ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УСИЛИЙ ПРОДАВЛИВАНИЯ ТОННЕЛЬНЫХ ОБДЕЛОК В ТЕХНОЛОГИИ МИКРОТОННЕЛИРОВАНИЯ: ОЦЕНКА КОНЦЕВЫХ СИЛ ПРИ ОСТАНОВЕ РАБОТ ПО ПРОХОДКЕ — II

Прогнозирование усилий продавливания является необходимой процедурой при разработке проектов строительства тоннелей в водонасыщенных грунтах с использованием технологии микротоннелирования с продавливанием тоннельных обделок. Вместе с тем, широко известный факт увеличения усилий продавливания при перезапуске процесса продавливания после останова работ по проходке в нормативных документах не отражен. Требуется рассмотрение физических процессов, в частности, происходящих в контактной зоне между оболочкой щита и грунтовым массивом и формирующих рост сопротивления страгивания системы щит-обделка. Построена модель формирования во времени концевых сил сопротивления страгивания продавливаемой системы на прямолинейных участках в период останова проходческих работ при наличии в щитовом зазоре материала, представляющего смесь воды и пригрузной среды (грунтобентонитовый шлам или пеногрунтовая паста). Эти силы определяются частью собственного веса проходческой машины, передаваемой на скелет грунта. Модель основана на приближенном решении контактной задачи фильтрационной консолидации в плоской постановке для жесткого цилиндра, прижимаемого собственным весом непосредственно к слою материала в щитовом зазоре с учетом течения флюида в слое материала в щитовом зазоре, так и оттока флюида в окружающий массив. Построены зависимости для силы, инициирующей формирование сопротивления страгивания, от продолжительности останова работ по проходке для разных комплексных временных параметров, определяемых коэффициентом консолидации материала в щитовом зазоре, гидравлическим сопротивлением грунтового массива. Результаты позволяют проводить более точный анализ значений фрикционной составляющей усилий продавливания и их чувствительности к изменениям параметров продавливания.


Для цитирования: Шорников И. И. Прогнозирование усилий продавливания тоннельных обделок в технологии микротоннелирования: оценка концевых сил при останове работ по проходке — II // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2019. – № 7. – С. 42–52. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-07-0-42-52.

Ключевые слова

Тоннельная обделка, останов, водонасыщенный грунт, усилие продавливания, фрикционная составляющая, формирование концевых сил сопротивления страгивания, оседание корпуса щита, щитовой зазор, зона контакта щит-материал щитового зазора — грунт, коэффициент консолидации, гидравлическое сопротивление, щиты серии AVN, Herrenknecht AG.

Номер: 7
Год: 2019
ISBN: 0236-1493
UDK: 622.02: 624.1
DOI: 10.25018/0236-1493-2019-07-0-42-52
Авторы: Шорников И. И.

Информация об авторах: Шорников Иван Игоревич — канд. техн. наук, доцент, МГИ НИТУ «МИСиС», e-mail: shornicovivan@gmail.com.

Библиографический список:

1.Microtunneling and horizontal drilling: French national project «Microtunnels» recommendations / French Society for Trenchless Technology. London: ISST Ltd, 2006. 343 p.

2.Микротоннелирование. Правила и контроль выполнения, требования к результатам работ. СТО НОСТРОЙ 2.27.124-2013. — М.: Изд-во «БСТ», 2015. — 93 с.

3.Sheil B. B., Curran B. G., McCabe B. A. Experiences of utility microtunnelling in Irish limestone, mudstone and sandstone rock // Tunnelling and Underground Space Technology. 2016. Vol. 51. No. 1. pp. 326—337.

4.Babendererde L. Problems of TBMs in Water Bearing Ground / Proceedings of Summerschool 2003 on Rational Tunnelling, University of Innsbruck, 2003. 20 p.

5.Gharahbagh E. A., Mooney M. A., Frank G., Walter B., DiPonio M. A. Periodic inspection of gauge cutter wear on EPB TBMs using cone penetration testing // Tunnelling and Underground Space Technology. 2013, vol. 38, pp. 279—286.

6.Talmon A. M., Bezuijen A. Simulating the consolidation of TBM grout at Noordplaspolder// Tunnelling and Underground Space Technology. 2009, vol. 24. No 9. pp. 493—499.

7.Mori L. Advancing understanding of the relationship between soil conditioning and earth pressure balance tunnel boring machine chamber and shield annulus behavior. PhD thesis. Colorado School of Mines, 2016. 206 p.

8.Talmon A. M., Mastbergen D. R., Huismatt M. Invasion of pressurized clay suspensions into granular soil // Journal of Porous Media. 2013. Vol. 16. No. 4. pp. 351—365.

9. Никифоров А. И., Садовников Р. В., Никифоров Г. А. О переносе дисперсных частиц двухфазным фильтрационным потоком // Вычислительная механика сплошных сред. — 2013. — Т. 6. — № 1. — С. 47—53.

10.Кузьмина Л. И., Осипов Ю. В. Математическая модель движения частиц в фильтре // Вопросы прикладной математики и вычислительной механики: сборник научных трудов. Т. 17. — М.: МГСУ, 2014. — С. 295—304.

11.Леонтьев Н. Е., Татаренкова Д. А. Точные решения нелинейных уравнений течения суспензии в пористой среде // Вестник Московского университета. Математика, механика. — 2015. — № 3. — С. 49—54.

12.Леонтьев Н. Е. Точные решения задачи о фильтрации суспензии с замедлением скачка концентрации в рамках нелинейной двухскоростной модели // Известия РАН. Механика жидкости и газа. — 2017. — № 1. — С. 168—174.

13.Шорников И. И. Прогнозирование усилий продавливания тоннельных обделок в технологии микротоннелирования: оценка граничных значений // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — № 4. — С. 82—87.

14.Terzaghi K. Theoretical soil mechanics. N. Y. Wiley&Sons. 526 p. Русск. перевод: Терцаги К. Теоретическая механика грунтов. — М.: Стройиздат, 1961. — 507 с.

15.Johnson K. L. Contact mechanics. Cambridge: Cambridge University Press, 1985. 462 p. Русск. перевод: Джонсон К. Механика контактного взаимодействия: Пер. с англ. — М.: Мир, 1989. — 510 с.

16.Delavoipière J., Verneuil E., Tran Y., Chateauminois A. Poroelastic indentation of mechanically confined hydrogel layers // Journal of the Royal Society of Chemistry. Soft Matter. 2016. Vol. 12, pp. 8049—8058.

17.Strack O. D. L. Analytical Groundwater Mechanics. Cambridge: Cambridge University Press. 2017. 448 p.

18.Herrenknecht Algemeine Gesellschaft. Technical data sheet: AVN 1200 TB — AVN 1800 TB. Pipe Jacking.

19.Praetorius S., Schößer B. Bentonite Handbook: Lubrication for Pipe Jacking. Berlin: Ernst & Sohn, 2017. 242 p.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.