Влияние давления пригруза при закрытой проходке с применением ТПМК на осадку поверхности грунта тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Рудь Виктория Владимировна

• Рудь Виктория Владимировна
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Рудь Виктория Владимировна

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Современное состояние вопроса определения напряженно-деформированного состояния грунтового массива при строительстве тоннелей глубокого заложения

1.1 Классификация выработок и зона влияния при строительстве метрополитена

1.2 Технология строительства перегонных тоннелей метрополитена закрытым способом с применением ТПМК

1.3 Влияние строительства тоннеля на дополнительные перемещения дневной поверхности

1.4 Анализ коэффициента перебора грунта и косвенная связь с давлением пригруза

1.5 Методы определения величины давления пригруза

Выводы по главе

Глава 2. Статистический анализ факторов, влияющих на оседание земной поверхности при тоннелировании с применением ТПМК

2.1 Применение модели регрессии в анализе данных

2.1.1 Виды и типы моделей регрессии

2.1.2 Метрики и инструменты, характеризующие силу статистической связи в моделях регрессии. Проверка гипотез

2.2 Составление статистической модели

2.2.1 Этап 1: Первичная регрессионная модель осадки

2.2.2 Этап 2: Итоговая регрессионная модель осадки

2.2.3 Этап 3: Определение значимости параметра нагнетания тампонажного раствора в заобделочное пространство для осадки

2.2.4 Анализ итоговой регрессионной модели для определения дополнительной осадки при проходке

2.2.5 Этап 1: Первичная регрессионная модель давления пригруза

2.2.6 Этап 2: Итоговая регрессионная модель давления пригруза

2.2.7 Анализ итоговой регрессионной модели для определения давления

пригруза

Выводы по главе

Глава 3. Аналитическое определение напряженно деформированного состояния грунтового массива при проходке на основе решения задачи Э. Мелана

3.1 Расчетные предпосылки

3.2 Постановка задачи о распределении напряжений в массиве грунта под воздействием распределенной нагрузки, параллельной земной поверхности на

основе решения задачи Э. Мелана

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Список публикаций автора по теме диссертационного исследования

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

Активное освоение подземного пространства ставит перед собой задачи совершенствования методов прогнозирования напряженно-деформированного состояния (НДС) грунтового массива, в котором осуществляется строительство тоннелей, и дополнительных деформаций окружающей застройки и инженерных коммуникаций, находящихся в приповерхностной части массива в зоне влияния строительства тоннелей.

Оптимальный подход к решению задачи оценки влияния на окружающую застройку был сформирован в работе А.Г. Протосени и др. [28], в которой предложена методика расчета давления пригруза, основанная на теории предельного равновесия [27], а также методика определения осадки дневной поверхности с учетом дополнительно извлекаемого грунта из забоя (потерянный объем грунта) и функции нормального распределения Гаусса. По итогам исследования авторы связывают деформации поверхности грунта и давление пригруза, которое может обеспечить устойчивость забоя или минимизировать влияние от строительства при определенном соотношении величины давления пригруза и глубины залегания тоннеля.

Оценивать влияние от нового строительство необходимо комплексным подходом. Во-первых, осуществлять прогноз в верифицированных программных комплексах (ПК) с оптимизированными параметрами расчета; во-вторых, осуществлять подбор оптимального давления пригруза, которое обеспечит безопасность строительства [108, 42].

В текущих стандартах, а именно в СТО НОСТРОЙ 2.27.19-2011, описан метод определения давления пригруза забоя. Этот метод использует основные принципы определения горного давления по теории предельного равновесия, которую предложил М.М. Протодьяконов. Однако, следует отметить, что в данном стандарте указывается на высокую степень неопределенности инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительства тоннелей на этапе проектных изысканий [33]. По этой причине предложенную

методику расчета следует рассматривать как предварительный прогноз, который требует постоянной корректировки во время выполнения тоннелепроходческих работ.

Основная цель заключается в выявлении ключевых факторов, влияющих на осадку окружающей застройки при тоннелепроходческих работах, и разработке метода корректировки ключевого технологического параметра в процессе производства работ. Поскольку в процессе строительства контролируются такие параметры, как давление пригруза, объем выемки грунта и объем нагнетания тампонажного в заобделочное пространство, именно их корректировка может быть наиболее эффективной для достижения нужных результатов. В рамках данной работы предлагаются методы, способные оценить НДС массива грунта в процессе строительства, определить оптимальное давление пригруза и минимизировать негативное влияние на окружающую застройку.

