Совершенствование методов прогноза деформаций земной поверхности при щитовой проходке тоннелей для подземных коммуникаций тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.02, кандидат наук Шарафутдинов, Рафаэль Фаритович

• Шарафутдинов, Рафаэль Фаритович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Шарафутдинов, Рафаэль Фаритович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ДАННЫЕ ПО СОСТОЯНИЮ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Особенности технологии щитовой проходки тоннелей для подземных коммуникаций

1.2. Методы прогноза деформаций земной поверхности при щитовой проходке

1.3. Перебор грунта при строительстве тоннелей щитовым способом

1.4. Ширина зоны влияния при строительстве подземных коммуникаций закрытым способом

1.5. Общая продолжительность деформаций земной поверхности при проходке закрытых выработок

1.6. Выводы по главе. Постановка цели и задач исследования

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ, РАЗРАБОТКА И ВЕРИФИКАЦИЯ МЕТОДИКИ ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ЩИТОВОЙ ПРОХОДКЕ ТОННЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

2.1. Методика исследования параметров численного моделирования деформаций земной поверхности

2.2. Результаты исследования влияния параметров численного моделирования на деформации земной поверхности

2.3. Методика выбора параметров численного моделирования деформаций земной поверхности

2.4. Верификация методики выбора параметров численного моделирования деформаций земной поверхности

2.5. Выводы по главе

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕБОРА ГРУНТА ПРИ ЩИТОВОЙ ПРОХОДКЕ ТОННЕЛЕЙ ДЛЯ ПОДЗЕМНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

3.1. Методика исследований перебора грунта

3.2. Результаты исследований влияния различных факторов на перебор грунта

3.3. Рекомендации по выбору перебора грунта

3.4. Выводы по главе

ГЛАВА 4. НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ВО ВРЕМЕНИ ПРИ ЩИТОВОЙ ПРОХОДКЕ ТОННЕЛЕЙ ДЛЯ ПОДЗЕМНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

4.1. Методика исследований деформаций земной поверхности во времени

4.2. Результаты исследований влияния различных факторов на общую продолжительность и среднюю скорость деформаций земной поверхности

4.3. Разработка методики прогноза общей продолжительности деформаций земной поверхности

4.4. Разработка методики прогноза средней скорости деформаций земной поверхности

4.5. Выводы по главе

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ШИРИНЫ ЗОНЫ ВЛИЯНИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ПРИ ЩИТОВОЙ ПРОХОДКЕ ТОННЕЛЕЙ ДЛЯ ПОДЗЕМНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

5.1.Сравнительный анализ достоверности методов определения ширины зоны влияния при строительстве подземных коммуникаций закрытым способом

5.2. Методика исследования ширины зоны влияния строительства

5.3. Результаты исследования влияния различных факторов на ширину зоны влияния строительства

5.4. Методика оценки ширины зоны влияния строительства

5.5. Выводы по главе

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Термины и определения

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Основные буквенные обозначения

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Характеристика опытных площадок

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Справка о внедрении результатов исследований

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование методов прогноза деформаций земной поверхности при щитовой проходке тоннелей для подземных коммуникаций»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В последние годы в Москве и крупных городах России существенно возросли объемы строительства тоннелей для подземных коммуникаций (коммуникационных тоннелей), прокладка которых выполняется закрытым способом с применением современных щитовых тоннелепроходческих механизированных комплексов (ТПМК).

Существующая в России нормативно-рекомендательная база по применению современных ТПМК в значительной степени отстает от темпов строительства коммуникационных тоннелей - многие важные для проектировщиков и строителей вопросы, в том числе прогноза влияния на окружающую застройку, не нашли в ней четкого отражения. В результате принимаемые проектные решения нередко в одних случаях недостаточно надежны, в других характеризуются необоснованным назначением защитных мероприятий и, как следствие, удорожанием строительства. Несовершенство нормативно-рекомендательных документов не позволяет так же эффективно выполнять экспертизу проектных решений и контроль процесса строительства.

Основным фактором, сдерживающим развитие норм по данному вопросу является его недостаточная изученность, отсутствие надежных методик прогноза деформаций грунтовых массивов, существующих зданий и сооружений, расположенных в зоне влияния проходки ТПМК.

Для выполнения указанного прогноза могут использоваться аналитические, эмпирические и численные методы. Аналитические и эмпирические методы применяются достаточно редко, так как не позволяют в полной мере учесть реальный спектр инженерно-геологических условий строительства и особенности тоннелепроходческого оборудования. Поэтому в практике проектирования прогноз в основном выполняется с использованием геотехнических программных комплексов, реализующих численные методы, в первую очередь метод конечных элементов (МКЭ). Однако расчеты по ним требуют назначения целого ряда па-

раметров, выбор которых не нормирован, многовариантен и неоднозначен, а степень влияния и пути выбора мало изучены.

Недостаточно исследованы также методы прогноза границ зон влияния, длительности и интенсивности перемещений грунтовых массивов при проходке тоннелей для подземных коммуникаций. Приведенные в действующих нормах методы по указанным вопросам не достаточно точны и надежны, что в значительной степени связано с тем, что они фактически «скопированы» из норм охраны сооружений, расположенных в зоне влияния подземных горных работ на угольных месторождениях, и не учитывают особенности подземного строительства в условиях городской застройки.

Целью диссертационной работы является повышение надежности и достоверности прогноза деформаций земной поверхности и объектов окружающей застройки при щитовой проходке тоннелей для подземных коммуникаций. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- исследование влияния параметров численного моделирования на результаты расчетов МКЭ деформаций дневной поверхности при щитовой проходке коммуникационных тоннелей;

- разработка методики выбора параметров численного моделирования МКЭ изменения напряженно-деформированного состояния (далее НДС) грунтового массива в результате щитовой проходки коммуникационных тоннелей;

- исследование влияния проектно-технологических и инженерно-геологических факторов на перебор грунта при щитовой проходке коммуникационных тоннелей;

- исследование влияния проектно-технологических и инженерно-геологических факторов на размер зоны влияния при щитовой проходке коммуникационных тоннелей;

- исследование влияния проектно-технологических и инженерно-геологических факторов на общую продолжительность и скорость деформаций земной поверхности при щитовой проходке коммуникационных тоннелей.

Общая методика исследований. Выполнен комплекс научно-исследовательских работ, включающий: анализ и обобщение научно-технической информации в области прогноза влияния проходки тоннелей на деформации вмещающих грунтовых массивов; численные и натурные исследования влияния различных факторов на деформации земной поверхности в результате щитовой проходки коммуникационных тоннелей; статистический регрессионно-корреляционный анализ полученных результатов; разработку методов прогноза деформаций земной поверхности.

