Особенности расчёта сборных клиновидных обделок в сложных инженерно-геологических условиях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.02, кандидат наук Шейн Аунг Тун

• Шейн Аунг Тун
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Шейн Аунг Тун

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПРОЕКТИРОВАНИЯ СБОРНЫХ ТОННЕЛЬНЫХ ОБДЕЛОК

1.1. Обзор конструктивных схем сборных тоннельных обделок

1.2. Конструктивные схемы сборных тоннельных обделок на базе универсальных клиновидных блоков

1.3. Обзор методов исследования работы тоннельных обделок

1.4. Обзор методов учёта взаимодействия тоннельной обделки с грунтовой средой

1.5. Выводы

ГЛАВА 2. ФОРМИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ГЕОМЕТРИИ

СБОРНЫХ ТОННЕЛЬНЫХ ОБДЕЛОК НА БАЗЕ

УНИВЕРСАЛЬНЫХ КЛИНОВИДНЫХ БЛОКОВ

2.1. Вычислительные проблемы процесса проектирования геометрии обделки тоннеля на базе универсальных клиновидных колец

2.2. Описание математической модели процесса формообразования тоннельной обделки

2.3. Выбор виртуальной среды для пространственного моделирования тоннельных конструкций

2.4. Формирование пространственной кривой, для моделирования проектной оси тоннеля

2.5. Вычислительная технология формирования геометрии обделки на базе универсальных клиновидных колец

2.6. Геометрический базис программы формообразования сборной тоннельной обделки

2.7. Выводы

ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ

РАБОТЫ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ТОНЕЛБНЫХ

ОБДЕЛОК

3.1. Особенности архитектуры системы прочностного анализа для пространственного моделирования статической работы сборных тоннельных обделок в сложных инженерно-геологических условиях

3.2. Конечно-элементная база программного комплекса

3.3. Описание пространственной расчётной схемы сборной обделки

3.4. Моделирование работы продольных и поперечных стыков

3.5. Генерация дискретной модели сборной тоннельной обделки91 ГЛАВА 4. ФОРМИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ «ОБДЕЛКА-ГРУНТ» В

СЛОЖНЫХ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

4.1. Особенности формирования расчётной схемы МКЭ грунтового массива для сложных инженерно-геологических условий

4.2. Моделирование взаимодействия обделки с грунтом

4.3. Учёт цилиндрической анизотропии грунта при формировании расчётной схемы обделки

4.4. Учёт конструктивной нелинейности при моделировании взаимодействия обделки с грунтом и работы стыковых узлов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

112

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности расчёта сборных клиновидных обделок в сложных инженерно-геологических условиях»

ВВЕДЕНИЕ

Развитие подземного строительства является наиболее эффективным средством решения транспортных проблем современного мегаполиса. Достижение высоких скоростей строительства возможно только при условии внедрения новой высокопроизводительной техники и прогрессивных строительных технологий. В российской и зарубежной практике тоннелестроения широко применяются универсальные клиновидные обделки, позволяющие использовать только один типовой клиновидный блок на всех участках трассы тоннеля, которая может включать в себя не только прямолинейные, но и сложные участки, задаваемые пространственной кривой. Использование этого типа конструкций позволяет добиться высоких темпов строительства подземных транспортных линий, а так же повысить качество и точность проходки тоннеля.

Диссертация посвящена вопросам совершенствования методов расчёта сборных железобетонных клиновидных тоннельных обделок при возведении их в сложных инженерно-геологических условиях.

Актуальность проблемы. В настоящее время большинство расчётов тоннельных конструкций выполняются по плоским расчётным схемам, что не всегда соответствует реальным инженерно-геологическим условиям. В стандартных программах, используемых для расчёта подземных сооружений, как правило, не учитывается влияние податливости стыков на статическую работу конструкции. Создание программно-математического обеспечения, с помощью которого можно выполнять прочностные расчёты сборных железобетонных клиновидных тоннельных обделок по пространственным расчётным схемам, учитывающих сложные инженерно-геологические условия и податливость стыковых соединений является задачей актуальной и востребованной для практического использования в проектных организациях.

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является совершенствование методов расчёта сборных железобетонных тоннельных обделок на базе универсальных клиновидных блоков в сложных инженерно-геологических условиях с учётом податливости стыковых соединений.

