Введение
Раздел 1. Состояние вопроса прогнозирования деформаций породного массива при строительстве подземных сооружений в условиях плотной городской застройки 11
1.1 Общие положения 11
1.2 Анализ причин развития деформаций грунтового массива при строительстве подземных сооружений 12
1.3 Анализ методов прогноза оседания земной поверхности при строительстве подземных сооружений 15
1.3.1 Полуэмпирические методы прогноза оседания земной поверхности при строительстве подземных сооружений 15
1.3.2 Аналитические методы прогноза оседания земной поверхности при строительстве подземных сооружений 23
1.3.3 Методы прогноза оседания земной поверхности при строительстве подземных сооружений, основанные на численных решениях 25
1.4 Анализ методов прогноза деформаций в окрестности породного обнажения при строительстве подземных сооружений 26
1.5 Постановка задачи и разработка программы исследований 31
Раздел 2. Методологические основы прогноза развития геомеханических процессов при строительстве подземных сооружений глубокого заложения в слоистых средах 34
2.1 Общие положения 34
2.2 Выбор метода прогноза геомеханических процессов при строительстве подземных сооружений 35
2.3 Концепция взаимодействия между различными элементами системы при прогнозе геомеханических процессов, вызванных строительством подземных сооружений 40
2.4 Развитие моделей деформирования пород для прогноза геомеханических процессов в окрестности подземных сооружений 61
2.4.1 Важнейшие особенности геомеханических моделей деформирования пород 61
2.4.2 Упругие модели поведения глинистых пород 63
2.4.3 Упругопластические модели глинистых пород, основанные на теории критического состояния 65
2.4.4 Упругопластическая модель с заданными плоскостями ослабления 70
2.4.5 Модели поведения, основанные на рассмотрении процессов деформирования на микроуровне 72
2.5 Анализ формирования мульды оседания земной поверхности при строительстве подземного сооружения 74
2.6 Общие принципы построения численных моделей прогноза геомеханических процессов при строительстве подземных сооружений в условиях плотной городской застройки 78
2.7 Пример развития геомеханических процессов при строительстве подземного сооружения в городской черте 93
2.8 Заключение по разделу 2 103
Раздел 3. Исследование механического поведения твердых аргилитоподобных глинистых пород 106
3.1 Общие положения 106
3.2 Особенности формирования глинистых пород средней степени литификации .107
3.3 Обобщение существующих представлений о физико-механических свойствах протерозойских глин 109
3.4 Лабораторные исследования механических характеристик протерозойских глинистых пород 116
3.4.1 Программа проведения лабораторных испытаний 116
3.4.2 Результаты лабораторных испытаний протерозойской глины в условиях одноосного сжатия 124
3.4.3 Результаты испытаний протерозойской глины в условиях объемного сжатия 129
3.4.4 Результаты испытаний протерозойской глины сжатием по образующим 137
3.4.5 Результаты испытаний протерозойской глины раскалыванием сферическими инденторами 139
3.5 Формирование физической модели поведения протерозойской глины 140
3.6 Заключение по разделу 3 144
Раздел 4. Разработка численных моделей прогноза геомеханических процессов при строительстве подземных сооружений в твердых аргиллитоподобных глинистых породах, характеризуемых анизотропией прочностных и деформационных свойств 146
4.1 Общие положения 146
4.2 Принципы разработки численных моделей в рамках метода конечно-дискретных элементов 149
4.3 Уравнения механического поведения среды 152
4.4 Явный метод решения нелинейных задач механики деформируемого тела 156
4.5 Обоснование применимости метода конечно-дискретных элементов для прогноза механизма деформирования и разрушения пород 157
4.6 Апробация метода конечно-дискретных элементов для решения задач геомеханики 158
4.7 Формулировка численной модели с учетом естественной анизотропии механических свойств среды 167
4.8 Прогноз геомеханических процессов в окрестности породного обнажения, расположенного в слоистой среде 172
4.9 Заключение по разделу 4 180
Раздел 5. Разработка моделей поведения аргиллитоподобных глинистых пород, учитывающих естественную и сформировавшуюся в результате деформирования анизотропию механических свойств 181
5.1 Общие положения 181
5.2 Общие принципы построения механических моделей деформирования пород .181
5.2.1 Упругое поведение 184
5.2.2 Построения модели поведения материала в рамках теории пластического течения 189
5.2.3 Основные положения модели многослойной среды 191
5.3 Модель изотропной нелинейно-деформируемой среда 200
5.4 Модель анизотропной нелинейно-деформируемой среды 202
5.5 Модель изотропной линейно-деформируемой среды с анизотропией прочностных свойств 204
5.6 Модель изотропной нелинейно-деформируемой среды с анизотропией прочностных свойств 209
5.7 Модель трансверсально-изотропной линейно-деформируемой среды с анизотропией прочностных свойств 211
5.8 Модель трансверсально-изотропной нелинейно-деформируемой среды с анизотропией прочностных свойств 217
5.9 Численная реализация моделей поведения среды 218
5.10 Заключение по разделу 5 219
Раздел 6. Разработка методики прогноза деформаций земной поверхности при строительстве подземных сооружений сложной пространственной конфигурации 222
