Геомеханическая оценка влияния технологий строительства микротоннелей на несущую способность близко расположенных тоннелей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.22, кандидат наук Нгуен Куанг Хюи

• Нгуен Куанг Хюи
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Нгуен Куанг Хюи

Содержание

Введение

Глава 1. Анализ состояния вопроса

Состояние и перспективы развития бестраншейных способов строитель-1.1 ства подземных коллекторных тоннелей в условиях плотной городской

застройки

Обзор основных способов строительства подземных выработок в сложных горно-гидрогеологических условиях

Обзор существующих научных исследований напряженно-1.3 деформированного состояния вокруг выработок сооружаемых в слабых

неустойчивых породах

Глава 2. Обоснование математической модели оценки напряженного состояния конструкции крепи существующего тоннеля круглой формы поперечного сечения и разработка аналитического метода определения этих напряжений при проходке вблизи него новой выработки способами мик-

ротоннелирования

2.1 Постановка задачи

Переход к краевой задаче теории функции комплексного переменно-

2

го

Решение краевой задачи теории аналитических функций комплексного

2

переменного

Представление искомых комплексных потенциалов в виде степенных

2.3

рядов

Преобразование граничных условий с учетом введенных представлений

2.3

комплексных потенциалов

Определение искомых коэффициентов разложений комплексных потен-

2.3

циалов в ряды

Организация итерационного вычислительного процесса определения ис-

2.3

комых коэффициентов разложений комплексных потенциалов в ряды

2.3.5 Определение напряжений

Глава 3. Разработка алгоритма определения напряжений в геомеханической системе «крепь - массив» с учетом проводимой вблизи существующего тоннеля выработки способами микротоннелирования. Оценка достоверности полученных результатов

3.1 Разработка алгоритма расчета

3.2 Формирование итерационного процесса

3.3 Определение напряжений в кольце (конструкции крепи)

^ Определение напряжений в среде (массиве пород) на контакте с кольцом

(конструкцией крепи) и на контуре новой выработки

3.5 Определение напряжений в массиве и оценка прочности пород

3.6 Оценка достоверности полученных результатов

Глава 4. Исследование зависимостей экстремальных (максимальных сжимающих и растягивающих) нормальных тангенциальных напряжений в конструкции крепи существующего тоннеля с учетом проходки новой выработки способами микротоннелирования от основных влияющих факторов

Исследование зависимостей экстремальных нормальных тангенциальных напряжений в конструкции крепи существующего тоннеля от отноше-

4.1 ния давления, создаваемого рабочим органом микротоннельного проходческого оборудования, к основной компоненте поля начальных напряжений в массиве (К = р/уНа*)

Исследование зависимостей экстремальных нормальных тангенциальных

4.2 напряжений на внутреннем контуре конструкции крепи существующего тоннеля от отношения модулей деформации массива и материала крепи

^ с учетом технологии проходки новой выработки

Исследование зависимостей экстремальных нормальных тангенциальных напряжений на внутреннем контуре конструкции крепи сущест-

4

R /R

вующего тоннеля от отношения радиусов выработок 1,0 с учетом

технологии проходки новой выработки

Исследование зависимостей экстремальных нормальных тангенциальных напряжений на внутреннем контуре конструкции крепи существующего

4-4 тоннеля от относительного расстояния Р - Р ^ между центрами новой выработки и существующего тоннеля с учетом технологии проходки новой выработки

Исследование зависимостей экстремальных нормальных тангенциальных напряжений на внутреннем контуре конструкции крепи существующего

4.5 тоннеля от относительной толщины обделки существующего тонне-

D _ ß

ля 5 - -с учетом технологии проходки новой выработки

\о

Исследование зависимостей экстремальных нормальных тангенциальных

напряжений в конструкции крепи существующего тоннеля от коэффици-

4

ента бокового давления пород X в ненарушенном массиве с учетом технологии проходки новой выработки

Заключение

Список использованной литературы

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Геомеханическая оценка влияния технологий строительства микротоннелей на несущую способность близко расположенных тоннелей»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Развитие инфраструктуры современных мегаполисов невозможно без интенсивного использования подземного пространства, предусматривающего не только безаварийное поддержание существующих коммунальных и транспортных тоннелей, но и сооружение новых выработок различного назначения, в том числе - в непосредственной близости от имеющихся и функционирующих подземных сооружений. Одним из наиболее перспективных способов проходки выработок горным способом, имеющим целый ряд преимуществ по сравнению с традиционными технологиями, обеспечивающим сохранение зданий и сооружений в условиях плотной городской застройки, и оказывающим минимальное негативное влияние на окружающую среду, является микротоннелирова-ние.

Особенностью метода микротоннелирования, имеющего несколько разновидностей: прокол, продавливание, горизонтально-направленное бурение, проходка выработок с использованием микрощитов и др., является активное воздействие рабочего органа проходческого оборудования на окружающий массив в процессе сооружения выработок, создающее в нем значительные дополнительные напряжения. Возникающие напряжения могут оказывать негативное влияние на прочность существующих подземных объектов и, следовательно, на нормальное функционирование подземной инфраструктуры, особенно в случаях, когда трассы проводимых методом микротоннелирования выработок располагаются в непосредственной близости от имеющихся подземных объектов.

Целью работы является разработка метода расчета обделок тоннелей, расположенных в зонах влияния прокладки подземных коммуникаций с применением бестраншейных технологий, позволяющего производить геомеханическую оценку и обоснованно выбирать рациональные технологические параметры строительства

микротоннелей, обеспечивающие безаварийное функционирование существующих объектов.