В работе решены следующие задачи:

- произведён анализ существующих способов прочностного расчёта тоннельных конструкций;

- произведён анализ конструкций сборных клиновидных обделок для последующей разработки базы данных расчётных схем этого типа конструкций;

- выявлены основные закономерности работы стыковых соединений и оценено влияние податливости стыков на напряжённо-деформированное состояние сборных железобетонных тоннельных обделок;

- разработано программно-математическое обеспечение для пространственных расчётов сборных тоннельных обделок по методу конечных элементов с учётом податливости стыковых соединений и нелинейной работы грунтовой среды;

- разработана система автоматического формирования пространственной геометрии обделки и генерации расчётной схемы для прочностного расчёта;

- разработано программно-математическое обеспечение для расчётов тоннельных обделок с учётом цилиндрической анизотропии грунтовой среды в сложных инженерно-геологических условиях;

Научная новизна работы и личный вклад автора.

- модернизирована существующая аналитическая модель вычисления пространственных геометрических характеристик клиновидных колец для построения алгоритма автоматического формирования трёхмерной геометрии тоннельных обделок на базе универсальных клиновидных блоков;

- предложено для численной реализации модели Винклера грунтовой среды использовать концентрическую систему стержневых конечных элементов;

- предложено для учёта податливости стыковых соединений сборных тоннельных обделок использовать пространственную пластинчато-стержневую конечно-элементную модель с односторонней работой стержневых элементов;

- сформирован базовый набор вычислительных процедур метода конечных элементов для прочностного анализа сборных тоннельных обделок с учётом податливости стыковых соединений и нелинейной работы грунта;

- предложено для учёта цилиндрический анизотропии на границах раздела грунтовых сред использовать плоские пластинчатые расчётные схемы.

Методологической базой исследований является анализ взаимодействия системы «сборная тоннельная обделка - грунт» путем проведения численного анализа по методу конечных элементов.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций определяется хорошим совпадением результатов, полученных в данной работе, с известными аналитическими решениями, полученными методами строительной механики, а так же с теоретическими и экспериментальными данными других авторов.

Практическая значимость и реализация работы.

- Разработанные методики расчёта реализованы в виде программного комплекса, с помощью которого можно выполнять прочностные расчёты сборных клиновидных тоннельных обделок с учётом работы стыковых соединений в сложных инженерно-геологических условиях;

- разработанные программы могут быть использованы в научно-исследовательских и проектных организациях, занимающихся проектированием подземных сооружений;

- использование разработанных программ позволяет определять напряжённо-деформированное состояние сборных тоннельных обделок и прилегающей грунтовой среды при пересечении осью тоннеля нескольких геологических пластов, а также в местах соединения подземных выработок;

- с помощью разработанных программ можно давать практические рекомендации по уточнению напряжённо-деформированного состояния сборных тоннельных обделок с учётом податливости стыковых соединений при проведении расчётов на базе стандартных методов, не учитывающих особенности статической работы сборных конструкций;

- с помощью разработанных программ был произведён сравнительный анализ пространственных расчётных схем тоннельной обделки для различных положений замкового элемента, а также при различных характеристиках грунтовой среды. На основании серии проведённых расчётов были выработаны практические рекомендации по выбору оптимального варианта взаимной ориентации клиновидных колец в зависимости от инженерно-геологических условий по трассе тоннеля.

Апробация работы: основные научные положения работы докладывались:

- на 70 Научно-методической конференции (МАДИ). Москва 2012 г.

- на 71 Научно-методической конференции (МАДИ). Москва 2013 г.

- на научно-практической конференции «Неделя науки-2013. Наука МИИТа - транспорту» в МИИТ г. Москва 25 апреля 2013.

Публикации: по материалам диссертации опубликовано 5 печатных

1. Шейн Аунг Тун. Расчёт модели вертикальных подземных выработок. // Мир транспорта. - Москва: 2012. № 2/2012. - с.88-91;

2. Шейн Аунг Тун. Формирование дискретных моделей подземных сооружений сложной конфигурации. // Транспортное строительство . - Москва : 2012. № 9/2012. - с. 25-27;

3. Шейн Аунг Тун. Моделирование тоннельных обделок. // Мир транспорта. - Москва: 2012. № 4/2012. - с.60-65;

4. Шейн Аунг Тун. Система автоматизированного расчёта железобетонных тоннельных обделок произвольного очертания. // Транспортное строительство . - Москва : 2012. № 9/2012. - с. 2425;

5. Шейн Аунг Тун. Нестеров И.В. Моделирование работы плоских пластинчатых систем с использованием табличного процессора Excel. // Инженерные сооружения на транспорте. Сборник трудов МИИТа. Выпуск 4. - Москва: 2012. с. 32-36;

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПРОЕКТИРОВАНИЯ СБОРНЫХ ТОННЕЛЬНЫХ ОБДЕЛОК

1Л. Обзор конструктивных схем сборных тоннельных обделок.

