Диссертация (1173128), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Научная новизна исследований - впервые для условий Вьетнама выполнены исследования ДС грунтового массива при строительстве тоннелей методом продавливания; разработана трехмерная математическая модель, включающая конструкцию тоннеля и окружающий грунтовый массив в виде упруго- пластической среды (модель Мора-Кулона) и имитирующая поэтапное продавливание тоннеля с учетом ряда конструктивно-технологических факторов; - установлена корреляция вертикальных деформаций поверхности земли, обусловленных строительством тоннелей методом продавливания, от геометрических, технологических и инженерно-геологических параметров.
Выявлен характер распределения деформаций в поперечном сечении тоннеля, который можно аппроксимировать функцией Гаусса с высокой степенью достоверности; - получены зависимости деформаций поверхности земли от конструктивно- технологических факторов и созданы модели анализа нескольких линейных регрессий на основе стандартизованных данных, пригодных для интерпретации коэффициентов, ассоциированных с каждым фактором, а также для оценки участия факторов в формировании результатов; - даны рекомендации по определению необходимых усилий продавливания, по минимизации нарушений поверхностных условий и по прогнозированию деформаций поверхности земли при строительстве тоннелей методом продавливания.
Теоретическая и практическая значимость работы Теоретическая значимость работы: проведенные с использованием трехмерной математической модели теоретические исследования дали возможность обосновать конструктивно-технологические параметры и установить ДС грунтового массива в процессе продавливания тоннеля. Практическая значимость работы: разработана методика определения необходимых усилий продавливания и прогнозирования деформаций грунтового массива и поверхности земли, а также рекомендации по их минимизации, которые могут быть использованы при проектировании и строительстве тоннелей мелкого заложения методом продавливания в условиях Вьетнама. Методология и методы исследований Исходя из теоретических предпосылок, создана математическая модель на основе метода конечных элементов с использованием программного комплекса «РЬАХ13 30 — ТЬ1МХЕЬ» для исследования ДС системы «тоннель — грунтовый массив» на всех этапах продавливания тоннеля.
Результаты численных расчетов 9 обработаны статистическими методами. Проведен анализ нескольких линейных регрессий для изучения связи между исследуемыми факторами и максимальной деформацией поверхности земли. Это позволило разработать рекомендации по проектированию и строительству тоннелей методом продавливания. Положения, выносимые на защиту - результаты анализа наиболее прогрессивных тенденций развития метода продавливания тоннелей и различных методик определения усилий продавливания и прогнозирования деформаций грунтового массива и поверхности земли; - теоретические исследования ДС системы «тоннель — грунтовый массив»; математическая конечно-элементная модель системы «тоннель грунтовый массив» для определения оптимальных усилий продавливания и прогнозирования деформаций грунтового массива и поверхности земли; зависимости параметров деформаций системы «тоннель — грунтовый массив» от отдельных геометрических, технологических и инженерно- геологических факторов и их совокупности; - практические рекомендации по минимизации нарушений поверхностных условий и по прогнозированию деформаций поверхности земли при строительстве тоннелей методом продавливания.
Достоверность полученных результатов Обоснованность и достоверность полученных результатов подтверждены теоретическими исследованиями, базирующимися на апробированных методах теоретической и прикладной механики. Входные данные соответствуют действующим нормативным документам. Программный комплекс «Р1.АХИ ЗВ— Т13МХЕ1.» был апробирован в многочисленных расчетах тоннелей различного назначения. Тестовые расчеты деформаций грунтового массива и поверхности земли при проходке тоннеля Вернон, построенного в штате Техас (США) методом продавливания, подтвердили правильность принятой методики исследования. 10 Апробация работы и публикации Основные результаты работы опубликованы в 5 статьях, рекомендованных ВАК РФ для публикации материалов диссертационных работ на соискание ученой степени кандидата технических наук, доложены и одобрены на ежегодных научно-технических конференциях (2018-2019 гг.) Московского автомобильно- дорожного государственного технического университета (МАДИ).
Структура и объем работы Диссертация изложена на 172 страницах машинописного текста и включает введение, пять глав, общие выводы, 100 рисунков, 25 таблиц, список литературы 126 наименований и 3 приложений. ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ТОННЕЛЕЙ МЕТОДОМ ПРОДАВЛИВАНИЯ 1 1. Общие положения 1.1.1. Основные особенности метода Подземные сооружения [автодорожные и пешеходные тоннели, тоннели метрополитена, коллекторы, трубопроводы) часто приходится устраивать под различными коммуникациями, авто- и железнодорожными магистралями с большой интенсивностью движения. В этих условиях важнейшим требованием является обеспечение непрерывного пропуска транспортных средств, бесперебойной и безаварийной работы коммуникаций [33).