Научная новизна. Работа содержит ряд новых научных результатов. Наиболее значительные из них заключаются в том, что:

- установлены характер и степень влияния расчетных факторов на результаты численного моделирования МКЭ деформаций земной поверхности при щитовой проходке коммуникационных тоннелей;

- выявлены закономерности и количественные зависимости влияния про-ектно-технологических и инженерно-геологических факторов на перебор грунта при щитовой проходке коммуникационных тоннелей;

- установлены значимость, степень и характер влияния проектно-технологических и инженерно-геологических факторов на общую продолжительность и среднюю скорость деформаций земной поверхности при строительстве коммуникационных тоннелей щитовым методом;

- получены зависимости изменения ширины зоны влияния строительства коммуникационных тоннелей щитовым методом от глубины заложения тоннеля и величины граничной осадки.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

- разработана и верифицирована методика выбора параметров численного моделирования МКЭ изменения НДС грунтового массива в зоне проходки коммуникационного тоннеля закрытым способом;

- составлены рекомендации по выбору величины перебора грунта при моделировании изменения НДС грунтового массива и объектов окружающей застройки в результате проходки коммуникационных тоннелей щитовым методом;

- разработана методика оценки общей продолжительности и скорости деформаций земной поверхности применительно к щитовой проходке коммуникационных тоннелей в дисперсных грунтах на основе использования предложенного критерия - коэффициента связности инженерно-геологического разреза;

- предложен универсальный метод оценки ширины зоны влияния проходки коммуникационных тоннелей с использованием 111МК, учитывающий величину граничной осадки.

На защиту выносятся:

- методика выбора параметров численного моделирования с использованием МКЭ изменения НДС грунтового массива в зоне проходки коммуникационного тоннеля щитовым способом;

- рекомендации по выбору величины перебора грунта при моделировании изменения НДС массива грунта и объектов окружающей застройки в результате проходки коммуникационных тоннелей щитовым методом;

- методика оценки общей продолжительности и скорости деформаций земной поверхности применительно к щитовой проходке коммуникационных тоннелей в дисперсных грунтах на основе использования коэффициента связности инженерно-геологического разреза;

- метод оценки ширины зоны влияния проходки коммуникационных тоннелей с использованием ТПМК, учитывающая величину граничной осадки.

Достоверность полученных результатов обоснована строгостью исходных предпосылок применяемых методов исследований; учетом мирового опыта в области исследований деформаций земной поверхности при щитовой проходке, а также положений отечественных и зарубежных нормативных документов; применением сертифицированного геотехнического программного комплекса; большой верификационной базой данных измерений перемещений земной по-

верхности (свыше 170 грунтовых реперов) при проходке современных Г11МК в характерных для Московского региона инженерно-геологических условиях; использованием методов математической статистики (корреляционно-регрессионного анализа) при обработке результатов исследований; хорошим совпадением результатов прогноза по предложенным методикам с данными натурных наблюдений.

Реализация работы. Результаты диссертационной работы использованы при разработке следующих нормативно-рекомендательных документов, подготовленных в ОАО «НИЦ «Строительство» - НИИОСП им. Н.М. Герсеванова:

- Рекомендации по определению допустимости дополнительных деформаций городских подземных инженерных коммуникаций, находящихся в зоне влияния строительства (реконструкции) подземных и заглубленных объектов;

- СТО 36554501-028-2012 «Оценка влияния строительства коммуникационных тоннелей щитовым методом на окружающую застройку»;

- Проект Национального стандарта «Проектирование и строительство подземных коммуникаций закрытым способом» по заказу Департамента градостроительной политики города Москвы (№ госрегистрации 0173200024012000050).

Разработанные методики применены при подготовке научно-технических отчетов и заключений ОАО «НИЦ «Строительство» - НИИОСП им. Н.М. Герсеванова по оценке влияния щитовой проходки коммуникационных тоннелей и микротоннелирования на близрасположенные здания, сооружения и подземные коммуникации в Московском регионе, составленных в 2011 ...2013 гг.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на конференциях пользователей РЬАХ18 (2010 и 2012 гг.), заседаниях научно-технического совета ОАО «НИЦ «Строительство» - НИИОСП им. Н.М. Герсеванова, заседаниях экспертной комиссии по инновационным технологиям и техническим решениям Департамента градостроительной политики г. Москвы (2013 г.).

Личный вклад автора состоит:

- в выборе расчетных ситуаций и проведении серии численных экспериментов (расчетов в программном комплексе РЬАХ18 в плоской постановке) с целью исследования влияния параметров моделирования МКЭ на результаты расчетов деформаций грунтового массива при проходке коммуникационных тоннелей;

- в обобщении и систематизации результатов инженерно-геодезических измерений перемещений земной поверхности при щитовой проходке коммуникационных тоннелей, выполняемых с использованием ТПМК;

- в выполнении статистического корреляционно-регрессионного анализа результатов численных экспериментов и натурных исследований с целью установления количественных зависимостей и степени влияния различных факторов на перебор грунта, ширину зоны влияния строительства, общую продолжительность и среднюю скорость деформаций земной поверхности.

Публикации. По теме диссертации опубликованы четыре печатные работы, в том числе три статьи в периодических изданиях, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и трех приложений, изложенных на 174 страницах машинописного текста, содержит 57 рисунков, 26 таблиц и список литературы из 112 наименований.

Автор выражает благодарность своему научному руководителю к.т.н. О.Н. Исаеву за направление исследований, поддержку и всестороннюю помощь при работе над диссертацией, а также искреннюю признательность д.т.н., проф. В.П. Петрухину и коллективу ОАО «НИЦ «Строительство» - НИИОСП им. Н.М. Герсеванова за замечания и рекомендации при подготовке диссертации.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ДАННЫЕ ПО СОСТОЯНИЮ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Особенности технологии щитовой проходки тоннелей для подземных коммуникаций

Строительство коммуникационных тоннелей с применением щитовой проходки, как правило, выполняют в сложных инженерно-геологических условиях [44]. Проходческий щит представляет собой подвижный агрегат, под прикрытием которого разрабатывают грунт и возводят постоянную обделку. Щиты различаются формой и размерами поперечного сечения, способом разработки грунта и креплением лба забоя. Формы поперечного сечения щитов могут быть различными - круговая, сводчатая, прямоугольная, трапецеидальная и пр. Для прокладки коммуникаций, как правило, используются щиты с круглым сечением. Основные несущие конструкции городских тоннелей, сооружаемых щитовым способом, выполняют в основном в виде обделок кругового очертания из металлических или железобетонных элементов, объединяемых между собой в продольном и поперечном направлениях.

В настоящее время в г. Москве щитовая проходка чаще всего выполняется с использованием тоннелепроходческих механизированных комплексов (ТПМК), выполняющих следующие основные операции: разработку грунта, крепление забоя, возведение обделки и нагнетание тампонажного раствора за обделку [4].

По способу разработки грунта различают:

- немеханизированные (с ручной разработкой грунта),

- с полумеханической разработкой грунта,

- с механической разработкой грунта.

По конструкции лобовой части различают щиты:

- с открытым забоем,

- с закрытым забоем.