Сборная обделка тоннеля представляет собой ряд последовательно установленных в подземной выработке колец, которые, в свою очередь, состоят из отдельных элементов (рисунок. 1.1). Сборные элементы (сегменты) кольца обделки называются тюбингами или блоками.

Форма поперечного сечения сборной тоннельной обделки определяется, прежде всего, формой поперечного сечения проходческого щита, а размеры тоннеля зависят от его назначения. В транспортных тоннелях его внутренние размеры определяются габаритом приближения строений[ 1,2,3]. Так, например, внутренний диаметр перегонного тоннеля метрополитена должен быть не менее 5,1 метра.

Рис. 1.1. Сборная тоннельная обделка.

Обделки из сборных железобетонных элементов могут успешно заменить более дорогостоящие чугунные обделки при строительстве тоннелей в устойчивых необводнённых грунтах, а в некоторых случаях и в песках естественной влажности[3,4].

В отличие от обделок из чугунных тюбингов сборные железобетонные обделки имеют значительно больше конструктивных решений. Прежде всего, следует отметить наличие различных типов поперечных сечений элементов сборных железобетонных обделок. На рисунке 1.2. показаны три наиболее часто встречающиеся типа поперечных сечений железобетонных элементов тоннельных обделок.

а) б) В)

Рис. 1.2. Типы поперечных сечений сборных элементов железобетонных обделок:

а - железобетонный тюбинг; б - блок ребристого сечения; в -блок сплошного сечения.

Тюбингом в сборной железобетонной обделке принято называть ребристый элемент со сравнительно тонкой спинкой и отверстиями для болтовых связей, как по продольным, так и по поперечным бортам. Аксонометрическое изображение железобетонного тюбинга представлено на рисунке! .3.

Рис. 1.3. Железобетонный тюбинг сборной тоннельной обделки.

Обделки из таких элементов имеют небольшой вес, удобны при монтаже, так как не требуют дополнительных поддерживающих устройств, но они более сложны в изготовлении и подвержены трещинообразованию [5].

Блоки ребристого сечения, как правило, не имеют болтовых отверстий, хотя в некоторых случаях в поперечных бортах блоков могут устраиваться отверстия для временных (монтажных) болтов или шпилек (рисунок 1.4.).

Рис. 1.4. Железобетонный блок ребристого сечения с отверстиями для монтажных связей по поперечным боргам и для монтажных шпилек по продольным стыкам.

Блоки сплошного сечения собираются в кольцо обделки без использования каких либо связей, как по продольным, так и по поперечным стыкам, а правильное взаимное расположение смежных блоков в кольце обеспечивается установкой монтажных шпилек в глухие отверстия по продольным стыкам (рисунок 1.5.). Такие же монтажные шпильки устанавливаются и по продольным стыкам ребристых блоков[7].

Рис. 1.5. Железобетонный блок сплошного сечения с отверстиями под монтажные шпильки в продольных стыках.

Выбор сплошного или ребристого блока при проектировании сборной железобетонной обделки определяется в первую очередь размерами диаметра обделки. Обделки с диаметром не превышающем 5-6 метров, как правило, выполняются из блоков сплошного сечения, при диаметре обделки более 7 метров предпочтительней будут ребристые блоки, так как их вес меньше, чем у блоков сплошного сечения.

Форма элементов сборных железобетонных обделок в значительной степени определяется отсутствием связей по продольным стыкам в некоторых типах обделок. Кроме того, при назначении формы элемента принимается во внимание стремление проектировщиков обойтись минимальным числом типоразмеров элементов в кольце обделки.

Кольцо обделки из железобетонных тюбингов (как и из чугунных), как правило, состоит из элементов прямоугольной формы, так как жёсткость

кольца обеспечивается болтовыми связями в продольных и поперечных стыках [6,7] (рисунок 1.6.).

Рис.1.6. Конструкция обделки из железобетонных тюбингов прямоугольной формы.

Элементы прямоугольной формы просты в изготовлении, позволяют обойтись минимальным числом типоразмеров, но при отсутствии связей по продольным стыкам не обеспечивают в некоторых случаях достаточной жёсткости кольца обделки. Однако, в определённых инженерно-геологических условиях (сухие устойчивые грунты) обделки могут быть податливыми в продольных стыках, что обеспечивает уменьшение изгибающих моментов, особенно при использовании шарнирных продольных стыков. Тогда также целесообразно применение блоков прямоугольной формы [2,7] (рисунок 1.7.).

