Impact of geotechnical barrier modelled in the vicinity of a building structures located in mining area

• Autorzy: Misa R. , Tajduś K. , Sroka A.

Identyfikatory

DOI

10.24425/ams.2018.124984

Warianty tytułu

PL

Wpływ zamodelowanego wokół budynku rowu geotechnicznego na ograniczenie niekorzystnych skutków eksploatacji górniczej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a new geotechnical solution indicating a possibility of effective building structures protection. The presented solutions enable minimization of negative effects of underground mining operations. Results of numerical modelling have been presented for an example of design of preventive ditches reducing the influence of mining operations on the ground surface. To minimize the mining damage or to reduce its reach it is reasonable to look for technical solutions, which would enable effective protection of building structures. So far authors concentrated primarily on the development of building structure protection methods to minimize the damage caused by the underground mining. The application of geotechnical methods, which could protect building structures against the mining damage, was not considered so far in scientific papers. It should be noticed that relatively few publications are directly related to those issues and there are no practical examples of effective geotechnical protection. This paper presents a geotechnical solution indicating a possibility of effective protection of building structures. The presented solutions enable minimization of negative effects of underground mining operations. Results of numerical modelling have been presented for an example of design of preventive ditches reducing the influence of mining operations on the ground surface. The calculations were carried out in the Abaqus software, based on the finite element method.

PL

W celu minimalizacji szkód górniczych lub ograniczenia ich zasięgu, rozsądnym jest poszukiwanie rozwiązań technicznych, które umożliwiałyby skuteczną ochronę obiektów budowlanych. Dotychczas autorzy skupiali się przede wszystkim na opracowywaniu metod zabezpieczenia obiektów budowlanych, aby zminimalizować szkody spowodowane podziemną eksploatacją. Zastosowanie metod geotechnicznych, które mogą chronić obiekty budowlane przed szkodami górniczymi nie było do tej pory poruszane w artykułach naukowych. Należy zauważyć, że stosunkowo mało publikacji bezpośrednio związanych jest z tą tematyką i brakuje praktycznych przykładów skutecznej ochrony geotechnicznej. W niniejszym artykule przedstawiono rozwiązanie geotechniczne wskazujące na możliwość skutecznego zabezpieczenia konstrukcji budowlanych. Prezentowane rozwiązania umożliwiają minimalizację negatywnych skutków podziemnej eksploatacji górniczej. Przedstawiono wyniki modelowania numerycznego dla przykładowej konstrukcji prewencyjnych rowów zmniejszających wpływ działalności górniczej na powierzchnię terenu. Obliczenia przeprowadzono w programie Abaqus opierającym się na metodzie elementów skończonych.

Słowa kluczowe

EN

FEM (finite element method); geotechnical methods of building protection; decompression ditch; ground surface deformation

PL

analiza numeryczna; MES (metoda elementów skończonych); ochrona budynku poprzez zastosowanie geotechnicznego rozwiązania; rów geotechniczny; przemieszczenie powierzchni terenu

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 63, no. 4
• Strony: 919--933
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Misa R.

• Strata Mechanics Research Institites of the Polish Academy of Science, ul. Reymonta 27, 30-059 Krakow, Poland

autor

Tajduś K.

• Strata Mechanics Research Institites of the Polish Academy of Science, ul. Reymonta 27, 30-059 Krakow, Poland

autor

Sroka A.

