Разработка метода расчета обделок тоннелей произвольного поперечного сечения на действие внутренней локальной вертикальной нагрузки

• Автор: Тормышева, Ольга Александровна
• Шифр специальности: 25.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 137 с. : ил.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОБДЕЛКИ ТОННЕЛЯ ПРОИЗВОЛЬНОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ С МАССИВОМ ПОРОД ПРИ ДЕЙСТВИИ ВЕРТИКАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ, РАСПРЕДЕЛЕННОГО ПО ЧАСТИ ВНУТРЕННЕГО КОНТУРА
3. МЕТОД РАСЧЕТА ПОДЗЕМНОЙ КОНСТРУКЦИИ, ПРОИЗВОЛЬНОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ НА ДЕЙСТВИЕ ВНУТРЕННЕЙ ЛОКАЛЬНОЙ НАГРУЗКИ
3.1 Решение контактной задачи
3.2. Определение коэффициентов (у = 0,1)
3.2.1 Определение коэффициентов Л®® на внутреннем контуре Ь
3.2.2 Определение коэффициентов (/= 1,2) на наружном контуре Ь0
3.3 Формирование разрешающей системы алгебраических уравнений
3.4. Определение усилий
3.5 Алгоритм расчета
3.6 Проверка точности удовлетворения граничных условий и сравнение полученных результатов с данными, полученными другими авторами
3.7 Пример расчета
4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА ВЫПОЛНЕНЫХ С ПРИМЕНЕНИЕМ РАЗРАБОТАННОГО МЕТОДА В ЦЕЛЯХ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
4.1. Результаты определения напряженного состояния обделки и массива пород в окрестности лотковой части транспортного тоннеля (£д -1ЮО МПа)
4.1.1. Случай 1. Нагружение тоннеля по всей лотковой части (моделируется действие транспортных средств, движущихся по двум полосам)
4.1.2. Случай 2. Нагружение тоннеля по левой половине лотковой части обделки (моделируется действие транспортных средств, движущихся по одной полосе)
4.2. Результаты определения напряженного состояния обделки и массива пород в окрестности лотковой части транспортного тоннеля (Е0 =370 МПа)
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОБДЕЛКИ ТОННЕЛЯ ПРОИЗВОЛЬНОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ПРИ ДЕЙСТВИИ ВНУТРЕННЕЙ НАГРУЗКИ ОТ ОСНОВНЫХ ВЛИЯЮЩИХ ФАКТОРОВ
5.1. Зависимости напряженного состояния обделки однопутного тоннеля (тип 1) от основных влияющих факторов
5.2. Зависимости напряженного состояния обделки двухпутного тоннеля (тип 2) от основных влияющих факторов ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

Успешное решение градостроительных, транспортных, энергетических и экологических проблем, обеспечивающих развитие экономики России, как правило, связано с необходимостью интенсивного освоения подземного пространства, включающего как строительство новых, так и безаварийное поддержание существующих тоннелей различного назначения. При этом в сложных инженерно-геологических условиях, характеризующихся наличием слабых, нарушенных и сильно обводненных пород, особую актуальность приобретают вопросы учета особенностей эксплуатации подземных сооружений, в том числе -обусловленных локальным действием внутренних нагрузок, вызванных размещением тяжелого проходческого оборудования, транспортных средств, подъемных устройств, домкратов, распираемых в обделку.
Общепринятыми в настоящее время являются подходы к прогнозу напряженного состояния подземных сооружений, базирующиеся на изучении взаимодействия конструкций с окружающим массивом пород (грунта) как элементов единой деформируемой системы и использовании строгих решений соответствующих задач механики сплошной среды. При этом существующие аналитические методы позволяют производить расчет обделок, в том числе - некругового поперечного сечения, на действие со стороны массива нормального давления, локально распределенного по наружному контуру подземной конструкции. Аналогичных методов, предназначенных для расчета обделок тоннелей произвольного поперечного сечения на действие внутреннего вертикального локального давления, в настоящее время не имеется.
Следует отметить, что применение методов численного моделирования (например, МКЭ) при решении данного класса задач, в принципе, позволяет получать соответствующие результаты для каждого конкретного случая, однако их применение с целью выявления общих закономерностей формирования напряженного состояния подземных

р{2,2X3,1X0) = р{2,1X3,2X0)
pOf^=dR-tf р(3,2)(3,1)(0) _ р(3,1)(3,2)(0) _ rn-k Ы0)(2)
Гку - rky - ~аК0 J-ky ’
Р(3,2Х3,2Х0) = +V, pWXMXO) _ pOTft їх»)
pWX3,2X0) = р£ 2X3,2X0) = 0> g(3,0)(l) = -^-‘фаОХО + /2,0») )_
ß<3.°X2) = ^*„(/.,0X2) + /2,0X2)),
Выражения (3.43), (3.44) можно представить в виде (&=1,
CfJ)(1) = 11 |р(«2.1Х»)С(/,0») + g(2,0Xl) + (3 51}
1=1 S=1 V=1 ’
+Rifil (-1/ +ЛТС?'1Х'') );
r=lv=l
cf’1)(2) = £ £ iP/f X2,2)(0)C(/,0)W + q(2,0)(2) _ (3 52)
/=ls=lv=l
2 I
r=1 V

S(1.1X2,1X0) _ rpA- f(0)(l) p(1.2)(2,l)(0) _ ink A0)(2)
ky <л0 J-k,-v ’ *ky 0 J-k,-v ’
p(2,l)(2,l)(0) _ л , SC2.2X2.1X0)
ґку ~KkyA rkv -U,
р(3,1)(2Д)(0) _ л „р2А /рА f(0)(l) p(3,2)(2,l)(0) _ ,„A f(0)(2)
A,v -AA,v^O +lK0J-k,v ’ ky ~~,KQ J-ky »
pW,1X2,1X0) =рЄ,2Х2,1Х0) =0> gaox» =_„S‘(æi/.OXl> -/2.0X1)^
p(l,l)(2,2)(0) _ ,pA r(0X2) p(l,2)(2,2)(0) _ ,„A r(0)(1) n
rk,v - lK0 J-k-v ’ ґку ~ 0 J-k,-v » (3.53)