Рис. 1.7. Конструкция обделок из прямоугольных железобетонных блоков: а - сплошного сечения; б - ребристого сечения; 1 - плоский лотковый элемент;

2 - железобетонный блок; 3 - замковый вкладыш; 4 - рельсовый путь; 5 - путевой бетон.

Желание проектировщиков создать обделку из железобетонных блоков без болтовых связей в продольных стыках, но обладающую повышенной жёсткостью привело к созданию обделок из элементов более сложной формы. Так появились обделки, кольца которых собираются из трапециевидных, многогранных (сотовых) и других элементов[5,6].

На рисунке 1.8. показана обделка из железобетонных блоков трапециевидной формы.

Рис. 1.8. Конструкция обделки из блоков трапециевидной формы.

Такая обделка обладает повышенной жёсткостью благодаря сложной форме продольных стыков, а также наличию поперечного стыка типа «гребень-паз» и перевязке продольных швов. Следует отметить, что обделки такого типа, как правило, применялись при строительстве тоннелей, диаметр которых не превышал 4-х метров, т.е. тоннелей коммунального назначения.

Дальнейшее развитее обделок из железобетонных блоков привело к появлению обделок, кольца которых монтировались из блоков более сложной формы, которые обеспечивали не только повышенную жёсткость продольных стыков, но и предусматривали взаимную связь смежных колец обделок между собой. Так, например, возникла конструкция обделки монтируемой из Т-образных блоков (рисунок 1.9.).

Рис. 1.9. Конструкция обделки из Т-образных железобетонных блоков. Другой, ещё более сложный тип конструкции блока получил название «скошенная восьмёрка»[8]. (рисунок 1.10).

Рис. 1.10. Конструкция обделки из блоков типа «скошенная восьмёрка». На рисунке 1.11. показана обделка из блоков представляющих собой две трапеции, сходящиеся меньшими в середине блока.

Рис. 1.11. Конструкция обделки из железобетонных блоков в виде двух сходящихся трапеций:

А - конструкция обделки; б - конструкция блока; в - сборочный кондуктор;

1 - отверстия для скрепления кондукторов во время сборки кольца; 2 - отверстия для нагнетания растворов и крепления кондукторов;3 - отверстия в кондукторе.

Как видно из рисунка, монтаж такой обделки производится с помощью специальных устройств (кондукторов) [7], что делает её не конкурентно способной по сравнению с другими конструкциями.

При сооружении тоннелей небольших диаметров (2-4 метра) в качестве первичной обделки иногда применялись лёгкие железобетонные или керамические блоки шестигранной формы (сотовые обделки) [6,9]. Обладая незначительным весом и малыми размерами, такие блоки легко монтировались в кольцо, а впоследствии внутри этого первичного кольца устраивалась монолитная железобетонная обойма, которая и являлась основной несущей конструкцией (рисунок 1.12.).

Рис. 1.12. Конструкция сотовой обделки.

Следует отметить, что рассмотренные выше конструкции обделок из железобетонных элементов сложной формы не нашли широкого применения в современном тоннелестроении. Практически все тоннели, сооружаемые щитовым способом, имеют обделку, собираемую из элементов прямоугольной формы.

1.2. Конструктивные схемы сборных тоннельных обделок на базе

Для устройства сборных обделок на криволинейных участках трассы тоннеля используются так называемые клиновые кольца, характеризующиеся тем, что кольцевые борта сборных элементов не параллельны друг другу [5,6,10] (рисунок. 1.13.).

универсальных клиновидных блоков

по 1 - 1

к2

Рис. 1.13. Конструкция клинового кольца железобетонной обделки.

В настоящее время для проходки криволинейного участка применяются два типа клиновых колец:

1. сочетание прямых колец (с параллельными кольцевыми бортами) с клиновидными с односторонним (правым или левым) скосом;

2. использование универсальных клиновидных колец.

Схема возможной укладки колец на прямолинейном и криволинейном участке тоннеля показана на рисунке рис 1.14 и 1.15.

ПЛАН

а а ---

//У/

А.

1 - прямые кольца;

2 - клиновидные кольца с односторонним скосом;

Рис. 1.14. Схема укладки колец обделки на прямом и криволинейном участке тоннеля с использованием в сочетании с клиновидными ( с однородным скосом ).