Сооружение временных мостов, эстакад или объездных путей для пропуска транспорта, а также перекладка коммуникаций вызывают нарушение нормального функционирования транспортных и коммуникационных систем, резко повышают объемы строительных работ, значительно увеличивают стоимость строительства. Практика показывает прогрессивность и экономическую эффективность возведения подземных сооружений под транспортными магистралями и коммуникациями методом продавливания. В сравнении с другими способами (щитовая проходка, перекладка коммуникаций или железнодорожных путей, укрепление грунтов) продавливание позволяет сохранить бесперебойную эксплуатацию коммуникаций над строящимися тоннелями, обеспечивая при этом высокую степень безопасности работ, быстрое продвижение забоя тоннеля, значительное снижение стоимости и трудоемкости, а также сокращение сроков строительных работ [8, 33).
В последние годы технология работ по продавливанию значительно усовершенствована. Освоен выпуск мощных и надежных агрегатов для продавливания, разработаны, эффективные технические меры по снижению усилий продавливания, укрупнению продавливаемых секций и увеличению длины продавливания. Эти обстоятельства способствуют все более широкому распространению метода продавливания. Сущность метода продавливания состоит в продвижении тоннельной обделки сквозь грунтовый массив при помощи домкратной установки с наращиванием очередной секции обделки после отвода штоков домкратов в исходное положение. Домкратную установку размещают в открытом котловане, а секции обделки опускают с поверхности (рисунок 1.1). Рисунок 1.1. Технологическая схема продавливания тоннеля под железной дорогой: 1 — железнодорожные пути; 2 — тоннельная секция; 3 — вагонетка с грунтом; 4 — автокран; 5 — тоннелепроходческая машина; 6 — ножевая часть; 7— распорка; 8 — ограждение стен котлована; 9 — упорая стенка; 10 — домкратная установка Секции обделки имеют разнообразную форму (круглую, овальную, прямоугольную) и различную конструкцию (из отдельных элементов, сплошную замкнутую, металлическую, железобетонную и т.д.).
Головное звено обделки оснащается ножевым устройством, под защитой которого разрабатывают грунт, транспортируемый далее по готовому участку тоннеля на поверхность. Применение цельносекционной тоннельной обделки обеспечивает повышение темпов строительства и снижение его стоимости. При этом достигается высокая степень индустриализации работ [33. 361. 13 Метод продавливания осуществим в широком диапазоне инженерно- геологических условий. Он был применен во многих странах мира при строительстве тоннелей, протяженностью от нескольких десятков до сотен метров [33, 88, 95, 98]. 1.1.2, Преимущества и недостатки метода, область его применения Метод продавливания в сравнении с другими методами сооружения тоннелей под транспортными магистралями и подземными коммуникациями обладает следующими преимуществами ~8, 91: - практическое отсутствие деформаций при тщательной разработке забоя и возможность в связи с этим вести работы без перерыва движения поездов или перекладки коммуникаций; эффективная технология производства работ, при которой процесс монтажа обделки вынесен из тоннеля и ведется в котловане; при этом не требуется транспортировка элементов обделки по тоннелю и исключается первичное нагнетание раствора за обделку; высокая степень индустриализации работ при использовании крупногабаритных железобетонных секций обделки; - сокращение объемов разрабатываемого грунта в результате уменьшения строительного зазора; - возможность устройства в котловане водонепроницаемых стыков для железобетонных цельносекционных обделок.
Метод продавливания обладает наибольшей эффективностью в случаях устройства тоннелей относительно небольшой длины. Это же относится и к туннелям для пропуска инженерных коммуникаций под действующими автомобильными и железными дорогами, к прокладке коммуникаций в условиях плотной городской застройки, при расположении поблизости сооружений и подземных объектов. Особенно высока эффективность метода продавливания в случае строительства подземных сооружений при наличии искусственных или естественных преград в стесненных условиях города, а также при небольшом заглублении относительно дневной поверхности. Метод продавливания нашел широкое применение при прокладке пешеходных тоннелей под рельсовыми путями в обеих столицах (в Москве и Санкт-Петербурге) и в ряде российских городов и в других странах. Разработана и внедрена технология сооружения этим методом тоннелей метрополитена со сборной круговой обделкой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
