Földalatti építmények
Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2020. június 4-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 5 szerkesztést igényelnek .Földalatti építmények - ipari, mezőgazdasági, kulturális, védelmi, önkormányzati és egyéb célokat szolgáló építmények ( tárgyak ), amelyeket a föld felszíne alatt, kőzettömegekben hoztak létre [1] .
Történelem
Az emberek régóta használják a földalatti tereket. A barlangok még a paleolit korszakban is megbízható menedéket jelentettek a primitív ember számára .
Az első mesterséges földalatti építmények az ásványok földalatti módszerrel történő fejlesztése kapcsán keletkeztek . Az ókori Egyiptomban (Kr. e. kétezer éve) és Indiában (Kr. e. ezer év) földalatti temetkezési halmokat építettek. A városok vízellátását szolgáló alagutak építése ugyanebben az időben történik.
A Kr.e. negyedik században e. a pergamoni területen Aszklépiosz templomának földalatti épülete épült .
Jelentős léptékű és műszaki megoldásokat tekintve egyedülálló volt Kappadókiában a földalatti városok építése .
A robbanóanyagok feltalálásával a szállítóalagút intenzív fejlődésnek indult. A 19. században nagy hosszúságú és nagy keresztmetszetű alagutak épültek: Simplon (20 km hosszú), Saint-Gothard (15 km), Mont-Senin (14 km).
A bányatechnika fejlődése, a bányamérnöki tudomány fejlődése és fejlesztése tette lehetővé a 19. század végén az első városi földalatti utak (metró) építésének megkezdését Londonban (1863), Budapesten (1896), Párizsban (1900).
A 20. század elején megépültek az első földalatti vízerőművek . A bányák bányászati működését , ahol a bányászati tevékenységet leállították, raktárak és gyárak számára alakítják át. Később a földalatti építményekben katonai létesítmények (repülőgépgyárak, hangárok, lőszerraktárak), valamint polgári ipari létesítmények (raktárak, textilgyárak, garázsok, olajtárolók) helyezkedtek el.
Az 1950-es években új típusú földalatti építmények jelentek meg - a szénhidrogén nyersanyagok tárolása.
Földalatti építmények osztályozása
A földalatti építmények építésének jellegétől függően a földalatti építmények négy csoportját különböztetjük meg [1] :
- Bányászat végrehajtása a célprojekthez
- Alkalmazkodás meglévő bányaműveletek objektumaihoz és természetes földalatti üregekhez
- Porózus geológiai szerkezetek alkalmazása a Föld belsejében
- Földalatti terek integrált fejlesztése a célprojekt szerinti bányamunkálatok elvégzésével és a korábban kidolgozottak adaptálásával.
1. A célprojekt szerint kialakított földalatti építmények osztályozása
| A földalatti építmény fő célja | A földalatti munkavégzés típusa | Elhelyezhető tárgyak |
|---|---|---|
| Szilárd ásványok kitermelése | Adits , sodródás , kamrák | Bányák szén, érc, nemfémes ásványok kitermelésére |
| Közlekedési kommunikáció | Alagút , feltöltő árkok | Metró , vasút, autó alagutak Hidraulikus alagutak, csővezetékek |
| Áramellátás, hőellátó létesítmények elhelyezése | Nagy kamrák, alagutak | HPP , TPP , APEC |
| Ivóvíztárolók és szennyvíztisztító létesítmények elhelyezése | Nagy kamrák, alagutak | Ivóvíz tartályok, szennyvíztisztító telepek |
| Önkormányzati létesítmények elhelyezése | Gödrök és árkok utólagos feltöltéssel | Bevásárlóközpontok, vasútállomások, garázsok, átszállási csomópontok, gyalogátkelőhelyek, éttermek, mozik, telefonközpontok |
| Katonai létesítmények elhelyezése | Csomagtartók , üregek, kamrák, gödrök utántöltéssel | Rakétakilövő komplexumok, hosszú távú parancsnoki állomások, óvóhelyek, raktárak stb. |
2. A meglévő bányaműveletek és természetes üregek adaptálásával létrejött földalatti építmények osztályozása
| A földalatti építmény fő célja | A földalatti munkavégzés típusa | Elhelyezhető tárgyak |
|---|---|---|
| Élelmiszer-termelő vállalkozások elhelyezése | Kidolgozott bányák bányászati munkái | Pezsgőborgyárak, gomba-, zöldség-, egyéb gyümölcstermesztő vállalkozások, brojler baromfitelepek stb. |
| Raktárak különféle áruk számára | Mész-, gipsz-, sóbányák | Áruraktárak |
| Romlandó élelmiszerek tárolására szolgáló létesítmények elhelyezése | Mész-, gipsz-, sóbányák bányászata. Bányászat örökfagyban | Hűtőszekrények élelmiszer tárolására |