Степень разработанности темы исследований

Множество российских ученых, включая Лиманова Ю.А. [16], Ильичева В. А. [7], Зерцалова М.Г. [6], Тер-Мартиросяна З.Г. [43], Тер-Мартиросяна А.З. [42], Никифорову Н.С. [7], Меркина В.Е. [22], Строкову Л.А. [34], Конюхова Д.С. [13], Курбацкого Е.Н. [15], Мазеина С.В. [21], Карасева М.А. [11], Исаева О.Н. [103], Шарафутдинова Р.Ф. [103], Тупикова М.М. [7], Скворцова А.А. [29] и др., изучали влияние строительства тоннелей с применением механизированных щитов на окружающую застройку и земную поверхность. В зарубежной литературе широко известны работы Peck R.B. [101], Attewel P.B. [54], Verruijt A. [110], Booker J.R. [111], O'Reilly M.P. [97], New B.M. [97], Loganathan N. [90], Poulos H. G. [90], Lee K.M. [82], Park K-H. [100], Moller S.C. [94] и др. Большинство рассмотренных работ исследователей посвящены изучению факторов, влияющих на осадку поверхности, ширину зоны влияния строительства, а также определению технологического параметра, коэффициента перебора грунта, и разработке методов прогнозирования различными способами (аналитическими, эмпирическими, численными).

Одновременно с вопросами оценки влияния развивается направление, связанное с определением горного давления, исследованием механизма нарушения устойчивости забоя и разработкой методов расчета давления пригруза, необходимого для обеспечения безопасности строительства. В этой области исследований широко известна фундаментальная работа Протодьяконова М.М. [27]. На российском уровне выделяются исследования таких учёных, как Протосени А.Г. [28], Белякова Н.А. [28], Мазеина С.В. [19] и др. На международном уровне особо значимы научные достижения исследователей Horn N. [69], Kim C.Y. [74], Bae G.J. [74], Hong S.W. [74], Anagnostou G. [50], Kovari K. [51], Leca E. [79], Dormieux L. [79] и др.

Цель работы заключается в совершенствовании методов прогноза дополнительных деформаций окружающей застройки при строительстве перегонных тоннелей метрополитена и давления пригруза на основе данных геотехнического мониторинга и технологических параметров проходки, полученных в ходе строительства тоннелей, а также совершенствовании метода прогноза НДС грунтового массива при действии на него давления пригруза тоннелепроходческого механизированного комплекса (ТПМК).

Задачи исследования

1. Анализ существующих методов прогноза осадки поверхности при тоннелепроходческих работах и методов определения давления пригруза ТПМК.

2. Определение значимых факторов, оказывающих наибольшее влияние на дополнительные деформации, накопленные за время продвижения ТПМК к объекту мониторинга.

3. Составление уравнения множественной регрессии, определяющее взаимосвязь дополнительной деформации объекта мониторинга, попавшего в зону влияния строительства тоннеля, и статистически значимых независимых параметров.

4. Составление уравнения множественной регрессии, определяющее взаимосвязь величины среднего давления пригруза и статистически значимых независимых параметров.

5. Постановка и решение плоской задачи об НДС грунтового массива под действием среднего давления пригруза на основе решения задачи Э. Мелана.

Объектом исследования является проходка тоннеля, перегонный тоннель, а также объекты, попавшие в зону влияния строительства перегонных тоннелей метрополитена, и массив грунта, в котором осуществляется строительство.

Предметом исследования является определение величины давления пригруза, дополнительных деформаций объектов, попавших в зону влияния строительства, и оценка НДС грунтового массива при воздействии распределенной нагрузки на глубине, параллельной земной поверхности. Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Статистическими методами определены параметры на основании данных геотехнического мониторинга и данных о фактических технологических параметрах проходки, оказывающие наибольшее влияние на дополнительную осадку окружающей застройки и земной поверхности, а также среднего давления пригруза. Дополнительно составлены уравнения множественной линейной регрессии, учитывающие все статистически значимые параметры;

2. Решение задачи в плоской постановке об определении НДС под действием среднего давления пригруза на основе решения задачи Э. Мелана. Полученные результаты верифицированы при помощи ПК Р1ах1Б 2Э, основанном на МКЭ, что подтверждает применимость данного метода для определения напряжений в массиве, в котором осуществляется строительство тоннеля с применением ТПМК; Теоретическая и практическая значимость работы заключается в:

1. Определении статистически значимых параметров, оказывающих наибольшее влияние на абсолютную (накопленную осадку) поверхности и окружающей застройки при проходке ТПМК, а также на величину давления пригруза;