ТПМК с открытым забоем могут использоваться в устойчивых грунтах или неустойчивых грунтах при условии применения вспомогательных мер, обеспечивающих устойчивость открытого забоя.

ТПМК с закрытым забоем могут использоваться как в устойчивых, так и неустойчивых грунтах. Областью их рационального использования, в зависимости от способа пригруза забоя, являются:

- с суспензионным пригрузом (рис. 1.1.1) - водонасыщенные песчаные и песчано-гравелистые грунты;

- с грунтопригрузом (рис. 1.1.2) - связные песчано-глинистые и илистые водонасыщенные грунты, при разработке которых образуется грунтовая масса в виде шлама;

- с пневмопригрузом - неустойчивые связные и частично смешанные грунты; в случае наличия над проходимым тоннелем слоя водонепроницаемого грунта могут применяться при проходке песчаных и гравелистых грунтов.

В конструкции любого ТПМК с активным пригрузом забоя обязательным элементом щита является наличие герметичной забойной камеры, в которой размещается породоразрушающий рабочий орган и другое необходимое для конкретной технологической схемы забойное оборудование и приспособления.

В зависимости от типа породоразрушающего рабочего органа и вида пригруза забоя для устройства коммуникационных тоннелей используются следующие основные принципиальные схемы щитов (рис. 1.1.3):

- с роторным органом и объемным регулированием гидропригруза;

- с роторным органом и гидропригрузом с воздушной подушкой;

- с роторным органом и грунтопригрузом.

Ориентировочные области применения ТПМК в различных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях даны в табл. 1.1.1.

По виду первичной обделки различают щиты:

- с обделкой из сборных железобетонных элементов;

- с обделкой из монолитно-прессованного бетона.

Рис. 1.1.1. Схема щита с суспезионным пригрузом (1 - планшайба; 2 - призабой-

ная камера; 3 - шлюзовая камера; 4 - трубопровод для подачи бентонитовой суспензии; 5 - труба для регулировки давления в воздушной подушке; 6 - полупогружная перегородка; 7 - блоки обделки; 8 - эректор) [58]

Рис. 1.1.2. Схема ТПМК с грунтопригрузом (1 - ротор щита; 2 - привод; 3 - герметичная перегородка; 5 - кессонная камера; 5 - шнековый транспортер; 6 - укладчик обделки; 7 - шнековая задвижка; 8 - тюбинговый транспортёр; 9 - укладчик тюбингов; 10 - лента транспортёра; 11 - щитовые домкраты) [41]

По способу нагнетания тампонажного раствора в заобделочное пространство различают щиты:

с нагнетанием тампонажного раствора одновременно с продвижением щита, через трубки в его оболочке;

с нагнетанием тампонажного раствора после монтажа блоков обделки, через пробочные отверстия в блоках.

Для проходки коммуникационных тоннелей используются ТПМК с диаметром 3...4 м. В Москве строительство таких тоннелей в основном осуществляют с помощью ТПМК фирм «Herrenknecht», «Lovât», «Bessak», «Альянс-К».

а)

в)

Л

- - - 1 i

0

J

я

б)

Ю

- чЙ

Л-

1. s

_$L'

Ч— л!

1 - роторный орган; 2 - призабойная камера; 3 механизированный щит; 4 - трубопровод для нагнетания воздуха (для замещения глинистой суспензией сжатым воздухом в случае необходимости осмотра ротора, режущего инструмента и других операций); 5 - шлюзовой аппарат для доступа персонала в камеру; 6 - растворопровод (для ТПМК с грунтопригрузом - для подачи суспензии поверхностно-активных веществ и стабилизирующих полимеров, снижающих внутреннее трение грунтового массива при повышении её связности); 7 - патрубок для откачки пульпы; 8 — герметичная перегородка; 9 - бентонитовый раствор; 10 - перегородка; 11 -шнек.

Рис. 1.1.3. Принципиальные схемы механизированных щитов с активным пригрузом для устройства коммуникационных тоннелей: с роторным органом и объемным регулированием гидропригруза (а); с роторным органом и гидропригрузом с воздушной подушкой (б); с роторным органом и

грунтопригрузом (в)

Табл. 1.1.1. Ориентировочные области применения ТПМК в различных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях

Инженерно-геологические и гидрогеологические условия

Скальные грунты Полускальные и нескальные грунты

Тип ТПМК Ненарушенной структуры, прочные Нарушенной структуры, средней прочности и мало-проч-ные Связные, устойчивые Связные, неустойчивые Смешанные Несвязные (сыпучие)

С суспензион- 1

ным пригрузом 2

С грунтовым 1

пригрузом 2

С пневмо- 1

пригрузом 2

С комбиниро- 1

ванным пригрузом 2

Условные обозначения: - область основного применения область возможного применения 1 грунт не водонасыщенный 2- грунт водонасыщенный

1.2. Методы прогноза деформаций земной поверхности при щитовой проходке

При строительстве тоннелей щитовым методом на земной поверхности возникают деформации (рис. 1.2.1). Исследованиям в области прогноза перемещений и деформаций земной поверхности, грунтового массива и окружающей застройки при закрытой проходке посвящены работы многих специалистов как в нашей стране, так и за рубежом: Авершина С.Г., Айталиева Ш.М., Артемова З.П., Ауэрбаха В.М, Волохова Е.М., Гарбера В.А., Демешко Е.А., Ержанова Ж.С., Жусупбекова А.Ж., Ильичева В.А., Иофиса М.А., Исаева О.Н., Клепикова С.Н., Курбацкого E.H., Лапидуса Л.С., Лиманова Ю.А., Маковского Л.В., Мазей-

на C.B., Меркина В.Е. Мироненко В.А., Муллера P.A., Нириджаняна С.Ш., Никифоровой Н.С., Панфилова Д.В., Петрухина В.П., Пушилина А.Н., Речицкого В.В., Рыбанского Ю., Савицкого A.A., Самарина В.П., Сашурина А. Д., Строковой JI.A., Тупикова М.М., Фам Ань Туана, Ходоша В.А, Черного Г.И., Шегено-вой Ж.Б., Шейнина В.И., Шестакова В.М., Юркевича П.Б., Юфина С.А., Ярового Ю.И., Abrams A.J., Aoyagi Т., Atkinson J., Attewell P.B, Augarde C.E., Burghignoli A., Burd H.J., Burland J.В., Clough G.W., Cording, Fujita, Hansmire W., Jeffery G.B., Jacobsz, S.W., Kastner R., Leca E., Liu G., Mair R.J., Möller S.C., New B.M, O'Reilly M.P., Peck R.B., Poots D„ Rankin W.J., Sagesta, Schmidt В., Standing J.R., Taylor R.N., Viggiani G., Vorster Т.Е., Woodman J.P., Wood D.M. и др.

В настоящий момент сформировались три основных направления прогноза деформаций земной поверхности при закрытой проходке:

- эмпирические методы,

- аналитические методы,

- численные методы.

