Инженерно-геологический анализ вмещающих массивов перегонных тоннелей метрополитенов на основе методов непараметрической статистики тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.08, кандидат наук Романов, Дмитрий Александрович

• Романов, Дмитрий Александрович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Романов, Дмитрий Александрович

^ геологических ситуаций....................................................... 27

^^ 1.1.4. Количественные методы и методики оценки

свойств грунтов и состояния вмещающего массива..................... 37

1.2. Методы статистической обработки результатов испы-

ф таний грунтов............................................................ ....... 43

1.2.1. Статистическая оценка числа испытаний.............. 43

1.2.2. Статистическое разделение вмещающих массивов

на условно-однородные участки - основные грунтовые единицы ... 48

1.2.3. Статистическая обработка результатов испытаний для оценки нормативных и расчетных значений характеристик грунтов............................................................................ 53

1.3. Анализ инженерно-геологических рисков.................. 55

1.4. Выводы по главе.................................................. 57

2. СТАТИСТИЧЕСКОЕ ОЦЕНИВАНИЕ ГРУНТОВ И ГРУНТОВЫХ МАССИВОВ ПО ТРАССАМ ПЕРЕГОННЫХ ТОННЕ-

• ЛЕЙ МЕТРОПОЛИТЕНОВ................................................... 60

2.1. Объемы выборочных испытаний.............................. 60

2.1.1. Проверка случайности исходной информации о

ф свойствах грунтов и грунтовых массивов................................. 61

2.1.2. Коррекция объемов выборочных испытаний в малых выборках.................................................................... 67

2.1.2.1. Вычисление статистик выборки.................... 67

2.1.2.2. Непараметрическая отбраковка ошибок......... 70

2.1.2.3. Непараметрическая оценка минимального объема выборки...................................................................... 70

2.1.2.4. Предварительная оценка закона выборочного распределения и достоверность использования гипотезы нормальности (Н0) для малых выборок............................................... 72

2.1.2.5. Тиражирование выборок............................. 83

2.2. Непараметрическая оценка плотности распределения выборочных испытаний свойств грунтов и грунтовых массивов .... 98

2.3. Непараметрическое разделение вмещающих массивов

на однородные расчетные геологические элементы (РГЭ)........................106

2.4. Систематические погрешности выборочных испытаний 115

2.5. Выводы по главе......................................................122

3. ПРЕССИОМЕТРИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ..........................................128

3.1. Общие сведения......................................................................................................128

3.2. Классификация прессиометрических методов..........................130

3.3. Требования к прессиометрическим зондам..................................133

3.4. Методика прессиометрических испытаний..................................133

3.5. Теоретические положения, используемые при обработке данных прессиометрических испытаний..............................................................137

^^ 3.6. Особенности прессиометрических испытаний трещиноватых скальных грунтов..............................................................................................................154

3.7. Выводы по главе....................................................................................................159

ф 4. РЕАЛИЗАЦИЯ НЕПАРАМЕТРИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ИН-

ЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ВМЕЩАЮЩИХ МАССИВОВ ПЕРЕГОННЫХ ТОННЕЛЕЙ ЕКАТЕРИНБУРГСКОГО

И ЧЕЛЯБИНСКОГО МЕТРОПОЛИТЕНОВ................................................................163

4.1. Критерии выбора решений............................................................................163

4.2. Инженерно-геологические риски при строительстве перегонных тоннелей..........................................................................................................................169

4.3. К обоснованию инженерных решений по строительству перегонных тоннелей в условиях высокой нестабильности вмещающих грунтов 172

4.3.1. Обоснование стратегии строительства перегонных

__тоннелей....................................................................................................................................................172

W 4.3.2. Обоснование тактических и локальных технических решений 176

4.4. Выводы по главе.......................................................201

ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................................................................206

М БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ УКАЗАТЕЛЬ......................................................208

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Инженерно-геологический анализ вмещающих массивов перегонных тоннелей метрополитенов на основе методов непараметрической статистики»

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Нормативы и правила инженерных изысканий, стандартные методы испытаний и статистического оценивания грунтов, описанные в специальной, научной и учебной литературе, отражают высокую степень изученности проблемы получения исходной инженерно-геологической информации. Между тем выполнение требований действующих нормативных документов в части установления категории инженерно-геологических условий и объема изысканий, методов определения свойств грунтов и статистического оценивания результатов выборочных испытаний не исключает возникновение аварийности и осложнений горностроительных работ. Об этом убедительно свидетельствует накопленный опыт строительства перегонных тоннелей Екатеринбургского и Челябинского метрополитенов.

Несовершенство действующих нормативных документов объясняется тем, что теоретическую базу статистического оценивания грунтовых массивов и свойств грунтов составляют нормальный и логнормальный законы распределения, реализующие выборочные испытания. Такой подход не гарантирует истинность получаемых результатов и не отвечает современной прикладной статистике, основной составляющей которой являются непараметрические методы статистического оценивания. Последние обладают несомненными достоинствами: высокой эффективностью, независимостью от вида распределений, надежностью для малых (объемами от 5 до 30 вариант) выборок. В целях инженерно-геологической схематизации грунтовых массивов, эффективная непараметрическая проверка гипотез может быть выполнена в полностью автоматизированном режиме. Таким образом, тема диссертации, направленная на коррекцию и совершенствование инженерно-геологического анализа вмещающих массивов перегонных тоннелей метрополитенов на основе методов непараметрической статистики свыходом на

количественные оценки инженерно-геологических рисков, является весьма актуальной.

Объект исследований - перегонные тоннели метрополитенов гг. Екатеринбурга и Челябинска

Предмет исследования - методы статистического оценивания вмещающих массивов перегонных тоннелей метрополитенов.

Цель диссертации - коррекция и совершенствование инженерно-геологического анализа перегонных тоннелей метрополитенов в условиях нестабильности вмещающих массивов на основе методов непараметрической статистики.

