Обоснование параметров набрызгбетонной крепи по результатам геотехнического мониторинга системы «крепь - массив» тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.11, кандидат наук Цибариус Юрий Александрович

• Цибариус Юрий Александрович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Цибариус Юрий Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБДЕЛКА ТОННЕЛЕЙ, СООРУЖАЕМЫХ ГОРНЫМ СПОСОБОМ, С ПРИМЕНЕНИЕМ ВРЕМЕННОЙ НАБРЫЗГБЕТОННОЙ КРЕПИ. КОНСТРУКЦИЯ. МЕТОДИКИ РАСЧЕТА

1. 1 Временная набрызгбетонная крепь

1.1.1 Набрызгбетон в тоннелестроении

1.1.2 Новоавстрийский метод строительства тоннелей (КАТЫ)

1.1.3 Учет снижения напряжений в призабойной зоне грунтового массива до подкрепления выработки набрызгбетонной крепью

1.1.4 Перераспределение напряжений в грунтовом массиве в процессе

его силового взаимодействия с набрызгбетонной крепью

1.2 Методы экспериментальных исследований НДС системы «крепь -массив»

1.2.1 Физическое моделирование

1.2.2 Натурные исследования

1.3 Методы теоретических исследований НДС системы «крепь -массив»

Выводы по главе

2 ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЯ НДС СИСТЕМЫ «КРЕПЬ -МАССИВ» В ПРОЦЕССЕ СТРОИТЕЛЬСТВА ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙ ГОРНЫМ СПОСОБОМ

2.1 Методика проведения исследования

2.2 Исследование характера изменения НДС системы «крепь - массив» в процессе силового взаимодействия набрызгбетонной крепи с грунтовым массивом

2.2.1 Влияние основных физико-механических характеристик грунта на характер изменения НДС системы «крепь - массив» в процессе взаимодействия набрызгбетонной крепи с грунтовым массивом

2.2.2 Влияние конструктивных параметров набрызгбетонной крепи на характер изменения НДС системы «крепь - массив» в процессе ее взаимодействия с грунтовым массивом

2.2.3 Влияние технологических параметров ведения проходческих работ на характер изменения НДС системы «крепь - массив» в процессе взаимодействия набрызгбетонной крепи с грунтовым массивом

2.2.4 Установление эмпирических зависимостей, определяющих характер изменения НДС системы «крепь - массив»

2.3 Исследование закономерностей распределения горного давления между набрызгбетонной крепью и постоянной обделкой

2.3.1 Влияние основных физико-механических характеристик грунта на закономерности распределения горного давления между набрызгбетонной крепью и постоянной обделкой

2.3.2 Влияние величины пролета выработки на закономерности распределения горного давления между набрызгбетонной крепью и постоянной обделкой

2.3.3 Влияние жесткости набрызгбетонной крепи на закономерности распределения горного давления между набрызгбетонной крепью и постоянной обделкой

2.3.4 Определение эмпирических зависимостей, отражающих закономерности распределения остаточного горного давления между набрызгбетонной крепью и постоянной обделкой

2.3.5 Сравнительный анализ определения коэффициента œN аналитическими методами и по предложенным эмпирическим зависимостям

Выводы по главе

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НДС СИСТЕМЫ «КРЕПЬ - МАССИВ» В ПРОЦЕССЕ СТРОИТЕЛЬСТВА ТРАСНПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙ ГОРНЫМ СПОСОБОМ

3.1 Описание объекта и методика проведения исследования

3.2 Результаты экспериментальных исследований НДС системы «крепь

- массив»

3.3 Определение расчетных значений нормальных тангенциальных напряжений и внутренних усилий в постоянной обделке без учета набрызгбетонной крепи

3.3.1 Методика определения напряжений и внутренних усилий

3.3.2 Результаты определения напряжений и внутренних усилий

Выводы по главе

4 МЕТОДИКА ОПЕРАТИВНОЙ КОРРЕКТИРОВКИ ПАРАМЕТРОВ НАБРЫЗГБЕТОННОЙ КРЕПИ В ПРОЦЕССЕ ВЕДЕНИЯ

ГОРНОПРОХОДЧЕСКИХ РАБОТ

4.1 Основные положения методики

4.2 Пример расчета постоянной обделки тоннеля

4.3 Экономический эффект от реализации результатов исследования

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А

ВВЕДЕНИЕ

Совершенствование транспортной системы и повышение эффективности ее функционирования являются необходимыми условиями развития экономики в целом. Для решения транспортных задач в Российской Федерации необходимо дальнейшее развитие транспортной инфраструктуры, предусматривающее увеличение объема строительства таких важных объектов, как транспортные тоннели. Одной из основных целей Постановления Правительства Российской Федерации от 05.12.2001г. № 848 (редакция от 02.11.2013 г.) «О Федеральной целевой программе "Развитие транспортной системы России (2010-2020 годы)"» является эффективное использование финансовых средств, а также широкое внедрение в производственную практику новейших достижений научно-технического прогресса во всех сферах транспортного строительства, в том числе и в тоннелестроении. Эффективность процесса строительства транспортных тоннелей обусловливается повышением качества работ, увеличением скоростей проходки при уменьшении материало- и трудоемкости как основных, так и вспомогательных операций на всех этапах производственного цикла.

Одним из наиболее важных и технически сложных процессов при строительстве транспортных тоннелей, сооружаемых горным способом, является возведение временной крепи и постоянной обделки, требующее значительных материальных и трудовых затрат.

В последнее время в практике отечественного тоннелестроения отмечается существенный рост объемов применения набрызгбетона в качестве материала временной крепи. Примером этого является строительство: совмещенной дороги Адлер - «Альпика-Сервис» при подготовке к XXII зимним Олимпийским играм в г. Сочи, проходку 6 из 12 тоннелей которой вели горным способом; дублера Курортного проспекта в г. Сочи; Навагинского железнодорожного тоннеля; Малого, Среднего и Большого Петлевых железнодорожных тоннелей; Лагар-Аульского железнодорожного тоннеля; Краснополянского тоннеля и др. [11, 12, 18, 24, 39, 41, 58, 68, 78, 94].

Помимо преимуществ безопалубочного способа возведения крепи непосредственно в забое, применение податливой крепи из набрызгбетона дает возможность управлять горным давлением, снижая интенсивность его воздействия на постоянную обделку. Отсюда следует, что конструктивные параметры постоянных обделок необходимо принимать с учетом снижения сил горного давления за счет совместного деформирования набрызгбетонной крепи и окружающего грунтового массива. При этом прогноз ожидаемого снижения горного давления на постоянную обделку возможен при оценке ее несущей способности еще на стадии проектирования, при выполнении расчетов методами механики сплошной среды. Однако сложность по -строения достоверной расчетной модели системы «грунтовый массив - набрызгбе-тонная крепь - постоянная обделка» при значительной неопределенности исходных данных обусловливает необходимость в процессе ведения горнопроходческих работ оперативно вносить корректировки в проектные конструктивно-технологические параметры набрызгбетонной крепи. Очевидно, что принятые решения должны строиться на данных геотехнического мониторинга.

Но в настоящее время отсутствует методика, позволяющая на основании данных геотехнического мониторинга оперативно корректировать проектные параметры набрызгбетонной крепи в процессе проходки с целью уменьшения воздействия горного давления на постоянную обделку и доведения его величины до заранее определенного в проекте уровня.

Таким образом, разработка и внедрение в производственный процесс вышеуказанной методики позволит снизить материальные и трудовые затраты при строительстве транспортных тоннелей горным способом.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование параметров набрызгбетонной крепи по результатам геотехнического мониторинга системы «крепь - массив»»

Актуальность темы

Актуальность темы диссертационной работы обусловлена необходимостью снижения материало- и трудоемкости строительства транспортных тоннелей, что может быть достигнуто повышением эффективности применения конструкций обделок тоннелей, сооружаемых горным способом, путем учета набрызгбетонной крепи в составе постоянной конструкции, а также реализацией мероприятий по управлению горным давлением в процессе ведения горнопроходческих работ.

Объект исследования: монолитные бетонные обделки транспортных тоннелей, сооружаемых горным способом с применением временной набрызгбетон-ной крепи в скальных грунтах средней прочности с коэффициентом крепости по М.М. Протодъяконову / = 2.. .6.

Предмет исследования: напряженно-деформированное состояние (НДС) системы «крепь - массив» в процессе силового взаимодействия набрызгбетонной крепи с грунтовым массивом, закономерности распределения горного давления между набрызгбетонной крепью и постоянной монолитной бетонной обделкой.

Цель и задачи исследования

Целью диссертационной работы является снижение материалоемкости тоннельных обделок посредством реализации мероприятий по управлению горным давлением в процессе ведения горнопроходческих работ, с доведением его величины до прогнозируемой на стадии проектирования.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:

1) Провести анализ теоретических и экспериментальных методов исследования напряженно-деформированного состояния (НДС) системы «грунтовый массив - набрызгбетонная крепь - постоянная обделка», примеров учета временной набрызгбетонной крепи в составе постоянных конструкций.