Каждое из этих направлений имеет свои преимущества и недостатки.

Граница деформаций

Рис. 1.2.1. Общий вид деформаций земной поверхности при щитовой проходке [71 ]

Эмпирические методы основываются на статистической обработке результатов инструментальных наблюдений за деформациями земной поверхности. Работа Peck R.B. [93] является одной из фундаментальных трудов в области изучения деформаций земной поверхности при тоннелировании в нескальных грунтах. В ней автором представлен анализ натурных наблюдений за осадками земной поверхности при щитовой проходке тоннелей в различных грунтах. Анализируя данные наблюдений за осадками в различных грунтах, Peck R.B. приходит к заключению, что кривая мульды оседания может быть представлена функцией нормального распределения Гаусса. Форма и размеры кривой связаны с технологией проходки, глубиной заложения тоннеля, его диаметром и инженерно-геологическими условиями. Исследования Peck R.B. впоследствии получили развитие в работах Atkinson J., Attewell Р.В., Cording E., Mair R.J., O'Reilly M.P, Schmidt B. [70, 71, 72, 80, 92, 98], в которых форму кривой оседания (рис. 1.2.2) принято выражать следующей математической зависимостью :

ехр

( 2 Л

(1.2.1)

где - осадка земной поверхности в зависимости от расстояния от центра тоннеля;

$тах ~ максимальная осадка земной поверхности (в вертикальной плоскости оси тоннеля);

Xi - расстояние в горизонтальной плоскости от оси тоннеля до точки, в которой определяется осадка «У,-;

/ - расстояние в горизонтальной плоскости от оси тоннеля до точки перегиба мульды (точка с максимальным наклоном мульды деформаций и максимальными горизонтальными перемещениями).

2а,

Xi 1

X 1 1

Рис. 1.2.2. Схема деформаций земной поверхности при закрытой проходке

Расстояние в горизонтальной плоскости от оси тоннеля до точки перегиба определяется по следующей зависимости [92]:

г=Кг 0 (1.2.2)

где К - параметр ширины мульды деформаций, зависящий от вида грунта (0,2...0,3 для песчаных грунтов, 0,4...0,5 для жестких глинистых грунтов и от 0,7 и выше для мягких илистых глин); г0 - глубина заложения оси тоннеля.

Максимальная осадка определяется по зависимости:

ГлУ

(1-2.3)

VLK

S =

max i г- •

2.51

где Fl - перебор грунта при проходке тоннеля; D - наружный диаметр тоннеля.

Для определения горизонтальных перемещений используют следующую зависимость [92]:

Щ=~ (1.2.4)

где 5/, г0 - то же, что и в формулах (1.2.1, 1.2.2).

Указанные методики разработаны для прогноза деформаций земной поверхности при строительстве преимущественно транспортных тоннелей, которые в отличие от коммуникационных тоннелей имеют большие диаметры и глубины.

В 2011 г. М.М. Тупиковым [62] было выполнено сравнение существующих методик прогноза деформаций земной поверхности с данными натурных наблюдений при проходке коллекторных тоннелей в Москве. Выполненное сравнение показало существенное отличие расчетных и прогнозных максимальных осадок на 20...80 % и отличие в ширине зоны влияния на 10...60 %. Аппроксимируя имеющиеся кривые мульды оседания, им были получены поправочные коэффициенты к формуле (1.2.1). В результате формула осадки поверхности земли получила следующий вид:

^С^тах ехр

' С2х2^

■2

С =1,525-1,147

С2 = 1,23 ■

■0,871)

v

ЯЛ

2/

+ 0,353

Н В

у

+ 0,212| ^ и.

\2

(1.2.5) (1.2.6а) (1.2.66)

где Н- глубина заложения тоннеля.

Расстояние до точки перегиба / в (1.2.5) определяется по зависимости (1.2.2). Данная методика имеет ограниченное применение, т. к. разработана для относительной глубины Н1Г)= 1...2,5. Опыт строительства показывает, что относительная глубина заложения подземных коммуникаций, устраиваемых закрытым способом, лежит в более широких пределах. Таким образом, в рамках настоящей работы необходимо оценить точность существующих эмпирических методик для всего диапазона строительства коммуникационных тоннелей.

В целом, недостаток всех эмпирических подходов состоит в малой эффективности их применения в новых районах освоения подземного пространства (где отсутствует опыт проходки и данные по геотехническому мониторингу). Эмпирические методы не являются универсальными, т. к. пригодны только для частных инженерно-геологических, геометрических и технологических условий. Их преимущества - простота использования и хорошая сходимость расчетных и фактических деформаций на участках, для которых методика разрабатывалась. Эмпирические методы могут быть полезны для понимания особенностей поведения разных типов грунтов в процессе закрытой проходки и могут использоваться для качественной оценки вызванных этой проходкой величин деформаций массива грунта.

Аналитические методы разработаны с использованием аппарата механики сплошной или дискретной среды (теории упругости, пластичности, предельного равновесия и т. п.).

Особо стоит отметить метод проф. Лиманова Ю.А. [25], который разработан для условий возведения Ленинградского метрополитена и получил большое распространение. На его основе было разработано Пособие [35].

Используя математический аппарат теории упругости, а также данные натурных наблюдений, автором [25] был разработан метод, позволяющий определять осадку земной поверхности при сооружении тоннелей в кембрийских глинах, распространенных в условиях Санкт-Петербурга.

Вся толща грунтового массива над тоннелем автором метода [25] разделена на два слоя: верхний слой - слабые обводненные четвертичные породы, нижний слой - кембрийская коренная толща глин. Решалась задача об изменении НДС массива кембрийских глин при образовании в нем круглого отверстия, в рамках которой рассматриваемый массив представлялся линейно-деформируемой изотропной полуплоскостью, нагруженной на верхней границе (распределенная нагрузка от веса обводненных четвертичных отложений). С целью упрощения задачи, тяжелый массив кембрийских глин заменялся невесомой полуплоскостью с круговым отверстием, по контуру которого с обратным знаком прикладывались

снимаемые напряжения. На рис. 1.2.3 представлена общая схема снимаемых напряжений. Величина снимаемого давления определяется по формуле:

Р = ^~(ГоЬо + ГА) (1.2.6)

»

где Лд = 0 - коэффициент бокового давления грунта; у0 - коэффициент Пуассона;

а„ и а, - глубина заложения оси тоннеля в кембрийских глинах и мощность четвертичных отложений соответственно;

Го и У\ ~ удельный вес кембрийских и четвертичных отложений соответственно.

'шшшшштшшшшшшшш'

* го

V , у

Рис. 1.2.3. Схема снимаемых напряжений в методике

Лиманова Ю.А.