Основная идея диссертации - повышение надежности инженерно-геологического анализа перегонных тоннелей на основе методов непараметрической статистики с последующим имитационным моделированием инженерно-геологических рисков и обоснование решений по строительству перегонных тоннелей с учетом инженерно-геологических рисков.

Основные задачи диссертации:

1 - разработка методов повышения надежности информации по малым объемам выборок;

2 - исследование эффективности методов непараметрической статистики для оценки вмещающих массивов перегонных тоннелей метрополитенов и свойств грунтов, формирование комплекса из эффективных непараметрических методов, повышающих надежность инженерно-геологического анализа;

3 - совершенствование методов оценки инженерно-геологической рисков, сопровождающих проектирование и строительство перегонных тоннелей;

4 - обоснование стратегических, тактических и локальных схем строительства перегонных тоннелей (на примерах Екатеринбургского и Челя-

бинского метрополитенов) в условиях высокой нестабильности вмещающих массивов.

Методы исследований. При выполнении работы использовались: обобщение результатов ранее выполненных работ; экспериментальные исследования свойств грунтов; вероятностно-статистическое оценивание вмещающих массивов; имитационное и численное моделирование; технико-экономическое обоснование технических решений с учетом инженерно-геологических рисков.

Защищаемые научные положения:

1. Повышение надежности инженерно-геологического оценивания вмещающих массивов перегонных тоннелей и инженерно-геологических рисков обеспечивает реализация вычислительного комплекса, формируемого из известных и разработанных непараметрических методов, предусматривающего их сопоставление с методами, основанными на постулате нормальности распределений выборок.

2. Определение механических характеристик грунтовых массивов по данным скважинной прессиометрии следует выполнять дифференциальным методом по схеме, позволяющей повысить точность и оперативность получаемой информации: сглаживание экспериментальных точек прессиометрической кривой «смещения - давление» кубичным полиномом - вычисление производных смещений по давлению в сглаженных точках - вычисление и линеаризация отношения сглаженных смещений и производной смещений - нахождение механических характеристик методом наименьших квадратов - тиражирование парной выборки - ранговая корреляция - определение .статистик по протиражированной информации.

Достоверность защищаемых научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: экспериментальными исследованиями; вероятностно-статистическим анализом с использованием современных методов

прикладной статистики; тиражированием малых выборок, сопоставлением с результатами инженерно-геологических исследований прошлых лет; реализацией в проектах строительства перегонных тоннелей.

Научная новизна результатов исследований:

1. Установлена целесообразность и необходимость коррекции существующих нормативных методов статистического оценивания свойств грунтовых массивов и грунтов, оперирующих малыми выборками (объемом от 3 до 30 компонентов) и постулирующими нормальность или логнормальность выборочной информации.

2. Доказаны результативность и преимущества проекционного метода определения плотности распределений малых выборок с использованием разложений в ряд Грамма-Шарлье по сравнению с нормальным распределением.

3. Доказана эффективность тиражирования (методы «Bootstrep» и «Jacknife») малых выборок, полученных по результатам испытаний свойств грунтовых массивов и грунтов, включающего предлагаемую процедуру генерации результатов выборочных испытаний рядами Грамма-Шарлье и Эджвуорта.

4. Разработан вариант дифференциального метода оценивания механических свойств грунтовых массивов с реализацией принципа тиражирования по данным скважинных прессиометрических испытаний.

5. Разработаны критерии и модели обоснования проектных и управленческих решений по строительству перегонных тоннелей метрополитенов с учетом риска, определяемого методами непараметрической статистики, в т. ч. методика, синтезирующая 3 D методы конечных элементов и Монте-Карло.

Практическая значимость работы состоит: в разработке пакета из 17 программ, обеспечивающих полную сопоставительность предлагаемых непараметрических и существующих параметрических методов статиста-

ческого оценивания, а также имитационных моделей стратегических, тактических, локальных проектных и управленческих решений по проектированию и строительству перегонных тоннелей метрополитенов в условиях высокой нестабильности вмещающих массивов.

Реализация результатов работы. Материалы исследования использовались при проектировании и строительстве пускового участка первой линии Челябинского метрополитена (МУП «Челябметротрансстрой») и могут быть переданы проектным и производственным организациям Екатеринбурга и Челябинска ОАО «Уралгипротранс» и ОАО «Челябинскдор-транспроект», ЕМУП «УЗПС МЕТРО», ООО «Метрострой - ПТС» (г. Екатеринбург), МУП «Челябметротрансстрой», ООО «Спецподземстрой» (г. Екатеринбург). Пакет прикладных программ будет использоваться в учебном процессе.

Личный вклад автора диссертации заключается в сборе и обобщении материалов, постановке задач исследований, проведении экспериментов, выполнении научных исследований, обосновании и формулировании научных положений, выводов и рекомендаций диссертации.

Апробация работы. Содержание и основные результаты исследований обсуждались на семинарах Уральского отделения Тоннельной ассоциации России (2010, 2011, 2012 гг., г. Екатеринбург), семинарах кафедры шахтного строительства УГГУ (2009, 2010, 2011 гг., г. Екатеринбург), Международных конференциях «Современная механизация работ при строительстве тоннелей и освоении подземного пространства крупных городов» (2009 г., г. Москва), Проектирование, строительство и эксплуатация комплексов подземных сооружений (2010, 2013 гг., г. Екатеринбург), Уральской горнопромышленной декаде (2009, 2010, 2012,2013 гг., г. Екатеринбург).

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в девяти работах, в т. ч. в трех работах в изданиях, внесенных в список ВАК России.

