 2004 г.: Изд-во УГГТА, 2004. С. 148−152.
  25. ВСН 190−78 Инструкция по инженерно-геологическим изысканиям для проектирования и строительства метрополитена, горных железнодорожных и автодорожных тоннелей. М.: Минтрансстрой, 1978.
  26. В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 2003. — 479с.
  27. ГОСТ 12 248–96 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. -М.:
  28. ГОСТ 19 912–81 (1987) Грунты. Метод полевого испытания динамическим зондированием. -М.:
  29. ГОСТ 20 069–81 Грунты. Метод полевого испытания статическим зондированием. -М.:
  30. ГОСТ 20 522–96 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний.-М.:
  31. ГОСТ 25 100–95 Грунты. Классификация. М.: ИПК Издательство стандартов, 1997.
  32. ГОСТ 5180–84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. -М.:
  33. А.В. Два подхода к расчету тоннельных обделок, алгоритмы программ, исследования работы обделок в упругой, упруго-пластической и упруго-вязкой средах. Диссертация на соискание уч. ст. к. т. н. М.: МИ-ИТ, 2004. -186с.
  34. А.В. Инженерная классификация скальных массивов и особенности ее использования для выбора конструктивных решений обделок туннелей, возводимых туннелепроходческими комплексами. Диссертация на соискание уч. ст. к. т. н. М.: МГСУ, 2005. -211с.
  35. Е.А., Мазурчик А. И. Проходческие щиты для сооружения тоннелей. Методические указания. М: МИИТ 1987.-52с.
  36. С. М., Михайлов Г. А. Статистическое моделирование. М.: Наука, 1982. -296с.
  37. Л.И., Антропова Е. А. Вероятностный подход к оценке тре-щиностойкости бетона предварительно напряженных конструкций. Тр. МИИТа, 1969, вып. 275, с. 33−50.
  38. А.А. Расчетные характеристики грунтов. М.: Стройиздат, 1985.-248с.
  39. К., Ламберсон Л. Надежность и проектирование систем. Перевод с английского Коваленко Е. Г. Под редакцией Ушакова И. А. -М.: «МИР», 1980. -604с.
  40. .А. Механика подземных сооружений. М.: МГИ, 1981 г.
  41. .А., Федунец Б. И., Шуплик М. Н. и др. Шахтное и подземное строительство. -М.: МГГУ, 2003. T.l. — 732с., Т.2. -815с.
  42. М., Стьюарт А. Теория распределений. М.: Наука, 1966. -588с.
  43. Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1970. — 720с.
  44. В.Д. Вероятностные методы расчета запасов прочности и долговечности портовых гидротехнических сооружений. М.: Транспорт, 1979. -112с.
  45. М.Б. Определение надежности конструкций методами статистического моделирования.// Строительная механика и расчет сооружений. 1982. № 2 — с.10−13.
  46. Крем ер Н. Ш. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2004. -573с.
  47. О.В. Вероятностные методы расчета сооружений. М.: МИСИ, 1983. -122с.
  48. А.С. Вероятностные методы расчета строительных элементов и сис-" тем. -М.: Ассоциация строительных ВУЗ-ов, 1995. -142с.
  49. О.Н., Меркин В. Е., «Транспортные тоннели и метрополитены», -М.:ТИМР, 1991.
  50. JI.B. Городские подземные транспортные сооружения. -М.: Стройиздат, 1985. -472с.
  51. JI.B. Перспективы развития транспортного тоннелестроения. -М.: Транспорт, 1991.
  52. Р.К. Основы теории прогнозирования ресурса железобетонных мостов для средней Азии. Автореферат диссерт. д.т.н.: 05.23.15- 05.23.05 (ЦНИИС., М. 1989г).
  53. Н. Н. Основы инженерной геологии и механики грунтов. М.: Высшая школа, 1982. 511с.
  54. Е.И., Березанцев В. Г., Гольдштейн М. Н., Царьков А. А., «Механика грунтов, основания и фундаменты», -М.: Транспорт, 1970.