Идея работы заключается в установлении и исследовании закономерностей изменения напряженного состояния вмещающих пород и крепи существующего тоннеля в результате прокладки вблизи него подземных коммуникаций бестраншейным способом, на основе учета дополнительных напряжений, обусловленных активным воздействием на массив рабочего органа проходческого оборудования.

Методы исследований включают получение строгого решения соответствующей плоской задачи теории упругости с использованием теории аналитических функций комплексного переменного, потенциалов Колосова - Мусхелишви-ли, свойств рядов Лорана; выполнение многовариантных расчетов с целью изучения закономерностей формирования напряженного состояния крепи тоннелей с учетом проведения выработок способами микротоннелирования; сравнение результатов расчетов с решениями частных задач, полученными другими авторами.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Оценка изменения несущей способности крепи существующего тоннеля при строительстве в непосредственной близости от него нового микротоннеля должна осуществляться на основе математического моделирования взаимодействия подземного сооружения и окружающего массива пород как элементов единой деформируемой системы с использованием аналитического решения плоской задачи теории упругости для бесконечной весомой среды, ослабленной двумя круговыми отверстиями разных радиусов, одно из которых подкреплено концентрическим кольцом из другого материала, при соответствующих граничных условиях.

2. Изменение напряженного состояния крепи существующего тоннеля, вызванное сооружением вблизи него микротоннеля, определяется не только технологией проходки, но и другими факторами, основными из которых являются: рас-

стояние между осями выработок, их взаимное расположение, конструкция (материал и толщина) крепи существующего тоннеля, соотношение размеров поперечных сечений выработок.

3. Зависимость максимальных растягивающих напряжений в крепи существующего тоннеля, расположенного в зоне влияния проходческих работ при сооружении нового микротоннеля, от ее толщины имеет экстремальный характер, при этом с ростом толщины подземной конструкции указанные напряжения могут увеличиваться до 20%, что необходимо учитывать при проектировании.

Новизна основных научных и практических результатов:

- на основе современных представлений механики подземных сооружений о взаимодействии подземной конструкции с окружающим массивом пород разработана строгая математическая модель формирования напряженного состояния крепи тоннеля при проходке в непосредственной близости от него новой выработки с помощью микротоннелирования, учитывающая механические свойства материала и толщину конструкции крепи существующего тоннеля, а также его расположение, радиус и способ проходки новой выработки;

- получено аналитическое решение плоской задачи теории упругости о напряженном состоянии трехсвязной области, составленной бесконечной однородной весомой изотропной средой, ослабленной двумя расположенными произвольным образом круговыми отверстиями, одно из которых подкреплено кольцом из другого материала, а второе нагружено равномерным давлением;

- на основе предложенного решения разработан новый метод оценки влияния бестраншейной прокладки коммуникаций на напряженное состояние и несущую способность конструкции крепи близко расположенного тоннеля;

- с помощью разработанного метода расчета впервые установлены закономерности формирования напряженного состояния конструкции крепи существующего тоннеля при проходке вблизи него новой выработки с применением тех-

пологий микротоннелирования.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректностью постановки задачи исследований и адекватной математической модели, применением апробированных подходов к решению задачи теории упругости с применением методов теории аналитических функций комплексного переменного, высокой точностью удовлетворения граничных условий в полученном решении, полным совпадением результатов расчетов с данными, полученными другими авторами при решении частных задач для одиночного кругового кольца, подкрепляющего отверстие в весомой среде.

Практическая значимость работы заключается в разработке алгоритма определения напряженного состояния крепи существующего тоннеля с учетом проходки в непосредственной близости от него новой выработки способами микротоннелирования, а также в создании программного обеспечения, позволяющего производить многовариантные расчеты подземных сооружений как в исследовательских целях, так и при практическом проектировании.

Реализация результатов работы.

Разработанное программное обеспечение используется в курсовом и дипломном проектировании при подготовке специалистов на кафедрах СПСиШ в Биньзыонгском университете и в Ханойском горно-геологическом университете (СРВ); результаты исследований апробированы и приняты к использованию в институте прикладной механики и информации (ИПМИ) (г. ХоШиМинь - СРВ) при проектировании и строительстве во Вьетнаме выработок способами микротоннелирования.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на X, XI Международных конференциях «Геомеханика. Механика подземных сооружений» (г. Тула 2013 г. и 2014 г.), на Международной конференции «Прогресс в разработке месторождений и строительстве подземных сооруже-

ний (the 21nd - advance in mining and tunneling)» в Ханойском горно-геологическом университете (октябрь, 2014 г.), на Международном симпозиуме «Неделя горняка» (МГГУ, январь, 2014 г.), а также на научных семинарах кафедры СПСиШ МГГУ (МГИ) (2011 г. - 2014 г.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 печатные работы, из них 3 работы - в научных изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения, содержит 130 страниц печатного текста, в том числе 35 рисунков, 15 таблиц, список литературы из 99 наименований.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю проф., д.т.н. А. Н. Панкратенко, проф., д.т.н. Б.А. Картозия и проф., д.т.н. Саммалю A.C. за ценные замечания в процессе обсуждения и написания работы. Автор также признателен заведующему кафедрой "Строительство подземных сооружений и шахт» горного института НИТУ «МИСиС» проф., д.т.н. A.B. Корчаку и всем преподавателям кафедры за их внимание и интерес к данной работе и высказанные полезные замечания во время ее выполнения.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1.1 Состояние и перспективы развития бестраншейных способов строительства подземных коллекторных тоннелей в условиях плотной

городской застройки

В настоящее время во всем мире, в том числе и в России, прослеживается динамика интенсивного развития городов - мегаполисов, для которых первоочередной задачей является создание транспортных, коммуникационных сетей и инфраструктуры жизнеобеспечения. В связи с этим возникает необходимость более масштабного использования городского подземного пространства, в первую очередь, при сооружении коммуникационных тоннелей, которые обеспечивают подводку необходимых ресурсов к объектами мегаполиса.