Структура и объем работы. Диссертация включает общую характеристику работы, четыре главы, заключение, библиографический указатель из 112 наименований. Объем диссертации - 216 страниц компьютерного текста (14 кегль, шрифт «Times New Roman»), 71 таблиц, 75 рисунков, библиографический указатель из 112 источников.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ИЗУЧЕННОСТИ МЕТОДОВ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ГОРОДСКИХ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ

1.1. Краткий обзор методов получения исходной информации о состоянии вмещающих массивов

Необходимая исходная информация о вмещающих массивах и характеристиках горных пород (в дальнейшем грунтов*) вследствие разнообразия горнотехнических объектов по отраслевой принадлежности, назначению, объемно-планировочным, конструктивно-технологическим решениям и условиям размещения в подземном пространстве и др. нормируется в многочисленных нормативных документах. В действующих стандартах, сводах правил, инструкциях и т. п. документах по оценке состояния подземных объектов [18, 48, 83, 85 - 88, 90] состав и характер получения исходной информации нормируются по стадиям разработки проектной документации, строительства и эксплуатации подземных сооружений. Акцент в настоящей работе в соответствии с тематикой диссертации сделан на изучении стадий разработки проекта (этапы: технико-экономическое обоснование, ТЭО; технический проект, ТП; рабочая документация, РД) и строительства метрополитенов [87].

Нормативные документы и специальные методики, регламентирующие инженерно-геологическую оценку вмещающего массива и физических свойств грунтов перегонных тоннелей метрополитенов, целесообразно подразделить на три группы:

* Грунт (по ГОСТ 3 50544-93) - любая горная порода, залегающая преимущественно в пределах выветривания и являющаяся объектом инженерно-строительной деятельности человека.

1 - определение «Геотехнических категорий объекта строительства (ГКОС)» и «Категорий сложности инженерно-геологических условий», проектируемых объектов;

2 - качественные оценки инженерно-геологических ситуаций;

3 - количественные методы и методики оценки свойств грунтов и состояния вмещающего массива.

1.1.1. Геотехнические категории объекта строительства (ГКОС).

Категории сложности инженерно-геологических условий

Понятие «Геотехническая категория объекта строительства*» совмещает «в едином подходе к проектированию и строительству сложности и ответственности объекта строительства и сложности инженерно-геологических условий площадки строительства» (ГКОС) [32].

В СНиП 11-02-96, СП 11-05-97, ВСН 190-78 [85, 87, 18] установлены положения, необходимые для реализации принципов ГКОС, в т. ч. приведена таблица (табл. 1.1), характеризующая три категории сложности инженерно-геологических условий: простые, средней сложности, сложные.

В работе [32] указываются недостатки этой таблицы применительно к построению ГКОС:

- категории сложности инженерно-геологических условий определяют только сложность изучения исследуемой территории и необходимость выполнения изыскательских работ различного состава;

- табл. 1.1 не содержит количественных показателей, которые могли бы использоваться при проектировании.

Это понятие введено в «Еврокоде 7» 1997 г., разработанным представителями 11-и европейских стран.

Таблица 1.1

Категории сложности инженерно-геологических условий

Факторы

I (простая)

П (средней сложности)

Ш (сложная)

1

3

Геоморфологические условия

Площадка (участок) в пределах одного геоморфологического элемента. Поверхность горизонтальная, нерас-членённая

Площадка (участок) в пределах нескольких геоморфологических элементов одного генезиса. Поверхность наклонная, слабо расчленённая

Площадка (участок) в пределах нескольких геоморфологических элементов разного генезиса Поверхность сильно расчленённая

я « 5 о о ч

« о> Он

о

8

0 «

)Ы о 8 « ч о

1 г 1 5

о ч о

я

д

<и

Он й 57 и о

О зк

п к

« 5

Он

о о о

к

о

и

I

и

и

Не более двух различных по литологии слоев, залегающих горизонтально или слабо наклонно (уклон не более 0,1). Мощность выдержана по простиранию. Незначительная степень неоднородности слоев по показателям

свойств грунтов, закономерно изменяющихся в плане и по глубине. Скальные грунты залегают с поверхности или перекрыты маломощным слоем нескальных грунтов

Не более четырёх различных по литологии слоев, залегающих наклонно или с выклиниванием. Мощность изменяется закономерно. Существенное изменение характеристик свойств грунтов в плане или по глубине. Скальные грунты имеют неровную кровлю и перекрыты нескальными грунтами

Более четырёх различных по литологии слоев. Мощность резко изменяется. Линзо-видное залегание слоев. Значительная степень неоднородности по показателям

свойств грунтов, изменяющихся в плане или по глубине. Скальные грунты имеют сильно расчлененную кровлю и перекрыты нескальными грунтами. Имеются разломы разного порядка

>к и и (Г

ч о

к и о

_ ч Я о м р я

и

о

Он

& I

О 4)

« К

и

о ч

<и О"

л ° о «

о

(и (Г

к

и о ч о <и и

о „

& 3 3 «

к и и О

к «

к §

ч

м

о И о

Подземные воды отсутствуют или имеется один выдержанный горизонт подземных вод с однородным химическим составом

Два и более выдержанных горизонтов подземных вод, местами с неоднородным химическим составом или обладающих напором и содержащих загрязнение

Горизонты подземных вод не выдержаны по простиранию и мощности, с неоднородным химическим составом или разнообразным загрязнением. Местами сложное чередование водоносных и водоупорных пород. Напоры подземных вод и их гидравлическая связь изменяются по простиранию

о я л ч

6

О §

_ и

-о я

8 3

& I

° Э

Й-3

5 «

рЬ я

□ я с

и Й

И 5

Он

о

к о

« 5

о х

Ч I § Й

Я

Отсутствуют

Имеют ограниченное распространение и (или) не оказывают существенного влияния на выбор проектных решений, строительство и эксплуатацию объектов

Имеют широкое распространение и (или) оказывают решающее влияние на выбор проектных решений, строительство и эксплуатацию объектов