  55. В.Е., Маковский JI.B. Прогрессивный опыт и тенденции развитиясовременного тоннелестроения М.:ТИМР, 1997.-192с.
  56. Механические свойства грунтов / Под ред. М. Н. Гольдштейна. М.: Стройиздат, 1971.-367с.
  57. .М., Панков А. Р. Теория случайных процессов в примерах и задачах. -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. -320с.
  58. В.М. Подземные сооружения большого сечения. М.: Недра, 1974. -320с.
  59. Л.Н. Механика горных пород и крепление горных выработок. -М.: Недра, 1969.-330с.
  60. В.Л. Проектирование строительства подземных сооружений. М.: Недра, 1981.-285с.
  61. Ржаницын А. Р, Сухов Ю. Д. Учет совместного действия нагрузок на сооружения. Строительная механика и расчет сооружений. — 1974. № 4 -с.40−43.
  62. А.Р. Определение характеристик безопасности и коэффициентов запаса из экономических соображений. В кн.: Вопросы теории пластичности и прочности строительных конструкций. — М.: Стройиздат, 1961.-c.5−21.
  63. Руководство по сооружению перегонных тоннелей метрополитена, -М.: ЦНИИС, 1983. 75с.
  64. К.В. Механические свойства горных пород. М.: Углетехиздат, 1956.
  65. К.В., Долгих М. А., Матвеенко В. В. Вероятностные методыоценки прочности и деформируемости гоных пород. М.: Стройиздат, 1964. 83с.
  66. К.В., Шейнин В. И. Некоторые статистические задачи расчета подземных сооружений. -М.: Недра, 1969.
  67. В.П., Малицкий B.C. Новейшая японская техника щитовой проходки тоннелей. М.: «Империум Пресс», 2004. — 232с.
  68. Свод правил по проектированию и строительству. СП 32−105−2004 Метрополитены. М.: Госстрой России, 2004.
  69. СНиП 32−04−97 Тоннели железнодорожные и автодорожные. -М.: Госстрой России, 1999. -21с.
  70. СНиП-П-40−80. Метрополитены. М: Стройиздат, 1981.-64 с.
  71. СНиП-П-44−78. Тоннели железнодорожные и автодорожные. М: Стройиздат, 1978. -21 с.
  72. И.М. Метод Монте-Карло. М.: Наука, 1985. -80с.
  73. В.В. Статика сыпучей среды. -М.: Физматгиз, 1960.-243с.
  74. Справочник инженера-тоннельщика. Под редакцией Меркина В. Е., Власова С. Н., Макарова О. Н., -М.: Транспорт, 1993. 389с.
  75. Справочник по инженерной геологии. Отв. ред. М. В. Чуринов. М.: Недра, 1974. -325с.
  76. Н.С. Основы статистического учета коэффициента запаса прочности сооружений. -М.: Госстройиздат, 1947. -94с.
  77. Строительство подземных сооружений. Справочник. М.: Недра, 1990. -384с.
  78. К. Теория механики грунтов. -М.: Госстройиздат, 1961. -507 с.
  79. Тоннели и метрополитены / В. Г. Храпов, Е. А. Демешко, С. Н. Наумов и др.-М.: Транспорт, 1989.-286с.
  80. Тоннели и метрополитены / В. П. Волков, С. Н. Наумов, А. Н. Пирожкова и др. Москва: Транспорт, 1975.-552с.
  81. Н.Г., Ледяев А. П. Строительство тоннелей и метрополитенов. Организация, Планирование, Управление. -М.: Транспорт, 1992. 264с.
  82. И.А., Медведев Р. В. Комплексное исследование физических свойств горных пород. Л.: Наука, 1973.
  83. С.Б., Семенов В. В., Знаменский В. В. и др. Механика грунтов, основания и фундаменты. М.: Высшая школа, 2004. -566с.