• Strata Mechanics Research Institites of the Polish Academy of Science, ul. Reymonta 27, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Dai H., Yang G., Zhao Q., 1997. Building artificial weak plane protection method and its application research. Mine Survey 5 (2), 14-17 (in Chinese). http://www.doc88.com/p-5045696832581.html.
• [2] Deck O., Singh A., 2012. Analytical model for the prediction of building deflections induced by ground movements. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics 36 (1), 62-84.
• [3] Florkowska L., 2013. Numerical modelling for underground mining related geotechnical issues, Studia Geotechnica et Mechanica 35 (3), 13-24.
• [4] Grün E., 1995. Analyse und Prognose von Unstetigkeiten als Folge bergbaubedingter Bodenbewegungen im Linksniederrheinischen Steinkohlengebiet. PhD Dissertation, Rheinisch-Westfalische Technische Hochschule (RWTH), Aachen, Germany (in German).
• [5] Hashash Y.M.A., Jung S., Ghaboussi J., 2004. Numerical implementation of a neural network based material model in finite element analysis. International Journal for Numerical Methods in Engineering 59 (7), 989-1005.
• [6] Huang L., Zhang J., Xu J., Dai H., 1996. Research on indirect protection technology of foundation rock in mining area. Coal Science and Technology 2 (2), 2-7. (in Chinese). http://www.doc88.com/p-1167434341355.html.
• [7] Javadi A.A., Rezania M., 2009. Applications of artificial intelligence and data mining techniques in soil modelling. Geomechanics and Engineering 1 (1), 53-74.
• [8] Knothe S., 1951. The impact of underground exploitation on the surface from the point of view of securing objects located on it. PhD Dissertation, AGH University of Sciences and Technology, Cracow, Poland, (in Polish).
• [9] Knothe S., 1953. The curvature of the profile of the subsidence basin. Archives of Mining and Metallurgical Science 1 (1), 22-38.
• [10] Kowalski A., Polanin P., 2015. Analysis of the impact of the coal bed inclination and the direction of exploitation on surface deformation. Archives of Mining Sciences 60 (4), 997-1012.
• [11] Kwiatek J., 1997. Protection Of Buildings In Mining Areas. (Collective work), Wydawnictwo Głównego Instytutu Górnictwa, Katowice, Poland.
• [12] Luo Y., Peng S.S., 1991. Protecting a Subsidence Affected House: a Case Study. Proceedings of the VIII Congress International Society for Mine Surveying, Kentucky, USA, 297-300.
• [13] Malinowska A., Hejmanowski R., 2010. Building damage risk assessment on mining terrains in Poland with GIS application. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 47 (2), 238-245.
• [14] Malinowska A., 2011. A fuzzy inference-based approach for building damage risk assessment on mining terrains. Engineering Structures 33 (1), 163-170.
• [15] Misa R., Tajduś K., Sroka A., 2014. Three dimensional analysis of strain and ground surface displacement caused by underground mining in the vicinity of geotechnical barriers. 33rd International Conference on Ground Control In Mining, Morgantown, WV, USA. 255-260.
• [16] Najjar Y., Zaman M., 1993. Surface subsidence prediction by non-linear finite element analysis. Journal of Geotechnical Engineering 119 (11), 1790-1804.
• [17] National Coal Board, 1975. Subsidence Engineers’ Handbook, London, Great Britain.
• [18] Rusek J., Firek K., 2016. Bayesian belief network in the analysis of damage to prefabricated large-panel building structures in mining areas. Polish Journal of Environmental Studies 25 (5A), 77-82.
• [19] Simulia (2013), ”Abaqus/CAE User’s Manual”.
• [20] Siriwardane H.J., Amanat J., 1984. Analysis of subsidence caused by underground mining. International Journal of Mining Engineering 2 (1), 271-290.
• [21] Sroka A., 1994. Protective trenches – results of in situ measurements in the Ruhr Area. Germany, unpublished report.
• [22] Sroka A., 2008. Designing coal extraction where the surface is threatened by discontinuous linear deformations. Mineral Resources Management 24 (2/3), 445-455.
• [23] Sroka A., Tajduś K., Misa R., Knothe S., Hejmanowski R., Florkowska L., 2012. Wykorzystanie metod geotechnicznych w celu ograniczenia wpływów eksploatacji podziemnej na obiekty budowlane [Use of geotechnical methods to reduce the impact of underground mining on buildings], Research Report No. N N524 466636, Laboratory of Rock Deformation, Strata Mechanics Research Institute of the Polish Academy of Sciences, Cracow, Poland (in Polish).
• [24] Tajduś K., 2009. New method for determining the elastic parameters of rock mass layers in the region of underground mining influence. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 46 (8), 1296-1305.
• [25] Tajduś K., 2010. Determination of Approximate Value of a GSI Index for the Disturbed Rock Mass Layers in the Area of Polish Coal Mines. Archives of Mining Sciences 55 (4), 879-890.
• [26] Zhang Z.Ch., Liu H.L., Pak R.Y.S., Chen Y.M., 2014. Computational modeling of buried blast-induced ground motion and ground subsidence. Geomechanics and Engineering 7 (6), 613-631.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019)