" сЬ ч

со

Л

Я §

о" «

& Н

1-н О «

а>

щ ч Я о

^ I

У $ к и

5- «

Я о,

Я -вн о

о

1=5 О <и

(-1

о

¡я

я § «

£ §

>> <о Л о, 2 ° 8 >я о

Я 8 * £

Я я Я и

Отсутствуют

Имеют ограниченное распространение и (или) не оказывают существенного влияния на выбор проектных решений, строительство и эксплуатацию объектов

Имеют широкое распространение и (или) оказывают решающее влияние на выбор проектных решений, строительство и эксплуатацию объектов

I о

>Я о

и о Ч О

СО м

о ¡3 ш

<и

я я

<и и о

в

(и

Е—1

=Я Я

о, о н я

е<

Он

<и н

Л

я я

и

Незначительные и могут не учитываться при инженерно-геологических изысканиях и проектировании

Не оказывают существенного влияния на выбор проектных решений и проведение инженерно-геологических изысканий

Оказывают существенное влияние на выбор проектных решений и осложняют производство инженерно-геологических изысканий в части увеличения их состава и объемов работ_

Примечание. Категорию сложности инженерно-геологических условий следует устанавливать, как правило, по совокупности факторов, указанных в табл. 1.1 для соответствующей категории. Если какой-либо отдельный фактор относится к более высокой категории сложности и является определяющим при разработке основных строительных решений, то сложность условий следует устанавливать по этому фактору.

В этом случае следует увеличивать объемы или дополнительно предусматривать только те виды работ, которые необходимы для выяснения влияния на проектируемые сооружения именно этого фактора.

Усовершенствованные материалы для оценки категорий сложности инженерно-геологических условий, разработанные в [32], удовлетворяющие требованиям проектировщиков и строителей, представлены в табл. 1.2. В табл. 1.3

[32] приводятся категории сложности устройства оснований, фундаментов и подземных сооружений городского назначения.

Геотехнические категории объектов строительства с учетом данных табл. 1.2 и 1.3 определяются по табл. 1.4.

Таблица 1.2

Категории сложности инженерно-геологических условий

Фак- Категории сложности

торы I (простая) П (средней сложности) Ш (сложная)

1 2 3 4

Геоморфологические условия Площадка (участок) в пределах одного геоморфологического элемента. Поверхность горизонтальная, нерасчленённая. Площадка (участок) в пределах нескольких геоморфологических элементов одного генезиса. Поверхность наклонная, слабо расчленённая. Площадка _ (участок) в пределах нескольких геоморфологических элементов разного генезиса. Поверхность сильно расчленённая.

Геологические Не более двух различных по литологии слоев, практически горизонтальных (уклон < 0,05). Скальные грунты залегают с поверхности или перекрыты нескальными грунтами небольшой мощностью (10 - 15 м) Не более четырёх по литологии слоев, уклон слоев < 0,1; толщина слоев изменяется закономерно; скальные грунты имеют неровную кровлю и перекрыты нескальными грунтами Многослойное (более 4 слоев) напластование грунтов с резко изменяющейся толщиной и линзовидным залеганием; скальные грунты имеют сильно расчлененную кровлю и перекрыты нескальными грунтами. Имеются раз ломы разного порядка

Геотехнические В пределах каждого слоя грунты однородны по свойствам, Ес р > 20МПа; а=Етах/Етт<2. Сопротивление конуса при статистическом зондировании для слоев песчаных грунтов £/>10; глинистых - q>A В пределах слоев грунты неоднородны по свойствам, 5<£сР<20 МПа; 2<а<4. Сопротивление конуса при статистическом зондировании для слоев песчаных грунтов 5<д<10; глинистых - 1<д<4 Значительная неоднородность показателей свойств в плане и по глубине £ср<5МПа; а< 4. Сопротивление конуса при статическом зондировании для слоев песчаных грунтов д<5; глинистых -д< 1

Гидрогеологические Подземные воды отсутствуют или имеется один выдержанный горизонт, подземные воды имеют однородный химический состав Два и более выдержанных горизонтов подземных вод, подземные воды имеют неоднородный химический состав Сложное- чередование водоносных и водоупорных пород, напоры подземных вод и их гидравлическая связь изменяются по простиранию, химический состав и загрязненность вод различны

1 2 3 4

Природные и техногенные процессы Отсутствуют Локальные очаги неблагоприятных и техногенных процессов, потенциальная опасность проявления карстовых и карстово-суффозионных процессов Широкое распространение неблагоприятных природных и техногенных процессов, оказывающих решающее влияние на выбор проектных решений, строительство и эксплуатацию

Специфические и структурно-неустойчивые грунты Специфические грунты отсутствуют. Отсутствуют прослои и линзы с £ср<5МПа Отдельные слои сложены специфическими или структурно-неустойчивыми грунтами Преобладают слои специфических или структурно-неустойчивых грунтов, оказывающих решающее влияние на выбор проектных решений, строительство и эксплуатацию

Таблица 1.3

Категории сложности устройства оснований, фундаментов и подземных сооружений городского назначения

I - простая II - средней сложности III - сложная

1 2 3

Глубина котлована не превышает 5 м Глубина котлована в пределах 5 - 12 м Глубина котлована более 12 м

Простейшие крепления бортов котлована Консольная, распорная и другие ограждающие конструкции бортов котлована • Ограждающие конструкции: с анкерами, многоярусная; ограждающая конструкция является несущей для верхнего строения; строительство «сверху - вниз»

Осуществляется поверхностный отвод подземных вод (верховодки) Осуществляется водопо-нижение иглофильтро-выми установками; применяются проти-вофильтрационные конструкции, построечный дренаж Уровень подземных вод выше отметки дна котлована; осуществляется сложная система откачки подземных вод, снятие напора в подземных водах и сложная система постоянного дренажа