  84. А.Ю., Половов Б. Д. Вероятностный анализ мероприятий по защите городской среды при строительстве подземных сооружений. // В сб. науч. трудов международной конференции. Екатеринбург, 18−20 мая 2004 г.: Изд-во УГГГА, 2004. С.197−199.
  85. Ю.С., Голицынский Д. М., Ледяев А. П. Метрополитены. М.: Жел-дориздат, 2001. -528с.
  86. Хан Г., Шапиро С. Статистические модели в инженерных задачах. Перевод с английского Коваленко Е. Г. Под ред. В. В. Налимова. М.: «МИР», 1969. -396с.
  87. Н.С., Шейнин В. И., Риккерт Э. Ф., Бикинееев М. Г., и др. Определение параметров нарушенных зон при проектировании крепления подземных гидротехнических сооружений. // Гидротехническое строительство, № 5. -М.: Энергоатомиздат, 1986. С.1−4.
  88. В.П. Вероятностные методы расчета мостовых железобетонных конструкций. -М.: Транспорт, 1980. -134с.
  89. В.П. Теоретические основы прогнозирования сроков службы железобетонных конструкций. -М.: МИИТ, 1995.-56с.
  90. В.П. Прогнозирование сроков службы железобетонных конструкций. -М.: МИИТ, 1997.-56с.
  91. А. С., Палагин Ю. И. Прикладные методы статистического моделирования. -Л.: Машиностроение. Ленингр. отделение, 1986. 320с.
  92. А. В. Боковое давление грунтов при стохастической неопределенности их свойств. М.: В/О «Мортехинформреклама», 1986. 37с.
  93. М.Н. Строительства подземных сооружений. М.: Недра, 1990. -384с.
  94. СМ., Симоненко В. М., Сооружение подземных выработок проходческими щитами. -М.: Недра, 1980. -304с.
  95. Demeshko Е.А. The reliability of rock tunnel linings. Stochastic design. The proceedings of the conference on underground constructions. Prague. — 1994
  96. Metropolis N., Ulam S. The Monte Carlo method / J. Amer. Stat, assoc., vol. 44, N247, 1949, pp. 335−341.
  97. Japanese standard for shield tunneling. The third edition 1996. Japan Society of Civil Engineers.
  98. Zeng Zhao-Jing. Reliability analysis of structure using a coupled Monte Carlo and boundary element method // Rel. eng. And syst. Safty. 1990. — 27, N3 — pp 269−274.1. ПРОГРАММА «earthpressurel
  99. Программа записана в среде MATLAB 7.0.1
  100. Программа применяется в случае, когда уже известна аналитическая формула плотности распределения f (q)ropHoro давления.
  101. Программа предназначена для расчета нормативного и расчетного давления грунтов вероятностным методом и построения графиков плотности распределения и функция распределения вероятностей.
  102. Ввод исходных данных------------------------------------------
  103. Мх=@(х) x.*l./sigma./sqrt (2.*pi).*exp (-0.5.*(x-a).A2./(sigma.A2)) — %----------------------------------------------------------------
  104. Определение верхнего интервала возможных значений давления q xmin = 0.01-ixmax =10- 'while quad (fxq, xmin, xmax)<0.9999xmax=xmax+10- endфункция распределения: Ffx q = @(x) quad (fxq, 0.001, x) —
  105. Определение математического ожидания Mxq: Mxq=quad (Mx, xmin, x max) —
  106. Определение расчетного давления грунтов qALFA: qALFA=xmin-while quad (fxq, 0.001, qALFA)
  107. Построение графика плотности распределенияsubplot (2,l, l) fplot (fxq, xmin, xmax.)х1аЬе1('Вертикальное горное давление, кН/мА2') ylabel ('f (q)')
  108. М1е ('Плотность распределения') hold online (Mxq Mxq.,[0 fxq (Mxq)],'ColorVrVLineStyleV-J) hold off
  109. Программа записана в среде MATLAB 7.0.1
  110. Программа предназначена для статистического моделирования случайного параметра свойств грунтов с нормальным законом распределения.