Для крупных городов, в том числе и для Москвы, коммуникационные тоннели являются объектами стратегического назначения, обеспечивающими жизнедеятельность населения города и непрерывность функционирования городской инфраструктуры.

По мнению специалистов, 20 век можно считать веком развития и роста инфраструктур городов России. В начале 21 века одной из задач всех приятий водоснабжения, после более чем 100 летнего развития современного «типового водоснабжения и водоотведения», является восстановление и обновление водопроводных и водоотводящих сетей, учет фактора надежности, долговечности и экологической безопасности трубопроводов и оборудования.

По данным ГУП «Москоллектор», в настоящее время в Москве функционирует более 600 км коммуникационных тоннелей, в которых проложено более 600 км трубопроводов теплосети, отопления, горячего водоснабжения, вентиля-

ция, паропроводом, около 480 км трубопроводов холодного водоснабжения, более 5 300 км высоковольтных кабелей, свыше 17 500 км кабелей связи и сигнальных кабелей. Для устойчивого развития столицы необходимо ежегодно строить около 20 км подземных коллекторов, в которых размешаются различные коммуникации. [72]

В середине этого столетия население Земли должно составить девять миллиардов человек. Две трети из них будут жить в крупных городов по всему миру. В настоящее время крупнейшими городами мира считают Токио, Мехико, Мум-

о

баи, Москва, Нью-Йорк, на юге и востоке появляются новые перспективные экономические центры как: Шанхай, Джакарта, Дели, Каир, Хошимин - это лишь некоторые из них. Перед всеми этими городами уже сейчас стоит серьезная задача -снабжение население. Подземные коммуникации незаменимы для снабжения водой, нефтью, газом и электричеством, для вывода сточных вод, для осуществления телефонной связи и работы интернета. В условиях ограниченного пространства на поверхности новые инфраструктуры можно расположить только под землей.

В условиях ограниченного пространства на поверхности новые инфраструктуры можно расположить только под землей, поэтому все больше тоннелей возникает в городах и регионах по всему миру. При этом не стоит забывать, что уже существующие системы также могут внести свой вклад в общее дело. На сегодняшний день сотни тысяч километров подземных трубопроводов по всему миру нуждаются в модернизации - по возможности экономической, надежной и не создающей помех. В то время как под землей прокладываются трубопроводы, жизнь на поверхности должна продолжаться без помех. Это может быть достигнуто методами бестраншейной прокладки подземных инженерных коммуникаций, нарушения привычного ритма может повлечь за собой экономические потери. Поэтому бестраншейная технология является идеальным способом строительства инженерных коммуникаций. Дополнительных затруднений движения не возника-

ет, город продолжает жить своей жизнью, при этом большие стройки как при открытой прокладке подземных инженерных коммуникаций остаются в прошлом. Шум и грязь перестают быть неотъемлемой частью строительства, выбросы окиси углерода сокращаются благодаря использованию меньшего количества строительной техники и транспорта.

Большинство городов мира выглядят примерно так (рисунок 1.1), на протяжении многих лет здесь создавалась плотная сеть инженерных коммуникаций, соответственно с каждым годом становится все сложнее прокладывать новые коммуникации и реконструировать существующие.

Рисунок 1.1 - Подземная инженерная сеть коммуникаций большого города

Любое промышленно-гражданское строительство неразрывно связано с прокладкой инженерных коммуникаций, которая часто осуществляется в условиях плотной городской застройки и при пересечении зон, чувствительных к воздействию на окружающую среду, таких как магистральные автомобильные и железные дороги или места исторического значения.

Как известно, за последние 10-15 лет в Москве было построено несколько сложных и масштабных с инженерной точки зрения подземных объектов. Как известно что, такие сооружения находятся на небольшой глубине и в слабых неус-

тойчивых грунтах, и значительно насыщены водой. Кроме того, их приходится строить в условиях плотной городской застройки и естественно, в режиме интенсивного движения городского транспорта. Но, пожалуй, самой большой неприятностью, с которой приходится сталкиваться строителям является то, что эти выработки необходимо размешать в пространстве с большим количеством уже действующих транспортных сооружений подземных коммуникации и других горных выработок.

Ярким примером насыщенности подземного пространства инженерными коммуникациями города является, например схема расположения коммуникационных и транспортных выработок под Пушкинской площадью, Сретенским бульваром, и таких примеров в крупных городах-мегаполисах как Москва и Санкт-Петербург много (рисунок 1.2). Особенно обращает на себя внимание тот факт, что чем ближе к поверхности проектируются подземные выработки, тем труднее найти свободное пространство, т.к. выше плотность насыщения массива же действующими коммуникациями.

Рисунок 1.2 - Пересадочный узел под Пушкинской площадью,

Сретенским бульваром

Поэтому уже сегодня ученые и проектировщики начинают задумываться о более бережном освоении свободного подземного пространства, поскольку с каждым годом его становится все меньше и меньше.