| Az egészségügyi intézmények elhelyezkedése | Sóbányák , karsztbarlangok _ | Speciális kórházak és szanatóriumok |
| Turisztikai objektumok elhelyezése | barlangok | Turisztikai komplexumok |
3. A Föld belsejében található földalatti építmények osztályozása porózus geológiai szerkezetekben
| A földalatti építmény fő célja | A földalatti munkavégzés típusa | Elhelyezhető tárgyak |
|---|---|---|
| Folyékony és gáznemű ásványok és termékeik tárolására szolgáló létesítmények elhelyezése | Kimerült gáz- és olajtározók, porózus víztartók, bányaműveletek | Nagy tárolók olaj, földgáz, olajtermékek, cseppfolyós gáz tárolására |
| Veszélyes termelési hulladékok ártalmatlanítása | Bányamunkák, kimerült tározók, porózus szerkezetek szűk kőzetekben | Radioaktív hulladékok, vegyipari hulladékok tárolására szolgáló létesítmények |
4. Korábban kidolgozott bányaműveletek során keletkezett földalatti építmények osztályozása speciális projekt szerint
| A földalatti építmény fő célja | A földalatti munkavégzés típusa | Elhelyezhető tárgyak |
|---|---|---|
| Ipari vállalkozások elhelyezése | Bányaüzemek, speciálisan áthaladó nagy szakaszok kamrái, alagutak | Precíziós műszerek, elektronikai berendezések, gépészeti, haditechnikai berendezések stb. |
| A kutatási létesítmények elhelyezkedése | Bányaüzemek, speciálisan áthaladó nagy szakaszok kamrái, alagutak | Neutrinó és szeizmo-geofizikai obszervatóriumok, szeizmikus állomások stb. |
Főbb kihívások a földalatti szerkezetekkel szemben az építés és üzemeltetés során
A fő problémák bármilyen típusú földalatti építménynél (nyitott, zárt)
- munka folyamatban:
- a falak vízzáróságának biztosítása (bélés, bélés-tartós bélés az alagútban)
- a talaj beáramlásának megakadályozása az ásatásba (arc)
- a falak szilárdságának biztosítása (bélés)
- operáció közben:
- falak és padlók vízszigetelése
- ügyeljen arra, hogy a szerkezet ne lebegjen. Ha például veszünk egy üres serpenyőt, felhozzuk a víz felszínére és elkezdjük préselni (leengedni a vízbe), minél lejjebb merítjük az edényt, annál nagyobb az ellenállás, a víz hidrosztatikus nyomása hat. A víz hajlamos kiszorítani a serpenyőt (földalatti szerkezet). A földalatti építmény hasonló a serpenyőhöz, benne az üresség. A körülötte lévő talaj víz, ami hajlamos kiszorítani a szerkezetet. Ez nagy problémákat okoz. Ha a talajvíz szintje magas, és ha az építmény területe nagy, akkor hatalmas erők hajlamosak kiszorítani a földalatti építményt. Ez különösen igaz a könnyű szerkezetekre, például egy esési kútra - egy szivattyútelepre, ahol nincs berendezés, nagy hidrosztatikus nyomást tapasztal. Ha ez egy sokemeletes építmény föld alatti része, akkor a föld feletti rész nehéz lesz (zúzódik és megakadályozza a felemelkedést). De ez csak az építkezés után lesz. Ezért az építési folyamat során a sokemeletes építmény föld alatti része is figyelmet igényel.
- a falak (bélés) és az alsó szilárdságának biztosítása.
A talajvíz jelenléte jelentős hatással van a feltárás zártságára, a feltárás aljára, valamint a földalatti építmény falaira és aljára. A következő hatások különböztethetők meg, amelyeket a felszín alatti víz okozhat a kerítéssel ellátott gödör nyílt kiásása és a földalatti építmény építése során:
- hidrosztatikus nyomás a kialakított feltárás alján, az elkészült ásatási kerítésen, valamint az építmény megépítése után - a földalatti műtárgy alján és falán;
- a talajok mechanikus feltöltése szűrőáramlás hatására hidrodinamikus hatás alatt;
- a talajok hidraulikus felemelésének hatása a gödör alján;
- az áteresztő talaj részecskéinek mérésének hatása;
- csökkentett tapadás a legtöbb vízáteresztő talajnál.
A vízréteg hidrosztatikai nyomásának értékét a következők határozzák meg:
, ahol a víz fajsúlya egyenlő 10 kN/;
- a felső vízoszlop magassága, m.
Ha a feltárás aljának talaját vízzel telített homoktalajok vagy folyékony konzisztenciájú agyagos talajok képviselik, és a kerítés tömítése nem kerül a vízálló rétegbe, akkor a hatás hatására a talaj felemelkedik. hidrosztatikus nyomás is lehetséges.