Далее решалась задача в перемещениях с использованием биполярных координат и преобразований G.B.Jeffery [67] для эксцентричного цилиндра с кривизной наружного круга, равной нулю. В результате была получена следующая зависимость для максимального смещения наружного контура линейно-деформируемой полуплоскости:

и 4-уАрл&>

^ шах V1 ' т? 1 2

Е К-К

(1.2.7)

Суммарная площадь деформирования верхней границы линейной полуплоскости (кембрийских глин) равна:

Р = (1.2.8)

я = Л2-'о2 (1.2.9)

Ширина деформируемого участка границы линейной полуплоскости равна 4а. Схема к расчету деформаций контура тоннельной выработки четвертичной толщи представлена на рис. 1.2.4. Площадь мульды сдвижения на поверхности земли принимается равной площади мульды на поверхности кембрийских глин. Таким образом, получено выражение для максимальных прогнозируемых осадок поверхности земли т]0 в центре мульды сдвижения:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шарафутдинов, Рафаэль Фаритович, 2013 год

ЛИТЕРАТУРА

1.Абрамчук, В.П. Подземные сооружения: монография / В.П. Абрамчук, С.Н. Власов, В.М. Мостков. - М. : ТА Инжиниринг, 2005. - 462 с.

2. Авершин, С.Г. Сдвижение горных пород при подземных разработках / С.Г. Авершин. - М.: Углетехиздат, 1947. - 245 с.

3. Букринский, В.А. Сдвижение горных пород и земной поверхности при подземных работах / В.А. Букринский, Г.В. Орлов. - М.: Недра, 1984. - 247 с.

4. Валиев, А.Г. Современные щитовые машины с активным пригрузом забоя для проходки тоннелей в сложных инженерно-геологических условиях / А.Г. Валиев, С.Н. Власов, В.П. Самойлов. - М.: ЗАО «ТА Инжиниринг» , 2003. - 70 с.

5. Ван дер Стоэл, А.Е. Управление рисками при реконструкции нового государственного музея в Амстердаме / А.Е. Ван дер Стоэл и др. // Развитие городов и геотехническое строительство. - 2008. —№ 12. - С. 180-187.

6. Викторов, С.Д. Сдвижение и разрушение горных пород / С.Д. Викторов, М.А. Иофис, С.А. Гончаров. - М.: Наука, 2005. - 277 с.

7. Волков, В.П. Тоннели / В.П. Волков. - М.: Транспорт, 1970. - 408 с.

8. Гениев, Г.А. Практический метод определения перемещений земной поверхности и напряженного состояния грунтов, вызванных подземными выработками / Г.А. Гениев // Строительная механика и расчет сооружений. - 1977. — № 3. -С. 10-14.

9. Герсеванов, Н.М. Теоретические основы механики грунтов и их практические применения / Н.М. Герсеванов, Д.Е. Полыпин. - М. : Государственное издательство строительной литературы, 1948. - 248 с.

10. Гмурман, В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике / В.Е. Гмурман. - М.: Высш. Шк., 2004. - 404 с.

11. Гмурман, В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: Учебное пособие для вузов / В.Е. Гмурман. - М.: Высш. Шк., 2003. - 479 с.

12. Голубев, А.И. Выбор модели грунта и ее параметров в расчетах геотехнических объектов / А.И. Голубев, A.B. Селецкий // Труды международной конференции по геотехнике «Геотехнические проблемы мегаполисов». — 2010. - С. 1727-1732.

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

14. ГОСТ 25100-2011. Грунты. Классификация. - М. : Госстандарт, 2012.

15. ГОСТ Р 53778-2010. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния. -М. : Росстандарт, 2010.

16. ГОСТ Р 7.0.11-2011. Диссертация и автореферат диссертации. Структура и правила оформления. -М. : Стандартинформ, 2012.

17. Демешко, Е.А. Прогнозирование осадок поверхности при щитовой проходке тоннелей в песчаных грунтах / Е.А. Демешко, В.А. Ходош // Метрострой. -1963.-№3-4.-С. 50-53.

18. Елгаев, B.C. Обеспечение безопасности зданий при скоростной проходке тоннелей щитовым способом : автореф. дисс. ... канд. техн. наук : 05.23.02 / Елгаев Всеволод Сергеевич. - М., 2012.

19. Ильичев, В.А. Исследование деформирования грунтовых массивов при строительстве мелкозаглубленных коммуникационных тоннелей / В.А. Ильичев, Н.С. Никифорова, М.М. Тупиков // Основания, фундаменты и механика грунтов. -2011.-№3. С. 8-15.

20. Инструкция по наблюдениям за сдвижениями земной поверхности и расположенными на ней объектами при строительстве в Москве подземных сооружений. - М. : ИПКОН РАН, 1997. - 76с.

21. Исаев, О.Н. Математическое моделирование влияния проходки инженерного тоннеля с прессбетонной обделкой / О.Н. Исаев, И.А. Боков // 75 лет НИИОСП им. Н.М. Герсеванова. Сборник научных трудов. - М. : Издательство "ЭСТ", 2006. - 224 с.

21а. Исаев, О.Н. К вопросу влияния расчетных параметров на моделирование перемещений грунта при проходке тоннелей / О.Н. Исаев, И.А. Боков, Р.Ф. Шарафутдинов // Труды международной конференции по геотехнике «Геотехнические проблемы мегаполисов». Москва. 7-10 июня 2010 г. — М., 2010. - С. 15471554.

22. Картозия, Б.А. Шахтное и подземное строительство. Учебник для вузов в 2 томах / Б.А. Картозия, Б.И. Федунец, М.Н. Шуплик и др. — М. : Издательство Московского государственного горного университета, 2003.

23. Каспарьян, Э.В. Геомеханика / Э.В. Каспарян, A.A. Козырев, М.А. Ио-фис, А.Б. Макаров. - М.: Высш. Шк., 2006. - 503 с.

24. Кранч, Г. Сдвижение горных пород и защита подрабатываемых сооружений / пер. с нем. под ред. P.A. Муллера и И.А. Петухова. М. : Недра, 1978. — 494 с.

25. Лиманов, Ю.А. Осадки поверхности при сооружении тоннелей в кембрийских глинах / Ю.А. Лиманов. - Л. : ЛИИЖТ, 1957. - 237с.

26. Мангушев, P.A. Проектирование и устройство подземных сооружений в открытых котлованах: Учеб. Пособие / P.A. Мангушев, Н.С. Никифорова, В.В. Конюшков, А.И. Осокин, Д.А. Сапин. - М., СПб.: Изд-во АСВ, 2013. - 256 с.

27. МГСН 2.07-97. Основания, фундаменты и подземные сооружения. - М. : Москомархитектура, 1998.

28. Меркин, В.Е. Современные технологии и оборудование в отечественном метро- и тоннелестроение / В.Е. Меркин // Современная техника и технологии. — 2010.-№5. С. 84...87.

29. Механика грунтов, основания и фундаменты: учебн. пособие для строит, спец. вузов. / С.Б. Ухов, В.В. Семенов, В.В. Знаменский и др. — М. : АСВ. 2005. — 528 с.

