Методика прогнозирования деформаций земной поверхности при сооружении транспортных тоннелей на основе пространственного моделирования

• Автор: Панфилов, Денис Викторович
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 148 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1 Существующие методы сооружения подземных транспортных

объектов.

1.2 Существующие типы механизированных щитов с активным

пригрузом забоя.

1.3 Существующие методы прогнозирования осадок земной

поверхности.

1.4 Существующие методы натурных измерений осадок земной

поверхности.

1.5 Постановка задачи, цели исследования.
Глава 2 ПРОСТРАНСТВЕННАЯ МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
ОСАДОК ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ СООРУЖЕНИИ
ТОННЕЛЕЙ.
2.1 Построение геометрической схемы
2.2 Задание граничных условий и действующих сил.
2.3 Моделирование грунтов
2.4 Моделирование конструкций
2.5 Моделирование контактных поверхностей
2.6 Построение расчетной схемы.
2.7 Моделирование этапов проходки
2.8 Моделирование технологических особенностей проходки
2.9 Оптимизация расчетной схемы
2. Построение плоских моделей
2. Выводы
Глава 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ИНЖЕНЕРНОГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ДЕФОРМАЦИИ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ СООРУЖЕНИИ ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАИЕМ РАЗРАБОТАН1ЮЙ МЕТОДИКИ
3.1 Пространственные математические модели.
3.2 Тестовые расчеты апробация методик расчета.
3.3 Исследование влияния инженерногеологических и
технологических факторов на деформации земной поверхности с использованием пространственных математических моделей.
3.4 Анализ результатов экспериментальных исследований.
3.5 Выводы.
Глава 4 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОСАДОК ЗЕМНОЙ
ПОВЕРХНОСТИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ПОДЗЕМНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ ОБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ
4.1 Расчет деформаций земной поверхности при сооружении
Лефортовского тоннеля в г. Москва оценка точности разработанной методики.
4.2 Расчет деформаций земной поверхности при сооружении
эскалаторного тоннеля наклонного хода в процессе
строительства второго выхода станции Маяковская
Московского метрополитена.
4.3 Расчет деформаций земной поверхности при строительстве
. первой очереди метрополитена в г. Уфа.
4.4 Выводы.
д ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Преимуществом комбайновой технологии по сравнению с буровзрывной, также используемой в схожих инженерногеологических условиях, является сохранение большей целостности законтурного массива, что создает наиболее благоприятные условия поддержания тоннеля, особенно при круговой форме поперечного сечения, и в ряде случаев позволяет отказаться от временной крепи. Благодаря этому исключается излишняя выемка породы и уменьшается толщина возводимой бетонной обделки, а также снижается объем заполнительной цементации. Щитовую технологию строительства транспортных подземных сооружений применяют в широком диапазоне инженерно-геологических условий. Основным элементом этой технологии является проходческий щит, представляющий собой передвижную временную крепь в виде цилиндрической оболочки, под защитой которой выполняют необходимые проходческие операции. Перемещение щита осуществляют по мере продвижения забоя. Таким образом, цикл работ постоянно повторяется: разработка и выемка грунта - передвижение щита - возведение обделки. Возведение обделки сопровождается весьма важной вспомогательной операцией - нагнетанием за обделку цементно-песчаного раствора с целью заполнения кольцевого зазора между обделкой и поверхностью грунта. Все проходческие щиты подразделяют на два основных типа: немеханизированные (или полумеханизированные) и механизированные. При использовании немеханизированных щитовых комплексов разработку грунта ведут с горизонтальных площадок и, в зависимости от крепости пород, либо отбойными молотками с пиками или лопатками, либо с помощью буровзрывных работ. Принципиальным отличием механизированных щитов от немеханизированных является наличие рабочего органа, посредством которого осуществляют разработку грунта, его удаление за пределы щита и погрузку в транспортные средства. Механизированные щиты применимы практически во всем диапазоне инженерно-геологических условий, встречающихся в подземном строительстве. Одним из надежных методов, обеспечивающих устойчивость выработки и сохранность окружающего грунтового массива при механизированной щитовой проходке тоннелей в условиях неустойчивых грунтов и повышенного гидростатического давления, является применение щитов с уравновешиванием давления в призабойной зоне путем активного пригруза забоя. В настоящее время в мировой практике тоннелестроения сложились два наиболее эффективных способа активного пригруза - гидравлический (суспензионный) и грунтовый (шламовый и пеногрунтовый), каждый из которых имеет предпочтительные области применения [6,]. Разработанный в забое грунт вместе с бентонитовым раствором по трубопроводам выдается из забоя на поверхность, где в сепарационной установке отделяются твердые фракции, а бентонитовый раствор возвращается в призабойную зону. Давление в призабойной зоне создается путем воздействия на бентонитовую суспензию через воздушную подушку и регулируется давлением сжатого воздуха. При грунтовом (шламовом) пригрузе уравновешивание давления в призабойной зоне создается пластифицированной массой разработанного грунта, воспринимающей усилия от щитовых гидродомкратов. Давление на забой регулируется соотношением между скоростью подачи щита на забой и выдачей грунта шнековым конвейером. Выдача грунта на поверхность обычно производится рельсовым транспортом в вагонетках. Выбор способа пригруза забоя зависит от условий заложения трассы, геологических и гидрогеологических характеристик грунтов. Опыт применения щитов с активным пригрузом забоя свидетельствует, что грунтовый пригруз менее эффективен в водонасыщенных крупнопесчаных грунтах и галечниках. В плывунах грунтовый пригруз забоя оказывается также малоэффективным. В этом случае труднее по сравнению с гидропригрузным щитом осуществляется доступ в забой и возможны более значительные осадки поверхности из-за менее управляемого процесса пригрузки забоя. Управление щитом с гидравлическим (суспензионным) пригрузом забоя предполагает оперативное регулирование давления и расхода пригрузочной суспензии: давление пригруза должно уравновешивать грунтовое и гидростатическое давление, а расход циркулирующей суспензии должен обеспечивать выдачу из призабойной камеры разработанного грунта по мере его поступления. Управление щитами с грунтовым пригрузом забоя представляет более сложную задачу.