Анализ наиболее распространенных в России технологий строительства микротоннелей показывает, что за последние 20-25 лет они практически не изменились, н по-прежнему самыми экономичными считаются классические способы: прокладка подземных коммуникаций открытым способом в траншеях и закрытым ' с использованием прокола, продавливания и щитов диаметром 2 м и 2,56 м. Затратные показатели по этим способам с учетом требований сегодняшнего времени (таблица 1) убедительно показывают, почему в последнее время проектировщики и строители в условиях плотной городской застройки и насыщенности подземного пространства отдают предпочтение все же подземным способам. [15]

Таблица 1.1 - Затратные показатели по сравниваемым способам сооружения

подземных коммуникаций

Открытый способ Закрытый способ

- затраты на значительные объемы работ по разрушению и восстановлению дорожного покрытия; - затраты на рытье траншеи и обратную засыпку; - убытки от изъятия земельных участков и аренды необходимых участков земли при закрытии на период строительства улиц, расположенных вблизи трассы; - затраты на перекладку, укрепление ранее уложенных коммуникаций, потери из-за их отключения, затраты на ликвидацию внезапных аварий на них; - затраты на усиление оснований зданий и сооружений, находящихся в створе строительства подземных коммуникаций; - затраты на восстановление поврежденного благоустройства и зеленых насаждений; - потери от существенной зависимости скорости строительства от климатических условий, а - минимальные затраты на земляные работы (только монтажные и демонтажные камеры), составляющие 3-5 % от затрат при открытом способе; - затраты на крепление котлованов; - затраты на футляр для рабочей трубы; - незначительные затраты, связанные с большей стоимостью рабочей трубы, чем при открытом способе

также от усложнения гидрогеологических условий по трассе строительства;

- дополнительные дорожно-транспортные расходы, связанные с увеличением машино-часов из-за объезда строительных площадок;

- убытки от возможных аварий в связи с увеличением интенсивности движения по объездным улицам;

- убытки предприятий и организаций из-за несвоевременной доставки пассажиров и грузов;

- ущерб городскому хозяйству от загрязнения улиц;

- убытки из-за повышенной нагрузки на канализационную систему и очистные сооружения;__

Подземные коммуникации незаменимы для снабжения водой, нефтью, газом и электричеством, для вывода сточных вод, для осуществления телефонной связи и работы интернета. В условиях ограниченного пространства на поверхности, новые инфраструктуры можно расположить только под землей.

При выборе способа прокладки подземных инженерных коммуникаций, необходимо обработать большие массивы информации исходных данных и учесть множество горно-геологических, технологических, экономических и организационных факторов в условиях неполноты информации и неопределенности многих параметров, выявить возможные альтернативы и полагаясь на субъективный взгляд инженера, выбрать оптимальный способ прокладки подземных инженерных коммуникаций. При этом выбранный способ не всегда является оптимальным при заданных условиях. Таким образом, необходима разработка новых и совершенствование существующих методов прокладки подземных инженерных коммуникаций.

1.2 Обзор основных способов строительства подземных выработок в сложных горно-гидрогеологических условиях

Подземные коммуникационные сети являются важнейшим элементом инженерного оборудования современного города и характеризуют степень его развития и благоустройства. К подземным коммуникационным сетям относят трубопроводы, кабели и коллекторы различного назначения, вводы и ответвления в здания. Строительство коммуникационных сетей включает выбор способа прокладки коммуникаций, который производится с учётом глубины заложения трубопровода, его диаметра и протяжённости, сроков строительства, особенностей и размеров строительной площадки, наличия дорог, времени года, гидрогеологических и климатических условий. На выбор способа строительства также большое влияние оказывают материал труб (железобетон, сталь, чугун, асбоцемент, пластмассы и др.), так как от материала труб зависят способы их соединения и последовательность технологических процессов.

В настоящее время при строительстве подземных коммуникационных сетей применяют как традиционные открытые траншейные, так и современные, более технологичные методы прокладки. При открытом траншейном способе работ прокладка кабелей и трубопроводов может быть раздельной с укладкой сооружений в разных траншеях. Применяется также совмещённая прокладка нескольких сетей в одной траншее и в общем коллекторе.

Прокладка коммуникаций открытым или траншейным способом - самый простой способ. Однако этот метод наносит достаточно большой урон окружающей среде и приводит к различным социальным проблемам. Траншейный способ прокладки требует проведения работ по стабилизации грунта, что в свою очередь приводит к увеличению стоимости и трудоёмкости процесса и снижению темпов строительства.

При проведении работ на центральных улицах необходимо ограничение движения городского транспорта, нарушается городская инфраструктура в том месте, где производятся работы по прокладке инженерных коммуникаций (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 - Прокладка инженерных коммуникаций открытым способом

В настоящее время строительство инженерных сетей и коммуникаций в большом городе с плотной застройкой, развитой инфраструктурой, наличием большого количества действующих коммуникаций потребовало развития бестраншейных технологий. Существует множество установок и видов оборудования для прокладки инженерных коммуникаций бестраншейным способом, основные из них: микротоннелирование, продавливание, горизонтально-наклонное бурение, управляемый прокол и шнековое бурение. Открытая прокладка в свою очередь делится на виды креплений, с помощью которых крепятся стенки траншей. На рис. 1.4 структурированы способы прокладки подземных коммуникаций и их основные характеристики, а именно вид проходи, вид трассы и диаметр трубы в зависимости от способа прокладки.

Эти способы применяют при прокладке различных подземных инженерных коммуникаций, строительстве коллекторных, пешеходных, автодорожных тоннелей, тоннелей метрополитена и других подземных сооружений, особенно в местах

пересечения искусственных или естественных препятствий (фундаменты зданий, автомобильные и железнодорожные магистрали, реки, каналы, дамбы и т.п.), где использование других способов (например, открытого или щитового) трудновыполнимо или экономически неэффективно. С целью выявления наиболее прогрессивных проведен анализ четырех основных способов.

Недавно в Марте 2014г. [95] провели в г. Ханое исследование оценки выбросов С02 (диоксид углерода) во время строительства при различных способах прокладки трубопроводов на атмосферный воздух. В этом исследовании были рассмотрены два способа: открытый способ и бестраншейнная технология (про-давливание). Объектом исследования является участок подземного трубопровода с длиной 500 м и диаметром труба 600 мм. Способ строительства: открытый способ (100м х 5) и способ продавливания (100м х 5) показан на рисунке 1.4, при открытом способе, участок строительства разделяется на 5 части, каждая часть равна 100м и в этом случае будет ограничивать движение транспорта с 4 полосы на 2 полосы.