30. Научно-технический отчет по прогнозу влияния строительства ОДЦ «ОХТА» на конструкции мостов. - М. : НИИОСП им. Н.М Герсеванова - филиал ФГУП «НИЦ «Строительство», 2009.

31. Панфилов, Д.В. Методика прогнозирования деформаций земной поверхности при сооружении транспортных тоннелей на основе пространственного моделирования : автореф. дисс. ... канд. техн. наук : 05.23.11 / Панфилов Денис Викторович. - М., 2005.

32. ПБ 07-269-98. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок угольных месторождений. — М. : Госгортехнадзор, 1998.

33. Петрухин, В.П. Обеспечение безопасности существующих зданий при строительстве коллекторного тоннеля на Никольской ул. в Москве / В.П. Петрухин, Б.В. Бахолдин, Ю.А. Багдасаров, Б.Ф. Кисин, И.В. Колыбин, И.С. Котель-никова// Труды НИИОСП им. Н.М.Герсеванова. - М., 2001. - С. 83-92.

34. Петрухин, В.П. Проходка коллекторного тоннеля с монолитно-прессованной бетонной обделкой в Москве / В.П. Петрухин, О.Н. Исаев // Российская Архитектурно-строительная энциклопедия. М. : ОАО «ВНИИНТПИ», 2008.-С. 257-270.

35. Подаков. В.Ф. Пособие по проектированию мероприятий для защиты зданий и сооружений от влияния горнопроходческих работ при строительстве метрополитена / В.Ф. Подаков, Ю.Ф. Соловьев и др. - JI. : Ленинградское отделение стройиздата, 1973. - 72 с.

36. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83). НИИОСП им. Герсеванова. - М. : Стройиздат, 1986.-415 с.

37. Проект Свода Правил «Расчет и проектирование подземных сооружений в городе Москве. Общие положения». - М. : ОАО «НИЦ «Строительство». 2012.

38. Пушилин, А.Н. Метод расчета усилий в конструкциях зданий при деформировании основания из-за проходки подземной выработки / А.Н. Пушилин, A.B. Фаворов, В.И. Шейнин // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 2007.- № 3. - С. 2-6.

39. Пушилин, А.Н. Оценка усилий у конструкциях зданий, возникающих из-за проходки подземной выработки / А.Н. Пушилин, В.И. Шейнин // Сборник трудов 75 лет НИИОСП им. Н.М. Герсеванова. - М., 2006.

40. Пушилин, А.Н. Разработка инженерной схемы расчета конструкций зданий с учетом смещений земной поверхности, вызываемых проходкой тоннеля / А.Н. Пушилин, В.И. Шейнин. - М.: PAT. 2002.

41. Рекомендации по выбору тоннелепроходческих механизированных комплексов с активным пригрузом забоя при строительстве тоннелей в сложных инженерно-геологических и градостроительных условиях. - М. : Тоннельная ассоциация России, 2004.

42. Рекомендации по определению допустимости дополнительных деформаций городских подземных инженерных коммуникаций, находящихся в зоне влияния строительства (реконструкции) подземных и заглубленных объектов. — М. : ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИОСП им. Н.М. Герсеванова, 2009.

43. Речицкий, В.В. Прогнозирование деформаций дневной поверхности при проходке туннелей : автореф. дисс. ... канд. техн. наук : 05.23.02 / Речицкий Виктор Владимирович. - М., 2005.

44. Руководство по комплексному освоению подземного пространства крупных городов. - М. : Москомархитектура, 2004.

45. Руководство по оценке и предотвращению аварийных деформаций зданий и сооружений при строительстве объектов метрополитена. - М. : АО НИИ Транспортного строительства (ЦНИИС) Научно-исследовательский центр «Тоннели и метрополитены», 1993.

46. Руководство по проектированию и строительству тоннелей щитовым методом / Перевод с английского с дополнениями и комментариями В.Е. Мерки-на и В.П. Самойлова. - М.: Метро, 2009. 446 с.

47. Руководство по расчету деформаций земной поверхности под влиянием горных разработок в Донбассе. - Углетехиздат, 1954.

48. Руководство по расчету зданий и сооружений, проектируемых на подрабатываемых территориях / P.A. Муллер, А.И. Юшин., Ю.И. Караваев. - JI. : Издательство литературы по строительству, 1968.

49. Руководство по составлению региональных таблиц нормативных и расчетных показателей свойств грунтов. -М. : Стройиздат, 1981. - 54 с.

50. Руководство пользователя к PLAXIS 2D.

51. Рыжков, И.Б. Основы научных исследований и изобретательства: Учебное пособие / И.Б. Рыжков. - СПб.: Издательство «Лань», 2012.

52. Самойлов, В.П. Новейшая японская техника щитовой проходки тоннелей / В.П. Самойлов, B.C. Малицкий. — М. : «Империум Пресс», 2004. — 232 с.

53. Соколич, И. Анализ параметров грунта по результатам перемещений шпунтовой стенки / И. Соколович, Б. Вукадинович // Развитие городов и геотехническое строительство. - 2008. - № 12. - С.201-207.

54. СП 22.13330.2011 «Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений». - М., 2011.

55. СП 21.13330.2010 «Актуализированная редакция СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах». — М., 2012.

56. СТО 14-2012. Освоение подземного пространства. Коллекторы и тоннели канализационные. Требования к проектированию, строительству, контролю качества и приемке работ. - М.: Национальное объединение строителей, 2012.

57. СТО 2.27.17-2011. Освоение подземного пространства. Прокладка подземных инженерных коммуникаций методом горизонтального направленного бурения. -М.: Национальное объединение строителей, 2012.

58. СТО 2.27.19-2011. Освоение подземного пространства. Сооружение тоннелей тоннелепроходческими механизированными комплексами с использованием высокоточной обделки. - М. : Национальное объединение строителей, 2012.

59. СТО 36554501-008-2007. Обеспечение сохранности подземных водоне-сущих коммуникаций при строительстве (реконструкции) подземных и заглубленных объектов. - М. : ФГУГТ «НИЦ «Строительство», 2008.

60. Строкова, JI. А. Численное моделирование оседания поверхности при проходке метрополитена / JI.A. Строкова // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 2009. - №3. - С. 29-31.

61. Тер-Мартиросян, З.Г. Механика грунтов: Учебное пособие / З.Г. Тер-мартиросян. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2005. — 488 с.

62. Тупиков, М.М. Особенности деформирования грунтового массива и сооружений при строительстве мелкозаглубленных коммуникационных тоннелей в городских условиях : дисс. ... канд. техн. наук : 05.23.02 / Тупиков Максим Михайлович - М., 2011.

63. Фадеев, А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике / А.Б. Фадеев. -М. : Недра, 1987.-221 с.

63а. Фадеев, А.Б. Параметры модели упрочняющегося грунта программы «PLAXIS» / А.Б. Фадеев // Численные методы расчетов в практической геотехнике: сборник статей международной научно-технической конференции; СПбГАСУ. - СПБ., 2012. - С.13-19.