2) С использованием численного анализа на математических конечно-элементных моделях исследовать характер изменения НДС системы «набрызгбе-тонная крепь - грунтовый массив» в процессе их силового взаимодействия, закономерности распределения горного давления между набрызгбетонной крепью и постоянной монолитной бетонной обделкой.

3) Провести натурные исследования НДС системы «крепь - массив» в процессе строительства транспортных тоннелей в скальных грунтах средней прочности. Выполнить сравнительный анализ результатов натурных исследований и численного моделирования для подтверждения результатов теоретических исследований.

4) Разработать методику оперативной корректировки параметров набрыз-гбетонной крепи в процессе ведения горнопроходческих работ, позволяющую

контролировать величину горного давления, воздействующего на постоянную обделку тоннеля.

Методология и методы исследования

Методологической основой для решения поставленных задач является системный подход, включающий проведение теоретических и экспериментальных исследований.

Теоретические исследования осуществлялись путем выполнения серий численных экспериментов на конечно-элементных моделях, разработанных в программном геотехническом комплексе «РЬЛХШ» (Нидерланды), основанном на методе конечных элементов.

Экспериментальные исследования осуществлялись методами тензометрии. Исследования проведены при строительстве автодорожного тоннеля 1-го тоннельного комплекса трассы Адлер - «Альпика-Сервис».

Обработка результатов исследований выполнялась методами математической статистики.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) В результате проведенных теоретических исследований установлены степень и характер влияния основных физико-механических характеристик грунтов, конструкций набрызгбетонной крепи, геометрических параметров выработки и технологических факторов на изменение НДС системы «крепь - массив» в процессе силового взаимодействия набрызгбетонной крепи с грунтовым массивом и распределение горного давления между набрызгбетонной крепью и постоянной монолитной бетонной обделкой.

2) Установлены эмпирические зависимости для определения коэффициента отражающего степень снижения напряжений в грунтовом массиве в зависимости от величины наблюдаемых деформаций контура выработки и модуля деформации грунтового массива.

3) Установлены эмпирические зависимости для определения коэффициента шм, отражающего закономерности распределения горного давления между на-брызгбетонной крепью и постоянной монолитной бетонной обделкой.

Теоретическая и практическая значимость работы

Выполненные исследования позволили разработать методику оперативной корректировки параметров набрызгбетонной крепи в процессе ведения горнопроходческих работ, позволяющую контролировать величину горного давления, воздействующего на постоянную обделку тоннеля.

В процессе исследования установлены функциональные зависимости коэффициентов у и от основных физико-механических характеристик грунтов, конструкций набрызгбетонной крепи, геометрических параметров выработки и технологических факторов, разработана программа КОЕЕ_ЫБ (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014611262), позволяющая получать значения коэффициентов для конкретных грунтовых условий и конструкций набрызгбетонной крепи.

Положения, выносимые на защиту:

1) результаты теоретических исследований характера изменения НДС системы «крепь-массив» в процессе силового взаимодействия набрызгбетонной крепи с грунтовым массивом и закономерностей распределения горного давления между набрызгбетонной крепью и постоянной монолитной бетонной обделкой;

2) эмпирические зависимости для определения коэффициента у, отражающего степень снижения напряжений в грунтовом массиве в зависимости от величины наблюдаемых деформаций контура выработки;

3) эмпирические зависимости коэффициента учитывающего влияние набрызгбетонной крепи на напряжения, возникающие в постоянной обделке тоннеля, вызванные объемными силами тяжести, действующими в окружающем грунтовом массиве;

4) результаты натурных исследований НДС системы «крепь - массив», проведенных в процессе строительства транспортных тоннелей в скальных грунтах средней прочности;

5) Основные положения предлагаемой методики оперативной корректировки параметров набрызгбетонной крепи в процессе ведения горнопроходческих работ.

Степень достоверности и апробация работы

Достоверность и обоснованность результатов работы гарантированы:

- методикой проведения численного анализа на математических конечно-элементных моделях, отражающих основные этапы ведения проходческих работ, включающей применение специализированного программного комплекса, имеющего сертификат соответствия требованиям действующих нормативных документов;

- методикой проведения экспериментальных исследований, включающей определение фактического НДС системы «крепь - массив» с применением современных поверенных средств измерения, обеспечивающих требуемую точность и достаточный уровень надежности результатов;

- достаточным для проведения обработки методами математической статистики объемом данных экспериментальных и теоретических исследований;

- удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Основные положения диссертационной работы обсуждались на IX научно-технической конференции Сибирского государственного университета путей сообщения (СГУПС) «Наука и молодежь XXI века» (Новосибирск, 2010 г.); международной научно-практической конференции Пермского национального исследовательского политехнического университета «Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе» (Пермь, 2013 г.); VIII международной научно-практической конференции «Достижения вузовской науки» (Новосибирск, 2014 г.); заседании кафедры «Тоннели и метрополитены» ФГБОУ ВПО ПГУПС (Санкт-Петербург, 2014 г.); VIII международной научно-технической конференции в рамках года науки Россия - ЕС «Научные проблемы реализации транспортных проектов в Сибири и на Дальнем Востоке» (Новосибирск, 2014 г.); заседании кафедры «Тоннели и метрополитены» ФГБОУ ВПО ПГУПС (Санкт-Петербург, 2015 г.); объединенном научном семинаре кафедр ФГБОУ ВПО СГУПС (Новосибирск, 2015 г.); объединенном научном семинаре кафедр ФГБОУ ВПО ТГАСУ (Томск, 2015 г.).

Реализация результатов

Результаты работы нашли применение при корректировке проектных решений по объекту «Совмещенная (автомобильная и железная) дорога Адлер - горноклиматический курорт «Альпика-Сервис» со строительством второго сплошного железнодорожного пути на участке Сочи - Адлер - Веселое (проектные и изыскательские работы, строительство)» в части замены типов конструкций обделок автодорожного тоннеля №1 (тоннельный комплекс №1) ОТм2, ОТм5 на тип ОТм4 с меньшей материалоемкостью.

Публикации и изобретения

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в восьми печатных работах общим объемом 2,63 п. л. (в том числе авт. 2,46 п. л.), среди них четыре работы объемом 1,59 п. л. (в том числе авт. 1,42 п. л.) - в ведущих научных рецензируемых изданиях, включенных в перечень ВАК Минобрнауки России.

На основании результатов исследования разработана программа КОЕГЫБ (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014611262), позволяющая получать значения коэффициентов для конкретных грунтовых условий и конструкций набрызгбетонной крепи.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Объем работы составляет 176 страниц, включая 76 рисунков и 22 таблицы. Список литературы содержит 101 источник.

1 ОБДЕЛКА ТОННЕЛЕЙ, СООРУЖАЕМЫХ ГОРНЫМ СПОСОБОМ, С

ПРИМЕНЕНИЕМ ВРЕМЕННОЙ НАБРЫЗГБЕТОННОЙ КРЕПИ.

КОНСТРУКЦИЯ. МЕТОДИКИ РАСЧЕТА

1.1 Временная набрызгбетонная крепь

1.1.1 Набрызгбетон в тоннелестроении

Широко применяемым в настоящее время видом временной крепи при строительстве транспортных тоннелей является набрызгбетонная крепь. Использование технологии набрызгбетонирования позволяет оперативно обеспечить крепление подземной выработки после каждого этапа разработки грунта [24].

Набрызгбетон - это высокопрочный, быстротвердеющий бетон, являющийся модификацией мелкозернистого быстросхватывающегося бетона, получаемый в результате нанесения под давлением струи сжатого воздуха на породную поверхность выработки с одновременным уплотнением. В состав набрызгбетона, помимо цемента, песка, воды, гравия или щебня, входит, как правило, специальная добавка - ускоритель схватывания и твердения [14, 19].

Достоинством набрызгбетонной крепи является высокая прочность, плотность, незначительная часть сечения выработки, занимаемая крепью, хорошее сцепление с породной поверхностью, устойчивость к агрессивным воздействиям, возможность полной механизации основных и вспомогательных работ, благодаря чему обеспечивается высокая производительность труда рабочих, возможность варьирования толщины от сантиметров до десятка сантиметров, легкость ремонта и усиления крепи, малая материалоемкость. Набрызгбетонная крепь практически повторяет форму поверхности выработки, тем самым выравнивает напряжения в окружающем грунтовом массиве [5, 14].

При нанесении набрызгбетон проникает в пустоты и трещины, восстанавливает нарушенный в приконтурной зоне грунтовый массив, повышает его устойчивость. Набрызгбетонная крепь (рисунок 1.1) в системе с прилегающими слоями грунтового массива образует единую конструкцию с высокой несущей способностью.

Рисунок 1.1 - Временная набрызгбетонная крепь калотты железнодорожного

тоннеля №1 трассы Адлер - «Альпика - Сервис»

В зависимости от инженерно-геологических условий участка строительства набрызгбетонная крепь может быть выполнена как с устройством обратного свода (замкнутой), так и без него.

