Szczegóły publikacji

Opis bibliograficzny

Autorzy (2)

• AGHOstrowski Janusz
• AGHĆmiel Adam

Słowa kluczowe

Dane bibliometryczne

ID BaDAP	39731
Data dodania do BaDAP	2008-07-17
Tekst źródłowy	URL
Rok publikacji	2008
Typ publikacji	artykuł w czasopiśmie
Otwarty dostęp
Creative Commons
Czasopismo/seria	Archives of Mining Sciences = Archiwum Górnictwa

Abstract

The method of assessing the probability of damage to buildings in mining terrain according to logit models are presented. These models can be applied to planning underground hard coal exploitation with fall of roof under buildings of traditional construction of any age and technical state and can easily be updated based on current results on surface deformation and adapted to deal with particular mining and geological features which obtain in land areas each of which may have its own characteristics. It is shown that the probability of damage to buildings mainly depends on their technical state all so called index of damage.

Streszczenie

Ochrona obiektów budowlanych przed szkodliwymi wpływami podziemnej eksploatacji złóż kopalin użytecznych jest warunkiem prowadzenia działalności górniczej. Możliwość uszkodzenia obiektów ocenia się na podstawie wyników prognoz zjawisk towarzyszących eksploatacji górniczej oraz oszacowań cech technicznych obiektów i właściwości ich podłoża gruntowego. Szczególnym przedmiotem takich ocen jest przewidywany skutek oddziaływania deformacji ciągłych powierzchni terenu na budynki. Ustalenie, które budynki mogą zostać uszkodzone odbywa się zgodnie z formalną procedurą polegającą na porównaniu kategorii odporności danego budynku na wpływy deformacji ciągłych podłoża z kategorią terenu górniczego w miejscu lokalizacji budynku. Kategorie odporności określa się stosując zazwyczaj tzw. metodę punktową, uwzględniającą najważniejsze cechy techniczne budynku. Kategorie terenu górniczego wyznacza się na podstawie prognozy deformacji ciągłych, obecnie według teorii Knothego. Przyjmuje się, że budynek jest zagrożony uszkodzeniem, jeżeli oszacowana metodą punktową kategoria jego odporności jest mniejsza od przewidywanej kategorii terenu górniczego w miejscu posadowienia budynku. Oszacowane odporności budynków na deformacje ciągłe podłoża różnią się od wartości rzeczywistych, a także prognozowane wartości tych deformacji różnią się od wartości, które rzeczywiście wystąpią, ze względu na brak możliwości „bezbłędnego” opisu tych cech i zjawisk, zarówno na podstawie wyników pomiarów, jak i na drodze modelowania matematycznego. Stwierdza się systematyczne i losowe rozbieżności pomiędzy wynikami oszacowań i prognoz a wynikami obserwacji zachodzących zjawisk co powoduje, że ocena zagrożenia budynków wpływami deformacji podłoża od projektowanej eksploatacji górniczej nie może być w pełni wiarygodna. Szczególnie niepewna i niejednoznaczna jest taka ocena w przypadku posługiwania się kategoriami terenu górniczego i kategoriami odporności budynków. Badania zaprezentowane w publikacji (Ostrowski, 2006) wykazały, że jednoznaczna ocena zagrożenia budynku wpływami deformacji ciągłych powierzchni może zostać dokonana poprzez porównanie prognozowanej wartości tzw. nieprzekraczalnego odkształcenia poziomego z wartością odkształcenia poziomego wyznaczającego tzw. odporność krytyczną budynku. Wartości tych odkształceń otrzymuje się na podstawie prognozy deformacji powierzchni według teorii Knothego oraz oceny odporności budynku metodą punktową z uwzględnieniem systematycznych i losowych składowych nieadekwatności zastosowanego modelu teoretycznego i metody oceny do rzeczywistości. Porównanie odporności krytycznej budynku z wartością nieprzekraczalnego odkształcenia poziomego w miejscu jego posadowienia pozwala na jednoznaczne stwierdzenie, czy uszkodzenia budynku przekroczą nieodczuwalny stopień uciążliwości użytkowania (Kwiatek, 2002) czy też stopień ten będzie większy. W pierwszym przypadku budynek można uznać za niezagrożony i wyłączyć go z procedury dalszej, szczegółowej oceny. Powyższa metoda została nazwana metodą bezpiecznego szacowania zagrożenia budynku uszkodzeniami (Ostrowski, 2006). Przewidywany stopień uszkodzenia budynku można ocenić na podstawie wartości ilorazu nieprzekraczalnych odkształceń poziomych i odkształceń wyznaczających odporność krytyczną, nazwanego wskaźnikiem uszkodzenia. Istotną informacją charakteryzującą przewidywane uszkodzenie budynku jest prawdopodobieństwo wystąpienia takiego zdarzenia. Ze względu na trudności w wyznaczaniu wartości odchylenia standardowego odkształcenia poziomego charakteryzującego odporność budynku na deformacje ciągłe podłoża, proponowane dotychczas metody nie są efektywne. Mankament