64. Фам Ань Туан. Выбор и обоснование эффективных методов строительства авторанспортных тоннелей в крупнейших городах Вьетнама : автореф. дисс. ... канд. техн. наук : спец. 05.23.11. -М., 2006.

65. Федоровский, В.Г. Современные методы описания механических свойств грунтов / В.Г. Федоровский. - М. : ВНИИС, 1985.

66. Швейгер, X. Влияние грунтовых параметров на численный анализ глубокой экскавации / X. Швайгер // Развитие городов и геотехническое строительство. - 2008. - № 12. - С.201-207.

67. Яровой, Ю.И. Прогноз деформаций земной поверхности и защита городской застройки при строительстве метрополитенов на Урале / Ю.И. Яровой. -Екатеринбург : УрГАПС, 1999.-258 с.

68. Abrams, A.J. Earth pressure Balance (EPB) Tunneling Induced Settlements in the Tren Urbano Project, Rio Piedras, Puerto Rico / A.J. Abrams // Bachelor of Science in Civil Engineering Polytechnic University of Puerto Rico, 2007.

69. Aoyagi, T. Representing Settlements for Soft Ground Tunneling : Master of science in Civil and Environmental Engineering thesis / Takahiro Aoyagi. - Massachusetts institute of technology, 1995.

70. Atkinson, J. Settlement above shaloww tunnels in ssoft ground / H. Attkinson, D. Potts // Journal of Geotechnical Engineering. - 1977. - 103 (GR4). - pp. 307-325.

71. Attewel, P.B., Soil Movements Inducted by Tunneling and their Effects on Pipelines and Structure / P.B. Attewel, J. Yeates, A.R. Selby. - NY. : Glasgow and London Published in the USA by Chapman and Hall, 1986.

72. Attewell, P.B. Predicting the dynamics of ground settlements and its derivatives caused by tunneling in soils / P.B. Attewell., J.P. Woodman J.P. // Ground engineering. - 1982. - November. - P. 13-36.

73. Augarde, C.E. Numerical modeling of tunneling processes for assessment of damage to building : doctoral thesis / Charles Edward Augarde. - Oxford, 1997. -262 p.

74. Bowers, K.H. Settlements due to tunneling on the CTRL Lonron Tunnels / K.H. Bowers, N.A. Moss // Preprint 5-th International symposium Geotechnical aspects of Underground Construction in Soft Ground. - Sesion 2. - L. : Balkema, 2005. -pp.19...24.

75. Burghignoli, A. New Rome metro line C: approach for safeguarding ancient monuments. Invited lecture. / A. Burghignoli, F. Di Paola, M. Jamiolkowski, G. Simo-nacci. // Int. Conf. on Geotechnical Challenges in Megacities, V.l. - M., 2010. pp. 1 ...24.

76. Burland, J.B. Building response to tunneling. Case studies from construction of the Jubilee Extension Line, London / J.B. Burland, J.R. Standing, F.M. Jardine. -L., 2001.

77. Calvello, M., Finno R. Selecting parameters to optimize in model calibration by inverse analysis / M. Calvello, R. Finno. Computers and geotechnics, 2004. - pp. 411-425.

78. Caporaletti, P. Centrefuge Study of Tunnel Movements and their Interaction with Structures / P. Caporaletti, A. Burghignoli, R.N. Taylor. // Preprint 5-th International symposium Geotechnical aspects of Underground Construction in Soft Ground. Session 1 -L. : Balkema, 2005.-pp.1...6.

79. Cording, E. Controlling ground movement during tunneling / E. Cording, W. Hansmire // The Art of Science of Geotechnical Engineering. - 1989. - Chapter 25.

80. Cording, E. Displacement around ground tunnels / E. Cording, W. Hansmire // Proc. Of Fifth Pan-American conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. General repart: Session IV. 1975. - pp.571-633.

81. David Muir Wood. Geotechnical modeling. Spon press. 2004.

82. EM 1110-2-2901 Engineering and Design. Tunnels and Shafts in Rock / US Army Corps of Engineers. - 1997.

83. Ilyichev, V.A. Building deformations, induced by shallow service tunnel construction and protective measures for reducing of its influence / V.A. Ilyichev, N.S. Nikiforova, M.M. Tupikov. - Proc. of 17 ICSMGE (Egypt, Alexandria), 2009. - pp. 1723-1726.

84. Jacobsz, S.W. The effects of tunneling on piled structures on the CTRL / S.W. Jacobsz, K.H. Bowers, N.A. Moss, G. Zanardo // Preprint 5-th International symposium Geotechnical aspects of Underground Construction in Soft Ground. Session 1. -L. : Balkema, 2005.-pp. 19...24.

85. Kastner, R. Assessment and control of ground movements related to tunnelling / R. Kastner, F. Emeriault, D. Dias // Int. Conf. on Geotechnical Challenges in Megacities, V.l. - M., 2010. - pp. 92-119.

86. Leca, E. Undergrounds works in soils and soft rock tunneling // E. Leca, Y. Leblais, K. Kuhnheenn. // Proc. Int. Con. Geotechnical and Geological Engineering, Melbourne. - Melbourne, 2000.

87. Mair, R. J. General report on settlement effects of bored tunnels R. J. Mair and R. N. Taylor // In Geotechnical aspects of underground construction in soft ground. - L.: Rotterdam: Balkema. - pp. 43-53.

88. Mair, R.J. Tunneling and geotechnics: new horizons / R.J. Mair // Geotechni-que. - 2008. - № 9. - pp. 695-736.

89. Mair, R.J., Bored tunneling in the urban environment. / R.J. Mair, R.N. Taylor // Proceedings of the Fourteenth international conference of soil mechanics and foundation engineering, V.4. - L. : A.A.Balkema / Rotterdam / Brookfield, 1997. - pp. 2353-2386.

90. Moller, S. Tunnel induced settlements and structural force in linings: doctoral thesis / Sven Cristian Moller. - Stuttgart, 2006. 174 p.

91. New, B. Settlements induced by tunneling in Soft Ground / B. New, E. Leca // Tunneling and Underground Space Technology. - ITA/AITES reports, 2006.

92. O'Reilly, M.P. Settlements above tunnels in the United Kingdom - their magnitude and prediction / M.P. O'Reilly, B.M. New // In proc. Tunnelling '82 - L. : IMM, 1982. -pp.137-181.

93. Peck, R.B. Deep excavations and tunneling in soft ground. State of the Art Volume / R.B. Peck // Proc. Of the 7-th Int. Conf. "Soil Mechanics and Foundation Engineering". - Mexico City, 1969. - pp. 1187-1192.

94. Rampello, S. Evaluating the effects of tunneling on historical buildings: The example of a new subway in Rome. // S. Rampello, L. Callisto, F.M. Soccodato, G.M.B. Viggiani // Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground (Rome). -L.: Rotterdam: Balkema, 2012. - pp.47-62.