Толщина набрызгбетонного покрытия может изменяться в широком диапазоне. В том случае, если несущей способности набрызгбетона недостаточно для восприятия нагрузок, действующих со стороны горного массива на тоннель, выполняют его усиление металлическими сетками, арками, фиброй или применяют комбинированные виды временной крепи (набрызгбетонная крепь в сочетании с анкерной) [26, 45].

В процессе набрызгбетонирования металлические сетки выполняют различные функции:

- при закреплении на обнаженной поверхности выработки препятствуют местным вывалам;

- выступают в роли конструктивного армирования временной набрызгбе-тонной крепи, а также могут являться несущим элементом крепи.

В период набора прочности набрызгбетона металлические арки являются основным несущим элементом, поддерживающим устойчивое состояние выработки. После набора прочности арки выступают в качестве жесткой арматуры крепи.

Для изготовления арок применяют как прокатные профили (двутавры, швеллеры и т.д.), так и пространственные арматурные каркасы (решетчатые арки), состоящие из трех или четырех несущих арматурных стержней.

В последнее время все большее применение в составе набрызгбетона находит фибра, которая увеличивает сопротивление растяжению и препятствует процессу трещинообразования (фибронабрызгбетон). Бетонная смесь содержит отрезки тонкой проволоки длиной 3...5 см диаметром 0,4 мм. Доля проволок обычно составляет около 5% по массе. Армирование бетона фибрами существенно увеличивает его прочность, повышает величину предельных деформаций на пределе прочности. Использование фибры позволяет отказаться от трудоемкой операции навешивания стальной арматурной сетки. В мировой практике используют три основных типа фибры: из стали, стекловолокна и пластиков [24].

Главным преимуществом применения набрызгбетона является возможность управления горным давлением с целью уменьшения его воздействия на постоянную обделку и доведения его величины до заранее определенного в проекте уровня посредством внесения оперативных корректировок в конструкции набрызгбе-тонной крепи на любом этапе строительства до момента устройства постоянной обделки. Также к преимуществам набрызгбетона можно отнести сокращение сроков строительства за счет отказа от традиционных при сооружении тоннеля мер: установки опалубки, нагнетания цементно-песчаного раствора за обделку, уплотнения бетона конструкции.

Набрызгбетонная крепь, в зависимости от придаваемых ей долговечных и прочностных свойств, может быть как временной, так и постоянной конструкцией. При учете набрызгбетонной крепи в качестве составной части постоянной обделки возможно значительно сократить материальные и трудовые затраты на сооружение тоннеля [39].

Разработкой эффективных конструкций и методик расчета набрызгбетон-ной крепи в строительстве подземных сооружений занимались Ш.М. Айталиев, К.П. Безродный, Н.С. Булычев, В. Виттке, И.Л. Воллер, Д.М. Голицынский, К.С. Ержанов, И.Ю. Заславский, В.П. Киндур, В.Н. Кавказский, С.В. Князева, Ю.А. Крюковский, М.О. Лебедев, Л.В. Маковский, Я.И. Маренный, В.Е. Меркин, Ю.А. Мордвинков, В.М. Мостков, С. Меллер, Л. Рабцевич, Е.В. Стрельцов, Н.Н. Фо-тиева, Ю.С. Фролов, В.В. Чеботаев, П.И. Шилкин, Е.В. Щекудов, Т.Н. Щелочкова и др. [11-13, 18, 19, 23-26, 32, 39, 41, 45, 53, 54, 68, 69].

На использовании особенностей набрызгбетонной крепи, заключающихся в ее хорошем сцеплении с породным массивом, податливости, возможности управления горным давлением путем внесения оперативных корректировок в конструкции крепи на любом этапе строительства до момента устройства постоянной обделки, основан Новоавстрийский метод строительства тоннелей (NATM - New Austrian Tunnelling Method).

1.1.2 Новоавстрийский метод строительства тоннелей (NATM)

Новоавстрийский метод строительства тоннелей (NATM) применяется в строительстве горных транспортных тоннелей с 1964 г., в метростроении с 1968 г. [96, 97].

NATM не представляет собой конкретной технологии или комплекса технологий разработки пород и возведения обделки, не связан он также и с конкретными конструкциями временной крепи или постоянной обделки. Указанный метод -это общий подход к строительству тоннелей, общая концепция последовательного использования новых и новейших сведений о поведении горных пород при строительстве тоннелей. NATM акцентирует внимание на законах механики горных пород, на понимании механизма работы обделки тоннеля [14].

Основные положения NATM сводятся к следующему: крепь и грунтовый массив рассматривают как единую несущую систему первичного крепления выработки; задача набрызгбетонной крепи - включить в работу грунтовый массив, окружающий выработку, максимально сохранив несущую способность массива,

не допуская его разуплотнения и разрушения; при проходке тоннеля необходимо вести мониторинг за напряженно-деформированным состоянием крепи и допустимым отставанием работ по возведению постоянной обделки тоннеля (как правило, в порядке научно-технического и инженерного сопровождения строительства).

Сущность ЫЛТЫ обычно иллюстрируется графиком взаимодействия крепи с грунтовым массивом, известным под названием «Диаграмма Феннера - Пахе-ра», отраженным на рисунке 1.2 [14].

Рисунок 1.2 - Диаграмма взаимодействия массива пород и крепи: 1 - график разгрузки массива; 2 - сопротивление крепи;

3 - смещение пород в незакрепленной выработке;

4 - развитие смещений пород и крепи; I, II, III - стадии строительства Если обнаженная поверхность грунта выработки остается неподкрепленной, то со временем происходит разгрузка грунтового массива (кривая 1, см. рисунок 1.2), заключающаяся в снижении бытовых напряжений, действующих до начала строительных работ. Напряжения могут уменьшаться до некоторого минимума. При дальнейших деформациях массива напряжения вновь станут возрастать и зона вокруг выработки придет в состояние разрушения. Для предотвращения этого

Р А

/

I

t 11

процесса необходимо в определенный момент времени произвести установку крепи, которая будет оказывать сопротивление деформациям контура выработки (кривая 2, см. рисунок 1.2).

Возведение крепи всегда происходит с отставанием от разработки грунта, что приводит к частичной разгрузке грунтового массива на длине неподкреплен-ной заходки, о чем свидетельствует наличие деформаций на контуре выработки щ. Напряжения в грунтовом массиве в момент установки крепи из-за частичной разгрузки массива будут меньше начального бытового уровня напряжений. Величина отставания в возведении временной крепи от забоя и промежуток времени между разработкой грунта и подкреплением выработки оказывают существенное влияние на величину напряжений в грунтовом массиве и деформации контура выработки щ.

С дальнейшим возрастанием смещений возрастает отпор крепи (кривая 2, см. рисунок 1.2) и в точке пересечения кривых 1 и 2 достигается состояние равновесия. При этом жесткость крепи оказывает существенное влияние на итоговые напряжения в грунтовом массиве, воздействующие на крепь после достижения состояния равновесия системы «крепь - массив».

Возведение внутреннего слоя (дополнительный слой набрызгбетона или монолитная обделка) в случае достижения состояния равновесия системы «крепь -массив» идет целиком в запас надежности, при этом величину коэффициента запаса можно определить по следующей зависимости:

£ = (1.1)

Рех

где рех, рп - отпор (сопротивление), создаваемый внешним и внутренним слоем обделки.

Кривые 3, 4 отражают зависимость смещения пород от времени. Кривая 3 характеризует смещение пород в незакрепленной выработке (I стадия строительства). Кривая 4 характеризует смещение пород при наличии податливой тонкостенной крепи, причем III стадия соответствует «замыканию» крепи (креплению обратного свода) [14].

Несколько видоизмененный метод NATM применяют в Норвегии. Норвежский метод строительства тоннелей (NTM) используется в широком диапазоне грунтовых условий: от крепких скальных, но сильнотрещиноватых до слабых неустойчивых грунтов.

При строительстве тоннелей по методу NTM особое внимание уделяется точному описанию геологических и геотехнических особенностей проектов. На основании анализа и статистической обработки результатов мониторинга, проведенного при строительстве более 1000 подземных сооружений различного сечения в различных инженерно-геологических условиях, разработаны нормативные рекомендации для обоснования конструктивных решений крепи. При участии Норвежского геотехнического института выполнено подробное геологическое картирование и разработана классификация пород, и на этой основе предложен метод ^-тестирования. Сущность метода заключается в следующем: для оценки качества грунтового массива и выбора соответствующей крепи выработки пользуются эмпирической системой Q, основанной на классификации Rock Quality Determination (RQD).

В соответствии с классификацией RQD (рисунок 1.3) качественное состояние грунтового массива определяют по отобранным при бурении скважин кернам: оно тем выше, чем меньше нарушение пород трещинами и пустотами. Дополнительно к вышеуказанному определяют 5 показателей, характеризующих: степень трещиноватости грунтового массива (Jn), материал заполнения трещин (Jr), характеристики несвязного грунта и условия на контакте «крепь - массив» (Ja), степень обводненности и давление воды (Jw), начальное напряженное состояние массива (SRF). Каждый из этих параметров имеет от 10 до 17 количественных показателей [56].

