Автореферат (1173127), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Наличие матрицы дало возможность оценитьвзаимодействие в системе «тоннель – грунтовый массив» в зависимости как ототдельных варьируемых факторов, так и от их совокупности. При этом потребовались расчеты не менее 29 численных моделей.Для оценки влияния указанных выше факторов на ДС системы «тоннель –грунтовый массив» был использован метод регрессии. Точность обобщенныхфункций обеспечивается значительным объемом проводимых численныхэкспериментов и заданием функций, содержащих высокие степени переменных.Оценка сходимости таких функций и результатов численного экспериментаведется по специальному критерию – коэффициенту квадрата смешаннойкорреляции R2, отыскиваемому с помощью метода наименьших квадратов иопределяемому по формуле:n2 (yi − yˆ i )R 2 = 1 − i =n1,2(y−y')i =1 i(7)где yi- фактические значения; ŷi - значения аппроксимирующей функции; y’1 nсреднее значение фактических данных, y ' = yi ; n - количество наблюдений.n i=114По результатам выполненных численных расчетов построены кривыефункции нормального распределения Гаусса для описания графиков деформацийповерхности земли, что дало возможность определить параметры мульдыдеформаций в виде:x2S = Smax−e 2i2 ,(8)где Smax – наибольшая деформация дневной поверхности по вертикальнойоси тоннеля; S – деформация дневной поверхности на расстоянии х от оситоннеля; i – абсцисса в точке перегиба кривой мульды деформаций.Влияние инженерно-геологических факторов на максимальное вертикальноедеформации поверхности земли аппроксимируется функциями с высокойстепенью достоверности следующим образом.Влияние модуля деформации грунта Е0: (при изменении Е0 от 10 до 35 мПа)Smax (E0 ) = 2,1 · 10−3 E03 − 0,2E02 + 6,7E0 − 107;R2 = 0,9994.(9)Влияние коэффициента сцепления грунта c: (при изменении c от 1 до 30 кПа)Smax (с) = 0,0293с3 − 1,8762с2 + 40,469с − 334,51;R2 = 0,99.(10)Рисунок 5.
Зависимость максимальной вертикальной деформации поверхностиземли Smax от модуля деформации Е0 и коэффициента сцепления c грунтаВлияние угла внутреннего трения грунта φ: (при изменении φ от 30 до 40град) (рис. 6)Smax (φ) = −15,6. 10−3 φ3 + 1,61φ2 − 53,656φ + 542; R2 = 0,9996.(11)15Рисунок 6. Зависимость максимальной вертикальной деформации поверхностиземли Smax от угла внутреннего трения грунтаМаксимальная вертикальная деформация поверхности земли в зависимостиот геометрических факторов аппроксимируется следующими функциями (рис. 7).Рисунок 7. Зависимость максимальной вертикальной деформации поверхностиземли Smax от геометрических факторовВлияние ширины тоннеля (ВТ = 3,6 м, 5,0 м и 8,0 м)Smax (B ) = 6,832 − 106,37B + 258,6;R2 = 1.(12)Влияние высоты тоннеля (HТ = 3,0 м, 4,5 м и 6,0 м)Smax (H ) = −9,212 + 64H − 145;R2 = 1.Влияние глубины заложения тоннеля (Н1 = 3 м, 5 м, 7 м и 11 м)Smax (H1 ) = 0,0713 − 1,3412 + 5,15H1 − 36,7;R2 = 1.(13)(14)Зависимость максимальной вертикальной деформации поверхности земли оттехнологических факторов аппроксимируется функциями с высокой степеньюдостоверности следующим образом.Влияние изменения величины строительного зазора (a = 20 мм, 25 мм, 30 мми 50 мм)Smax () = 9.
10−4 2 − 0,22a − 31,68;R2 = 1.(15)16Рисунок 8. Зависимость максимальной вертикальной деформации поверхностиземли Smax от величины строительного зазора аВлияние усилия продавливания N: (при изменении коэффициентанадежности k1 = 1,0; k2 = 1,05; k3 = 1,1; k4 = 1,2) (рис. 9)Smax () = 2. 10−6 3 − 32. 10−4 2 + 1,57N − 296,6;R2 = 1(16)Рисунок 9. Зависимость максимальной вертикальной деформации поверхностиземли Smax от усилия продавливания NЗависимость максимальной вертикальной деформации поверхности земли отсовокупности варьируемых факторов определена с использованием аппаратамножественной линейной регрессии и аппроксимируется функцией:Smax = −18,38 + 13,33BT + 8,07HT − 1,18E0 − 15 · 10−3 φ − 1,41c − 1,09H1 +0,04a + 0,07N.(17)Модель анализа нескольких линейных регрессий, созданная на основестандартизованных данных, подходит для интерпретации ассоциированныхкоэффициентов с каждым фактором и для оценки участия факторов вопределении результатов (т.е.