Приемный котлован

Рисунок 1.4 - Схема воздействия различных способов прокладки

на транспортное движение а) открытый способ б) способ продавливания

2

ьг

сЗ

О

О

н

Количество выбросов С02 во время строительства

трубопроводов

12.0 10.0

!

8.0

1

6.0

I

4.0

2.0 0.0

Я мотоцикл

81 грузовик

Н 4-х местная машина

открытый способ продавливание

График 1. Количество выбросов С02 во время строительства трубопроводов в зависимости от способа проходки

Следует, во время введения строительных работ при открытом способе нагрузка транспорта будет больше чем при способе продавливания. Прокладке трубопровода способом продавливания как правило сооружают только стартовый и приемный котлован. В этом исследовании мы получили следующие результаты: сумма выбросов С02 при открытом способе равна 9,71 т С02/м больше 9 раз чем при проходке выработки технологией продавливания 0.861 т С02/м. (график 1).

Из графика видно, что при открытом способе количество выбросов С02 примерно в 9 раз больше чем при проходке трубопровода бестраншейной технологией (в этом случае продавливание). Поэтому в Ханое или в других больших городах Вьетнама необходимо перейти с отрытого метода на бестраншейные методы строительства трубопровода.

Диаметров трубы, мм

Рисунок 1.5 - Классификация существующих способов прокладки подземных инженерных

коммуникаций

В последнее десятилетие существенно возросла потребность в строительстве, ремонте и реновации (обновлении) подземных трубопроводов коммунального назначения. При этом все большее внимание уделяют бестраншейной технологии работ, как наиболее эффективной и экономичной.

Среди разнообразных способов бестраншейной технологии, таких как продав-ливание, шнековое бурение, ударно-импульсный и статический проколы, горизонтальное бурение и др., особое место занимает то что называем микротоннелирова-ние, позволяющее проводить микротоннели диаметром от 250 до 1200 мм и протяженностью от нескольких десятков до сотен метров в управляемом режиме с высокими темпами. Микротониелированне (механизированная безлюдная прокладка трубопроводов) нашло широкое применение и при преодолении самотечными и напорными трубопроводами рек, каналов, водоемов и грунтовых массивов с активными физико-геологическими проявлениями, например, оползнями.

Микротоннели для прокладки подземных коммуникаций, в обобщенном варианте называемые продуктопроводами, в нормативной документации подразделяют по принципу возможности нахождения человека в рабочем пространстве на проходные, т.е. пригодные для прохода человека, н непроходные. Установлены следующие нижние пределы размеров для проходных трубопроводов, мм [33].

Диаметр труб, мм 800

Высота трубопровода с овальной формой сечения, мм 800 - 1200 Ширина и высота трубопровода

с прямоугольной формой сечения 600 х 800

Приведенные цифры говорят о том, что человек может находиться и работать в забое трубопровода, однако вопросы безопасности, вентиляции и возникновение экстремальных ситуации ограничивают протяженность проходки [33].

Трубопроводы, имеющие размеры менее приведенных величин, относят к непроходным и их проведение осуществляют с помощью микротоннельных комплексов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Нгуен Куанг Хюи, 2014 год

Список использованной литературы

1. Айвазов Ю. Н. Некоторые вопросы взаимодействия обделок подземных сооружений с упруго-наследственным массивом пород // Проблемы механики подземных сооружений. - J1.: ЛГИ. 1979. - С. 4-117.

2. Амусин Б. 3., Линьков A.M. Об использовании метода переменных модулей для решения одного класса задач линейной наследственной ползучести. -Изв. АН СССР. Механика твердого тела.- 1974. - № 6. С. 162-166.

3. Амусин Б. 3., Фадеев А. Б. Метод конечных элементов при решении задач горной геомеханики. - М.: Недра. - 1975. - С. 144.

4. Анциферов C.B., Логунов В.М. Напряженное состояние обделок параллельных тоннелей, сооружаемых с применением инъекционного укрепления, при действии собственного веса грунта// Известия Тульского государственного университета. Серия Геомеханика. Механика подземных сооружения. Выпуск 3. -Издательство ТулГУ. - Тула. -2005. - С. 5 - 12.

5. Араманович И.Г., Лунц Г.Л., Эльсгольц Л.Э. Функции комплексного переменного. Операционное исчисление. Теория устойчивости. Москва, изд-во Наука, 1968г. 210с.

6. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика горных пород. Москва, изд-во Недра, 1975г. 272с.

7. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика подземных сооружений и конструкции крепей. -М.: Недра, 1984. -415с.

8. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика подземных сооружений и конструкции крепей. Учебн. для вузов по специальности "Шахтное и подземное строительство", 2-е изд. -М.: Недра, 1992.

9. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механические процессы в породных массивах. Учебн. пособие для вузов по специальности "Физические процессы горного производства", -М. Недра, 1991.

10. Бодров Б.П., Матэри Б.Ф. Кольцо в упругой среде// Метропроект/ Отдел типового проектирования. - 1936. - Бюл. №24.

11. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений в примерах и задачах: М.: Недра.-1989. С. 137.

12. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений: учебник для вузов. — 2-е изд., перераб. - М.: Недра. - 1994. - 382 с.

13. Булычев Н.С. Расчет многослойных круговых обделок гидротехнических туннелей на статические и сейсмические воздействия//Сб. Научные Труды Гидропроекта. Совершенствование проектирования и строительства подземных гидротехнических сооружений. - М.: Гидропроект. - 1979. - С. 17-23.