95. Rankin, W. J. Ground movements resulting from urban tunnelling: predictions and effects / W. J Rankin. // Geological society, Engineering Geology Special Publication. - 1988. - № 5 - pp. 79-92.

96. Recommendations and Guidelines for Tunnel Boring Machines (TBMs). -ITA, 2001, 119 p.

97. Recommendations of the ERTC 9 - Bored Tunnels. Geotechnical aspects of the design of shallow tunnels in soils and soft rock. - B.: Ernst & Sohn, 1997. 130 p.

98. Schmidt, B. Predictions of settlements due to tunneling in soil: three case histories / B. Schmidt // Proc. of Second Rapid Excavation and tunneling Conf., San Francisco, V.2.-N.Y.: ASCE., 1974.-pp. 1179-1199.

99. Schweiger, H.F. results of numerical benchmark exercises in geotechnics /

tii

H.F. Schweiger // Proc. 5 conf. Numerical Methods in geotechnical Engineering. - P. : Presses Points et Chaussees, 2002. Pp. 305-315.

100. Selemetas, D. The response of full-scale piles to tunneling / D. Selemetas, J.R. Standing, R.J. Mair. // Preprint 5-th International symposium Geotechnical aspects of Underground Construction in Soft Ground. Session 5. - L. : Balkema, 2005. — pp.61 ...66.

101. Simic, D. Structure interaction effects on tunneling induced settlements / D. Simic // Preprint 5-th International symposium Geotechnical aspects of Underground Construction in Soft Ground. Session 1. - L. : Balkema, 2005. - pp. 57...61.

102. Standard specifications for Tunneling - 2006: Shield tunnels. - Japan Society of Civil Engineers. - 2007, 282 p.

103. Standing, J.R. Investigating variations in tunneling volume loss - a case study / J.R. Standing, J.B. Burland. // Preprint 5-th International symposium Geotechnical aspects of Underground Construction in Soft Ground. Session 1. - L. : Balkema, 2005.-pp. 113... 118.

104. Standing, J.R. Monitoring ground and structural response to underground construction works / J.R. Standing // Preprint 5-th International symposium Geotechnical aspects of Underground Construction in Soft Ground. Session 1. - L. : Balkema, 2005.-pp. 9...21.

105. Technical Manual for Design and Construction of Road Tunnels - Civil Elements. - NY. : US Departament of Transportation, 2009. - 702 p.

106. Tschuchnigg F. 3D Finite Element analysis of a deep foundation with diaphragm wall panels / F. Tschuchnigg // Int. Conf. on Geotechnical Challenges in Megacities - M., 2010. - pp. 471-478.

107. Tunnel lining design guide. The British Tunnelling society, the Instruction of Civil Engineers and Crown. - L.: Thomas Telford Books, 2004. - 195 p.

108. Viggiani G. Surface settlements: Design theory. Mechanized Tunneling in Urban Areas. Rome. 13-14 April 2012.

109. Vorster, T.E.B. Centrifuge Modelling of the Effect off Tunnelling on Buried Pipelines: Mechanisms Observed. Investigating variations in tunneling volume loss - a case study / T.E.B. Vorster, R.J. Mair, K. Soga, A. Klar // Preprint 5-th International symposium Geotechnical aspects of Underground Construction in Soft Ground. Session 2. - pp. 131... 136.

110. Wongsaroj, J. Effects of TBM driving parameters on ground surface movements: Channel Tunnel Rail Link Contract 220 / J. Wongsaroj, F. Borghi, K. Soga, R.J. Mair, T. Sugiyama, T. Hagiwara, K. Bowers. // Preprint 5-th International symposium Geotechnical aspects of Underground Construction in Soft Ground. Session 2. - pp.137... 142.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Основные термины и определения

активный пригруз забоя: Регулируемое давление на всю площадь забоя, действующее постоянно в процессе проходки тоннеля и уравновешивающее горное давление грунта и гидростатическое давление грунтовых вод.

верификация: Проверка, подтверждение каких-либо положений, расчетных алгоритмов, программ и процедур путем их сопоставления с опытными (эталонными или эмпирическими) данными, алгоритмами и результатами.

геотехнический мониторинг: Комплекс работ по обеспечению безопасности строительных объектов, основанный на натурных наблюдениях за поведением фундаментов и подземных конструкций сооружений, их оснований, подземных вод, окружающей застройки в процессе строительства и в начальный период эксплуатации.

глубина заложения тоннеля: Расстояние по вертикали от поверхности земли до тоннеля.

забой: Место, где происходит разработка грунта открытым или закрытым (подземным) способом, перемещающееся в процессе производства работ.

закрытый способ строительства: Способ строительства подземных сооружений без вскрытия земной поверхности над ними.

зона влияния строительства: Расстояние, за пределами которого негативное влияние на окружающую застройку пренебрежимо мало.

контактный элемент: Конечный элемент, позволяющий моделировать возможность проскальзывания между конструкцией и грунтовым основанием.

метод конечных элементов (МКЭ): Численный метод решения задач прикладной механики, позволяющий заменять решение дифференциальных уравнений решением систем алгебраических уравнений.

механизированный щит: Головная часть тоннелепроходческого механизированного комплекса, предназначенная для создания пригруза забоя, разработки и выдачи породы, возведения обделки, нагнетания раствора за обделку тоннеля.

механические характеристики грунта: Параметры свойств грунта, характеризующие его прочность и деформируемость.

модель грунта: Математическая модель, отражающая основные свойства грунта, идеализирующая его поведение под нагрузками и воздействиями и позволяющая с известными упрощениями выполнить прогноз этого поведения.

мульда сдвижения (оседания) земной поверхности: Участок земной поверхности, подвергшийся сдвижению (оседанию) в результате щитовой проходки (подработки).

перебор грунта: Расчетный параметр, задаваемый при моделировании деформаций грунтового массива в результате проходки закрытой выработки, равный отношению площади удаляемого при проходке грунта, расположенного в пределах контура выработки, к площади поперечного сечения выработки.

расчетная область: Область конечных размеров, включающая подземное сооружение или его фрагмент и фрагмент основания, рассматриваемая в расчетной модели и подлежащая дискретизации конечными элементами.

тапмонажный раствор: Строительный раствор, предназначенный для заполнения пустот между обделкой тоннеля и грунтом.

тоннель: Горизонтальное или наклонное протяженное подземное сооружение высотой (до выступающих конструкций) более 2 м,

предназначенное для прокладки инженерных коммуникаций, транспортных или пешеходных путей.

тоннель коммуникационный: Линейное подземное инженерное сооружение для раздельной или совместной прокладки трубопроводов и кабелей различного назначения.

тониелепроходческий механизированный комплекс

(ТПМК): Комплект механизмов и устройств для разработки грунта, крепления забоя, возведения обделки и нагнетания тампонажного раствора за обделку.

щитовая проходка: Способ строительства тоннелей и шахтных горных выработок с помощью проходческого щита.