ПЛАН

2

а Т

К//

Ь'.

Рис. 1.15. Схема укладки колец обделки на прямом и криволинейном участке тоннеля с использованием универсальных клиновидных колец.

Как видно из рисунка конструкция универсальных клиновидных колец позволяет проходить тоннель и на прямом и на криволинейном участке тоннеля.

Тип продольных стыков и связей между кольцами является одной из основных характеристик блочной железобетонной обделки[11]. Продольные стыки, находясь под влиянием различного рода нагрузок и воздействий, должны обеспечить сохранность герметизирующей прокладки, воспринимать усилия сжатия, изгибающие моменты (хотя их действие и уменьшается в непосредственной близости от радиального стыка) и поперечные силы. Отсюда следует, что рациональным будет такой тип соединения блоков в кольце, который при гарантированной прочности и трещиностойкости блоков по площадкам смятия даст возможность ограниченного взаимного поворота блоков и обеспечит проектное положение блока в кольце при монтаже обделки.

Рис. 1.16. Плоский продольный стык- 1- раствор за обделкой: - 2 гидроизолирующий уплотнитель, 3 плоский стык.

Перечисленным требованиям в условиях работы обделки в слабых во-донасыщенных грунтах в большей степени отвечают плоские продольные стыки (рисунок 1.16). Плоские стыки обеспечивают наибольшую площадь

площадки смятия. В проектном положении блоки фиксируются относительно друг друга монтажными связями в виде металлических шпилек или болтов (рисунок 1.17). На рисунке 1.17,а показан пример демонтируемого соединения на прямых болтах, устанавливаемых в углубления со скошенными бортами. Конструкция стыка с не демонтируемым соединением отличается тем, что прямая шпилька заранее вставляется в блок собранного кольца перед установкой на место блока очередного кольца (рисунок 1.17,а). Торцы блоков в кольце иногда соединяют криволинейными болтами, что позволяет существенно уменьшить размеры углублений в блоках (рисунок 1.17,в). Широкое распространение имеют соединения на наклонных анкерных болтах (рисунок 1.17,г). Анкерные болты ввинчиваются в металлический или пластмассовый вкладыш, размещенный внутри блока.

Рис. 1.17. Соединение блоков с использованием металлических шпилек и

Простотой, технологичностью и высокой точностью установки в проектное положение при монтаже обделки характеризуются плоские стыки с соединением типа «гребень-паз» (рисунок 1.18,а). На торце одного блока устроен цилиндрический выступ(или несколько коротких), а на торце другого — цилиндрическая канавка (или несколько канавок, длина и число которых соответствуют выступам на торце смежного блока). Соединение блоков в про-

в)

болтов.

дольных стыках выполняют также с помощью цилиндрического полихлорвинилового вкладыша, сжимаемого при монтаже (рисунок 1.18,6).

В кольцевых стыках обделки блоки могут быть соединены металлическими шпильками, которые вдавливают в пластмассовые дюбели, размещенные в отверстиях по кольцевому борту блоков (рисунок 1.18), или пластмассовыми дюбелями системы «Сопех», действующими по принципу двухстороннего гарпуна. Плоские кольцевые стыки и дюбели системы «Сопех» приняты в конструкции обделки тоннелей, сооружаемых в обход аварийного участка в зоне размыва Петербургского метрополитена (рисунок 1.19). Дюбели системы «Сопех» позволяют вести монтаж обделки, не прерывая продвижения щита, и способны в определенных пределах воспринимать растягивающие усилия между кольцами и в некоторой степени препятствовать взаимному смещению колец обделки с плоскими кольцевыми стыками. Однако такие связи являются монтажными и при плоском кольцевом стыке в случае неравномерной нагрузки на обделку не могут гарантировать в течение длительного периода эксплуатации совместную работу смежных колец тоннеля. В таких условиях эффективен шпоночный трапециевидный стык «гребень-паз», устроенный по кольцевым плоскостям каждого блока по всему периметру кольца, либо между опорными площадками домкратов (рисунок 1.19).

При непрерывной щитовой проходке тоннеля в слабых водонасы-щенных грунтах, физико-механические характеристики которых различаются на трассе, кольцевые стыки сборной железобетонной обделки целесообразно выполнять комбинированными, сочетая пластмассово-металические дюбели со шпоночным трапециевидным стыком «гребень-паз» (рисунок 1.18). Такое соединение усиливает эффект, достигнутый при перевязке продольных стыков в смежных кольцах, и обеспечивает геометрическую неизменяемость кольца даже при неравномерной нагрузке по периметру. Связи такого типа увеличивают продольную жесткость обделки и предотвращают взаимное

смещение смежных колец под влиянием различного рода воздействий, в том числе от подвижного состава и сейсмических.