14. Булычев Н.С. Теория расчета подземных сооружений// Проблемы развития транспортных и инженерных коммуникаций. Проектирование, строительство, эксплуатация. - М., ТИМР. - 1998. - №2. - С. 7 - 9.

15. В.Г. Лернер, А.Н. Панкратенко, Ю.Е. Соломатин, В.В. Шумаков, Б.А. Валиев совершенствование технологии микротоннелирования при бестраншейной прокладке коммуникаций - круглый стол, недель горняка, Москва 2006

16. Васильев Н.В. Закрытая прокладка трубопроводов. Москва, изд-во Недра, 1964г. 208с.

17. Власов С.Н. Строительство транспортных тоннелей в условиях агрессивного воздействия окружающей среды. М.: Информационно - издательский центр "ТИМР". - 1996. - С. 94.

18. Гарбер В.А. Научные основы проектирования тоннельных конструкций с учетом технологии их сооружения//Научно-исследовательский центр "Тоннели и метрополитены" АО ЦНИИС. В 2-х кн. - М. - 1996. - с.

19. Гарбер В.А. Научные основы проектирования тоннельных конструкций с учетом технологии их сооружения ПНаучно-исследов. Центр "Тоннели и метрополитены" АО ЦНИИС, в 2-х кн. М. 1996.

20. Гольдберг A.M. Исследование напряжений вблизи металлической облицовки Красноярской ГЭС// В кн. Поляризационно -оптический метод исследования напряжений. - Л. - 1960. - С. 390 - 405.

21. Горелик И.Н., Ситиицкая Э.А., Штейиберг В.А. Газовая коррозия канализационного коллектора в г. Егорьевск. Водоснабжение и санитарная техника .-№ 12. - 1984. -С. 12- 14.

22. Григорьев А.С «Обоснование и выбор параметров продавливающих установок для бестраншейной технологии строительства подземных инженерных коммуникаций» Дис. канд. тех. наук, Москва, 2005. - 119 с.

23. Деев П.В. Математическое моделирование взаимоде йствия обде лок параллельных тоннелей произвольного поперечного сечения с мае сивом грунта // Известия ТулГУ. Естественные науки. - 2011. - Вып. 1 Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. -С. 291 -300.

24. Деев П.В. Напряженное состояние обделок некруговых тоннелей мелкого заложения, обусловленное действием веса зданий или сооружений на поверхности // Известия ТулГУ. Серия «Геомеханика. Механика подземных сооружений». Выпуск 3. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. -С. 57 - 63.

25. Деев П.В. Определение напряженного состояния некругового кольца, подкрепляющего отверстие в упругой полуплоскости // Известия ТулГУ. Серия «Математика, механика, информатика».- Том 9. - Выпуск 2. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2003.-С. 53 -62.

26. Деев П.В. Определение напряженного состояния обделки тоннеля мелкого заложения, имеющей произвольную форму поперечного сечения, при действии нагрузки от подвижного транспорта // Известия ТулГУ. Серия «Геомеханика, механика подземных сооружений». Выпуск 1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2003. - С. 78 -84.

27. Демин H.H., Макаров В.В. Некоторые особенности расчета обделок коллекторных тоннелей неглубокого заложения// Механика подземных сооружений. -Тула: ТПИ. -1984. - С. 119 -126.

28. Ержанов Ж.С. Теория ползучести горных пород и ее приложения. Алма-Ата: Наука, 1964. С. 173.

29. Ержанов Ж.С., Каримбаев Г.Д. Метод конечных элементов взадачах механики горных пород. Алма-Ата: Наука, 1975. С. 217.

30. Земсков В.М. «Определение рациональных параметров вибробурильной установки для бестраншейной прокладки трубопроводов» Дис. док. техн. наук, Саратов, 2011.-307 с.

31. Картозия Б.А. Основы освоения подземного пространства, лекция МГГУ, 2006-2008г.

32. Картозия Б.А., Борисов В.Н. Инженерные задачи механики подземных сооружений: Учеб. пособие для вузов. - М.: Изд-во МГГУ, 2001. - 246с.

33. Картозия Б.А., Корчак A.B., Левицкий A.M., Лернер В.Г., Малышев Ю.Н., Рахманинов Ю.П., Резуненко В.И., Смирнов В.И., Федунец Б.И., Филимонов Б.А., Шуплик М.Н. - Шахтное и подземное строительство Учебник для вузов 2-е издание, переработанное и дополненное. ТОМ I, II

34. Картозия Б.А., Котенко Е.И., Петренко Е.В. Строительная геотехнология: Учеб. пособие для вузов. - М.: Изд-во МГГУ, 1997. - 97с

35. Ковнат-Лернер В.В. «Геомеханическое обоснование метода расчета стальных футляров для трубопроводов при технологии микротоннелирования» Дис. канд. тех. наук, Москва, 2010. - 168 с

36. Колосов Г.В. Применение комплексной переменной к плоскойзадаче теории упругости. ОНТИ, 1935

37. Космодамианский A.C. Плоская задача теории упругости для пластин с отверстиями, вырезами и выступами. «Вища школа», 1975.

38. Лернер В.Г., Петренко Е.В. Систематизация и совершенствование технологий строительства подземных объектов. - М.: ТИМР, 1999. - 188с.

39. Лехницкий С.Г. Анизотропные пластинки.М., Гостехиздат, 1957 - локального уменьшения толщины конструкции вследствие газовой коррозии бетона - Материалы II Всероссийской конференции "Проблемы

40. Макаров В.В. Расчет обделок коллекторных тоннелей на действие внешнего гидростатического давления подземных вод с учетом влияния близости земной поверхности// Механика подземных сооружений. - Тула: ТПИ. - 1985. -С.33-43.

