DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2020.3(34).194-200

Осадка поверхні землі в процесі будівництва тунелів

І.А. Карпюк, В.M. Карпюк

Об авторах

І.А. Карпюк, доцент, кандидат технічних наук, Одеська державна академія будівництва та архітектури, м.Одесса, Україна

В.M. Карпюк, професор, доктор технічних наук, Одеська державна академія будівництва та архітектури, м.Одесса, Україна

Анотація

При будівництві підземної споруди - тунелю глибокого розташування в ґрунтах середньої міцності здійснюється виймання ґрунту прохідницьким комбайном та влаштування, слідом за цим, оправи тунелю. Досвід показує, що площа поперечного перерізу тунелю, підкріпленого оправою, завжди є меншою від площі зробленої виїмки в ґрунті. І хоча будівельниками приймаються заходи щодо заповнення цих шпарин, все ж не вдається уникнути перерозподілу напружень і деформацій ґрунту в ході його будівництва. З метою уникнення негативних наслідків, пошкоджень існуючих будівель і фундаментів на поверхні землі необхідно, з одного боку, визначати природні, додаткові і загальні осідання окремих її точок, прогнозувати ці ефекти і визначати внутрішні зусилля в оправах тунелів, а з іншого боку, приймати відповідні ефективні заходи. Точні методи носять поки що досить умовний характер і потребують вдосконалення. В статі наведені результати розрахунку внутрішніх силових факторів монолітної залізобетонної оправи склепінчастого тунелю. Такий аналіз було виконано за допомогою програмного комплексу PLAXIS-8. Числові експерименти по дослідженню взаємодії ґрунтів основи пальових фундаментів та фундаментної плити будівлі зі склепінчастою оправою тунелів виконані із застосуванням математичної теорії планування експерименту. На підставі аналізу наявної апріорної інформації з літературних джерел і з урахуванням реальних нашарувань ґрунтів основи південного регіону України в якості дослідних обрані фактори: номінальний проліт склепінчастої оправи тунелю, рівень підземних вод, наведений тип ґрунтових умов характерного для південного регіону України нашарування, який інтегрально ураховує вплив питомої ваги ґрунту, коефіцієнтів горизонтальної та вертикальної фільтрації (проникності), модуля Юнга, коефіцієнта Пуассона, зчеплення, кута внутрішнього тертя і ділатансії ґрунту, а також коефіцієнта його пружного відпору. На основі розрахунків, представлені адекватні математичні моделі. Математичні моделі зручно використовувати для оцінки впливу того чи іншого чинника, зокрема і у взаємодії один з одним, на сумарні і додаткові осідання (зрушення) земної поверхні в характерних точках, а також для вирішення завдань оптимізації в які досить математично обгрунтовані стохастическими залежностями параметрів, розглянутих із зазначених факторів дослідження. Запропонована методика дозволяє швидко визначати основні і додаткові осідання земної поверхні без виконання громіздких розрахунків в грунтових умовах південного регіону України, а також прогнозувати можливі негативні наслідки в процесі влаштування тунелів.

Ключові слова

склепінчастий тунель, каркас, загальні та додаткові опади земної поверхні, математичні моделі

Повний текст:

PDF

Посилання

1. Gheorghe, M., Armas, I., Dumitru, P., Calin A., Badescu, O. & Necsoiu, M. (2020). Monitoring subway construction using Sentinel-1 data: a case study in Bucharest, Romania. International Journal of Remote Sensing, Vol. 41, 7, 2644-2663 [in English].

2. PLAXIS is a geotechnical engineering tool. Examples of calculations. CADmaster. (2002), 3, 62-65 [in Russian].

3. Schekudov, E.V. (2011). Realizacija sovremennyh raschetnyh metodov pri sovershenstvovanii konstruktivno-tehnologicheskih reshenij podzemnyh sooruzhenij transportnogo naznachenija [The implementation of modern calculation methods for the improvement of structural and technological solutions of underground transport facilities]. Tehnologii mira [in Russian].

4. Golubev, A.I. & Seletsky, A.V. (2011). Programmnyj kompleks PLAXIS – jeffektivnyj instrument dlja geotehnicheskih raschetov transportnyh sooruzhenij [The software complex PLAXIS - an effective tool for geotechnical calculations of transport structures]. Dorogi. Innovacii v stroitel'stve Roads – Innovations in construction, 9, 58-60 [in Russian].

5. Voznesensky, V.A. (1981). Statistical methods of designing an experiment in technical and economic research. (2nd ed.) . Moskow: Finance and Statistics [in Russian].

6. Karpyuk, I.A. & Karpiuk, V.M. (2016). Nerivnomirni osidannia poverkhni zemli v protsesi ulashtuvannia sklepinchastykh tuneliv z urakhuvanniam nasharuvan' gruntiv pivdennoho rehionu Ukrainy [Nonuniform settlements of the earth's surface in the process of arrangement of vaulted tunnels taking into account the soil layers of the southern region of Ukraine]. Budivel'ni konstruktsii – Building structures, Vol. 83 (1), 381-389 [in Ukrainian].

7. Karpiuk V.М., Karpyuk I.A. (2014). Moving the earth’s surface the formation of underground excavation in the bases loaded. Proceedings of the International Academic Congress “Fundamental and Applied Studies in the Pacific and Atlantic Oceans Countries”. (Japan, Tokyo, 25 October 2014), Vol. II, “Tokyo University Press” [in English].

Пристатейна бібліографія ГОСТ

  1. Gheorghe M., Armas I., Dumitru P., Calin A., Badescu O., Necsoiu M. Monitoring subway construction using Sentinel-1 data: a case study in Bucharest, Romania. International Journal of Remote Sensing. 2020. T. 41, № 7. C. 2644-2663.
  2. PLAXIS – инструмент инженера-геотехника. Примеры расчетов. CADmaster. 2002. № 3. С. 62-65.
  3. Щекудов Е.В. Реализация современных расчетных методов при совершенствовании конструктивно-технологических решений подземных сооружений транспортного назначения. Технологии мира, 2011. 10 с.
  4. Голубев А.И., Селецкий А.В. Программный комплекс PLAXIS – эффективный инструмент для геотехнических расчетов транспортных сооружений. Дороги. Инновации в строительстве. 2011. № 9. С. 58- 60.
  5. Вознесенский В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях [2-е изд. испр. и доп.] . Москва: Финансы и статистика, 1981. 215 с.
  6. Карпюк І. А., Карпюк В. М. Нерівномірні осідання поверхні землі в процесі улаштування склепінчастих тунелів з урахуванням нашарувань ґрунтів південного регіону України. Будівельні конструкції. 2016. Вип. 83(1). С. 381-389.
  7. Karpiuk V.М., Karpyuk I.A. Moving the earth’s surface the formation of underground excavation in the bases loaded. Proceedings of the International Academic Congress “Fundamental and Applied Studies in the Pacific and Atlantic Oceans Countries”. (Japan, Tokyo, 25 October 2014). Vol. II. “Tokyo University Press”, 2014. P. 403-413.

Copyright (c) 2020 І.А. Карпюк, В.M. Карпюк