  111. Определение интервала возможных значений axmin bxmax. при нормальном распределении: axmin = а 4* sigma- %нижняя граница возможных значений b xmax = а + 4.*sigma- %верхняя граница возможных значений
  112. Матрица случайных чисел равномерного нормированного распределения Ru=rand (n, l) —
  113. Построение гистограммы: xl=zeros (k, l) — yl=zeros (k, l) — for i=l:kx 1 (i, l)=x (i, :)+delta/2-у l (i, l)=frequency (i, l)./delta-endbar (xl (, l), yl (, l), 0.9) xlabel ('x')ylabel ('frequency f (x)') title ('histogram') hold on
  114. Построение графика точной плотности распределения f (x): fplot ('fx 1axmin bxmax., V) hold off
  115. Определение статистических характеристик: Mx=mean (psi) %среднее арифметическое значение
  116. Sigmaq=std (psi) %среднее квадратическое отклонение
  117. Dx = moment (psi, 2) % второй центральный момент = дисперсия
  118. МиуЗ = moment (psi, 3) — %третий центральный момент As=Muy3./Sigmaq.A3- %коэффициент асимметрии Muy4 = moment (psi, 4) — %четвертый центральный момент Ek = Muy4./Sigmaq.A4−3- %эксцесс
  119. Построение кумулятивной кривой: Ffx=zero s (k+1,1) — Ffic (l, l)=0- for i=l:k
  120. Ffic (i+1, l)=Ffx (i, l)+frequency (i, 1) — end figure xlabel ('x')ylabel ('Probability P (x)') title ('function of distribution') plot (x (, l), Ffx (, l))1. ПРОГРАММА „STATMODEL2"=========================
  121. Программа записана в среде MATLAB 7.0.1
  122. Программа предназначена для статистического моделирования случайного параметра свойств грунтов с любым законом распределения.
  123. Исходные данные-----------------------------------------п= 100 000- %требуемое количество статистических испытанийк = 5000- %требуемое количество интервалов аппроксимации
  124. Rx= 100 000- %предел числа вычисления интегралаfunction у = fx (x)
  125. Матрица случайных чисел равномерного нормированного распределения Ru=rand (n, 2) —
  126. Матрица случайных величин psi с заданным законом распределения: psi=zeros (n, l)-for j=l:ninumber = ceil (k.*Ru (j, l))-psi (j, l)= x (inumber, 1)+ Ru (j, 2).* (x (inumber+l, l)-x (inumber, l)) — endpsi = sort (psi) —
  127. Построение графика точной плотности распределения f (x): fplot ('fx', axmin bxmax.,'r') hold off
  128. Определение статистических характеристик: Mx=mean (psi) %среднее арифметическое значение
  129. Sigmaq=std (psi) %среднее квадратическое отклонение
  130. Dx 1 moment (psi, 2) % второй центральный момент = дисперсия
  131. Ffx (i+1, l)=Ffx (i, l)+frequency (i, 1) — end figure xlabel ('x')ylabel ('Probability P (x)') title ('function of distribution1) plot (x (, l), Ffx (, l))1. ПРОГРАММА „RANDOM-1"==================
  132. Программа записана в среде MATLAB 7.0.1
  133. МОДУЛИ К ПРОГРАММЕ „RANDOM-1“
  134. Модуль „datainput“: Ввод исходных данных
  135. Н = 5.5- %высота тоннеля м
  136. Матрица среднего квадратического отклонения случайных параметров: sigma (l)= 1-sigma (2) = 3-sigma (3) = 0.074-sigma (4) = 0.09-sigma (5) = 0.07-
