Разработка метода прогнозирования процессов деформирования в подрабатываемых грунтовых массивах при сооружении коллекторных тоннелей

• Автор: Скворцов, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 25.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : 23 ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Существующее состояние исследований

1.1 Обзор и анализ существующих исследований сдвижения подрабатываемых породных массивов в горной промышленности
1.2 Обзор и анализ существующих исследований сдвижения подрабатываемых грунтовых массивов в городском подземном строительстве
1.3 Анализ существующих исследований сдвижения подрабатываемых грунтовых массивов численными методами

1.4 Постановка задач и выбор метода диссертационных исследований

Глава 2. Построение расчетной схемы и анализ основных влияющих факторов

2.1 Построение расчетной схемы и оценка влияния величины строительного зазора

2.2 Тестовая задача и оценка достоверности расчетной схемы

2.3 Учет веса проходческого комплекса

2.3 Влияние механических свойств и слоистости грунтового массива
2.4 Влияние пригруза забоя
2.5 Оценка деформируемости обделок коллекторных тоннелей
2.6 Учет влияния водопонижения
Глава 3. Моделирование геомеханических процессов в перекрывающем грунтовом массиве под воздействием подземных горных работ
3.1 Обоснование метода исследований
3.2 Размер мульды сдвижения грунтового массива
3.3 Определение максимального оседания на поверхности и внутри массива
3.4 Распределение вертикальных смещений в пределах мульды сдвижения .
3.5 Распределение наклонов и кривизны в пределах мульды сдвижения

3.6 Распределение горизонтальных смещений и деформаций в пределах мульды сдвижения
3.7 Анализ вертикальных смещений, вызванных пониженным давлением пригруза забоя
3.8 Оценка достоверности рекомендуемых расчетных выражений
Глава 4. Метод расчета параметров мульды сдвижения грунтового массива при подработке строящимся коллектором
4.1 Алгоритм расчета
4.2 Особенности применения метода для различных подрабатываемых объектов
4.2.1 Подработка зданий и сооружений на различных основаниях
4.2.2 Подработка автодорожного полотна
4.3 Мероприятия по защите подрабатываемых на поверхности зданий и сооружений
4.4 Зонирование подрабатываемых территорий
4.5 Примеры расчета деформаций оснований реконструируемых зданий
исторической застройки в г.Москве
Список литературы

Введение
В настоящее время развитие крупных городов и мегаполисов без освоения их подземного пространства невозможно. Подземное строительство позволяет решить ряд важных проблем, необходимых для функционирования крупных городов, такие как: территориальные, транспортные и
архитектурно-планир овочные.
В современном мегаполисе подземные горные работы по сооружению коллекторных тоннелей осложнены плотной городской застройкой с большим количеством подрабатываемых объектов и неблагоприятными инженерно-геологическими условиями, такими как высокая степень обводненности и слабые грунты. Наиболее применимыми для проведения такого рода работ являются технология щитовой проходки тоннелепроходческими комплексами, микротоннелирование и технология горизонтально направленного бурения
Так как большинство коллекторных тоннелей проектируются неглубокого заложения, то величины оседаний и деформаций подрабатываемого грунтового массива очень часто оказываются опасными для зданий и сооружений на земной поверхности, и тем более опасными для объектов, находящихся внутри грунтового массива, особенно в исторической части города.
Определение степени влияния строящегося коллектора на существующие сооружения в настоящее время выполняется специализированными организациями путем моделирования конкретных геомеханических задач с использованием современных программных комплексов, что подразумевает проведение долгосрочных и дорогостоящих исследований. Поэтому существует потребность в инженерном методе расчета параметров сдвижения грунтового массива для оперативного прогнозирования безопасности строительных работ. Наиболее универсальным является метод типовых функций, описывающих

массива, вызванных подработкой его коллекторным тоннелем, предпочтительным является использование численного метода исследования.
Основное идейное содержание диссертации заключается в использовании типовых функций распределения параметров сдвижений, построенных в результате численного моделирования и последующего регрессионного анализа большого массива типовых геомеханических ситуаций.
В качестве средства для реализации численных методов выбрано математическое моделирование с помощью современного программного комплекса. На данный момент в России и за рубежом создано большое количество программных продуктов для расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) массива при проходке тоннелей.
Отечественные программные продукты «Статас», «Геомеханика», «Geo-Migg», «Dest», Рупс и др. не получили широкого распространения. Больших успехов в создании программных пакетов по расчету НДС массивов добились зарубежные фирмы, такие как, швейцарская фирма Zace Ltd, распространяющая программы ZSoil PC (основана на методе конечных элементов), американская ITASCA Consulting Group, программа Flac (основана на методе конечных разностей) и Udec (основана на методе дискретных элементов), голландская фирма Plaxis b.v., распространяющая программный пакет Plaxis (основана на методе конечных элементов). Как видно из опыта создания программных продуктов но расчету НДС, наиболее широко применяется метод конечных элементов.
В настоящей работе для выполнения численного моделирования применялся современный программный комплекс по расчету напряженно-деформированного состояния грунтового массива методом конечных элементов Plaxis. Данный программный продукт получил широкое применение, как в зарубежной, так и в отечественной практике. Распространяется геотехнической фирмой, базирующейся в Дельфийском