1 2 3

Используются фундаменты на естественном основании (плоские), свайные фундаменты длиной до 8 м Используются плоские фундаменты на преобразованном основании (уплотнение, закрепление и др.), свайные фундаменты длиной до 15 м, плитные железобетонные фундаменты Используются свайные фундаменты длиной более 15 м, свайно- плитные железобетонные фундаменты

В пределах контура здания (сооружения) коэффициент изменчивости нагрузок не превышает 1,2 Коэффициент изменчивости нагрузок в пределах контура здания (сооружения) 1,2- 1,4 Коэффициент изменчивости нагрузок в пределах контура здания (сооружения) более 1,4

В зоне влияния строящегося здания (реконструкции) отсутствуют существующие здания или сооружения и магистральные коммуникации В зоне влияния строящегося здания (конструкции) присутствуют существующие здания или сооружения и магистральные коммуникации на расстоянии более 5 м Близкое, менее 5 м, расположение существующих зданий или сооружений и магистральных коммуникаций

Таблица 1.4

Геотехнические категории объектов строительства

Категории сложности Категории сложности устройства оснований,

инженерно-геологических фундаментов и подземных сооружений

условии городского назначения (табл. 1.3)

(табл. 1.2) I II III

I 1 1 2

II 1 2 3

III 2 3 3

Например, установлены I категория сложности инженерно-геологических условий и III категория сложности устройства оснований, фундаментов и подземных сооружений городского назначения. Этим категориям сложности соответствует согласно табл. 1.4 (первая строка, третий столбец) вторая геотехническая категория объектов строительства.

По результатам сбора, обработки и анализа материалов изысканий прошлых лет, опыта предшествующего строительства, геофизических исследований*, инженерно-геологических аналогий и др. формулируется рабочая гипотеза об инженерно-геологических условиях исследуемой территории и устанавливается категория сложности этих условий (табл. 1.1), либо геотехническая категория объектов строительства (табл. 1.4). Возможность использования материалов изысканий прошлых лет в связи с давностью их получения (если от окончания изысканий до начала проектирования прошло более 2-3 лет) следует устанавливать с учетом происшедших изменений, выявляемых по результатам рекогносцировочного обследования исследуемой территории, которое выполняется до разработки программы инженерно-геологических изысканий на объекте строительства.

Исходная информация, полученная на этапе разработки предпроектной документации, используются для обоснования стратегических технических решений в составе ТЭО по строительству метрополитена и служит основанием для разработки программ инженерных изысканий последующих этапов проектирования ТП и РД (если имеющийся комплекс исходных данных не достаточен для последующего проектирования) с учетом рекомендаций [18, 48, 83, 85 - 88, 90] . Основным способом изысканий на этих стадиях проектирования является бурение разведочных скважин с отбором керна ненарушенной структуры. Расстояния между разведочными скважинами по трассе линии принимаются [90] по табл. 1.5.

* СП 11-05-97, часть VI, п. 4.2: «При изысканиях для разработки предпроектной документации на больших площадях (трассах значительной протяженности), в районах с развитием опасных инженерно-геологических процессов и в особых условиях (шельф, подрабатываемые и урбанизированные территории), а также при мониторинге возможных изменений геологической, геокриологической и экологической обстановки геофизические исследования рекомендуется выполнять в составе первоочередных работ».

Расстояние между разведочными скважинами [90]

Категория сложности Примерное расстояние между скважинами, м, по трассе линии

заложение линии

глубокое мелкое, способ строительства

открытый закрытый

Простая 120-150 100-120 70-90

Средней сложности 80 - 120 70-100 '40 - 70

Сложная 40-80 40-70 менее 40

Данные табл. 1.5 уместно сопоставить с нормируемым числом разведочных скважин на 1 км линии метрополитена (перегонного тоннеля), указанным в «Инструкции по инженерно-геологическим изысканиям для проектирования и строительства метрополитенов, горных и железнодорожных тоннелей» ВСН 190-78 [18], - документом, утвержденным Мйнтрансстро-ем СССР в 1978 г. (табл. 1.6).

Таблица 1.6

Число разведочных скважин на 1 км линии по этапам проектирования

Число скважин на 1 км линии

Категория сложности заложение линии

глубокое мелкое

Этап: «Технико-экономическое обоснование»

Простая 2-3 3-4

Средней сложности 4-5 5-7

Сложная 6-7 8-10

Этап «Технический проект»

Простая До ю 8-10

Средней сложности До 20 10-20

Сложная Не ограничивается 20-50

Этап «Рабочие чертежи»

Простая ДоЗ До 5

Средней сложности До 7 До ю

Сложная До 15 До 20

Примечание. Число разведочных скважин устанавливается в дополнение к пробуренным на предыдущих стадиях.

Сопоставление материалов табл. 1.5 и 1.6 отражает некую неопределенность, заложенную в \86\. Воспринимая рекомендации СП 35-105-

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Романов, Дмитрий Александрович, 2013 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ УКАЗАТЕЛЬ

1. Авершин С. Г. Сдвижение горных пород при подземных разработках. М.: Углетехиздат, 1947. 36 с.

2. Айвазян С. А., Мхитарян В. С. Теория вероятностей и прикладная статистика. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001.

3. Антонов А. В. Системный анализ. М.: Высшая школа, 2004. 453 с.

4. Бенявски 3. Управление горным давлением. М.: Мир, 1990. 254 с.

5. Бешелев С. Д., Гуревич Ф. Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. М.: Статистика, 1980. 263 с.

6. Бойко Ф. А. Исследования экономической эффективности и оценки скоростной проходки перегонных тоннелей метрополитенов // ГИАБ, 2008. С. 122- 126.

7. Большее Л. Н., Смирнов Н. В. Таблицы математической статистики. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983. 416 с.

8. Бондарик Г. К., Коренева С. Я., Тер-Мартиросян В. Г. Применение прессиометра ИГП-21 при изучении механических свойств песчано-глинистых смесей / Прессиометрические методы исследований грунтов. Свердловск, 1971. С. 70 - 75.