Величина параметра Q определяется по формуле:

400 1000 о

Рисунок 1.3 - Система Q Норвежского метода строительства тоннелей: 1) - без крепления; 2) - одиночные анкеры; 3) - система анкеров;

4) - набрызгбетон, система анкеров; 5)-7) - фибронабрызгбетон, система анкеров; 8) - фибронабрызгбетон, система анкеров, арматурные арки;

9) - опережающая крепь, фибронабрызгбетон, система анкеров, арматурные арки

Значения Q варьируются в пределах от 0,001 (исключительно ослабленные грунты с высоким градиентом начального поля напряжений) до 1000 (крепкие нетрещиноватые скальные грунты).

Для принятия решений по конструкции крепи величина пролета или высота выработки корректируются делением на показатель ЕЖ, принимаемого в зависимости от уровня эксплуатационной безопасности подземного сооружения. Так, для автодорожных и железнодорожных тоннелей на магистральных трассах его значение рекомендуется принимать от 0,9 до 1,1, на второстепенных трассах и для вспомогательных выработок - от 1,2 до 1,3 [56].

В работе В.Г. Голубова, В.В. Чеботаева, М.И. Карамышева [20] проведено сравнение прочностных свойств грунта для классического и новоавстрийского метода строительства тоннелей. На рисунке 1.4 приведены диаграммы прочности грунта по теории Мора и круги действующих напряжений для зоны шелыги свода.

Рисунок 1.4 - Сравнение прочностных свойств грунта в зоне шелыги свода: а - классический метод; б - КЛТМ; 0 - характеристика первоначальной прочности грунта; 1 - прочность грунта в зоне контакта после его разработки; 2 - то же,

после закрепления выработки

Прочность грунта в своде обрушения тоннеля (кривая 0), строящегося по классической технологии, снижается после проведения выработки (кривая 1) и к моменту сооружения постоянной обделки становится еще меньше в результате процесса его разуплотнения (кривая 2). В этой зоне появляются растягивающие напряжения от действия силы тяжести, которые превышают прочность грунта. Она увеличивается при немедленном подкреплении выработки (диаграмма б), когда вокруг нее образуется несущее кольцо (в нем действуют только напряжения сжатия), снижающее нагрузки на постоянную обделку [20].

В связи с вышеизложенным можно сделать вывод о том, что набрызгбетон-ная крепь является одним из важнейших конструктивных элементов тоннельной обделки. Назначение параметров постоянной обделки необходимо осуществлять с учетом следующих факторов:

- уменьшения значений начальных напряжений, действующих в призабой-ной зоне грунтового массива, с момента разработки грунта до подкрепления выработки набрызгбетонной крепью;

- распределения остаточных нагрузок (горного давления), воздействующих со стороны грунтового массива, между набрызгбетонной крепью и постоянной монолитной бетонной обделкой.

1.1.3 Учет снижения напряжений в призабойной зоне грунтового массива до подкрепления выработки набрызгбетонной крепью

Изучением процесса изменения значений начальных напряжений (разгрузки), действующих в призабойной зоне грунтового массива, с момента разработки грунта до подкрепления выработки временной крепью в разное время занимались Б.З. Амусин, Н.С. Булычев, Т.Н. Щелочкова, С. Fiumara, P. Lunardi, S. Moller, W. Wittke и др. [3, 14, 69, 80, 90, 95, 101].

Величину разгрузки грунтового массива можно учесть корректировкой расчетной схемы путем замены начальных значений напряжений p0, действующих на крепь со стороны окружающего грунтового массива, расчетными p'01:

Р01 = a * Po, (1.3)

*

где а - понижающий коэффициент [69].

На основании данных натурных наблюдений Б.З. Амусиным получена сле-

*

дующая эмпирическая формула для определения понижающего коэффициента а :

a * = exp(- (1.4)

Г0

где /0 - величина отставания временной крепи от забоя, м; r0 - радиус выработки, м.

По результатам корреляционного анализа теоретических исследований деформаций грунтового массива в призабойной зоне, проведенных М. Бауденди-стел, Н.С. Булычевым была получена следующая формула [14]:

a * = 0,64exp(- i75^). (1.5)

r0

Стоит отметить, что при подстановке значений /0= 3,0 м, радиуса выработки r0= 5,0 м полученные по формулам (1.4) и (1.5) значения понижающего коэф-

*

сти не учитывают ряд факторов, к которым можно отнести физико-механические свойства грунтового массива, окружающего выработку, и деформации грунта впереди забоя тоннельной выработки [69].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Цибариус Юрий Александрович, 2015 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрамчук, В.П. Строительство автодорожного тоннеля в г. Уфе [Текст] / В.П. Абрамчук, А.Ю. Педчик, Н.В. Баранов, В.Ф. Бочаров // Метро и тоннели. -2003. - №6. - С. 6-8.

2. Албаут, Г.Н. Исследование геометрически и физически нелинейных проблем механики твердого тела методом нелинейной фотоупругости [Текст] / Г.Н. Албаут, М.Х. Ахметзянов, Н.В. Харинова // Ученые записки Казанского университета. Сер.: Физико-математические науки. - 2010. - №4 - С. 77-85.

3. Амусин, Б.З. Метод конечных элементов при решении задач горной геомеханики [Текст] / Б.З. Амусин, А.Б. Фадеев. - М. : Недра, 1975. - 144 с.

4. Анциферова, Л.Н. Расчет многослойных обделок тоннелей мелкого заложения [Текст] / Л.Н. Анциферова, П.В. Деев // Геомеханика. Механика подземных сооружений: сб. науч. тр. / ТулГУ. - Тула. - 2001. - С. 37-53.

5. Арутюнов, B.C. Набрызгбетон для тоннелей [Текст] / B.C. Арутюнов, И.В. Гиренко, Д.Б. Рзянский, A.C. Курисько // Транспортное строительство. - 1986. -№4. - С. 24-26.

6. Ахметзянов, М.Х. Определение больших пластических деформаций в металлических элементах методом фотоупругих покрытий [Текст] / М.Х. Ахметзянов, Г.Н. Албаут // Физическая мезомеханика. - 2004. - №3. - С. 35-42.

7. Ашмарин, И.П. Быстрые методы статистической обработки и планирование экспериментов [Текст] / И.П. Ашмарин, H.H. Васильев, В.А. Амбросов. - Л. : Изд-во Ленингр. ун-та, 1971. - 78 с.

8. Баклашов, И.В. Механика подземных сооружений и конструкций крепей [Текст] / И.В. Баклашов, Б. А. Картозия. - М. : Недра, 1992. - 200 с.

9. Баклашов, И.В. Конструкции и расчет крепей и обделок [Текст] / И.В. Баклашов, О.В. Тимофеев - М. : Недра, 1979. - 263 с.

10. Бате, К. Численные методы анализа и метод элементов [Текст] / К. Бате, Е. Вильсон. - М. : Стройиздат, 1982. - 442 с.

11. Безродный, К.П. Новая конструкция набрызг-бетонной обделки [Текст] / К.П. Безродный, Ю.А. Крюковский, Д.М. Голицынский и др. // Метро и тоннели. - 2009. - №1. - С. 24-26.

12. Безродный, К.П. Натурные исследования напряженно-деформированного состояния системы «обделка - массив» при строительстве транспортных тоннелей [Текст] / К.П. Безродный, М.О. Лебедев // Геодинамика и напряженное состояние недр Земли: м-лы междунар. науч.-практ. конф. - Новосибирск, 2013.

13. Булычев, Н.С. Проектирование и расчет крепи капитальных выработок [Текст] / Н.С. Булычев, H.H. Фотиева, Е.В. Стрельцов. - М. : Недра, 1986. - 288 с.

14. Булычев, Н.С. Механика подземных сооружений: учебник для вузов [Текст] / Н.С. Булычев. - М. : Недра, 1994. - 382 с.

15. Булычев, Н.С. Расчет крепи капитальных горных выработок [Текст] / Н.С. Булычев, Б.З. Амусин, А.Г. Оловянный. - М. : Недра, 1974. - 320 с.

16. Глушихин, Ф.П. Моделирование в геомеханике [Текст] / Ф.П. Глуши-хин, Г.Н. Кузнецов, М.Ф. Шклярский и др. - М. : Недра, 1991. - 240 с.

17. Гмурман, В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика [Текст] / В.Е. Гмурман. - М. : Высшая школа, 2008. - 480 с.

18. Голицынский, Д.М. Исследование методом моделирования напряженно-деформированного состояния обделки тоннелей станции метро «Жибек Жолы» г. Алматы [Текст] / Д.М. Голицынский, Ю.С. Фролов, В.Н. Кавказский и др. // Метро и тоннели. - 2006. - №1. - С. 44-45.