Рис.1.18.

Продольные связи между кольцами сборной железобетонной обделки, включающие пластмассово-металические дюбели со шпоночным трапециевидным стыком «гребень-паз», были осуществлены при сооружении автодорожного тоннеля диаметром 14,2 м в слабых водонасыщенных грунтах под р. Эльбой в Гамбурге.

Рис. 1.19. Плоский стык с соединением типа «гребень - паз» (а) и с использованием цилиндрического вкладыша (б):

1- раствор и обделкой; 2 - гидроизолирующий уплотнитель; ; 3 -цилиндрический выступ; 4 - цилиндрическая канавка: 5 цилиндрический вкладыш.

Рис. 1.20. Соединение блоков с использованием металлических шпилек и пластмассовых дюбелей:

1 -монтируемый блок: 2-металлическая шпилька; 3- пластмассовый дюбель; 4 -расгвор за облелкой; 5- собранное колцо.

1.3. Обзор методов исследования работы тоннельных обделок

Практика применения сборных обделок для крепления подземных выработок побудила исследователей к детальному изучению этих конструкций с целью их дальнейшего совершенствования. К настоящему времени накопился богатый теоретический и экспериментальный материал [12 -16] и др., который отражает особенности работы сборных тоннельных обделок и создает предпосылки к проведению новых исследований. Основные направления этих работ связаны с созданием надежных и долговечных конструктивных форм обделок, с внедрением современных способов технологии из изготовления и возведения. При этом большая роль отводится экспериментальным исследованиям по изучению напряженно-деформированного состояния этих конструкций. Проведение такого рода работ можно осуществить на опытных участках непосредственно на объектах строительства и в лабораторных условиях.

Наиболее достоверные сведения о работе конструкции получают в результате лабораторных исследований, дополняя их данными натурных наблюдений. Однако получение последних затруднено в период строительства

тоннелей. Поэтому предпочтение отдают лабораторным исследованиям, которые проводят по двум направлениям:

1. Изучение работы реальных конструкций на испытательных стендах.

2. Проведение исследований на моделях.

Ведущая роль в проведении работ по изучению статической работы крепей подземных сооружений с применением стендовой технологии принадлежит ЦНИИСу и НИИОСПу. Значительный объем подобных работ выполнен и другими организациями и в том числе лабораторией тоннельных конструкций МИИТа.

В последние годы в связи с внедрением в практике строительства коммунальных и транспортных тоннелей обделок обжатых в породу наибольшее внимание было обращено к изучению этих видов конструкций. Многочисленные исследования по этой теме [1,17-19] позволили проектировщикам создать конструкции, которые сейчас достаточно широко применяют в практике подземного строительства. Однако из поля зрения исследователей практически были исключены вопросы изучения обычных сборных обделок, несмотря на то, что удельный вес последних составляет основную массу в общем объеме строительства тоннелей.

Из числа научно-исследовательских работ, проведенных за продолжительный период времени и посвященных изучению статической работы обделок со связями между кольцами можно отметить работы Я.Г. Гельмана[17] и Б.П. Бодрова [17,20]. Авторами этих работ исследованы обделки перегонных тоннелей метрополитена из чугунных тюбингов с болтовыми связями между кольцами. Проведение испытаний осуществляли непосредственно на строящихся участках метрополитена. Целями исследований предусматривалось определить напряженное состояние колец обделки в различных геологических условиях заложения и выяснить возможность изменения конструкции обделки с целью экономии материала. В результате выполнения этой работы авторами не анализировалось силовое состояние обделки при наличии и отсутствии болтовых связей между кольцами. Поэтому и получить какие-

либо сведения о влиянии связей на напряженно-деформированное состояние колец не удалось.