2. Составлении уравнения множественной регрессии, основанное на фактических данных, полученных при строительстве тоннелей, и включающее значимые факторы. Полученное уравнение связывает осадку и давление пригруза, что позволяет определить влияние проходки на окружающую застройку в процессе строительства;

3. Составлении уравнения множественной регрессии для определения величины давления пригруза, на основе фактических данных, полученных при строительстве тоннелей. Полученное уравнение позволяет подобрать оптимальное давления пригруза для минимизации влияния от нового строительства;

4. Решении задачи по оценке изменения НДС массива грунта при действии на него давления пригруза на различных глубинах для разного диаметра ТПМК, используя принципы теории упругости в грунтовом полупространстве. Данная постановка задачи дает возможность определить необходимое давление пригруза, для обеспечения устойчивости забоя, а также минимизировать влияние активного давления на приповерхностную зону массива над ТПМК. Методология и методы исследований

Выполнение данной работы основано на сборе и обработке фактических данных, полученных в ходе строительства перегонных тоннелей метрополитена. С использованием статистических методов проведено исследование полученных данных и выявлены взаимосвязи между различными параметрами, как количественные, так и качественные. В дополнение, с использованием известных теоретических принципов механики грунтов была решена задача определения НДС грунтового массива, в котором строится тоннель c применением ТПМК под защитой пригруза.

Личный вклад автора заключается:

- в выполнении всестороннего анализа по тематике исследования и предложении методов дальнейшего решения поставленных задач;

- в проведении сбора и структурировании массива данных геотехнического мониторинга, а также фиксации технологических параметров, связанных с процессом проходки, включая объем выдачи грунта, давление пригруза и объем нагнетания тампонажного раствора, синхронизированных по датам проведения мониторинговых работ;

- в определении статистически значимых параметров, оказывающих влияние на дополнительные перемещения объектов, находящихся в зоне влияния строительства тоннелей, а также в составлении регрессионного уравнения с использованием этих параметров для определения зависимой переменной;

- в определении статистически значимых параметров, оказывающих влияние на величину давления пригруза, а также в составлении регрессионного уравнения с использованием этих параметров для определения зависимой переменной;

- в решении задачи по определению НДС при действии на него давления пригруза ТПМК на основе решения задачи Э. Мелана.

Положения, выносимые на защиту:

1. Результаты статистического анализа, по результатам которого определены параметры, оказывающие наибольшее влияние на осадку объекта мониторинга во время строительства перегонных тоннелей, а также на величину среднего давления пригруза;

2. Уравнения множественной линейной регрессии для определения дополнительной осадки объекта мониторинга, полученной в ходе строительства тоннелей, а также величины среднего давления пригруза;

3. Результаты решения краевой задачи об НДС грунтового массива с распределенной нагрузкой на глубине и параллельной дневной

поверхности на основе решения задачи Э. Мелана с учетом природного

давления грунта.

Степень достоверности результатов исследования

Достоверность полученных результатов исследования обеспечена:

- применением законов эконометрической статистики с целью выявления закономерностей и определения статистически значимых параметров на основе данных, полученных в ходе наблюдения за процессом строительства перегонного тоннеля;

- получением результатов расчета с целью анализа НДС массива грунта при действии на него распределенной нагрузки на основе известных принципов теории упругости;

- сопоставлением результатов аналитического решения с результатами, полученными с использованием сертифицированного ПК Plaxis 2D, которое показало их высокую степень совпадения.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние давления пригруза при закрытой проходке с применением ТПМК на осадку поверхности грунта»

Апробация работы

Результаты диссертационного исследования были представлены на научных конференциях:

1) Международный научно-практический симпозиум «Будущее строительной отрасли: Вызовы и перспективы развития». Тема доклада: «Анализ факторов, влияющих на оседание земной поверхности при тоннелировании с применением ТПМК». 18-22 сентября 2023 года, НИУ МГСУ, Москва;

2) 2-я Международная научно-техническая конференция памяти профессора Д.М. Шапиро «Использование современных моделей в механике грунтов, геотехнических расчетах и фундаментостроении». Тема доклада: «Анализ факторов, влияющих на оседание земной поверхности при проходке ТПМК». 16-18 октября 2023 года, ВГТУ, Воронеж.

3) Международная конференция «Механика грунтов и геотехника в высотном и подземном строительстве» имени З.Г. Тер-

Мартиросяна». Тема доклада: «Влияние давления пригруза при закрытой проходке с применением ТПМК на осадку поверхности грунта». 17-20 сентября 2024 года, НИУ МГСУ, Москва.