19. Голицынский, Д.М. Набрызгбетон в транспортном строительстве [Текст] / Д.М. Голицынский, Я.И. Маренный. - М. : Транспорт, 1993. - 152 с.

20. Голубов, В.Г. Новоавстрийский способ сооружения тоннелей [Текст] / В.Г. Голубов, В.В. Чеботаев, М.И. Карамышев // Метрострой. - №4. - 1989. - С. 26-30.

22. Давыдов, A.B. Два подхода к расчету тоннельных обделок, алгоритмы программ, исследования работы обделок в упругой, упругопластической и упру-говязкой среде : дис. ... канд. техн. наук [Текст] / A.B. Давыдов. - М. : МИИТ, 2004. - 186 с.

23. Ержанов, К.С. Конструирование и расчет набрызгбетонной крепи [Текст] / К.С. Ержанов, Ш.М. Айталиев, П.И. Шилкин. - М. : Недра, 1971. - 176 с.

24. Жуков, В.Н. Современные технологии набрызг-бетонных работ в подземном строительстве [Текст] / В.Н. Жуков, Ш.Р. Магдиев // Метро и тоннели. -2003. - №4. - С. 20-23.

25. Заславский, И.Ю. Механизм взаимодействия набрызгбетонной крепи с массивом горных пород [Текст] / И.Ю. Заславский, В.П. Киндур // Межвузовский сборник. - Л. : ЛГИ, 1978. - Вып. 5. - С. 93-95.

26. Заславский, Ю.З. Новые виды крепи горных выработок [Текст] / Ю.З. Заславский, Е.Б. Дружко. - М. : Недра, 1989. - 256 с.

27. Зенкевич, О.С. Метод конечных элементов в теории сооружений и механике сплошной среды [Текст] / О.С. Зенкевич, И. Чанг. - М. : Мир, 1974. - 239 с.

28. Зерцалов, М.Г. Механика грунтов (введение в механику скальных грунтов) [Текст] / М.Г. Зерцалов. - М. : АСВ, 2006. - 364 с.

29. Зерцалов, М.Г. Инженерная классификация скальных массивов и возможности ее использования для оценки надежности и безопасности тоннелей, сооружаемых ТПМК [Текст] / М.Г. Зерцалов, A.B. Дейнеко // Гидротехническое строительство. - 2007. - №4. - С. 18-23.

30. Зерцалов, М.Г. Научное обоснование проектов подземных сооружений методами численного моделирования [Текст] / М.Г. Зерцалов, Д.В. Устинов, С.А. Юфин // тр. междунар. науч.-практ. конф. Тоннельное строительство России и стран СНГ в начале века: опыт и перспективы / Тоннельная ассоциация России. -М., 2002. - С. 414-417.

31. Картозия, Б.А. Опыт применения набрызгбетона при строительстве Московского метрополитена [Текст] / Б.А. Картозия // Метро. - 1992. - №2. - С. 12-14.

32. Князева, C.B. Математическое моделирование напряженного состояния многослойной обделки тоннеля, сооружаемого вблизи склона [Текст] / C.B. Князева // Проектирование, строительство и эксплуатация комплексов подземных сооружений: тр. междунар. конф. Екатеринбург 18 - 20 мая 2004. - Екатеринбург, 2004. - С. 169-172.

33. Копылов, С.И. Определение величин напряжений в многослойной обделке коллекторных тоннелей по результатам проведенных натурных измерений [Текст] / С.И. Копылов // Изв. ТулГУ. Сер.: Геомеханика. Механика подземных сооружений. - Тула, 2004. - Вып.2. - С. 168-178.

34. Кузнецов, Г.Н. Методы и средства решения задач горной геомеханики [Текст] / Г.Н. Кузнецов, К. А. Ардашев, H.A. Филатов. - М. : Недра, 1987. - 248 с.

35. Ланис, А.Л. Совершенствование методики учета временной набрызгбе-тонной крепи в расчетах напряженного состояния конструкций тоннельных обделок [Текст] / А.Л. Ланис, Ю.А. Цибариус // Изв. Транссиба. - Омск, 2014. - №1. -С. 78-84.

36. Либерман, Ю.М. Давление на крепь капитальных выработок [Текст] / Ю.М. Либерман. - М. : Наука, 1969. - 119 с.

37. Маковский, Л.В. Тоннельные обделки из набрызгбетона с решетчатыми арками [Текст] / Л.В. Маковский, A.A. Лушников // Транспортное строительство. - 1985. - №3. - С. 55-56.

38. Маковский, Л.В. Современные технологии проходки в сложных инженерно-геологических условиях [Текст] / Л.В. Маковский // Метро и тоннели. -2002. - №5. - С. 21-23.

39. Меркин, В.Е. Оптимизация конструкции обделки большепролетных подземных выработок, сооружаемых по технологии НАТМ [Текст] / В.Е. Мер-кин, В.В. Чеботаев, Е.В. Щекудов, Т.Н. Щелочкова // Транспортное тоннеле-

строение. Современный опыт и перспективные разработки: науч. тр. / ОАО ЦНИИС. - М., 2008. - №248 - С. 7-11.

40. Меркин, В.Е. Современная практика и основные результаты научного сопровождения при строительстве подземных транспортных коммуникаций в России [Текст] / В.Е. Меркин // Транспортное строительство. - 2005. - №9. - С. 14-18.

41. Меркин, В.Е. Интенсивная технология сооружения транспортных тоннелей горным способом [Текст] / В.Е. Меркин, Е.В. Щекудов, В.В. Чеботаев и др. // Метро и тоннели. - 2010. - №5. - С. 10-12.

42. Методические рекомендации по расчету временной крепи тоннельных выработок [Текст]. - М. : ЦНИИС, 1984. - 62 с.

43. Миллерман, A.C. Расчетные модели для проектирования тоннелей с использованием НАТМ [Текст] / A.C. Миллерман, Е.Г. Муравская // Подземное и шахтное строительство. - 1993. - № 1-2. - С. 35-37.

44. Миллерман, A.C. Новоавстрийский метод строительства тоннелей. Обзор геомеханических аспектов современного опыта применения [Текст] / А.С. Миллерман, В.В. Чеботаев. - М., 1991. - 36 с.

45. Мостков, В.М. Применение набрызгбетона при проведении горных выработок [Текст] / В.М. Мостков, И. Л. Воллер. - М. : Наука, 1968. - 152 с.

46. Постольская, O.K. Программная основа математического моделирования сложных конструкций подземных сооружений в рамках МКЭ [Текст] / O.K. Постольская, В.И. Титков, И.Р. Швачко, С.А. Юфин // Приложение численных методов к задачам геомеханики. - М. : МИСИ. - 1986. - С. 181-186.

47. Руководство по проектированию подземных горных выработок и расчету крепи [Текст]. - М. : Стройиздат, 1983. - 273 с.

48. Саммаль, A.C. Расчет облегченной крепи из набрызгбетона в сочетании с анкерами, рассматриваемой как многослойная конструкция, на действие тектонических сил в массиве [Текст] / A.C. Саммаль, Ю.И. Климов // М-лы XXIX на-уч.-техн. конф. / Пензенская государственная архитектурно-строительная академия. - Пенза, 1997. - Ч. 1. - С. 4.

49. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ №2014611262. Программа для расчета коэффициента учета временной крепи / СГУПС; авт. Ю.А. Цибариус.

50. СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003. - М., 2012. - Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200095246, свободный.

51. СП 122.13330.2012 Тоннели железнодорожные и автодорожные. Актуализированная редакция СНиП 32-04-97. - М. : ОАО ЦНИИС, 2012. - Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200095544, свободный.

52. Фадеев, А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике [Текст] / А.Б. Фадеев. - М. : Недра, 1987. - 221 с.

53. Фотиева, Н.Н. Расчет обделок тоннелей некруглого поперечного сечения [Текст] / Н.Н. Фотиева. - М. : Стройиздат, 1974. - 240 с.

54. Фотиева, H.H. Расчет облегченной набрызгбетонной крепи в сочетании с анкерами [Текст] / H.H. Фотиева, A.C. Саммаль // Неделя горняка - 98: м-лы круглого стола. Строительные геотехнологии: Научно-технические проблемы освоения подземного пространства. - М, 1998. - С. 91-99.

55. Фролов, Ю.С. Система «крепь - грунтовый массив». Численный анализ напряженно-деформированного состояния с учетом технологии проходки тоннеля [Текст] / Ю.С. Фролов, Ю.А. Мордвинков // Метро и тоннели. - 2006. - №5. -С. 32-35.

56. Фролов, Ю.С. Современные методы сооружения тоннелей горным способом в слабых скальных и полускальных грунтах [Текст] / Ю.С. Фролов, Ю.А. Мордвинков // Метро и тоннели. - 2006. - №2. - С. 18-21.

57. Храпов, В.Г. Тоннели и метрополитены [Текст] / В.Г. Храпов, Е.А. Де-мешко, С.Н. Наумов. - М. : Транспорт, 1989. - 383 с.