На испытательном стенде ЦНИИСа С.А. Орловым были проведены лабораторные исследования сборных обделок [21,22]. В ходе работ изучалась несущая способность пяти типов обделок из железобетонных элементов и обделки из чугунных тюбингов. В одной из конструкций обделок была предусмотрена связь между кольцами в виде кольцевой инъектируемой шпонки, и в остальных - стержневые нагельные связи в виде болтов. При анализе результатов испытаний удалось установить, что "кольцевые шпонки из раствора в стыках в сочетании с перевязкой колец увеличивают изгибающие моменты на первой стадии ее нагружения'". Это практически единственное упоминание о влиянии связей между кольцами на силовое состояние обделки изо всей массы проведенных автором экспериментальных работ. Несколько работ, посвященных исследованиям сборных обделок со связями между кольцами, были выполнены В.А. Мизюмским [23].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шейн Аунг Тун, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Г.М. Богомолов, Д.М. Голицинский, С.И. Сеславинский и др. Справочник инженера-тоннельщика.; Под ред. В.Е. Меркина, С.Н. Власова, О.Н. Макарова - М.: Транспорт, 1993. - 389 с.

2. Маковский Л. В. Проектирование автодорожных и городских тоннелей: Учеб.для вузов. - М.: Транспорт, 2006.

3. Маковский Л. В. Городские подземные транспортные сооружения: Учеб.пособие для вузов. - М.: Стройиздат, 2004.

4. Туренский Н. Г., Ледяев А. П. Строительство тоннелей и метрополитенов. Организация, планирование, управление: Учебник для вузов/ Под ред.Н. Г. Туренского. - М.: Транспорт, 2007

5. Сергеев В.К., Е.Ю. Титов. Конструкции сборных тоннельных обделок.

Учебное пособие: -М.: МИИТ,2009. - 55 с.

6. Афендиков Л. С., Гарбер В. А., Меркин В. Е. Современные конструкции и технология сооружения транспортных тоннелей (зарубежный опыт). — М., 1986.

7. Часовитин П.А. Тоннельные обделки из сборного железобетона. - М.: Оргтрансстрой, 1959. - 96 с.

8. Орлов С.А. Сборная железобетонная обделка тоннелей (обзор зарубежной и отечественной техники). - М.: ЦНИИС Минтранстроя, 1957. - 80 с.

9. Самойлов В.П., Малицкий B.C. Новейшая японская техника щитовой проходки тоннелей. - М.: ТА Инжиниринг, 2004, - 227 с.

10. Метро и тоннели. Научно-техническое и информационное издание. 20002009

11. Ю.С. Фролов, А. Саламех. Сборные железобетонные обделки при проходке тоннелей с активнымпригрузом забоя и особенности их расчёта. Подземное пространство мира №3, 2001 г. с. 38-43.

12. Дмитриев М.Г., Гарбер В.А. Моделирование статического напряженно-деформированного состояния подземных конструкций. Трансп. стр-во, 1974, № 1.

13. Антонов О.Ю., Сильвестров С.Н., Кошелев Ю.А. Исследования работы винтовых распорных устройств для обделок тоннелей метрополитена, преднапрягаемых обжатием в породу, М., Сб. научных трудов ЦНИИС № 62, 1972.

14. Кубышкин A.A. Расчет сборных железобетонных кольцевых обделок с перевязкой швов // Строительство и эксплуатация' транспортных сооружений в районах развития опасных геологических процессов: Тезисы докладов М.: МГУПС, 2003. — в электронной версии.

15. Мостков В. М., Юфин С. А. Современное состояние исследований при расчетах подземных гидротехнических сооружений. М.: Строительная механика и расчет сооружений, 1989, № 2. - с. 78-79.

16. Д.М. Голицинский, Ю.С. Фролов, А.Н. Коньков, Т.В. Иванес, А.Б. Голубых. Исследование деформированного состояния обделки перегонных тоннелей Петербургского метрополитена в зоне «размыва» на участках между станциями «Лесная» - «Площадь мужества». Подземное пространство мира №1, 2002, с. 29-35.

17. Виноградов Б.Н., Орлов С.А, Гельман Я.Г., Бодров Б.П. Сборник статей ВНИИ транспортного строительства. М., 1959, №31.

18. Айвазов Ю. Н., Антонов О. Ю. расчет круговой тоннельной обделки как систем брусьев на упругом основании. — Гидротехническое строительство, 1969, №1.

19. Булычев Н. С. Методика расчета незамкнутых и сборных конструкций крепи капитальных горных выработок на основе схемы контактного взаимодействия с массивом. Механика подземных сооружений. Тула: ТулПИ, 1982.

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

21. Орлов С. А."Сборная железобетонная обделка тоннелей", Изд-во ЦНИИС, М. 1957 г.

22. Орлов С. А. Методы статического расчета сборных ж.-б. обделок тоннелей. Госстройиздат, 1961

23. Мюзимский В.А. Деформации и напряжённое состояние сборных тоннельных обделок с перевязкой швов. Транспортное строительство, 1965, №9.

