Underjordiska strukturer
Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 4 juni 2020; kontroller kräver 5 redigeringar .Underjordiska strukturer - strukturer ( objekt ) för industriella, jordbruks-, kultur-, försvars-, kommunala och andra ändamål, skapade under jordens yta, i bergmassor [1] .
Historik
Människor har använt underjordiska utrymmen under lång tid. Även under den paleolitiska eran var grottor en pålitlig tillflyktsort för primitiva människor .
De första konstgjorda underjordiska strukturerna uppstod i samband med utvecklingen av mineraler med en underjordisk metod . I det gamla Egypten (två tusen år f.Kr.) och Indien (tusen år f.Kr.) byggdes underjordiska gravhögar. Byggandet av tunnlar för städernas vattenförsörjning hänförs till samma tid.
På det fjärde århundradet f.Kr e. i Pergamonområdet byggdes en underjordisk byggnad av Asklepios tempel .
Betydande i skala och unikt när det gäller tekniska lösningar var byggandet av underjordiska städer i Kappadokien .
Med uppfinningen av sprängämnen började transporttunnlar utvecklas intensivt. På 1800-talet byggdes tunnlar av stor längd och stora tvärsnitt: Simplon (20 km lång), Saint-Gothard (15 (km), Mont-Senin (14 km).
Förbättringen av gruvteknik, utveckling och förbättring av gruvteknik gjorde det möjligt att i slutet av 1800-talet börja bygga de första urbana underjordiska vägarna (tunnelbana) i London (1863), Budapest (1896), Paris (1900).
I början av 1900-talet byggdes de första underjordiska vattenkraftverken . Gruvdriften i gruvor , där gruvdriften stoppades, anpassas för lager och fabriker. Senare började underjordiska strukturer inrymma militära anläggningar (flygplansfabriker, hangarer, ammunitionsdepåer), såväl som civila industrianläggningar (lager, textilfabriker, garage, oljelagringsanläggningar).
På 1950-talet dök en ny typ av underjordiska strukturer upp - lagring av kolväteråvaror.
Klassificering av underjordiska strukturer
Beroende på arten av konstruktionen av underjordiska strukturer särskiljs fyra grupper av underjordiska strukturer [1] :
- Utför gruvdrift för målprojektet
- Anpassning för objekt av befintliga gruvdrift och naturliga underjordiska håligheter
- Användning av porösa geologiska strukturer i jordens inre
- Integrerad utveckling av underjordiska utrymmen genom att utföra gruvarbeten enligt målprojektet och anpassa tidigare utarbetade sådana.
1. Klassificering av underjordiska strukturer skapade enligt målprojektet
| Huvudsyftet med den underjordiska strukturen | Typ av underjordiskt arbete | Placerbara föremål |
|---|---|---|
| Utvinning av fasta mineraler | Adits , drivor , kammare | Gruvor för utvinning av kol, malm, icke-metalliska mineraler |
| Transportkommunikation | Tunnel , återfyllningsgravar | Tunnelbanor , järnvägar, biltunnlar Hydrauliska tunnlar, rörledningar |
| Placering av strömförsörjning, värmeförsörjningsanläggningar | Stora kammare, tunnlar | HPP , TPP , APEC |
| Placering av dricksvattenlagringsanläggningar och avloppsvattenreningsanläggningar | Stora kammare, tunnlar | Dricksvattentankar, reningsverk för avloppsvatten |
| Placering av kommunala anläggningar | Gropgropar och diken med efterföljande återfyllning | Köpcentra, tågstationer, garage, överföringsnav, övergångsställen, restauranger, biografer, telefonväxlar |
| Placering av militära anläggningar | Stammar , insatser, kammare, gropar med återfyllning | Missiluppskjutningskomplex, långtidskommandoposter, skyddsrum, lager, etc. |
2. Klassificering av underjordiska strukturer skapade genom anpassning av befintliga gruvdrift och naturliga hålrum
| Huvudsyftet med den underjordiska strukturen | Typ av underjordiskt arbete | Placerbara föremål |
|---|---|---|
| Placering av livsmedelsproduktionsföretag | Gruvdrift i utarbetade gruvor | Champagnevinfabriker, företag för odling av svamp, grönsaker, andra frukter, broilerfjäderfägårdar, etc. |
| Förrådslager för diverse varor | Bryt kalk, gips, saltgruvor | Lager av varor |
| Placering av förvaringsutrymmen för lättfördärvliga livsmedel | Brytning av kalk, gips, saltgruvor. Brytning i permafrost | Kylskåp för matförvaring |