9. Бронштейн М. И., Тарасова И. В. Методы определения углов внутреннего трения и сцепления по дилатометрическим испытаниям / Прессиометрические методы исследований грунтов. Свердловск, 1971. С. 58 -64.

10. Бугров А. К., Шилин В. Г. Определение вероятностных характеристик активного давления грунта методом Монте-Карло // Реконструкция

городов и геотехническое строительство. 2002. № 5 (Интернет-журнал http://www.georec.spb.ru/mag/2002n5/index.htm).

11. Бугров А. К., Шилин В. Г. Расчет надежности по осадке упруго-пластического основания методом статистических испытаний // Реконструкция городов и геотехническое строительство. 2000. № 3 (Интернет-журнал http://www.georec.spb.ru/mag/2000n3/index.htm).

12. Булычев Н. С. Механика подземных сооружений. М.: Недра, 1994. 382 с.

13. Вальд А., Волфовиц Я. (Wald А., Wolfowitz J.). On a test whether two samples are from the some populations. AMS, 1940. 11. P. 147 - 162.

14. Вентцель E. С. Исследование операций: задачи, принципы, методология. М.: Наука, 1988. 208 с.

15. Вентцель Е. С. Теория вероятностей. М.: Высшая школа, 1998. 576 с.

16. Витке В. Механика скальных пород. М.: Недра, 1990. 439 с.

17. Волков М. Н., Половов Б. Д., Романов Д. А. Непараметрическая оценка физико-технических свойств грунтов на стадии проектирования городских подземных сооружений. ГИАБ. Строительная геотехнология. Отдельный выпуск 6. 2010. С. 112 - 123.

18. ВСН 190-78. Инструкция по инженерно-геологическим изысканиям для проектирования и строительства метрополитенов, горных железнодорожных и автодорожных тоннелей. М.: Минтрансстрой, 1978. 23 с.

19. Газиев Э. Г. Механика скальных пород в строительстве. М. : Стройиздат, 1973. 177 с.

20. Гальянов А. В., Гордеев В. А. Применение вероятностных схем к задачам из практики горного дела. Екатеринбург: 2005. 157 с.

21. Ганджумян Р. А. Математическая статистика в разведочном бурении. М.: Недра, 1990. 218 с.

22. Гмурман В. Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике. М.: Высшая школа, 1998. 400 с.

23. Гордеев В. А. Основы теории ошибок измерений / Робастовое оценивание и непараметрические методы. Екатеринбург: УГГГА, 2000. С. 172 - 177.

24. ГОСТ 20276-99. Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости.

25. ГОСТ 20522-96. Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний. М.: МНТКС, 1996. 23 с.

26. ГОСТ 25100-95. Грунты, классификация. М.: 1996.

26.1. ГОСТ Р 54500.3.1-2011. Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения. Дополнение 1. Трансформирование распределений с использованием метода Монте-Карло. М.: Стандартинформ, 2012. 76 с. (дата актуализации 01.08.2013).

27. Деврой Л., Дьерфи Л. Непараметрическая оценка плотности. Ы -подход / Проекционная оценка с рядом Эрмита. М.: Мир, 1988. С. 297 -322.

28. Дзюбенко Л. Ф., Яненко А. П. О некоторых проблемах при анализе безопасности гидротехнических сооружений неэнергетических объектов // Известия вузов. Строительство. 2012. № 1. С. 63 - 71.

29. Дривинг А. Я. К определению числовых характеристик надежности конструкций с чисто экономической ответственностью / Проблемы надежности в строительной механике. Вильнюс: Изд. РИНТИП, 1968.

30. Ермолаев Н. Н., Михеев В. В. Надежность оснований сооружений. Л.: Стройиздат. Ленинградское отделение, 1976. 152 с.

30.1. Жидков О. Н., Лушниклв В. В., Швец В. Б. Прочностные испытания грунтов в скважинах установкой (прессиометром) поступательного сдвига / Научно-техническое совещание «Прессиометрические методы ис-

следования грунтов». Свердловск: УПИ им. С. М. Кирова, УралТИСИЗ, 1971. С. 76-82.

31. Закс JI. Статистическое оценивание. М.: Статистика, 1976. 598 с.

32. Ильичев В. А., Петрухин В. П., Михеев В. В., Трофименков Ю. Г., Мариупольский JI. Г. О «Геотехнической категории объекта строительства» // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2003. № 1. С. 20 - 24.

33. Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости. Л.: ВНИМИ, 1971. 187 с.

34. Каждан А. Б., Гуськов О. И. Математические методы в геологии. М. Недра, 1990. 251 с.

35. Карташев Ю. М., Матвеев Б. В., Михеев Г. П., Фадеев А. Б. Прочность и деформируемость горных пород, М.: Недра, 1979. 269 с.

36. Каспарьян Э. В., Козырев А. А., Иофис М. А., Макаров А. Б. Геомеханика. М.: Высшая школа, 2006. 503 с.

37. Кацауров И. Н. Механика горных пород. М.: Недра, 1981. 161 с.

38. Кенуй М. (Quenouille М.). Approximate tests of correlation in time series // J. Roy. Statist., 1949. Soc. Ser В. 11. P. 18 - 84.

39. Кобзарь А. И. Прикладная математическая статистика. M.: Физ-матлит, 2006. 238 с.

40. Корнилков М. В., Половов Б. Д., Романов Д. А. Критерии системы выбора решений по строительству городских подземных сооружений // ГИАБ. Строительная геотехнология. Отдельный выпуск 6. 2010. С. 42 - 52.

41. Крамер Г. Математические методы статистики / Ортогональное разложение, основанное на нормальном распределении. М.: Мир, 1975. С. 246 - 256.

42. Крук Ю. Е. Отечественное метростроение на границе тысячелетий // Подземное пространство мира. 2001. № 1 - 2. С. 3 - 5.