  137. Корреляционные моменты между случайных параметров: K=zeros (m) — %корреляционная матрица К: mxm
  138. К (1,2)=0.15- К (2,1)=К (1,2) — % K (i, j)=0 если случайные величины xi и xj независимы1. К (1,3)=0- К (3,1)=К (1,3)-1. К (1,4)=0- К (4,1)=К (1,4)-1. К (1,5)=0- К (5,1)=К (1,5)-1. К (2,3)=0- К (3,2)=К (2,3) —
  139. К (2,4)=0.2- К (4,2)=К (2,4) —
  140. К (2,5)=0.01- К (5,2)=К (2,5) —
  141. К (3,4)=0.001- К (4,3)=К (3,4)-1. К (3,5)=0- К (5,3)=К (3,5) —
  142. К (4,5)=0- К (5,4)=К (4,5) — %----------------------------------------------------------------
  143. Модуль „matrixC“: Определение матрицы коэффициентов преобразования С. fimctionC. = matrixC (K, m)
  144. C=zeros (m) — %матрица коэффициентов преобразования
  145. C (l, l) = sqrt (K (l, l)) — for i=2:m
  146. C (i, l)= K (i, l)./C (l, l) — endfor i=2:m if i>2for j=2:i-l tempor=0- for t=l:j-ltempor=tempor+C (i, t). *C (j, t) — end
  147. C (ij)=(K (ij)-tempor)./CG, j) — end endtempor=0- for t=l:i-ltempor=tempor + C (i, t).A2- end
  148. C (i, i)= sqrt (K (i, i)-tempor) — end----------------------------------------------------------------
  149. Модуль „numberN“: Предварительное определение требуемого числа испытания.
  150. Определения talfa по функции Лапласа gauss = @(х) l./sqrt (2.*pi).*exp (-x.A2 ./2) — talfa=0.01-while quad (gauss, 0, talfa)
  151. Определение требуемого числа испытания nn=alfa.*(l -alfa).*talfa A2./eps A2-n=nmin.*ceil (n/nmin) — %округление n о/о----------------------------------------------------------------
  152. Модуль Mmodevector“: Статистическое моделирование случайного вектораpsil=randn (n, m) — %матрица случайных нормальных нормированных чисел %—Проверка и отбраковка грубых промахов случайнных чисел по интервале возможных значений axmin bxmax.
  153. Для случайнных нормальных величин: axmin = а 4.*sigma- b xmax = а +4.*sigma- for j=l:m for i=l:n while psil (i, j)>4 | psil (i, j)←4psil (i, j)= randn- end end end
  154. Преобразования случайых величин psil в случайный вектор psi psi=zeros (n, m) — for i=l:n for j=l:m tempor=0- for t=l:jtempor = tempor + C (j, t).*psil (i, t) — endpsi (i, j)= tempor + a (j) — end end----------------------------------------------------------------
  155. Модуль „matrixearthpressure“: Определение матрицы случайного вертикального и горизонтального горного давления qp статистическим моделированием.
  156. Определение случайнного вертикального давления: tempor=tan (pi./4-psi (i, 2)./2.*pi./180)-qp (i, l)=psi (i, 1). *(В+2. *Н. *tempor)./2./psi (i, 4) —
  157. Определение горизонтального давления в вершине тоннеля: qp (i, 3) = qp (i, l).*tempor.A2-
  158. Определение горизонтального давления в подошве тоннеля: qp (i, 4) = (qp (i, l)+psi (i, l).*H).*tempor А2- %—Определение равномерного горизонтального давления: qp (i, 2)=(qp (i, 3)+qp (i, 4))./2- end----------------------------------------------------------------
  159. Модуль MstatcharacterM: Определение статистических характеристик случайного горного давления.