41. МГСН-6.01-03. Бестраншейная прокладка коммуникаций с применением микротоннелепроходческих комплексов и реконструкция трубопроводов с применением специального оборудования. - М, 2004. - 72 с.

42. Мусхелишвили И.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. М., «Наука», 1966.

43. Осетрова О.В. Метод расчета труб, прокладываемых с примене нием бестраншейных технологий. Дис. ... канд. техн. наук. - Тула. ТулПИ 1999. - 128 с

44. Панкратенко А.Н. Строительство подземных выработок неглубокого заложения в слабых неустойчивых породах. Вестник «Современные проблемы шахтного и подземного строительства» выпуск 5, Донецк 2004г.

45. Покровский Н.М. Технология строительства подземных сооружений и шахт.-М., 1982.

46. Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте. Сб. трудов IV Междунар. Конф. 29-30 июня 1999 г. С.-Петербург, 1999. С. 197-201.

47. Протодьяконов Н.М. Давление горных пород и рудничное крепление. Ч.

1.

48. разработки месторождений минерального сырья Российской Федерации". 1-2 февраля 1999 г. Тул. Гос. Ун-т. - Тула, 1999. С. 77-79.

49. Рогачев A.A. Обоснование конструктивных параметров и режимов работы исполнительного органа управляемой прокалывающей установки / Дис. канд. техн. наук, Тула, 2007. - 211 с.

50. Родин И.В. Снимаемая нагрузка и горное давление. В сб.: «Исследования горного давления». Госгортехиздат, 1960.

51. Руппенейт К.В. Некоторые вопросы механики горных пород. - М.: Угле-техиздат, 1954. - 384с.

52. Рыбаков А.П. - Основы бестраншейных технологии. Москва, 2005г.

286с.

53. Савин Г.Н. Напряжения в упругой плоскости с бесконечным рядом равных вырезов. - «ДАН СССР», 1939.

54. Савин Г.Н. Распределение напряжений около отверстий. Киев, «Наукова Думка», 1968.

55. Саммаль A.C. Взаимодействие крепи подземных сооружений с упрочненным массивом пород// Механика подземных сооружений. - Тула: ТулПИ, 1986.-С. 72-80.

56. Саммаль A.C. Расчет многослойных подземных конструкций произвольного поперечного сечения, сооружаемых в сложных гидрогеологических ус-ловиях/Юсвоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях/ Материалы 3-го Международного симпозиума. - Сб. "Вопросы осушения и экология, специальные горные работы". -Белгород, 23 - 27 мая 1995 г. - Белгород, 1995. - С. 233 - 238.

57. Саммаль A.C., Князева C.B. Расчет многослойной обделки тонн еля, сооружаемого вблизи склона на действие собственного веса пород. // Известия Тул-ГУ. Серия Геомеханика. Механика подземных сооружений. Вып.2 - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. - С. 240 - 246.

58. Саммаль A.C., Фотиева H.H., Хренов С.И., Саммаль Т.Г. Прогноз снижения несущей способности некруговых обделок канализационных тоннелей мелкого заложения вследствие газовой коррозии бетона/ Известия ТулГУ. Серия «Геотехнология». Вып. 1. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. - С. 102 - 106.

59. Саммаль Т.Г. Напряженное состояние кольца переменной толщины, подкрепляющего отверстие в упругой весомой полуплоскости.

60. Саммаль Т.Г. Расчет крепи стволов с учетом изменения ее толщины по периметру поперечного сечения. Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. Сб. науч. трудов, ч. 1. . Тул. Гос. Ун-т. □ Тула, 2000. С. 109 -116.

61. Саммаль Т.Г. Расчет обделок коллекторных тоннелей с учетом

62. Саммаль Т.Г., Анциферова Л.Н., Петренко А.К. Расчет обделок круговых тоннелей, сооружаемых вблизи зданий с жестким фундаментом// Проблемы подземного строительства в XXI веке. Труды Международной конференции, Тула, Россия. 25 -26 апреля 2002 г. - Тула. - 2002. - С. 173 - 177.

63. Способ безтрапшейного восстановления безнапорных трубопроводов (варианты): пат. 2366850 Рос. Федерация; авторы и заявители Огер А.Д., Лазько Е.В.; патентообладатель ООО «Спецпромстрой».Тез. докладов Всероссийской научной конференции "Современные проблемы математики, механики, информатики" Тула, 15-17 февраля 2000 г. Тул. Гос. Ун-т. - Тула, 2000. С. 111-113.

64. Справочник физических свойств горных пород / Под ред. Мельникова Н.В., Ржевского В.В., Протодьяконова М.М. - М.: Недра, 1975.

65. Тоннели и метрополитены: Учебник для вузов. Храпов В.Г., Демешко Е.А., Наумов С.Н. и др. Под.ред. Храпова В.Г. М.: Транспорт, 1989 - 383с.

66. Фотиева H.H., Козлов А.Н. Расчет крепи параллельных выработок в сейсмических районах. - М.: Недра, 1992. - 231 с.

67. Фотиева H.H., Саммаль A.C. Расчет многослойной обделки некруговых гидротехнических туннелей /Технология и механизация горных работ. Сб. научн. трудов.- М.: Изд-во АГН, 1998.- С. 83 - 88.

68. Фотиева H.H., Саммаль A.C., Климов Ю.И. Расчет многослойных конструкций крепи горных выработок некругового поперечного сечения. /Вопросы разработки месторождений Дальнего Востока (Межвузовский сборник научн. трудов) - Владивосток, 1990.- С. 19 - 29.