58. Четыркин, Н.С. Мониторинг напряженно-деформированного состояния тоннельных конструкций [Текст] / Н.С. Четыркин, Б.Н. Зведенюк, А.С. Силкин и др. // Метро и тоннели. - 2003. - №5 - С. 27-29.

59. Четыркин, Н.С. Мониторинг напряженно-деформированного состояния тоннельных конструкций [Текст] / Н.С. Четыркин, Б.Н. Зведенюк, А.С. Силкин и др. // Метро и тоннели. - 2003. - №5. - С. 24-26.

60. Чурадзе, Т.К. К решению некоторых задач механики подземных сооружений [Текст] / Т.К. Чурадзе, В.А. Тарнишвили, К.Т. Чурадзе и др. // Метро и тоннели. - 2004. - №3. - С. 45.

61. Цибариус, Ю.А. Напряженное состояние постоянной обделки тоннеля с учетом податливой временной набрызгбетонной крепи [Текст] / Ю.А. Цибариус // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе: м-лы между-нар. науч.-практ. конф. - Пермь, 2013. - С. 440-448.

62. Цибариус, Ю.А. Учет временной набрызгбетонной крепи при определении напряженного состояния постоянной обделки тоннеля [Текст] / Ю.А. Цибариус // Вестник СибАДИ. - Омск, 2013. - №4. - С. 76-81.

63. Цибариус, Ю.А. Исследование влияния податливой временной набрыз-гбетонной крепи на напряженное состояния постоянной обделки тоннеля [Текст] / Ю.А. Цибариус // Изв. Транссиба. - Омск, 2013. - №3. - С. 125-133.

64. Цибариус, Ю.А. Закономерности распределения напряжений в конструкциях тоннельных обделок с учетом наличия временной набрызгбетонной крепи [Текст] / Ю.А. Цибариус // Достижения вузовской науки: м-лы VII междунар. науч.-практ. конф. Технические науки. - Новосибирск, 2014. - С. 187-193.

65. Цибариус, Ю.А. Теоретические и экспериментальные исследования закономерностей распределения напряжений в конструкциях тоннельных обделок с учетом временной набрызгбетонной крепи [Текст] / Ю.А. Цибариус // Интернет-журнал «Науковедение». - 2014. - №1 (20). - С. 1-12.

66. Цибариус, Ю.А. Особенности учета временной набрызгбетонной крепи в расчетах напряженного состояния конструкций тоннельных обделок [Текст] / Ю.А. Цибариус // Политранспортные системы: м-лы VII международной науч.-техн. конф. в рамках года науки Россия - ЕС «Научные проблемы реализации транспортных проектов в Сибири и на Дальнем Востоке». - Новосибирск, 2015. -С. 136-142.

67. Шмидт, А. Расчет двухслойных облицовок тоннелей с учетом связи между набрызгбетонном и литым бетоном [Текст] / А. Шмидт - Bauingenieur, 1986.

- Т. 61. - № 2. - С. 63-72.

68. Щекудов, Е.В. Совершенствование конструктивно-технологических решений подземных сооружений транспортного назначения [Текст] / Е.В. Щекудов // Технологии мира. - 2010. - №10(28). - С. 29-39.

69. Щелочкова, Т.Н. Методика определения эффективных параметров тоннельных обделок из набрызгбетона: дис. ... канд. техн. наук [Текст] / Т.Н. Щелочкова. - М. : МАДИ, 2010. - 122 с.

70. Addenbrooke, T.I. Twin tunnel construction - Ground movements and lining behavior/ T.I. Addenbrooke, D.M. Potts // Proceedings of the international symposium on Geotechnical aspects of underground Construction in soft Ground. - London, 1996.

- p. 441-446.

71. Bakker, K.I. Predictions and a monitoring scheme with respect to the boring of the second Heinenoord Tunnel / K.I. Bakker, W.van Schelt, I.W. Plekkenpol // Proceedings of the international symposium on Geotechnical aspects of underground Construction in soft Ground. - London, 1996. - P. 459-464.

72. Bernat, S. Numerical modelling of tunneling in soft soil / S. Bernat, B. Cam-bou, P. Dubois // Proceedings of the international symposium on Geotechnical aspects of underground Construction in soft Ground. - London, 1996. - P. 465-470.

73. Bezuijen, A. Calculation Models based on Monitoring during Tunnel Construction / A. Bezuijen, A. Talmon // ITA-AITES World tunnel congress 2006 and the 32th ITA-AITES General Assembly "Safety in the underground space". - Seoul, 2006.

- P. 125-131.

74. Braun, W.M. Application of the NATM in deep tunnels and difficult rock conditions / W.M. Braun // Tunnels & Tunneling. - 1980. - №3. - P. 17-20.

75. Brown, E.T. Putting the NATM into perspective / E.T. Brown // Tunnels & Tunneling. - 1990. - №9. - P. 9-13.

76. Canetta, G. Experimental and numerical tests on the excavation of a railway tunnel in grouted soil in Milan / G. Canetta, B. Cavagna, R. Nova // Proceedings of the

international symposium on Geotechnical aspects of underground Construction in soft Ground. - London, 1996. - P. 479-484.

77. Choi Gi Boc. Calculation of transport tunnel lining structure by using infinite element / Choi Gi Boc, Riu Chang // Suhak. Mathematics. - 1993. - №3 - P. 61-64.

78. Clark, J. Manheim by-pass connection / J. Clark // World Tunnelling. - 1991. - P. 315-317.

79. Dasari, G.R. Numerical modelling of a NATM tunnel construction in London clay / G.R. Dasari, C.G. Rawlings, M.D. Bolton // Proceedings of the international symposium on Geotechnical aspects of underground Construction in soft Ground. -London, 1996. - P. 491-496.

80. Egger, P. Tunnel construction in Stuttgart: problems of settlements and swelling rock / P. Egger // Proceedings of the international symposium on Geotechnical aspects of underground Construction in soft Ground. - London, 1996. - P. 263-268.

81. Fiumara, C. Settlements control in driving a shallow tunnel / C. Fiumara, E.M. Pizzarotti, L.P. Verzani // ITA-AITES World tunnel congress 2006 and the 32th ITA-AITES General Assembly "Safety in the underground space". - Seoul, 2006. - P. 182-187.

82. Higgins, K.G. Numerical modelling of the influence of the Westminster Station excavation and tunnelling on the Big Ben clock tower / K.G. Higgins, R.I. Mair, D.M. Potts // Proceedings of the international symposium on Geotechnical aspects of underground Construction in soft Ground. - London, 1996. - P. 525-530.

83. Golser, J. Another view of the NATM / J. Golser // Tunnels & Tunneling. -1979. - №3. - P. 41.

84. Iftimie, T. Microtunneling, Romanian experience / T. Iftimie, M. Sofian, I. Stefanescu // Japan Railway Eng. - 1987. - № 4. - P. 6-9.

85. Imada, T. New Austrian Tunnelling Method (NATM) / T. Imada // Tonneru no tika. - Japan, 1981. - №1 - P. 61-69.

86. Karakus, M. An insight into the New Austrian Tunnelling Method (NATM) / M. Karaku, R.J. Fowell // ROCKMEC'2004 - Vth Regional Rock Mechanics Symposium. - Sivas, 2004. - P. 159-163.

87. Kim, S.H. Interaction between closely spaced tunnels clay / S.H. Kim, H.I. Burd, G.W. Milligan // Proceedings of the international symposium on Geotechnical aspects of underground Construction in soft Ground. - London, 1996. - P. 543-548.

88. Kovacevic, N. Numerical modelling of the NATM and compensation grouting trials at Redcross Way / N. Kovacevic, H.E. Edmonds, R.I. Mair, K.G. Higgins // Proceedings of the international symposium on Geotechnical aspects of underground Construction in soft Ground. - London, 1996. - P. 553-559.

89. Kofoed, N. Eastern Railway Tunnel, Denmark - Ground freezing for tunnels and cross passages / N. Kofoed, S.R. Doran // Proceedings of the international symposium on Geotechnical aspects of underground Construction in soft Ground. - London, 1996. - P. 391-398.

90. Leca, E. Modelling and prediction for bored tunnels / E. Leca // Proceedings of the international symposium on Geotechnical aspects of underground Construction in soft Ground. - London, 1996. - P. 27-41.

91. Lunardi, P. The design and construction of tunnels using the approach based on the analysis of controlled deformation in rocks and soils / P. Lunardi // T&T International special supplement in conjunction with Rocksoil. - London, 2000. - 30 p.

92. Mair, R.I. Settlement effects of bored tunnels / R.I. Mair // Proceedings of the international symposium on Geotechnical aspects of underground Construction in soft Ground. - London, 1996. - P. 43-53.

93. Mashimo, H. Prediction of ground movement due to shield tunneling / H. Mashimo, T. Ishimura, K. Fujii // Proceedings of the third international conference on advances of computer methods in Geotechnical and Geoenvironmental engineering. -Moscow, 2000. - P. 127-132.