24. Сергеев В.К. Влияние некоторых конструктивных особенностей обделок коммунальных тоннелей на их статическую работу. Труды МИИТа, 1977, вып. 560.

25. Сонин А.Н. Исследование статической работы сборной железобетонной обделки при сооружении тоннелей 0 2.0 м. М.,изд. POTO МДНТП, 1975.

26. Компаниец С.А., Поправко А.К., Богородецкий A.A. Проектирование тоннелей. Транспорт. М.: 1973.

27. Зурабов Г.Г., Бугаева O.E., Безнапорные гидротехнические тоннели., Госстройиздат, 1940.

28. Розанов С.Н. Туннели, В кн. Справочная книга для инженеров строителей. Т.1.М.: 1933.

29. Давыдов С.С , Новый метод расчета подземных сооружений , вестник ВИЛ №35, 1935.

30. Давыдов СС, Расчет и проектирование подземных конструкций, Стройиздат. М.:1950.

31. Эристов В. С. Расчет тоннельной обделки на горное давление в упругой среде. "Гидротехническое строительство", № 8, 1946.

32. Новиков А. М. Таблицы для расчета труб, сводов и арок. Стройиздат, 1942.

33. Клейн Г. К. Расчет труб, уложенных в землю. Госстройиздат, 1957.

34. Волков В.П., Наумов Н., Пирожкова А.Н., Храпов В.Г., Тоннели и метрополитен транспорт, М .: 1975.

35. Киселев В.А. Балки и рамы на упругом основании. Ред. Строит литература. М.: 1962.

36. Жемочкин Б.Н. Синицын А.П. Практические методы расчета фундаментальных балок на упругом основании , Госстройиздат, 1962

37. Шапошников H.H., Расчет круговых тоннельных обделок на упругом основании характеризуемом двумя коэффициентами постели., Труды МИИТ вып. 155, Трансжелдориздат, М.: 1961.

38. Шапошников H.H., Расчет тоннельных обделок методом перемещений с использованием ЭЦВМ., МИИТ М.: 1969.

39. Шапошников H.H., Петров В.П., Андреев О.О., Гульбе В.И., Расчет тоннельных обделок произвольного очертания с использованием ЭВМ., Труды МИИТ вып. 371, Трансжелдориздат, М.:1971.

40. Шапошников H.H., ТарабасовН.Д., Петров В.Б. Мяченков В.И. Расчеты машиностроительных конструкций на прочность и жесткость. Машиностроение. М.: 1981.

41. Булычев Н. С. Механика подземных сооружений. М., Изд. Недра, 1982.

42. Булычев Н. С. Механика подземных сооружений в примерах и задачах. М., Изд. Недра, 1989.

43. Булычев Н. С., Фотиева Н. Н., Стрельцов Е. В. Проектирование и расчет крепи капитальных выработок. М.: Недра, 1986

44. Баклашов И. В., Картозия Б. А. Механика подземных сооружений и конструкций крепей. — 2-е изд. М.: Недра, 1992.

45. Савин Г. Н. Влияние крепления на распределение напряжений вокруг узкой подземной горной выработки. Записки Ин-та горной механики АН УССР, №5, 1947.

46. Белаенко А. Ф. Расчет крепи стволов шахт на больших глубинах в условиях Донецкого бассейна. В сб. "Разработка угольных месторождений на большой глубине". Углетехиздат, 1955.

47. Зенкевич О., Чанг И. Метод конечных элементов в теории сооружений и в механике сплошных сред. М.: Недра, 1974.

48. Фадеев А. Б. Метод конечных элементов в геомеханике. М.: Недра, 1987.

49. В.Н. Парамонов. Метод конечных элементов при решении нелинейных задач геотехники: Группа компаний «Геореконструкция» - СПб. 2012

50. Курбацкий Е.Н., Использование теоремы взвимности для оценки уровней вибраций поверхности упругого полупространства от точечного источника, расположенного внутри полупространства, Вестник МИИТа, 2004 г, вып. 11.

51. Gallagher R.H., Large scale computer programs for Structural Analysis. In: On General Purpose Finite Element Computer Programs, P.V.Marcal (ed.), ASME special Publication, 1970.

52. Gallagher R.H., Finite Element Analysis. In: Fundamentals, Prentice-Hall, Civil Engineering And Engineering Mechanics Series, 1975.

53. Дарков А.В., Шапошников H.H., Строительная механика: Учеб.для строи, спец вузов. - М.: Высш. Шк., 1986.