АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ОБДЕЛКИ ДВУХПУТНОГО ТОННЕЛЯ НА РАЗЛИЧНЫХ СТАДИЯХ РАЗМОРАЖИВАНИЯ ГРУНТОВОГО МАССИВА

Приведены результаты определения напряженно-деформированного состояния обделки двухпутного тоннеля на различных стадиях размораживания грунтового массива на примере участка двухпутного перегонного тоннеля. При проведении исследования определены характеристики замороженных грунтов, выбрана модель грунта, построена расчетная модель, выполнены расчеты и установлены основные закономерности изменения напряженно-деформированного состояния тоннельной обделки. Установлено, что после возведения обделки в замороженном грунтовом массиве, нагнетания раствора за обделку и набора прочности, обделка вступает в работу и начинает воспринимать нагрузки от горного, а также гидростатического давления, передаваемого на внешних границах замороженного грунтового массива. В процессе размораживания после частичного оттаивания грунта вокруг обделки происходит дополнительное обжатие обделки с одновременным ухудшением сцепления на контакте обделка-грунт. Это приводит к увеличению напряжений на внутреннем слое и к уменьшению напряжений на внешнем слое обделки. После полного оттаивания грунтового массива на обделку передается полное гидростатическое давление. В то же время проявляется взвешивающее действие грунтовых вод, что уменьшает величины нагрузок от горного давления. Из-за этого происходит незначительное уменьшение максимальных напряжений в обделке на внутреннем контуре. В целом на всех этапах размораживания опасных напряжений в обделке не возникло. К наиболее неблагоприятному расчетному случаю при этом можно отнеси взаимодействие обделки с неравномерно оттаявшим грунтовым массивом. В обделке возникает асимметрия напряжений и смещение пиковых значений сжимающих и растягивающих напряжений относительно центральных осей сечения тоннеля.

Для цитирования: Плешко М.С., Плешко М.В., Войнов И.В., Костюхов А.В. Анализ напряженно-деформированного состояния обделки двухпутного тоннеля на различных стадиях размораживания грунтового массива // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2019. – № 10. – С. 160–171. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-10-0-160-171.

Ключевые слова

Тоннель, обделка, математическая модель, искусственное замораживание, напряжения.

Номер: 10
Год: 2019
ISBN: 0236-1493
UDK: 624.195
DOI: 10.25018/0236-1493-2019-10-0-160-171
Авторы: Плешко М. С., Плешко М. В., Войнов И. В., Костюхов А. В.

Информация об авторах: Плешко Михаил Степанович (1) — д-р техн. наук, профессор, доцент, e-mail: mixail-stepan@mail.ru, Плешко Марианна Викторовна (1) — канд. техн. наук, доцент, e-mail: pleshkomv@yandex.ru, Войнов Иван Вячеславович (2) — аспирант, e-mail: voinov_22@mail.ru, Костюхов Андрей Владимирович (2) — магистрант, e-mail: kostyukhov@mail.ru, 1) НИТУ «МИСиС», 2) Ростовский государственный университет путей сообщения, Для контактов: Плешко М.С., e-mail: mixail-stepan@mail.ru.

Библиографический список:

1. Вакуленко И. С., Николаев П. В. Анализ и перспективы развития способа искусственного замораживания горных пород в подземном строительстве // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — № 3. — С. 338—346.

2. Николаев П. В., Шуплик М. Н. Математическое моделирование процесса искусственного замораживания грунтов с применением твердого диоксида углерода // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — № 11. — С. 243—251.

3. Pleshko M., Voinov I., Revyakin A. Assessment of the impact of railway tunnel lining defects with a long working lifespan on its carrying capacity / MATEC Web of Conferences Сер. «International Science Conference SPbWOSCE-2016 «SMART City»» 2017, pp. 05004.

4. Плешко М. С., Плешко М. В., Войнов И. В. Оценка технического состояния железнодорожных тоннелей с большим сроком эксплуатации // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2018. — № 1. — С. 34—40. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-1-0-34-40.

5. Gianpiero Russo, Andrea Corbо, Filippo Cavuoto, Silvia Autuori. Artificial Ground Freezing to excavate a tunnel in sandy soil. Measurements and back analysis // Tunnelling and Underground Space Technology. 2015. No 50.

6. Выбор математической модели грунта для геотехнических расчетов в PLAXIS: Специальный курс. — СПб., 2010.

7. Бережной Д. В., Сагдатуллин М. К. Моделирование деформирования обделки тоннеля метрополитена, расположенной в грунте, с учетом контактного взаимодействия // Вестник Казанского технологического университета. — 2014. — Т. 17. — № 15. — С. 289—293.

8. Безродный К. П., Лебедев М. О. Натурные исследования напряженно-деформированного состояния систем «обделка-массив» в составе горно-экологического мониторинга // Метро и тоннели. — 2011. — № 6. — С. 28—30.

9. Анциферов С. В., Саммаль А. С., Дворянкин В. Г., Тормышева О. А. Метод расчета обделок с учетом веса размещенного внутри тоннелей массивного оборудования // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2018. — № 3. — С. 210—220.

10. Деев П. В., Саммаль А. С., Анциферов С. В., Шелепов Н. В. Влияние величины технологического зазора на напряженное состояние обделок тоннелей // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2018. — № 4. — С. 287—293.

11. Прокопов А. Ю., Прокопова М. В., Ротенберг М. А. Математическое моделирование взаимовлияния автодорожного тоннельного комплекса № 6—6а и действующего железнодорожного тоннеля № 5 в г. Сочи // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2013. — № S7. — С. 101—109.

12. Yang Z.-S., Peng F.-L., Qiao Y.-K., Hu Y.-Y. A new cryogenic sealing process for the launch and reception of a tunnel shield // Tunnelling and Underground Space Technology. 2019, 85, pp. 406—417.

13. Hu X., Fang T., Chen J., Ren H., Guo W. A large-scale physical model test on frozen status in freeze-sealing pipe roof method for tunnel construction // Tunnelling and Underground Space Technology. 2018, 72, pp. 55—63.

14. Kang Y., Liu Q., Cheng Y., Liu X. Combined freeze-sealing and New Tubular Roof construction methods for seaside urban tunnel in soft ground // Tunnelling and Underground Space Technology. 2016. 58, pp. 1—10.

АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ОБДЕЛКИ ДВУХПУТНОГО ТОННЕЛЯ НА РАЗЛИЧНЫХ СТАДИЯХ РАЗМОРАЖИВАНИЯ ГРУНТОВОГО МАССИВА

Подписка на рассылку