ten jest jednak możliwy do wyeliminowania, jeżeli wykorzysta się wyniki obserwacji skutków oddziaływania eksploatacji górniczej w budynkach, które znalazły się w zasięgu jej wpływów. Na podstawie wyników obserwacji można zbudować logitowy model prawdopodobieństwa wystąpienia zdarzenia losowego, jakim jest uszkodzenie budynku na skutek oddziaływania deformacji podłoża. W modelu logitowym zmienna objaśniana ma zakres wartości [0,1], co oznacza uszkodzenie lub nieuszkodzenie budynku. Model charakteryzowany jest przez trzy składowe: − składową losową, będącą wektorem utworzonym przez niezależne obserwacje o rozkładach z wykładniczej rodziny rozkładów, − składową systematyczną, będącą wektorem nazwanym predyktorem liniowym η o współrzędnych, które są liniowymi funkcjami zmiennych objaśniających (w budowanym modelu są to cechy techniczne budynku oraz wskaźniki charakteryzujące deformacje podłoża), − funkcję wiążącą składową losową i systematyczną. Model buduje się używając kanonicznej funkcji wiążącej, przypisującej liniowemu predyktorowi naturalny parametr, jakim jest logit. Parametry modelu logitowego estymuje się metodą największej wiarogodności, a ocenę dobroci dopasowania modelu dokonuje się na podstawie odchylenia, obliczonego jako podwojony logarytm statystyki ilorazu wiarogodności. Prawdopodobieństwo p (w zbudowanym modelu jest to prawdopodobieństwo uszkodzenia budynku) związane jest z wartością liniowego predyktora η zależnością: Jakość prognozy prawdopodobieństwa uszkodzenia budynku ocenia się na podstawie wskaźników: czułości prognozy, specyficzności prognozy i dokładności całkowitej. Wskaźniki te wyznacza się na podstawie prognozowanych ilości budynków uszkodzonych i nieuszkodzonych w porównaniu do ilości budynków faktycznie uszkodzonych i nieuszkodzonych. Budowa modelu logitowego wymagała opracowania prognozy deformacji powierzchni oraz oszacowania odporności budynków na etapie oceny zagrożenia tych budynków wpływami projektowanej eksploatacji górniczej, a następnie zebrania danych dokumentujących zaistniałe deformacje oraz uszkodzenia budynków po dokonaniu eksploatacji. Odpowiednie dane zostały uzyskane z czterech rejonów eksploatacji pokładów węgla kamiennego, dokonanych na głębokościach od 280 m do 570 m, w warstwach złoża o wysokości od 1,4 m do 3,2 m. Oddziaływaniu tych eksploatacji poddane zostały budynki o różnych kategoriach odporności na wpływy górnicze, różnym stanie technicznym (od 0,04 do 0,98) i różnym wieku (od 1 roku do 115 lat). Na skutek oddziaływania eksploatacji w budynkach wystąpiły uszkodzenia o stopniach zróżnicowanych od 0,0 do 0,5. Estymacja prawdopodobieństwa uszkodzenia budynków została dokonana na podstawie zmiennych objaśniających, spośród których wyróżniono zmienne jakościowe (kategoria terenu górniczego i kategoria odporności budynku) oraz zmienne ilościowe (prognozowane według teorii Knothego odkształcenie poziome │ε Kn max│, nieprzekraczalne odkształcenie poziome │ε np max│ , odkształcenie poziome graniczne εgr wynikające z oceny odporności budynków metodą punktową, stan techniczny budynku st , wiek budynku tb, odporność krytyczna ε kr max oraz wskaźnik uszkodzenia Ink). Badanie zależności prawdopodobieństwa uszkodzenia budynku od zmiennych objaśniających wykonano przyjmując założenie, że każdy badany model powinien zawierać zmienne reprezentujące prognozowane deformacje ciągłe podłoża budynku oraz cechy techniczne budynku związane z jego odpornością na deformacje. W wyniku dokonanych badań stwierdzono, że najbardziej odpowiedni do oceny prawdopodobieństwa uszkodzenia budynku poddanego oddziaływaniu deformacji podłoża, wynikających z wpływów górniczych, jest model w postaci: η = +5,190 – 8,704 . st + 0,170 . Ink Wartość predyktora η decydującego o wartości prawdopodobieństwa uszkodzenia budynku zależy od stanu technicznego budynku st oraz wskaźnika uszkodzenia Ink.. Analiza rozkładu prawdopodobieństwa uszkodzenia budynku według tego modelu wykazuje, że model bardziej zdecydowanie reaguje na zmiany stanu technicznego st budynku niż na zmiany wskaźnika uszkodzenia Ink. Waga stanu technicznego st jako zmiennej objaśniającej uszkodzenie budynku jest dużo wyższa niż waga drugiej zmiennej objaśniającej. Wynika z tego, że budynki w złym stanie technicznym są relatywnie dużo bardziej zagrożone uszkodzeniami niż budynki w dobrym stanie, niezależnie od wartości spodziewanych deformacji podłoża. Zaproponowana w publikacji metoda oceny prawdopodobieństwa uszkodzenia budynków na terenach górniczych może być stosowana w przypadku projektowania eksploatacji podziemnej z zawałem stropu oraz budynków o konstrukcji tradycyjnej.

Publikacje, które mogą Cię zainteresować