Диссертация (1141606), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Для оптимизацииразбиения сетки конечных элементов, функцией объемной деформации наделяются толькоконечные элементы, моделирующие область, соответствующую предполагаемому объемунагнетания.Для моделирования компенсационного нагнетания, выбранным конечнымэлементам присваиваются функция изменения во времени и коэффициент дополнительнойобъемной деформации, который фиксирует их увеличение на заданный объем (см. рисунок 5.6.5).Рисунок 5.6.5. Присвоение коэффициента дополнительной объемной деформации исоответствующей функции его изменения от шага расчетаОбъем нагнетания в зависимости от коэффициента дополнительной объемнойдеформации для выбранного шага определяется по следующей формуле:V H ,i V 0 (( 0 ,i 1) 3 1) , гдеV0— начальный объем конечных элементов, м3;0,i— коэффициент дополнительной объемной деформации для рассматриваемогошага.Для анализа изменения напряженно-деформированного состояния грунтового массива нанескольких шагах компенсационного нагнетания, объем инъектирования задается пошагово,разбивая суммарный объем на 10 шагов за 1 расчетный период.
Выбранная последовательностьзадается с помощью соответствующего графика линейной зависимости изменения коэффициентадополнительной объемной деформации от шага.При выполнении численного моделирования, распределение объема компенсационногонагнетания (изменение формы конечных элементов) зависит от упругих характеристик инапряженного состояния окружающих конечных элементов. При этом объем нагнетания всегда143соответствует заданному значению коэффициента дополнительной объемной деформации длярассматриваемого шага.Для получения достаточного соответствия расчетных и фактических результатовпотребовалось введение линейного поправочного коэффициента (<1) для функции начальныхнапряжений УКН, который учитывает влияние всех факторов, снижающих эффективность УКН.Разработанная расчетная модель и программное обеспечение могут считатьсяверифицированными для рассматриваемых условий, так как результаты расчета демонстрируютхорошее соответствие экспериментальным результатам.
В данном случае сопоставлениерасчетного и фактического графиков зависимости объемов нагнетания и подъема моделифундаментной плиты (рисунок 5.6.6), позволяет отметить совпадающий характер кривых инезначительную погрешность.Вертикальные перемещения, мм750700650600550500450400350300250200150100500‐50 0%11%Факт22%Расчет33%44%56%67%78%Объем нагнетания, %Полиномиальная (Факт)89%100%111%Полиномиальная (Расчет)Рисунок 5.6.6. Расчетный и фактический графики зависимости объемакомпенсационного нагнетания и подъема модели фундаментной плитыОписание процесса подъема модели фундаментной плиты (мм) характеризуетсяполиномиальной кривой (1):h = k1v2 + k2v + k3, где(1)h – величина подъема модели, ммv – величина объема инъецированного грунта, м3144размерность коэффициента k1=0,052 – (мм/м10-6);размерность коэффициента k2=0,6418 – (мм/м3).размерность коэффициента k3=–8,1088 – (мм)Описание процесса подъема здания ГАЭС-2 можно описать зависимостью, полученнойпутем статистической обработки экспериментальных данных в относительных единицах(рисунок 5.6.6.):(hi/hmax) = k1 (vi/vmax)2 + k2 (vi/vmax)+ k3,(2)где hi/hmax – относительная высота подъема при выравнивании на i-том этапе;vi/vmax – относительная величина объема инъецированного грунта на i-том этапе.Коэффициент k3 характеризует положение сооружения после проведения пропиточныхработ и работ по первоначальной закачке инъекционных составов, которые, в ряде случаев,приводят к его временной осадке.В таблице 5.6.1.
приводятся статистические показатели фактической и расчетной функцийподъема от объемаТаблица 5.6.1. Статистические показатели фактической и расчетной функций подъема отобъемаФактическиезначенияподъемаРасчетныезначенияподъемаРасхождение112,0119,37%2. Дисперсия по генеральной совокупности16427,418860,115%3. Среднеквадратичное отклонение погенеральной совокупности128,2137,34. Коэффициент вариации0,880,87Показатель1.
Среднее линейное отклонение7%1%Анализ фактических и расчетных зависимостей объема УКН и подъема моделифундаментной плиты для всего периода работ, разделенного на 10 частей, показал высокуюсходимость сравниваемых значений. Анализ полученных диаграмм показывает высокуюэффективность компенсационного нагнетания.Средние давления в грунте под подошвой фундаментной плиты за время нагнетанияинъекционных составов на изменялись в широких пределах, соответствующих перемещенияммодели фундаментной плиты.