94. Menzl, I. Progress of New Austrian Tunnelling Method (NATM) / I. Menzl // Mechanizace. - Czech Republic, 1987. - №5. - P. 269-276.

95. Möller, S.C. Basic Understanding of Constitutive Models in PLAXIS. Plaxis Users Meeting / S.C. Möller. - St. Petersburg, 2008. - 25 p.

96. Möller S.C. Tunnel induced settlements and structural forces in lining / S.C. Möller. - Stuttgart, 2006. - 174 p.

97. Rabcewicz, L.V. The New Austrian Tunnelling Method / L.V. Rabcewicz // Water Power. - 1964. - №11. - P. 453-457.

98. Pottler, R. Stability analysis of tunnels - an approach using random set theory / R. Pottler, T. Marcher, A. Nasekhian, H.F. Schweiger // ITA-AITES World tunnel congress 2009 and the 35th ITA-AITES General Assembly. - Budapest, 2009. - P. 311-318.

99. Venugopala Rao R. Discontinuum analysis and support design of road tunnels - A case study / Rao R. Venugopala, S. Naik, M.N. Reddy, R.N. Gupta // Proceedings of the third international conference on advances of computer methods in Geo-technical and Geoenvironmental engineering. - Moscow, 2000. - P. 141-150.

100. Vieira, A. Numerical investigations for the analysis of a large underground station of Lisbon Metro / A. Vieira, L.R. Sousa, J. Barreto // Proceedings of the third international conference on advances of computer methods in Geotechnical and Geoenvironmental engineering. - Moscow, 2000. - P. 151-156.

101. Wittke, W. New Austrian Tunneling Method (NATM) - Stability Analysis and Desing / W. Wittke, B. Pierau, C. Erichsen - Aachen, 2002. - 424 p.

Приложение А

ЛОКАЛЬНЫЙ сметный РАСЧЕТ № 1

(локальная смета)

на сооружение постоянной ооделки типа ОТм2.

Основание:

Сметная стоимость строительных работ_448,939 тыс.руб.

Средства на оплату труда _38,466 тыс.руб.

Сметная трудоемкость_3358,76 чел.час

Составлена) в текущих (прогнозных) ценах по состоянию на П квартал 2015 г.

№ пп Обоснование Наименование работ н затрат Ьд. изм. Кол. Стоимость единицы,, руб. Общая стоимость, руо. Затр.гр.раб-х не занятых обслужзлапшн

Всего Экспл. маш. Мат-ы Всего в т.ч. оплата груда Экспл. маш. Мат-ы Обслуж-х машины

оплата труда в т.ч оплата труда в т.ч. оплата труда на ед-цу всего

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Раздел 1. Установка арматуры

1 ФЕР29-01-146-01 Устройство монолитной бетонной ойделкн свода и стен тоннелей, разработанных на полный профиль, с передвижной металлической опалубкой в грунтах 4-5 группы, толщина обделки:до 30 см 100 мЗ бетона по проектном У наружном У 0,297 29ЛШ 111726,31 6703,07 98996,22 33182,86 1790,17 1990,81 29401,88 544 161,57

6027,52

2 ФЕР29-01-151-01 Установка арматуры прн устройстве монолитных железобетонных обделок: в тоннелях установка 1т арматуры и каркасов 1,5797 6304,38 7,76 5916,8 9959,03 600 12,26 9346:, 77 34,28 54,15

379,82

3 204-0100 Горячекатаная арматурная сталь т -1,645 5650 5650 -9282,95 -9282,95

о\

чО

1 2 3 4 5 6 7 S 9 10 11 12 13 14

4 204-0050 Надбавки к ценам заготовок за сборку7 н сварку каркасов и сегок просгранственых, диаметром 20мм т 1,5797 7512 7512 11866,71 11866,71

Итого по разделу 1 Установка арматуры 342306,03 3358,76

Раздел 2. Стоимость арматуры

5 Прайс-лист Горячекатаная арматурная сталь класса А-Ш. диаметром 20мм т 1,643 23220,34 23220,34 38151,02 38151,02

6 ФССЦпгОЗ-02-01-100 Пр. Ммрегнон от 20.07. JJ №354 Перевозка строительных грузов (кроме массовых навалочных, перевозимых автомобилями-самосвалами, а также бетонных и железобетонных изделий, стеновых и перегородочных материалов, лесоматериалов круглых и пиломатериалов, включенных в таблицу7 03-01), бортовым автомобилем грузоподъемностью 5 т, на расстояние до 100 ™ I пагг ГЮТЭ 1 т груза 1,643

761,11 1250,51

Итого по разделу 2 Стоимость арматуры 3&isi,02

ИТОГИ ПО СМЕТЕ:

Итого прямые затраты по смете в ценах 2001 г 83876,67 2390,17 2003,07 79483,43 215.72

1250,51

Итого прямые затраты по смете с учетом коэффициентов к итогам 298584,16 37214,95 14902,84 2+6466,37 3358,76

1250,51

Накладные расходы 53961,68

Сметная прибыль 27911,21

Итоги по смете:

Тоннели н метрополитены, закрытый способ работ 342306,03 3358,76

Материалы 38151,02

Перевозка грузов автомобильным транспортом

Итого 380457,05 3358,76

В том числе:

Материалы 246466,37

Машины и механизмы 14-902,84

ФОТ 38465,46

Накладные расходы 53961,68

Сметная прибыль 27911,21

НДС 18% 68482,27

ВСЕГО по смете 448939,32 3358,76

-J

о

ЛОКАЛЬНЫЙ сметный РАСЧЕТ № 2

(локальная смета)

на сооружение постоянной ооделки типа ОТы5_

Основание:

Сметная стоимость строительных работ_380,903 тыс.руб.

Средства на оплату труда _32,803 тыс.руб.

Сметная трудоемкость_2870,02 чел.час

Составлен(а) в текущих (прогнозных) ценах по состоянию на П квартал 2015 г.

№ пп Обоснование Наименование работ и затрат Ед. нзм. Кал. Стоимость единицы, руб. Общая стоимость, руб. Затр.тр.раб-х не занятых обслуж.машнн

Всего Экспл. Мат-ы Всего В Т.Ч. оплата труда Экспл. маш. Мат-ы Обслуж-х машины

оплата труда в т.ч. оплата труда в т.ч. оплата труда на ед-цу всего

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Раздел 1. > становка арматуры

1 ФЕР20-О1-146-01 Устройство монолитной бетонной обделки свода н стен тоннелей, разработанных на полный профиль, с передвижной металлической опалубкой в грунта-1; 4-5 группы, толщина обделки: до 30 см 100 мЗ бетона по проектном у наружном У 0,259 я.тм 111726,81 6703,07 98996,22 28937,24 1561,13 1736,1 25640,01 544 140,9

6027,52

2 ФЕР29-01-152-01 Установка арматуры при устройстве монолитных железобетонных обделок: в тоннелях установка 1т арматуры и каркасов 1,267 6304,38 7,76 5916,8 7987,65 431,23 9,83 7496,59 34,28 43,43

379,82

3 204-0100 Горячекатаная арматурная сталь т -1,313 5650 5650 -7446,7 -7446,7

1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12 13 14

4 204-0050 Надбавки к ценам заготовок за сборку7 и сварку каркасов и сеток просгранственых, диаметром 20мм т 1,267 7512 7512 9517,7 9517,7

Итого по разделу 1 Установка арматуры 292194,58 2870,02

Раздел 2. Стоимость арматуры

5 Прайс-лист Горячекатаная арматурная сталь класса А-Ш. диаметром 20мм т 1,318 23220,34 23220,34 30604,41 30604,41

6 ФССЦпгОЗ-02-01-100 Пр. Мтрегион от 20.07.11 Ш54 Перевозка строительных грузов (кроме массовых навалочных, перевозимых автомобилями-самосвалами, а также бетонных и железобетонных изделий, стеновых и перегородочных материалов, лесоматериалов круглых и пиломатериалов, включенных в таблицу7 03-01), бортовым автомобилем грузоподъемностью 5 т, на расстояние до 100 ги Т 1.--1ЯГГ тт-гд 1 т груза 1,318

761,11 1003,15

Итого по разделу 2 Стоимость арматуры 30604.41

ИТОГИ ПО СМЕТЕ:

Итого прямые затраты по смете в ценах 2001т 69600,3 2042,36 1745,93 65812,01 184,33

1003,15

Итого прямые затраты по смете с учетом коэффициентов к итогам 252839,98 31799,55 12989,72 208050,71 2870,02

1003,15

Накладные расходы 46109,35

Сметная прибыль 23849,66

Итоги по смете:

Тоннели и метрополитены, закрытый способ работ 292194,58 2870,02

Материалы 30604,41

Перевозка грузов автомобильным транспортом

Итого 322798,99 2870,02

В том числе:

Материалы 208050,71

Машины н механизмы 12989,72

ФОТ 32802,7

Накладные расходы 46109,35

Сметная прибыть 23849,66

НДС 18% 58103,82

ВСЕГО по смете 380902,81 2870,02

-J

и

ЛОКАЛЬНЫЙ СМЕТНЫЙ РАСЧЕТ № 3

(локальная смета)

на сооружение постоянной обделки типа ОТы4

Основание:

Сметная стоимость строительных работ_297,380 тыс.руб.

