Разработка и создание деформационного мониторинга инженерных сооружений в карстовом районе

• Автор: Цветков, Роман Валерьевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Разработка структурной схемы системы деформационного мониторинга инженерных сооружений
1.1. Математическое моделирование влияния карста на деформационные процессы в системе «грунтовое основание — фундамент - сооружение»
1.1.1. Исходная информация об объекте мониторинга
1.1.2. Математическая модель системы «грунтовое основание -фундамент - сооружение» с учетом карста для случая квазистационарного деформирования
1.1.3. Алгоритм численного решения и его тестирование
1.1.4. Результаты моделирования деформационного поведения сооружения для случая квазистационарного деформирования
1.1.5. Динамическое поведение системы «грунтовое основание — фундамент - сооружение»
1.2. Первичные датчики системы автоматизированного мониторинга деформационного состояния сооружения
1.2.1. Датчики измерения вертикальных перемещений фундаментов
1.2.2. Датчики измерения наклона конструкции сооружения
1.2.3. Датчик измерения вибрационных характеристик
1.3. Структура автоматизированной системы мониторинга деформационного состояния сооружения
2. Автоматизация процесса сбора, хранения, передачи, обработки и визуализации данных
2.1. Подсистема сбора данных с первичных датчиков
2.2. Подсистема хранения и передачи данных
2.3. Подсистема визуализации данных
3. Использование результатов мониторинга для оценки особенностей деформационных процессов в наблюдаемом объекте

3.1. Эволюции деформационных параметров, регламентируемых нормативными документами
3.2. Интеграция математической модели в систему мониторинга
3.3. Результаты мониторинга динамических процессов в грунте под зданием
Заключение
Литература
Приложение

Введение
Строительные и инженерные сооружения - неотъемлемый элемент человеческой цивилизации. Уровень разработок по созданию уникальных строительных и инженерных сооружений всегда являлся одним из показателей научно-технического прогресса и определял эпохальность различных исторических периодов - начиная с египетских пирамид, Великой китайской стены, Эйфелевой башни и до современных небоскребов.
За минувшее столетие в ходе развития экономик и миграции людей в города в стройиндустрии произошли крупные изменения - появились высотные многоэтажные здания и сложные инженерные конструкции для обеспечения жизнедеятельности людей. Экономические факторы спровоцировали оптимизацию затрат на строительство и побудили тенденции к более высотному и плотному строительству, а также строительству в сложных геологических условиях. Эти обстоятельства потенциально увеличивают риски возникновения аварийных ситуаций, последствия которых приобрели высокую технологическую и социальную значимость.
Разрушения зданий и сооружений в достаточном количестве описано в литературе. В зарубежной литературе с этой информацией можно ознакомиться в работах Р. Хэммонда [108], Petroski [168,169], Piesold [170], Weame [188] и др. В отечественной литературе повреждения, разрушения сооружений и их причины описаны в книгах Б.В. Сендерова [90], A.A. Шишкина [2], А.Н. Шкинева [120], A.A. Потапкина [86], Ф.Д. Дмитриева [29] и других [28, 56].
Приведем несколько примеров катастрофических разрушений за последние десятилетия. Обрушение отеля New World [187] в Сингапуре в 1986г, жертвами которого стали 33 человека, произошло из-за ошибок в проектировании и превышении нормативной нагрузки. Разрушение здания Sampoong Department в Южной Корее в 1995 г., жертвами которого стали

Из доказанных теорем следуют конструктивные выводы:
• Одним из информативных параметров деформационного мониторинга для рассматриваемой системы «грунт-фундамент-здание» является величина перемещений границы контакта фундамента с грунтом, возникающих в результате изменения формы и объема карстовой полости.
• Использование этих перемещений в качестве краевых условий при решении задачи (1.14) позволяет рассчитывать изменение НДС в любом элементе системы «фундамент—здание».
• Общее НДС любых элементов системы «фундамент-здание» определяется суперпозицией решений краевой Задачи 1 (1.1)—(1.9) о начальном НДС на момент начала работы системы мониторинга и краевой задачи (1.14) об НДС, формирующемся вследствие изменения карстовой полости. Эта суперпозиция определяется соотношениями (1.11).
В предлагаемой постановке задачи учет взаимодействия свай фундамента с грунтом был произведен следующим образом. Материал грунтового массива, непосредственно заполненный сваями и представляющий неоднородную гетерогенную среду, моделировался гомогенным трансверсально-изотропным, линейно упругим материалом с соответствующими эффективными свойствами. Такое представление свойств материала оправдано рядом соображений: равномерным распределением большого числа свай по поверхности грунтового массива (общее число свай составляет порядка 550, и на один квадратный метр поверхности приходится 2 сваи); одинаковым направлением осей свай; предположением, что материалы свай и контактирующего с ними грунта являются упругими и изотропными; большой величиной отношения модуля упругости сваи к модулю упругости грунта (£св IE ~ 103); снижением вычислительных затрат при решении задачи о напряженно-деформированном состоянии системы