Распределение давлений по подошве в целом соответствовалорасчетным положениям, при этом фактическое снижение напряжений по подошве связано восновном с гидроразрывами.145Решение численной задачи, учитывающей образование хаотических по направлению иразмерам гидроразрывов с последующим переносом масс раствора по ним, представляетсякрайне сложной и почти нереализуемой. Таким образом, для получения более точныхрезультатов расчета (в том числе без использования поправочного коэффициента, учитывающегофакторы, снижающие эффективность УКН) необходимо минимизировать влияние факторов,снижающих эффективность инъекций.Экспериментальные работы на опытном участке подтвердили положения проектавосстановления Загорской ГАЭС-2, связанные с работами по выравниванию здания ГАЭС-2.5.7 Анализ перемещенийАнализ перемещений включает в себя анализ поступательных перемещений моделифундаментной плиты и анализ поворота модели при работах по управлению подъемом.Поступательныеперемещениямоделифундаментнойплитыскладываютсяизпоступательного перемещения опорных геодезических точек, фиксируемых в процессемониторинга.Поступательные перемещенияПеремещения модели фундаментной плиты за период 01.08.2016 г.
– 05.07.2017 г. всоответствии с данными регистрации вертикальных перемещений грунтовых реперовавтоматизированным тахеометром Leica TM30 составляют 468 мм [35]. На рисунке 5.7.1. показанграфик изменения перемещений в течение всех инъекционных работ на ОУ.146600,000График перемещений модели фундаментной плиты500,000400,000Этап III300,000200,000Этап I и Этап II100,000авг 11авг 16авг 21авг 26авг 31сент 5сент 10сент 15сент 20сент 25сент 30окт 05окт 10окт 15окт 20дек 04дек 09дек 14дек 19янв 10янв 15янв 20янв 25май 07май 12май 17май 22май 27июнь 01июнь 06июнь 11июнь 16июнь 21июнь 26июль 010,000Рисунок 5.7.1.
График перемещений модели фундаментной плиты по наибольшеймаркеИз графика исключены периоды перерывов в проведении инъекционных работ.Для применения методики и результатов расчета при проектировании основного этапаработ по восстановлению высотного положения здания ЗаГАЭС-2, расчетная модель ОУ былаверифицирована. Верификацию программного обеспечения было необходимо выполнять спомощью расчетов тестовых моделей, для которых известен сопоставимый экспериментальныйопыт.В настоящее время разработанная расчетная модель и программное обеспечение могутсчитаться верифицированными для рассматриваемых условий, т.к.
результаты расчетадемонстрируют хорошее соответствие экспериментальным результатам. В данном случаесопоставление расчетного и фактического графиков зависимости объемов нагнетания и подъемамодели фундаментной плиты (рисунок 5.6.5.), позволяет отметить совпадающий характеррезультирующих кривых и погрешность расчетов в пределах 4-7%.Для получения достаточного соответствия расчетных и фактических результатов,потребовалось введение линейного поправочного коэффициента (<1) для функции начальныхдеформацийуправляемогоинъекционногокомпенсационногонагнетания,которыйучитываетобъемраствора вышедшего по гидроразрывам за границы основания модели147фундаментной плиты, что фактически фиксировалась на ОУпо выходам раствора изгеофизических скважин (см.
рисунок 5.7.2.).Рисунок 5.7.2. Образование разрывов в грунте на ОУ при использованиисоставов средней вязкостиФактический выход раствора из геофизической скважины показан на рисунке 5.7.3.Рисунок 5.7.3. Выход раствора из геофизической скважиныОбразование гидроразрывов также можно фиксировать по графикам изменениякоэффициента эффективности компенсационного нагнетания (см.
рисунок 5.7.4.), а также пографику изменения давления по подошве модели фундаментной плиты (рисунок 5.8.1.).148Влияние гидроразрывов на коэффициент эффективности и давление обусловлено тем, чтопри нагнетании растворов средней вязкости его компактное накопление в грунтовом массивепроисходит до определенного объема, в случае его превышения, происходит разрыв грунта, адавление в не схватившемся растворе распределяется по закону Паскаля, тем самым способствуяразвитию размеров данного разрыва, по которому раствор выходит из основания, снижая темсамым как давление по подошве, так и величину подъема.Таким образом, для получения точных результатов расчета (в т.ч.
без использованияпоправочного коэффициента на вышедший раствор) необходимо обеспечить использованиетехнологии УКН с минимальным количеством гидроразрывов.Размеры и количество гидроразрывов в основном зависят от вязкости инъектируемогораствора, что неоднократно подтверждалось экспериментально.
Поэтому рекомендуетсявыполнять инъекционные работы с использованием высоковязких растворов, что позволитзначительно повысить управляемость процесса подъема, снизить необходимый объем иувеличить эффективность компенсационного нагнетания.На рисунке 5.7.4. показано сопоставление расчетного и практического коэффициентовэффективности компенсационного нагнетания, полученного на ОУ.КоэффициентэффективностикомпенсационногонагнетанияКоэффициент эффективности, %20,015,010,05,00,0‐5,0ФактРасчетЛинейная (Расчет)Рисунок 5.7.4. График сопоставления расчетных и фактических коэффициентовэффективности компенсационного нагнетанияИз графика видно сопоставление линии тренда изменения практического коэффициентаэффективности компенсационного нагнетания (пунктир) и расчетного значения (выделенозеленым цветом).149Поворот модели фундаментной плитыВ период 18.06.17 – 04.07.17 проводились работы по повороту модели фундаментнойплиты относительно левой грани [35].По результатам выполнения работ было определено, что поворот модели фундаментнойплиты сопровождается ее поступательными вертикальными перемещениями.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