Средства на оплат}7 труда _25,700 тыс.руб.

Сметная трудоемкость_2251,58 чел.час

Составлен(а) в текущих (прогнозных) пенах по состоянию на П квартал 2015 г.

№ пп Обоснование Наименование работ и затрат Ед. изм. Кол. Стоимость единицы, руб. Общая стоимость, руо. Затр.тр.раб-х не занятых обслуж. машин

Всего ЭКСЕЛ. маш. Мат-ы Всего Е Т.Ч. оплата труда Экспл. маш. Мат-ы Обслуж-х машины

оплата труда в т.ч оплата труда в т.ч. оплата труда на ед-цу всего

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Раздел 1. > становка арматуры

1 ФЕР20-О1-146-01 Устройство монолитной бетонной обделки свода н стен тоннелей, разработанных на полный профиль, с передвижной металлической опалубкой в грунтах 4-5 группы, толщина обделки: до 30 см 100 мЗ бетона по проектном у наружном У 0,206 2Ш'ИЛ 111726,81 6703,07 98996,22 23015,72 1241,67 1380,83 20393,22 544 112,06

6027,52

2 ФЕР2Р-01-152-91 Установка арматуры при устройстве монолитных железобетонных обделок: в тоннелях установка 1т арматуры и каркасов 0,9495 6304,38 7,76 5916,8 5986,01 360,64 7,37 5618 34,28 32,55

379,82

3 204-0100 Горячекатаная арматурная сталь т -0,9875 5650 5650 -5579,37 -5579,37

-о

и>

1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12 13 14

4 204-0050 Надбавки к ценам заготовок за сборку7 и сварку каркасов и сеток просгранственых, диаметром 20мм т 0,9495 7512 7512 7132,64 7132,64

Итого по разделу 1 Установка арматуры 229086,75 2251,58

Раздел 2. Стоимость арматуры

5 Прайс-лист Горячекатаная арматурная сталь класса А-Ш. диаметром 20мм т 0,9875 23220,34 23220,34 22930,09 22930,09

6 ФССЦптОЗ-02-01-100 Пр. Мтрегион от 20.07.11 Ш54 Перевозка строительных грузов (кроме массовых навалочных, перевозимых автомобилями-самосвалами, а также бетонных и железобетонных изделий, стеновых и перегородочных материалов, лесоматериалов круглых и пиломатериалов, включенных в таблицу7 03-01), бортовым автомобилем грузоподъемностью 5 т, на расстояние до 100 ги 11.--1ЯГГ тт-гд 1 т груза 0,9875

761,11 751,6

Итого по разделу 2 Стоимость арматуры 22930,09

ИТОГИ ПО СМЕТЕ:

Итого прямые затраты по смете в ценах 2001 г 53485,09 1602,31 1388,2 50494,58 144,61

751,6

Итого прямые затраты по смете с учетом коэффициентов к итогам 197131,3 24947,97 10328,21 161855,12 2251,58

751,6

Накладные расходы 36174,56

Сметная прибыль 18710,98

Итоги по смете:

Тоннели и метрополитены, закрытый способ работ 229086,75 2251,58

Материалы 22930,09

Перевозка грузов автомобильным транспортом

Итого 252016,84 2251,58

В том числе:

Материалы 161855,12

Машины н механизмы 10328,21

ФОТ 25699,57

Накладные расходы 36174,56

Сметная прибыть 18710,98

НДС 18% 45363,03

ВСЕГО по смете 297379,87 2251,58

-J

- IQNet

E qualityaustria

Succoed wttn Quality

«

СТРОЙ-ТРЕСТ

Открытое Акционерное Общество «СТРОЙ-ТРЕСТ»

Юридический адрес; 127055- г Москва, ул. Новослободская, д. 48/2. тел., +7 (495) 92В 74 ВО

Почтоаый адрес. 119192. г Москва, Мичуринский проспект д 11, к. 2, *7 (495) 7В7 57 08. 787 57 С7

ИНН I КПП 7707537476 I 997350001

Р/с 40702810800030003884 ОАО БАНК ЕТЕ

К/с 30101810700000000187 БИК 044525187 ОКТМО 453Б2000

5(гоу1гез1@актоаЕ_ ги

СПРАВКА

о подтверждении достоверности данных, отраженных в диссертационном исследовании аспиранта кафедры «Геология, основания и фундаменты» Сибирского государственного университета путей сообщения (СГУПС) Цибариуса Юрия Александровича

Настоящей справкой подтверждается то, что аспирант кафедры «Геология, основания и фундаменты» Сибирского государственного университета путей сообщения (СГУПС) Цибариус Юрий Александрович в период с 2010 г. по 2012 г. выполнял работы по Договору № 002067, в соответствии с которым проводился технический надзор за строительством искусственных сооружений (ИССО) на объекте строительства по титулу: «Совмещенная (автомобильная и железная) дорога Адлер - горноклиматический курорт «Альпика-Сервис» со строительством второго сплошного железнодорожного пути на участке Сочи-Адлер-Веселое (проектные и изыскательские работы, строительство)». Согласно техническому заданию технический надзор за строительством проводился на тоннельном комплексе №1 (тоннели автодорожный, железнодорожный, штольня) и тоннельном комплексе №3 (тоннели автодорожный, железнодорожный),

В состав работ по техническому надзору на тоннельном комплексе №1 входила: проверка качества строительства объектов, наличия проектов организации строительства и проектов производства работ; контроль соответствия выполняемых работ и материалов проектам и нормативным требованиям; оказание технологической и технической помощи по вопросам строительства; проведение мероприятий по горно-экологическому мониторингу в процессе строительства объектов (совместно с проектной организацией).

Опыт, полученный в процессе проведения вышеуказанных работ, лег в основу выполненного аспирантом кафедры «Геология, основания и фундаменты» Сибирского государственного университета путей сообщения (СГУПС) Цибариусом Ю.А. диссертационного исследования.

Основные конструктивные и технологические решения по объектам тоннельного комплекса №1:

- Железнодорожный тоннель №1: длина тоннеля - 2523,5 м; способ проходки -горный; временная крепь - набрызгбетон с металлическими арками; постоянная обделка-монолитная железобетонная.

- Автодорожный тоннель №1: длина тоннеля - 2296,0 м; способ проходки - горный: временная крепь - набрызгбетон с металлическими арками; постоянная обделка -монолитная железобетонная.

Первый заместитель Генерального

В.В, Кокуровский

АДКРЫТАН АКЦЫЯНЕРНАЕ

ТАП АРЫСТТ! А М1НСКМ ЕТ РЛ [ 1 РА Е КТ

ОТКРЫТОЕ АКЦИО! 1ЕР110Е

ОБЩЕСТТЭО МИ НСЬСМ ЕТРОПРОЕ КI

22П[>£$| Мнгсц, Сшпшц 13

(ог)

РГг]01:721К«И119 и 0Л0 1С.1 ПСЕ г. Миккп, ГХЦ-2. 334. ¥1Ш ШМППЦО

14Д. (017] 235-33-36, фыи (017) 3^-33-31 ГОЗОШЗОООДШ б С^АО 1К'Ь Г. МИНСК*, РКГ1-Г МФО 334. УНН ЮШОП

21!МКЯ. .Минск, Смписимм, 1.1

О?. _

Нд №_от

СПРАВКА

об использовании результатов дно сертацн ной рвйота аспиранта кафедры «Геология, основания н фундаменты^ Сибирского государственного уялвсрснтста путей сообщения (СГУБС) Цибарлуса Юрии Алсксандрйяича

Рекомендации ФГЮУ ШЮ СГУГТС, ОСнОваыные на результатах диссертационной работы ЦнбарНуса Ю-А-, л именно предложенной методике учета временной набрыагйетоинон крели к расчетах конструкций постоянных обделок чранспортЕ1ых тоннелей, были учтены Jгpм корректировке проектнык решений по объекту «Совмещенная (автомобильная и желс^нач) дорога Адлер -горноклиматический курорт «Лльпнвса-Сервнси со строительством второго сплошного железнодорожного путн на участке Сочц-Адлер-Втеелос (проектные н изыскательские работы, строительство)», в части замееы типов конструкций обделок гштщюрожного тоннеля (тоннельный комплекс. ОТм2 (499-Т-2009.30/1-01-КЖ1 л. 18), ОТмз (499-Т-2ОО9 3(У1-01-КЖ1 л .26) на нп 0Тм4 (49*>-Т-2009,30/1-01-ОС] л,25) с меньшей материалоемкостью.

Принятие конструктивные решения позволили получить экономический ■эффект за счет енншйиия материальный и ТруДОВЫх эаттзат пин строительстве