максимальной деформации поверхности земли).Уравнение (18) использовалось для нормализации данных:xнорм,i = a +(xi −a)(b−a)(B−A),(18)17где xi – данные; a = 0,1 (нормализованный масштабный минимум); b = 0,9(нормализованный масштабный максимум); A – минимальный набор данных; B –максимальный набор данных.Абсолютные значения процентного соотношения отдельных факторов вопределении максимальной деформации поверхности земли показаны на рисунке 10.Рисунок 10. Процентные соотношения отдельных факторовВлияние совокупности факторов на параметры мульды деформацийповерхности земли показано в следующих формулах:i = −0,455 − 0,185BT + 0,32HT + 0,001E0 + 0,029φ + 0,018c + 0,506H1 +0,008a − 0,0008N;(19)R min = 16,02 + 6,17BT + 0,426HT − 0,184E0 − 0,791φ − 0,17c − 1,022H1 −0,003a + 0,014N;(20)jmax = 0,945 + 2,63BT − 0,136HT − 0,04E0 − 0,194φ − 0,038c − 0,38H1 −0,005a + 0,004N;(21)k max = −2,577 − 0,96BT − 0,044HT + 0,021E0 + 0,046φ + 0,056c + 0,186H1 +0,00036a − 0,00043N.(22)Результаты исследований показали, что:- при оценке влияния совокупности восьми факторов на деформацииповерхности земли наибольшее влияние оказывают ширина тоннеля (34,1%) исцепление грунта (25,1%).
Максимальная вертикальная деформация поверхностиземли значительно (на 76,93%) увеличивается при изменении ширины тоннеля от3,6 до 8,0 м. Максимальная деформация поверхности земли уменьшается (на88,36%) при увеличении коэффициента сцепления грунта от 1 до 30 кПа. Влияниевысоты тоннеля (14,1%), модуля деформации грунта (13,9%), усилияпродавливания (6,5%) и глубины заложения тоннеля (5,5%);18- угол внутреннего трения грунта практически не влияет на деформацииповерхности земли. Максимальные вертикальные деформации поверхности землиуменьшаются на 8,6% при изменении угла внутреннего трения от 30 до 40 град., апри оценке влияния совокупности факторов на деформации поверхности землиего влияние составило 0,2% по сравнению с другими факторами;- технологические факторы незначительно влияют на деформациюповерхности земли.
При изменении величины строительного зазора от 20 до 50мм деформация поверхности земли увеличивается на 9,5%, а при увеличениизначения усилия продавливания от N1 до N4 деформация поверхности землиуменьшается на 11,8%. По сравнению с другими восемью факторами влияниевеличины строительного зазора составляет 0,7%, а влияние усилия продавливания-6,5% при оценке влияния совокупности факторов на деформации поверхностиземли;- глубина заложения тоннеля оказывает наибольшее влияние на абсциссыточки перегиба i и максимальную кривизну kmax мульды деформаций; ширинатоннеля оказывает наибольшее влияние на максимальный наклон jmax иминимальный радиус Rmin мульды деформаций. Результаты исследованияпоказали влияние глубины заложения тоннеля на абсциссу точки перегиба i –58,27% а максимальной кривизны kmax – 33,07%.
Влияние ширины тоннеля намаксимальный наклон jmax – 58,81% и минимальный радиус Rmin – 48,71%.В пятой главе представлены рекомендации по назначению рациональныхконструктивно - технологических параметров и минимизации нарушенийповерхностных условий при строительстве тоннелей методом продавливания вусловиях Вьетнама.Чтобы повысить эффективность строительства тоннелей методомпродавливания,необходимовыбратьрациональныеконструктивнотехнологические решения. К ним относится: поддержание устойчивости забоя вовремя строительства путем надлежащего проектирования ножевой части,применение промежуточных домкратных установок, уменьшение сопротивлениятрения и исключение строительного зазора путем нагнетания растворабентонитовой суспензии за обделку или применение упругих антифрикционныхмембран в виде полиэтиленовых, стальных или дюралюминиевых листов,помещаемых между грунтом и перекрытием (а иногда – и стенами) тоннельныхсекций.
Кроме того, весьма эффективна опережающая забойная крепь в видестальных или фибергласовых нагелей, а также нанесение на лобовую поверхность19забоя слоя набрызг-бетона или фибронабрызгбетона для обеспечения егоустойчивости.Чтобы определить оптимальное усилие продавливания необходимо выявитьего зависимость от прочностно - деформационных свойств грунта (с, φ, E0),размеров поперечного сечения тоннеля (BT, HT) и глубины заложения тоннеля(H1). В рамках проведенных в диссертации исследований получена формула дляопределения усилия продавливания: = 6478,7 + 6259 + 3118,41 + 191,4 − 205,7 + 1,330 − 25063.
(19)При строительстве тоннелей методом продавливания степень рискаповреждений дорожного покрытия автомобильных и полотна железных дорогопределяется максимальными деформациями поверхности земли Smax ипараметрами мульды деформаций (i, jmax, kmax, Rmin). Согласно Руководству попроектированию дорожных покрытий, опубликованному TxDOT (США-2011)существуют четыре степени риска дорожного покрытия и железнодорожногополотна, причем для 2, 3 и 4-й степеней требуются защитные меры.К профилактическим мерам относятся рациональное расположение трассытоннеля и глубины его заложения в соответствии с конкретнымитопографическими, инженерно – геологическими и градостроительнымиусловиями. К защитным мерам относятся искусственное замораживание,химическое закрепление и струйная цементация грунтов до начала продавливанияс целью увеличения прочности и устойчивости грунтового массива.При расположении тоннеля непосредственно под автомобильными илижелезными дорогами наиболее эффективным методом является применениеопережающей контурной крепи в виде защитных экранов из труб.
Трубыдиаметром от 85 до 2500 мм размещают по контуру перекрытия или перекрытия истен будущего тоннеля, что минимизирует или исключает деформацииповерхности земли.С целью оценки эффективности применения защитных экранов из труб припродавливании тоннелей в диссертации выполнено сравнение максимальнойдеформации поверхности земли в случае отсутствия и наличия защитного экрана.Геометрическая модель секции тоннеля, продавливаемого под защитойэкрана из труб, представлена на рисунке 1120Рисунок 11.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
