Системный подход к оценке и учету геодеформационных воздействий на протяженные технические объекты

• Автор: Быкова, Наталья Михайловна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Братск
• Количество страниц: 320 с. : 33 ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. СИСТЕМНЫЙ ОБЗОР И ОЦЕНКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ С ГЕОДИНАМИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ЗЕМНОЙ КОРЫ. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ И СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1 Обоснование технологии системного подхода.

1.2 Протяженные транспортные сооружения и

особенности их расположения.

1.3 Особенности геодинамики поверхностных слоев и характер внешних воздействий на искусственные

инженерные сооружения

. 1.3.1 Модели напряжений и деформации земной коры

1.3.2 Структура моделей неотектонических движений

1.3.3 Характерные особенности геодинамических процессов

1.4 Характеристика сейсмической опасности Северо Муйского тоннеля
1.5 Особенности построения математических моделей при сейсмических воздействиях.
1.5.1 Характеристики сейсмических воздействий. Спектры возмущений.
1.5.2 Представление опорной конструкции в виде твердотельной конечноэлементной модели
1.6 Особенности проектирования и строительства дорожных сооружений с учетом геодинамических воздействий.
1.7 Аварии протяженных транспортных сооружений
1.8 Цели и задачи исследования
ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ И КОНЦЕПЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ ГЕОДИНАМИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ ПРОТЯЖЕНННЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СООРУЖЕНИЙ ПО ПРИЗНАКАМ АКТИВНОСТИ НЕОТЕКТОГЕНЕЗА
2.1 Целесообразность геодинамического районирования трасс
2.2 Методы исследования неотектонических движений
2.2.1 Геоморфологические методы.
2.2.2 Методы, основанные на учете и анализе геологических, гидрогеологических и гидрологических факторов.
2.2.3 Инструментальные методы оценки пространственных параметров земной поверхности.
2.3 Неотектогенез в оценке горногеологической обстановки.
2.4 Основные подходы к выбору и обоснованию структуры районирования.
2.5 Модели геодинамического районирования участков железнодорожных магистралей.
2.5.1 Общий анализ пересекаемых регионов
2.5.2 Особенности строения поверхности западной части БайкалоАмурской магистрали.
2.5.3 Километровые неотектонические карты железнодорожных трасс.
2.6 Выводы по главе
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ МЕЖДУ СОСТОЯНИЕМ СООРУЖЕНИЙ И СОВРЕМЕННЫМИ ДВИЖЕНИЯМИ
ЗЕМНОЙ КОРЫ. ФАКТОРНЫЙ АНАЛИЗ.
3.1 Анализ пространственного расположения отказов пути
Транссибирской железнодорожной магистрали
3.1.1 Характеристика отказов пути.
3.1.2. Повреждения труб
3.1.3 Повреждения мостов.
3.1.4Деформации земляного полотна
3.1.5 Дефекты верхнего строения пути.
3.1.6 Анализ расположения мест сходов поездов
3.2 Анализ отказов пути БайкалоАмурской магистрали.
3.3 Временной вероятностный анализ отказов пути
с учетом гелио геофизических факторов.
3.3.1 Анализ солнечноземных связей и возможного
влияния их на отказы пути
3.3.2 Исследование модуляционного эффекта солнечноземных связей на примере временных рядов отказов пути
3.4 Выводы по главе.
ГЛАВА 4. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДВИЖЕНИЙ БЛОКОВ ЗЕМНОЙ КОРЫ И ТЕХНОЛОГИИ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННО О ПОДХОДА
К ВЫБОРУ МЕСТ РАСПОЛОЖЕНИЯ СЛОЖНЫХ
ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ОБЪЕКТОВ
4.1 Определение вектора движений блоков земной коры относительно продольной оси трасс ПТС
4.2 Инструментальноизмерительные методы определения смещений земной поверхности.
4.2.1 Традиционные средства геодезии и геотехники
4.2.2 Спутниковая геодезия.
4.2.3 Программноинструментальные комплексы мониторинга тоннелей.
4.3 Оценка геодинамической активности по деформациям искусственных сооружений
4.3.1 Обоснование и методика измерения деформаций сооружений
4.3.2 Оценка геодинамической активности по деформациям мостов участка НАМ
4.4 Выводы по главе
ГЛАВА 5. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТОВ МОСТОВ С УЧЕТОМ ГЕОДЕФОРМАЦИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
5.1 Геодеформационные воздействия и их моделирование
5.2 Расчет статически неопределимых мостовых конструкций
с переменной высотой сечения
5.2.1 Общие положения
5.2.2 Описание метода расчета
5.2.3 Влияние осадок опор на работу неразрезных балок переменной высоты.
5.3 Математическое моделирование работы мостов методом
конечных элементов МКЭ.
5.3.1 Применение МКЭ
5.3.2 Анализ напряженнодеформированного состояния
5.4 Рекомендации по проектированию мостов в зонах активных движений земной коры.
5.5 Выводы по главе.
ГЛАВА 6. МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ РАСЧЕТА ТОННЕЛЕЙ
С УЧЕТОМ Г ЕОДЕФОРМАЦИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
6.1 Методы расчета обделки тоннелей и перспективы их развития
6.2 Виды геодеформационных воздействий и особенности
их моделирования.
6.3 Программновычислительный комплекс РЬАХЗБ
6.4.Матсматическое моделирование работы тоннелей
в условиях геодеформационных воздействий.
6.4.1 Описание модели.
6.4.2 Результаты математического моделирования
6.5 Выводы по главе.
ГЛАВА 7. МЕТОДОЛОГИЯ МОНИТОРИНГА ПРОТЯЖЕННЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СООРУЖЕНИЙ НА ПРИМЕРЕ
СЕВЕРОМУЙСКОГО ТОННЕЛЯ
7.1 Цели, задачи и блок схема мониторинга.
7.2 Ссверо Муйский тоннель объект мониторинга.
7.2.1 Геоинформационная модель сооружения
7.2.2 Мониторинг геодинамической безопасности
7.2.3 Геотехнический мониторинг
7.2.4 Диагностический прогнозно профилактический мониторинг.
7.3 Рекомендации по содержанию СевероМуйского тоннеля
в сложных инженерногеологических условиях эксплуатации.
7.4 Выводы по главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ


ОСР , землетрясения интенсивностью 6 баллов и выше могут происходить на территории РФ со средней повторяемостью 1 раз в лет карты С и на территории со средней повторяемостью 1 раз в 0 лет карты А. Наиболее разрушительные и катастрофические землетрясения интенсивностью 8, 9, баллов прогнозируются картами ОСР на от общей территории России со средним периодом повторения лет карты С и на от общей территории РФ со средним периодом повторения 0 лет. Волновая циклическая геодинамика стала изучаться сравнительно недавно. Известно, что по Земле проходят волны с различной периодичностью, амплитудой и частотой. Отмечается взаимосвязь их с солнечными периодическими циклами , . Имеются инструментальные замеры короткопериодных деформаций разломных зон верхней части земной коры с помощью спутникового оборудования . Интенсивные локальные аномалии вертикальных и горизонтальных движений, приуроченных к зонам разломов различного типа и порядка, в том числе, и в считающихся асейсмичными равнинноплатформенных областях, отмечены в работах Ю. О. Кузьмина 0. Эти аномальные движения высокоамплитудны ммгод, короткопериодичны 0. Также следует отметить работы, выполненные исследователями научнопрактического центра Сургутгеоэкология 1. Ими было установлено, что заглубленные протяженные конструкции испытывают статические напряжения за счет смещений тектонических блоков в коренных породах и динамические разнонаправленные напряжения, вызванные приливными колебаниями земной коры, причем, по имеющейся статистике, количество аварийных ситуаций на продуктопроводах, локализованных на отдельных участках в пределах геодинамических структур, доходит до и более процентов. Связь между современной геодинамикой и аварийностью нефтс и газопроводов отмечалась и другими специалистами . Экзогеодинамика является результатом не только движений земной коры, но и действия гравитационных сил, климатических явлений. Осыпи, оползни, обвалы, курумы, карст и другие явления весьма успешно изучаются со времен создания строительных наук и подкреплены как теоретическими изысканиями инженерной геологии, так и опытом разработки защитных сооружений . В результате проявления всех форм геодинамики, в той или иной количественной мере, изменяются свойства горных пород, структура, место и характер проявления подземных вод, газов, температур, электромагнитных полей. Геодинамика вовлекает в свой процесс также и технические сооружения. Необходимо учитывать, что большую роль играют добавляемые напряжения растяжения, сжатия, изгиба и кручения. Несопоставимость размеров блоков земной коры и технических сооружений создает не всегда верное представление о малой доле влияния таких напряжений на сооружение в пределах его срока эксплуатации. В местах активной геодинамики, особенно, в местах концентрации напряжений накопление таких напряжений может приводить к развитию повреждений и наступлению предельных состояний конструкций. Изменение принятых при проектировании условий гидрогеологии, газового режима и электромагнитных полей в процессе эксплуатации может привести к ухудшению качественных характеристик строительных материалов за счет развития коррозии. В пределах СевероМуйского тоннеля, одного из самых сложных объектов БАМа зарегистрировано и регистрируется очень большое количество эпицентров землетрясений. Для примера можно отметить, что в период работы г. По данным ИЗК СО РАН за г. К9 с интенсивностью 3 балла по шкале МБК, 0 К 3. К 4. К 5. К 6. К 7. К 8. На основе методики, построенной с учетом плотности эпицентров землетрясений и их энергетического уровня, был предложен прогноз землетрясений в пределах западной части БАМ. Землетрясения энергетического класса 7 баллов моут происходить один раз в 1,5 года, баллов в 4 года, баллов лет, баллов один раз за лет, баллов за 0 лет и баллов за 0 лет. По результатам сейсмогеологических исследований и сейсмостатистическим данным район тоннеля характеризуется следующими параметрами Л2,0 Кпшх . Рис. Число землетрясений в радиусе 0 км от СевероМуйского тоннеля с энергетическим классом выше 9 3 баллов за период г. Таблица 1. X в. Северомуйск . Северомуйск . Продолжение табл.