| Läge för medicinska institutioner | Saltgruvor , karstgrottor _ | Specialiserade sjukhus och sanatorier |
| Placering av turistobjekt | grottor | Turistkomplex |
3. Klassificering av underjordiska strukturer belägna i jordens tarmar i porösa geologiska strukturer
| Huvudsyftet med den underjordiska strukturen | Typ av underjordiskt arbete | Placerbara föremål |
|---|---|---|
| Placering av lagringsanläggningar för flytande och gasformiga mineraler och deras produkter | Utarmade gas- och oljereservoarer, porösa akviferer, gruvdrift | Stora lagringsanläggningar för olja, naturgas, oljeprodukter, flytande gas |
| Omhändertagande av farligt produktionsavfall | Gruvdrift, uttömda reservoarer, porösa strukturer i täta stenar | Lagringsanläggningar för radioaktivt avfall, kemisk industriavfall |
4. Klassificering av underjordiska strukturer som skapats i tidigare utarbetade gruvdrift och drift enligt ett särskilt projekt
| Huvudsyftet med den underjordiska strukturen | Typ av underjordiskt arbete | Placerbara föremål |
|---|---|---|
| Placering av industriföretag | Gruvdrift, speciellt genomkorsade kammare av stora sektioner, tunnlar | Anläggningar av precisionsinstrument, elektronisk utrustning, maskinteknik, militär utrustning, etc. |
| Placering av forskningsanläggningar | Gruvdrift, speciellt genomkorsade kammare av stora sektioner, tunnlar | Neutrino och seismo-geofysiska observatorier, seismiska stationer, etc. |
Stora utmaningar för underjordiska strukturer under konstruktion och drift
De största problemen för alla typer av underjordisk struktur (öppen, stängd)
- pågående arbete:
- säkerställa väggarnas vattentäthet (foder, foder-permanent foder i tunneln)
- förhindrande av markinflöde i utgrävningen (ansiktet)
- säkerställa styrkan på väggarna (foder)
- Under operationen:
- vattentätning av väggar och golv
- se till att strukturen inte flyter. Om du till exempel tar en tom panna, tar upp den till vattenytan och börjar trycka (sänker ner den i vattnet), ju lägre vi sänker pannan, desto större motstånd, verkar vattnets hydrostatiska tryck. Vatten tenderar att trycka ut pannan (underjordisk struktur). En underjordisk struktur liknar en kastrull, inuti är tomhet. Jorden runtomkring är vatten, som tenderar att trycka ut strukturen. Detta skapar stora problem. När grundvattennivån är hög och när strukturens yta är stor, tenderar enorma krafter att trycka ut den underjordiska strukturen. Detta gäller särskilt för lätta strukturer, till exempel en fallbrunn - en pumpstation, där det inte finns någon utrustning inuti, upplever den högt hydrostatiskt tryck. Om detta är den underjordiska delen av en höghusstruktur, kommer den ovanjordiska delen att vara tung (den kommer att krossa och förhindra uppstigning). Men detta kommer att vara först efter bygget. Under byggprocessen kräver därför den underjordiska delen av en höghuskonstruktion också uppmärksamhet.
- säkerställa styrkan på väggarna (foder) och botten.
Förekomsten av grundvatten har en betydande inverkan på utgrävningens inneslutning, utgrävningens botten, såväl som väggarna och botten av den underjordiska strukturen. Följande effekter kan urskiljas som kan orsakas av grundvatten under öppen utgrävning av en grop med staket och konstruktion av en underjordisk struktur:
- hydrostatiskt tryck på botten av den utvecklade utgrävningen, på det färdiga utgrävningsstaket och efter konstruktionen av strukturen - på botten och väggarna i den underjordiska strukturen;
- mekanisk sufffusion av jordar under verkan av filtreringsflöde under hydrodynamisk verkan;
- effekten av hydraulisk lyftning av jordar i botten av gropen;
- effekten av att väga partiklar av permeabel jord;
- minskad dragkraft för de flesta permeabla jordar.
Värdet på vattenskiktets hydrostatiska tryck bestäms av:
, där är vattnets specifika vikt, lika med 10kN/;
- höjden på huvudvattenpelaren, m.
Om jorden på botten av utgrävningen representeras av vattenmättade sandjordar eller leriga jordar med flytande konsistens, och stängslets tätning inte förs till det vattentäta lagret, kommer effekten av upplyftning av jordar under åtgärden hydrostatiskt tryck är möjligt.