Обеспечение безопасной эксплуатации транспортных тоннелей на основе прогнозного моделирования интенсивных геомеханических процессов

При оценке технического состояния тоннелей с большим сроком эксплуатации возникает необходимость проведения качественного и количественного анализа влияния дефектов на запас несущей способности тоннельной обделки. К основным дефектам обделки можно отнести трещины, вывалы, участки сниженной прочности, внутренние пустоты и др. Для их изучения обобщены данные по 22 железнодорожным тоннелям Юга России. На их основе разработаны численные модели тоннелей с дефектной обделкой. В результате расчета моделей установлено, что несквозные внутренние пустоты и поверхностные вывалы в обделке приводят к образованию в ней локальных зон концентраций напряжений. Наиболее опасны глубокие дефекты протяженностью вдоль оси тоннеля 0,25 пролета и более. Эпюра напряжений в обделке в этом случае приобретает асимметричный вид, а количественные значения максимальных напряжений на 15–50% больше, чем в нормальной обделке. Наиболее опасным является случай, когда бетон дефектной зоны дополнительно имеет сниженную фактическую прочность. В этом случае создаются предпосылки для дальнейшего развития дефектов и перехода обделки в неработоспособное состояние из-за формирования зон разрушений и развития чрезмерных деформаций. Это свидетельствует о необходимости при оценке технического состояния тоннельной обделки рассмотрения совместного влияния дефектов.

Ключевые слова: тоннель, обделка, дефект, напряжения, деформации, несущая способность.
Как процитировать:

Месхи Б. Ч., Плешко М. С., Войнов И. В., Кайшау Ж. Ж. З. Обеспечение безопасной эксплуатации транспортных тоннелей на основе прогнозного моделирования интенсивных геомеханических процессов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2020. – № 8. – С. 86–96. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-8-0-86-96.

Благодарности:
Номер: 8
Год: 2020
Номера страниц: 86-96
ISBN: 0236-1493
UDK: 624.195
DOI: 10.25018/0236-1493-2020-8-0-86-96
Дата поступления: 19.04.2019
Дата получения рецензии: 06.04.2020
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 20.07.2020
Информация об авторах:

Месхи Бесарион Чохоевич1 — д-р техн. наук, профессор, ректор, e-mail: reception@donstu.ru,
Плешко Михаил Степанович1,2 — д-р техн. наук, доцент; профессор, e-mail: mixail-stepan@mail.ru,
Войнов Иван Вячеславович — аспирант, Ростовский государственный университет путей сообщения, e-mail: voinov_22@mail.ru,
Кайшау Ж.Ж.З.2 — аспирант, e-mail: jjacintlos@gmail.com,
1 Донской государственный технический университет,
2 НИТУ «МИСиС».

 

Контактное лицо:

Плешко М.С., e-mail: mixail-stepan@mail.ru.

Список литературы:

1. ГОСТ Р 57208-2016 Тоннели и метрополитены. Правила обследования и устранения дефектов и повреждений при эксплуатации. — М., 2016.

2. ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния. — М., 2011.

3. Руководство по техническому диагностированию автодорожных тоннелей. — М., 2001.

4. 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. 2017. Vol. 106. Article 05004. DOI: 10.1051/matecconf/201710605004.

5. 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: 10.25018/0236-1493-2018-1-034-40.

6. Безродный К. П., Лебедев М. О., Саммаль А. С. Современный опыт применения теоретических подходов геомеханики в подземном строительстве, базирующихся на методах механики сплошной среды // Метро и тоннели. — 2018. — № 4. — С. 20—21.

7. 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.

8. Панкратенко А. Н., Саммаль А. С., Анциферов С. В., Деев П. В. Учет технологических особенностей щитового способа проходки при расчете обделок тоннелей // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — № S1. — С. 212—224.

9. Безродный К. П., Лебедев М. О. Горно-экологический мониторинг при строительстве и эксплуатации транспортных тоннелей Северного Кавказа // Науковедение. Интернет-журнал. — 2014. — № 5 (24). — С. 21.

10. 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.

11. Булычев Н. С. Механика подземных сооружений в примерах и задачах. — М.: Недра, 1989. — 272 с.

12. Mohammed J., Hrubesova E. Numerical modelling for twin horizontal circle tunnels under static and dynamic loads / Lecture Notes in Civil Engineering. 2019. Vol. 9, pp. 111—124.

13. Tiwari R., Chakraborty T., Matsagar V. Analysis of curved tunnels in soil subjected to internal blast loading // Acta Geotechnica. 2018. Vol. 15. Pp. 509—528.

14. Torres A. C., Padilla E. A. Physical and numerical experimental study of stress-strain state of the structure lining of a shallow tunnel / Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground. Proceedings of the 8th International Symposium on Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground. 2014, pp. 191—195.

15. Xu G., He C., Lu D., Wang S. The influence of longitudinal crack on mechanical behavior of shield tunnel lining in soft-hard composite strata // Thin-Walled Structures. 2019. Vol. 144. Article 106282.

16. Хажыылай Ч. В., Еременко В. А., Косырева М. А., Янбеков А. М. Расчет паспорта прочности горных пород, находящихся в естественных условиях массива, с использованием критерия Хука-Брауна и программы RocData // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2018. — № 12. — С. 92–101. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-12-0-92-101.

17. Корсун В. И., Недорезов А. В., Макаренко С. Ю. Сопоставительный анализ критериев прочности для бетонов // Современное промышленное и гражданское строительство. — 2014. — Т. 10. — № 1. —С. 65—78.

18. Зарецкий К. Ю., Карабаев М. И. Расчетная оценка взаимодействия экспериментальных свай с основанием и сравнение результатов испытаний // Вестник МГСУ. — 2006. — № 1. — С. 93—99.

19. Chen L., Liu Y., Yang P., Cen Z. Limit analysis of structures containing flaws based on a modified elastic compensation method // European Journal of Mechanics — A/Solids. 2008. Vol. 27. No 2. Pp. 195—209.

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.