Обоснование и разработка метода прогнозирования усилий продавливания обделки в бестраншейной технологии строительства коллекторных тоннелей

• Автор: Шорников, Иван Игоревич
• Шифр специальности: 25.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 115 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Современное состояние и анализ методов прогнозирования усилий продавливания обделки тоннелей в бестраншейной технологии строительства коллекторных тоннелей
1.1. Общее современное состояние исследований по технологии
микротоннелирования
1.2. Анализ методов прогнозирования усилий продавливания
1.3. Анализ существующих исследований по влиянию строительного зазора и его заполнения бентонитовым раствором
на усилия продавливания
1.4. Выводы и постановка задач диссертационных исследова-

Г лава 2. Методика моделирования усилий продавливания обделки
тоннелей
2.1. Физико-механические характеристики свойств пород,
контакта "порода - обделка" и материалов обделки
2.2. Моделирование статической работы обделки тоннелей
при ее продавливании
2.3. Моделирование жесткости призабойной породной зоны
2.4. Механизм передачи усилий продавливания на забой выработки
2.5. Расчетная схема определения сопротивления продавлива-
нию тоннельной обделки на участках трассы с технологической кривизной
2.6. Методика определения степени влияния расчетных параметров на величины усилий продавливания
Выводы по главе
Глава 3. Результаты моделирования усилий продавливания обделки
тоннелей
3.1. Оценка погрешности численного моделирования
3.2. Зависимости усилий продавливания от диаметра обделки
3.3. Результаты моделирования статической работы обделки
тоннелей при ее продавливании
3.4. Зависимости усилий продавливания от геометрии трассы
3.5. Зависимости усилий продавливания от фронтальной жесткости

3.6. Зависимости коэффициентов передачи усилий продавлива-ния
3.7. Зависимость фрикционной составляющей от параметров
технологических искривлений
Выводы по главе
Глава 4. Экспериментальная проверка результатов моделирования и
рекомендации по прогнозированию усилий продавливания
4.1. Выбор экспериментального участка
4.2. Методика измерений на экспериментальном участке и обработка результатов измерений
4.3. Сопоставление результатов моделирования для условий экспериментального участка с результатами экспериментальных замеров
4.4. Оценка достоверности результатов моделирования
4.5. Рекомендуемый метод прогнозирования усилий продавливания в технологии микротоннелирования
Выводы по главе
Заключение
Список используемой литературы

Введение
Важнейшими функциональными объектами городской инфраструктуры являются коллекторные тоннели для инженерных коммуникаций различного назначения. Распространенная в Москве практика строительства коллекторных тоннелей свидетельствует о широком применении бестраншейных технологий, среди которых наиболее прогрессивной является технология микро-тоннелирования.
В последние годы технология микротоннелирования значительно расширила область своего применения. Это прокладка трубопроводов малых и больших диаметров большой протяженности и со сложной траекторией без присутствия людей на разных глубинах и в разных породах.
Анализ опыта применения технологии микротоннелирования показывает, что имеют место отказы конструкций для продавливания в стартовых шахтах, разрушения элементов обделки от воздействия монтажных нагрузок. Основная причина таких аварийных ситуаций состоит в том, что величины усилий продавливания назначаются на основе идеализированных схем взаимодействия конструкции обделки с породным массивом. Параметры неизбежных отклонений фактической траектории тоннеля от проектной в расчетах усилий продавливания не отражены. Не учитываются также при проектировании наблюдаемые на практике значительные увеличения усилий продавливания при остановке проходческих комплексов.
В то же время зарубежный и отечественный опыт применения технологии микротоннелирования при продавливании тоннельных обделок свидетельствует о том, что обеспечение безаварийного процесса ведения работ может быть достигнуто прогнозированием усилий продавливания на основе совместного учета параметров геометрии трассы, параметров системы "обделка - раствор - порода" и конструктивных параметров обделки.
Сложившаяся ситуация характеризуется тем, что

введены пружины для учета реакции породного массива на воздействие головной секции и пружины для учета реакции упорной стенки и окружающего стартовую шахту породного массива. Применяется так называемый метод вынужденных смещений. Получена полная картина напряженно-деформированного состояния в обделке по всей ее длине.
В литературе, непосредственно не связанной с проблематикой продавливания обделок тоннелей, широко используются методы и средства, которые могут быть полезными при построении моделей, связанных с тематикой прогнозирования усилий продавливания. Это исследования по устойчивости трубопроводов [11], свай [64], стержневых конструкций с податливыми соединениями [75]. Кроме того, имеется обширная литература по машиностроению, где подробнейшим образом рассмотрены вопросы трения элементов машин и механизмов: распределение контактных напряжений, описание процессов сдвига во фрикционной паре, срывы сцепления, распространение локального участка ослабления по контакту, статическое, кинематическое и динамическое трение.
Приведенное замечание не случайно. Практически все работы по про-давливанию не учитывают фактора потери устойчивости и эффекта "закусывания" обделкой породы при развороте труб, в особенности на участках смены кривизны оси тоннеля по технологическим или проектным причинам.
Кроме этого, неизбежные разбросы в характеристиках массива горных пород по трассе микротоннелирования и параметры взаимодействия в системе "обделка - породный массив" практически не исследованны.
Из приведенного выше обзора также следует, что практически во всех проанализированных работах отсутствуют результаты, касающиеся значений углов разворота элементов обделки и их распределения по длине криволинейных участков.