  160. Mxq=mean (qp) — %определение среднего значения горного давления
  161. Sigmaq=std (qp) — %определение среднего квадратического отклонения
  162. Dx q = cov (qp) — %определение дисперсии
  163. МиуЗ = moment (qp, 3) — %третий центральный момент
  164. As=Muy3./Sigmaq.A3- %коэффициент асимметрии
  165. Muy4 = moment (qp, 4) — %Четвертый центральный момент
  166. Ek = Muy4./Sigmaq.A4−3- %Эксцесс %----------------------------------------------------------------
  167. Модуль „matrixdistribution“: Определение матрицы функции распределения вероятностей Ffx и вычисления расчетного горного давления по вероятностной методике
  168. Определения матрицы распределения вероятностей Ffx: Ffx=zeros (k+l, m 1) — for j=l:ml Ffx (lj>0- for i=l:k
  169. Ffx (i+1 j)=Ffx (ij)+frequency (ij) — end end
  170. Модуль „epsilon“: Вычисление фактической точности и доверительного интервала расчета нормативного и расчетного горного давления
  171. Точность расчета расчетного горного давления: epsreal=talfa.*sqrt (alfa.*(l-alfa)./n) — %факгическая точность eps q = epsreal- %точность расчетного давления
  172. Модуль „graphic“: Построение гистограмы и кумулятивной кривой распределения вероятностей горного давления. xl=zeros (k, ml) — yl=zeros (k, ml)-for i=l:kx 1 (i, :)=x (i, :)+delta/2- у 1 (i, :)=frequency (i, :)./delta- end ml =2- for j=l:ml figure
  173. Модуль Mqsnip“: Определение горного давления на тоннельную обделку мет-k рополитена по действующим нормативным документам.
  174. Расчет вертикального горного давления по СНиПу:1.= В + 2.*Н .*tan (pi./4 fi.*pi./180./2)-hi = L/ 2/ f- %высота разгрушающего сводаqHSNiP = gamma * hi- %нормативное вертикальное давлениеqSNiP = qH SNiP * nlver- %расчетное вертикальное давление
  175. Программа записана в среде MATLAB 7.0.1
  176. МОДУЛИ К ПРОГРАММЕ „RANDOM-2“
  177. Модуль Mdatainput»: Ввод исходных данных
  178. Н = 5.5- %высота тоннеля м
  179. Матрица среднего квадратического отклонения случайных параметров: sigma (l) = 0.99-sigma (2) = 2.4-sigma (3) = 0.096-sigma (4) = 0.07-
  180. Случайный параметр xl имеет нормальное распределение с следующими параметрами: а = 19.8-sigma = 0.99−4 ' у =1 ,/sigma./sqrt (2.*pi).*exp (-0.5 ,*(x a).A2./(sigma.A2)) — %----------------------------------------------------------------function у = fx2(x)
  181. Случайный параметр х4 имеет нормальное распределение с следующими параметрами: а = 0.7- sigma = 0.07-у =l./sigma./sqrt (2.*pi).*exp (-0.5 .*(х a).A2./(sigma А2)) — %----------------------------------------------------------------
  182. Модуль «numberN»: Предварительное определение требуемого числа испытания N.
  183. Модуль «modparameters»: Статистическое моделирование случайных параметров любого закона распределенияkk = 2000- %требуемое количество интервалов аппроксимации
  184. Матрица случайных величин psi с заданными распределениями: psi=zeros (n, m)-for j=l:m
  185. Модуль «matrixearthpressure»: Определение матрицы случайного вертикального и горизонтального горного давления qp статистическим моделированием.
  186. Определение случайнного коэффициента крепостиfkp (i, 1) = tan (psi (i, 2).*pi./180)+ psi (i, 4).*psi (i, 3)./0.85-
  187. Определение случайнного вертикального давления: tempor=tan (pi./4-psi (i, 2)./2. *pi./l 80)-qp (i, l)=psi (i, 1). *(B+2. *H. *tempor)./2./fkp (i, 1) —
  188. Определение горизонтального давления в вершине тоннеля: qp (i, 3) = qp (i, l).*tempor.A2-
  189. Определение горизонтального давления во подошве тоннеля: qp (i, 4) = (qp (i, l)+psi (i, l).*H).*tempor.A2- %—Определение равномерного горизонтального давления: qp (i, 2)=(qp (i, 3)+qp (i, 4))./2- end----------------------------------------------------------------
  190. Другие модули аналогичны как в программе «RANDOM-1»
Заполнить форму текущей работой

На отлично!