Modelování vlivu technické seizmicity na okolní horninové prostředí

Abstract

Tato disertační práce je zaměřena na problematiku zatížení horninového prostředí seizmickými účinky. Pozornost je zaměřena především na technickou seizmicitu, která je vyvolaná zejména provozem stavebních strojů. Odezva horninového prostředí na vibrace, které jsou vyvolané stavebními stoji, je sledována v podobě maximálních amplitud rychlosti kmitání. Účinky technické seizmicity a jejich vlivy na horninové prostředí jsou v této práci simulovány prostřednictvím matematických modelů, které jsou vytvořeny ve výpočetních programech založených na metodě konečných prvků. První ze dvou stěžejních částí této disertační práce je zaměřena na studii vlastností horninového prostředí a parametrů stavebních strojů, které mohou ovlivnit odezvu vibrací v horninovém prostředí. V dílčích kapitolách je dále v parametrických modelech sledováno, jaký vliv mají změny jednotlivých vlastností (např. jiný typ stavebního stroje, změna frekvence zarážení štětovnic, jiný typ zeminy nebo změna jejich jednotlivých vlastností atd.) na hodnotu maximální amplitudy rychlosti kmitání. V některých případech jsou výsledky matematických modelů srovnány i s experimentálním monitorovacím měřením in-situ. Druhá její stěžejní část se zabývá využitím stochastického způsobu modelování horninového prostředí vystaveného technické seizmicitě. Pomocí metody LHS je pro každou ze tří proměnných vlastností (Edef, φef, cef) vygenerováno 20 vstupních parametrů. Na základě těchto generovaných (stochastických) hodnot a zvolených deterministických hodnot dalších typů parametrů je vytvořeno 20 modelů. Tyto modely jsou následně statisticky zpracovány. Z výsledků modelů byly stanoveny rozsahy hodnot maximální amplitudy rychlosti kmitání, ve kterých se s určitou pravděpodobnostní pohybují, a byly formulovány některé praktické doporučení pro optimalizaci procesu výstavby.

In this doctoral thesis was presented influence of seismic load to geological environment. Especially this thesis deals with technical seismicity, which was caused by construction machines. Influence of technical seismicity in geological environment was observed in terms of the peak oscillation velocity. This impact was simulated by the mathematical models based on finite element method. The first of two main parts of the doctoral thesis was focused on the study of properties of geological environment and parameters of construction machines, which affect the seismic response in geological environment. Influence of properties (for example type of construction machines or geological environment, frequency of vibration or strength and stress-strain properties of soil) to peak oscillation velocity were observed in sub-chapters. The selected results of models were compared with experimental measurement in-situ. The second of main parts of the doctoral thesis deals with the using of stochastic approach to modeling of technical seismicity in the geological environment. The 20 input parameters were generated by using LHS method for three variable parameters of geological environment (Edef, φef, cef). These both stochastic input parameters and deterministic input parameters were entered into 20 models. On the basis of the model results the basic statistical characteristics were evaluated. In the end the ranges of peak oscillation velocities were determined with a certain probability level and some practical recommendations for the optimization of the construction process were formulated.