43. Лагутин М. Б. Наглядная математическая статистика. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. 472 с.

44. Лиманов Ю. А. Метрополитены. М.: Транспорт, 1971. 359 с.

45. Ломтадзе В. Д. Физико-механические свойства горных пород. Методы лабораторных исследований. Л.: Недра, 1990. 328 с.

46. Лычев А. С. Представление статистической информации для расчетов надежности элементов строительных систем // Известия вузов. 2001. №5. С. 17-21.

47. Мартынов Г. В. Критерии омега - квадрат. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1978. 80 с.

48. МГСН 2.07-01. Основания, фундаменты и подземные сооружения / Инженерные изыскания. М.: Москомархитектура, 2003. С. 6-8.

49. Методика определения размера вреда, который может быть причинен жизни, здоровью физических лиц, имуществу физических и юридических лиц и результов аварии СГТС / http://pozhproekt.ru/nsis/Norm/Prikaz /2007/528_143(07).

50. Методические рекомендации по определению деформационных и прочностных характеристик глинистых пород методом прессиометрии. М.: ВСЕГИНГЕО, 1971.

51. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования (утвержденные Госстроем России, Минэкономики РФ, Минфином РФ, Госкомпромом России 31.03.94 № 7 - 12/47). М.: НПКВЦ «Теринвест», 1994. 80 с.

52. Методы инженерно-геологического изучения трещиноватости горных пород. М.: Энергия, 1969. С. 170 - 182.

53. Михайлов Д. В., Половов Б. Д. Имитационное моделирование в геомеханике с использованием облачных технологий / Международная научно-практическая конференция «Уральская горная школа - регионам»

г. Екатеринбург, 16-25 апреля 2012 г. (Уральская горнопромышленная декада, г. Екатеринбург, 16-25 апреля 2012 г.): Сборник докладов. Уральский государственный горный университет. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2012. С. 285,286.

54. Мучкин С. В. Опыт проведения и крепления Новосибирского метрополитена // ГИАБ. 2008. Семинар 18. С. 339 - 346.

55. Новицкий П. В. Основы информационной теории измерительных устройств. Л.: Энергия, 1968. 248 с.

56. Орлов А. И. Прикладная статистика. М.: Издательство «Экзамен», 2006. 671 с.

57. Половов Б. Д. Анализ изменчивости физико-технических свойств массива горных пород и оценка уровней геомеханического риска при строительстве городских подземных сооружений // Уральское, горное обозрение, 1998. № 3 - 4. С. 158 - 170.

58. Половов Б. Д. Совершенствование метода статистических испытаний при решении геомеханических и технико-экономических задач освоения подземного пространства // Известия ТулГУ. Серия «Геомеханика. Механика подземных сооружений». Вып. 3. Тула: Издательство ТулГУ, 2005. С. 119-126.

59. Половов Б. Д., Волков М. Н. Имитационная геомеханика // Известия Уральской государственной горно-геологической академии. Вып. 14. 2002. С. 107- 123.

60. Половов Б. Д., Корнилков М. В., Поддубный В. В., Борисов В. А. Запрудин А. Г. Обоснование инженерных решений по эффективному освоению подземного пространства крупнейших и крупных городов Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2008. 377 с.

61. Половов Б. Д., Корнилков М. В., Романов Д. А., Бизюков А. П., Строев Ю. М., Кагелев В. Г., Дозорец Ю. И., Запрудин. Обоснование эф-

фективных решений по строительству сооружений Екатеринбургского и Челябинского метрополитенов / Международная научно-техническая конференция «Современная механизация работ при строительстве тоннелей и освоении подземного пространства крупных городов». Москва 20 октября 2009 г. М.: ТАР, 2009. С. 34-45.

62. Половов Б. Д., Волков М. Н., Зубков А. П., Романов Д. А. Методика статистического оценивания физико-технических свойств горных пород / Проектирование, строительство и эксплуатация комплексов подземных сооружений. Труды III Международной конференции 19-21 мая 2010. Екатеринбург: 2010. С. 265 - 268.

63. Потапов В. Д., Яризов А. Д. Имитационное моделирование производственных процессов в горной промышленности. М.: Высшая школа, 1981.191с.

64. Протодьяконов М. М., Вобликов В. С., Ильницкая Е. И. Методика определения прочности горных пород на образцах неправильной формы. М.: Изд. ИГД им А. А. Скочинского, 1961. 80 с.

65. Пугачев В. С. Теория вероятностей и математической статистики / Разложение плотности по полиномам Эрмита. М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2002. С. 325 - 332.

66. Райзер В. Д. Теория надежности сооружений. М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2010. 393 с.

67. Резник А. Д. Книга для тех, кто не любит статистику, но вынужден ею пользоваться. СПб.: Речь, 2008. 265 с.

68. Рекомендации по оценке надежности строительных конструкций. Свердловск: УралпромстройНИИпроект, 1974. 103 с.

69. Речицкий В. И., Корябин И. А. Оценка надежности скальных массивов по методу Монте-Карло / XI Российская конференция по механике

горных пород, г. Санкт-Петербург, 9-11 сентября 1997 г. СПб, 1997. С. 389-395.

70. Ржаницын А. Р. Теория расчета строительных конструкций на надежность. М.: Стройиздат, 1978. 239 с.

71. Ржевский В. В., Новик Г. Я. Основы физики горных пород. М.: Недра, 1984. 350 с.

72. Родионов Д. А. Статистические решения в геологии. М.: Недра, 1982. 231 с.

73. Ройтман А. Г. Предупреждение аварий жилых зданий. М.: Стройиздат, 1990. 241 с.

74. Романов Д. А., Волков М. Н., Половов Б. Д. Оценка надежности бетонной обделки тоннелей / Проектирование, строительство и эксплуатация комплексов подземных сооружений. Труды III Международной конференции 19 - 21 мая 2010. Екатеринбург: 2010. С. 124 - 128.