69. Фотиева H.H., Саммаль Т.Г. Математическое моделирование взаимодействия бетонной обделки канализационного тоннеля, подвергающейся газовой коррозии, с массивохм грунта. Вестник Самарского гос.-техн. ун-та.- Сер. "Физико -математические науки", № 6. 1998. С. 148-149.

70. Фотиева H.H., Саммаль Т.Г. Оценка несущей способности обделок канализационных тоннелей мелкого заложения, подвергающихся газовой коррозии. Труды Междунар. конф. "Проблемы освоения подземного пространства", Тула 57 апреля 2000 г., Тул. Гос. Ун-т. Тула, 2000. С. 184 - 188.

71. Фотиева H.H., Саммаль Т.Г. Прогноз снижения несущей способности обделки кругового тоннеля вследствие локального уменьшения ее толщины, обусловленного коррозией бетона

72. Франкевич Ж.А. - Экономическое обоснование эффективных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей Дис. канд. экон. наук, Москва, 2009. - 132 с.

73. Цимбаревич П.М. Механика горных пород. -М.: Углетехиздат, 1948. -

184с.

74. Червов В.В. «Теория и практика создания пневматических молотов с переменной структурой мощности для реализации бестраншейных технологий прокладки коммуникаций» Дис. док. техн. наук, Новосибирск, 2009. - 289 с.

75. Шейнин В.И. Геомеханика в расчетах и проектировании мелкозаглуб-ленных подземных сооружений (особенности и проблемы) Основания, фундаменты и механика грунтов. -1993. -№ 3. - С. 24 - 27.

76. Шерман Г.И. К вопросу о напряженном состоянии весомой полуплоскости с двумя затрубленными круговыми отверстиями. - «Труды института Земли АН СССР», 1959.

77. Шерман Д.И. О напряжениях в плоской весомой среде с двумя одинаковыми симметрично расположенными круговыми отверстиями. - «Прикладная механика и математика», 1951.

78. Шерман Д.И. Об одном методе решения некоторых задач теории упругости для двухсвязных областей. - «ДАН СССР», 1947.

79. Шульженко С.Н. «Совершенствование организационно-технологических решений прокладки инженерных коммуникаций методом горизонтального направленного бурении» Дис. канд. тех. наук, Тула, 2004. - 136 с.

80. André P. Assis, PhD (ITA & Univ. Of Brasilia), Underground structures: The sensible solution to urban problems, 18th TAC conference 26-28 September 2004, Edmonton, Canada, 21 p.

81. Andrew G. Corkum, C. Derek Martin, Analysis of tunnel deformations in opalinus clay using a stress-dependent modulus model, Sea to Sky Geotechnique, 2006.

82. Andrew G. Corkum, C. Derek Martin, Analysis of tunnel deformations in opalinus clay using a stress-dependent modulus model, Sea to Sky Geotechnique, 2006.

83. Attewell, P.B. Farmer, I.W, 1974. Ground deformations resulting from shield tunneling in Lon don clay. Can. Geotech. J 11, pp 380 - 395.

84. Barton N. 1997, Pont Ventoux hydropower Project. Tunnel F2 Pont Ventoux, Assessment of geological conditions and required support for ch 2350-4000. Report to Nocon, 25 October, 1997.

85. Brian Lapos, Richard W. I. and more - Laboratory Measurements of Pulling Force and Ground Movement During Pipe Bursting, New Orleans, Louisiana, USA

86. David Neil Chapman, - ground movements associated with trenchless pipelaying operations. Doctoral thesis, Loughborough university, 1992

87. Griffith I.E., Aaldwin W.M. Failure theories for generally orthotrophic materials. - Development theory arid applied mechanics". -N.Y.: Plenium Press. 1963.

88. Jimmy TOyra, Stability of shallow seated constructions in Hard rock, Lulea university of Technology, Lulea, June 2004, 82p.

89. Massoud Palassi, Pooean Asadollahi, Development of plastic zone around underground excavations, Sea to sky Geotechnique, 2006.

90. Nguyln Quang Phich, Co hoc da, Ha Noi, 2006 - 400p.

91. Nguyen Quang Phich, et al. Using numerical method in calculation underground construction and mine, Ha Noi, 2007, - 230p.

92. Nguyen Quang Phich, Nguyen Van Manh, Do Ngoc Anh. Phurong phap so -Chuong trinh Plaxis 3D va UDEC, Ha Noi - 2002, -280p.

93. Nguyen Quang Phich, nnk. Nghien cuu cong nghe thi cong CTN giao thong do thi, Ha Noi 1/2003.

<v ______r r r > %

94. Nguyen Xuan Man. Tinh toan ket cau chong giir cong trinh ngam, Bai giang cao hoc, dai hoc Mo - Dia chat, Ha Noi, 1998 - 90p.

95. Hoi thao Phat trien cong nghe khoan kich ong ngam. Ha Noi: 18-03-2014;

96. Sang-Hwan Kim, model testing and analysis of interactions between tunnels in clay, Thesis doctor, University of Oxford, 1996, 242p

97. Schmitter, J.M, Farjeat, P.D, Canseco, A.H, 1981. Soft - ground tunneling in Mexico City. Proceedings of the 1981 Rapid Excavation and Tunneling conference, San Francisco, CA, pp 801 -812.

r r r

98. Vo Trong Hung. Toi mi hoa, tu dong hoa trong thiet ke tinh toan cong trinh

* r

ngam, bai giang cao hoc, dai hoc Mo - Dja chat, HaNoi, 1998 - 120p.

99. Wei - I Chou, Antonio Bobet, Predictions of ground deformations in shallow tunnels in clay - Tunnelling and underground space technology 17 - 2002, pp 3 -19.