75. Романов Д. А., Половов Б. Д. Определение прочностных и деформационных свойств грунтового массива в скважинах по результатам прес-сиометрических испытаний / Международная научно-практическая конференция «Уральская горная школа - регионам» г. Екатеринбург, 16-25 апреля 2012 г. (Уральская горнопромышленная декада, г. Екатеринбург, 16-25 апреля 2012 г.): Сборник докладов. Уральский государственный горный университет. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2012. С. 312, 313.

76. Романов Д. А., Половов Б. Д. Непараметрическая оценка нестабильности физико-технических свойств грунтов // Известия вузов. Горный журнал. 2009. № 6. С. 47- 55.

77. Романов Д. А. Геомеханический анализ перегонных тоннелей глубокого заложения в условиях высокой изменчивости вмещающих массивов горных пород / / Уральская горнопромышленная декада, 2009. Екатеринбург: Издательство УГГУ, 2011. С. 204 - 205.

78. Романов Д. А. К оценке нестабильности исходной информации при обосновании инженерных решений по освоению городских подземных пространств / Уральская горнопромышленная декада, 2011. Екатеринбург: Издательство УГГУ, 2011.

79. Сафронов Э., Бирюков В. Социально-экономическая эффективность метрополитенов // Метрострой. 1985. № 4. С. 18, 19.

80. Сафронов Э., Бирюков В., Оганесов Г. Эффективность развития

<

метрополитенов в крупнейших городах России // Метро. 1994. № 1. С. 5 - 7.

81. Середин В. В. Способ построения паспортов прочности горных пород // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1985.№5.С. 110-111.

82. Смирнов Н. В., Дунин-Барковский И. В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1969. 511 с.

83. СН 484-76. Инструкция по инженерным изысканиям в горных выработках, предназначаемых для размещения объектов народного хозяйства. М.: Стройиздат, 1977.

84. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений / Минстрой России. М.: ГПЦПП, 1995. 48 с.

85. СНиП 11-02-96. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. М.: Госстрой России, 2000. с, 14 - 22.

86. СНиП 32-02.2003. Метрополитены. М.: ООО «Техно-Сервис», 2002. 24 с.

87. СП 11-105-97. Инженерно-геологические изыскания. Часть 1. Общая правила производства работ. М.: Госстрой. М.: 1997. 41 с.

88. СП 11-105-97. Инженерно-геологические изыскания. Часть VI. «Правила производства геофизических исследований» / Госстрой России.

M.: Производственный и научно-исследовательский институт по инженерным изысканиям в строительстве (ПНИИИС) Госстроя России, 2004.

89. СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты (Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85). Приложение Б. Таблица Б1.

90. СП 32-105-204. Метрополитены. М.: Госстрой России. ФГУП ЦПП. 2004. 253 с.

91. Строев Ю. М. Испытания скальных пород дилатометром // Метро и тоннели. 2007. № 4. С. 30, 31.

92. Строев Ю. М., Дозорец Ю. И. Особенности инженерно-геологических условий и конструкций обделок первой линии Екатеринбургского метрополитена. Проблемы и перспективы подземного строительства на Урале в XXI веке /Труды регинальной конференции 16-18 мая 2001 г. Екатеринбург: УГГГА, 2001. С. 125 - 127.

93. Taxa X. Введение в исследование операций // Кн. 2. М.: Мир, 1985.496 с.

94. Тимашев С. А. Методы нормирования надежности сооружений с неэкономической ответственностью / Вопросы надежности железобетонных конструкций. Куйбышев, 1973.

95. Трофименков Ю. Г., Воробков JI. Н. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов. М.: Стройиздат, 1981. 215 с.

96. Трофимов В. Т., Королев В. А., Вознесенский Е. А. и др. Грунтоведение. М.: Издательство МГУ, 2005. 1023 с.

97. Тьюки Дж. (Tukey J. Bias fnd confidence in not quitelarge samples, abstract//Ann. Statist, 1959. 29. P. 614.

98. Фармер Я. Выработки угольных шахт. - M.: Недра, 1990. - 269 с.

99. Хан Г., Шапиро С. Статистические модели в инженерных задачах, М.: Мир, 1969. 395 с.

100. Хрусталев JI. Н., Пустовойт Г. П. Вероятностно-статистические расчеты оснований зданий в криолитзоне / Глава IV. Численный метод ве-

роятностно-статистического расчета оснований. Новосибирск: Наука. Си-бирск. отд., 1988. С. 74 - 99.

101. Ченцов H.H. Оценка неизвестной плотности распределения по наблюдениям // Докл. АН СССР. 1962. Т. 147. С. 45 - 48.

102. Шейнин В. И. Руппенейт К. В. Некоторые статистические задачи расчета подземных сооружений. М.: Недра, 1969. 152 с.

103. Эфрон Б. (Efron В.). Bootstrap methods. Another look at the jack-knife // Ann. Statist, 1979. 7. N 1. P. 1 - 25.

104. Янке У., Эмде Ф., Леш Ф. Специальные функции. Формулы, графики, таблицы. М. : Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1968. 344 с.

104.1 Яровой Ю. И. Прогноз деформаций земной поверхности и защита городской застройки при строительстве метрополитенов на Урале. Екатеринбург, 1999. 258 с.

105. 1 l_GEO_DILATOMETER_EN.PDF.

106. EN_ISO_22476-4-2009/.

107. HTTP: // WWW.BSU.RU/.

108. HTTP: // WWW.CONTROLS.RU/PDF/PAGE 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, TRIAX 50.

109. Stabilometr dlya uskorennih i polevih ispitani HTRX-010.pdf - Adobe Reader. Ресурсы интернета.

110. TriaxialTest.pdf (ООО «Геотек») - Adobe Reader. . Ресурсы интернета

in. www.complexdoc.ru. 112. www.docload.ru.