Публикации

В рамках темы диссертации было выпущено 11 научных публикаций, из которых 7 статей размещены в журналах, проходящих рецензирование и включенных в перечень, утвержденный ВАК при Министерстве образования и науки Российской Федерации, другие 4 публикаций представлены в изданиях, которые присутствуют в базе данных Scopus. Дополнительно в результате научной работы сформирован 1 результат интеллектуальной деятельности - программа для ЭВМ (см. Приложение А).

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, перечня сокращений и условных обозначений и списка литературы. Общий объем составляет 133 страницы, 37 рисунков, 14 таблиц. Список литературы содержит 121 наименование, в том числе иностранных.

Автор искренне благодарит доктора технических наук Армена Завеновича Тер-Мартиросяна за неоценимую поддержку в проведении исследований для диссертационной работы.

Особую благодарность выражаю АО "Мосинжпроект" в лице Исаева Ильи Олеговича за предоставленные исходные данные для научной работы и плодотворное сотрудничество.

Глава 1. Современное состояние вопроса определения напряженно-деформированного состояния грунтового массива при строительстве тоннелей глубокого заложения

1.1 Классификация выработок и зона влияния при строительстве метрополитена

Метрополитен является комплексом различных сооружений, которые обеспечивают перевозку пассажиров с высокой провозной способностью, а также другие сооружения, необходимые для обслуживания и обеспечения непрерывной работы данного вида городского транспорта.

В комплекс сооружений метрополитена входят станционные комплексы, перегонные тоннели, метромосты, соединительные ветки, камеры съездов, тупики, депо, сооружения водоотливных установок, вентиляционные шахты и т.д.

В зависимости от назначения сооружения, конструктивных решений, плотности окружающей застройки, рельефа местности, инженерно-геологических, гидрогеологических условий строительной площадки и технико-экономических показателей, а также многих других факторов, строительство объектов метрополитена осуществляется открытым или закрытым способом.

На примере современного московского опыта строительства метрополитена сооружение станционных комплексов преимущественно осуществляется открытым способом в котлованах глубиной до 40-45 м под защитой ограждения и многоярусных распорных систем [26]. Наиболее популярным видом ограждения глубоких котлованов является «стена в грунте» траншейного типа, а также стена из бурокасательных свай (БКС). Данные несущие конструкции отличаются высокой прочностью, жесткостью, а также служат герметичной завесой, предотвращая подтопление котлована и обрушение грунта в сторону выработки. Также ограждение котлована данного типа может стать несущей конструкцией будущего станционного комплекса.

Дополнительно строительство станционных комплексов может осуществляться закрытым горным способом. Применение данного метода обусловлено особенностями города, в частности, плотной застройкой, наличием памятников архитектурного наследия, пересечением с транспортными узлами, а также иногда глубиной заложения до 90 м, что делает невозможным сооружение глубоких котлованов. Одним из примеров применения данного метода является станции Ржевская Большой кольцевой линии (БКЛ), а также станция Суворовская, которая будет интегрирована в Кольцевую линию и связывать ее с Люблинско-Дмитровской веткой.

Большая часть перегонных тоннелей в настоящее время сооружается закрытым способом (с ТПМК). Типовой продольный профиль перегонного тоннеля представлен на рис. 1.1.

Рисунок 1.1. Продольный профиль перегонного тоннеля метрополитена

Все перегонные тоннели обладают общими чертами относительно продольного профиля: максимальная глубина залегания тоннеля находится примерно на одинаковом отдалении от двух соседних станционных комплексов в зависимости от рельефа местности. Постепенное снижение тоннеля по высоте по мере удаления от станции является следствием технических потребностей, включая ускорение и замедление поезда при отходе от и при приближении к станции.

В настоящее время при назначении предварительной зоны влияния проектировщики используют СП 249.1325800.2016 «Коммуникации подземные. Проектирование и строительство закрытым и открытым способами». В данном нормативном документе есть рекомендации по назначению предварительной зоны влияния. Для открытых выработок (траншей, котлованов) в зависимости от типа ограждающей конструкции -3^, 4^ (где ^ - глубина котлована/траншеи). В случае с проходками предварительная зона влияния составляет 1,5Кг (где ^ - глубина заложения оси выработки) [31].

По результатам геотехнических расчетов устанавливается область, на которую оказывается влияние нового строительства при условии, что вертикальные перемещения не превышают 1 мм. Эту область принято обозначать как расчетную зону. В реальных условиях, за исключением аварийных ситуаций, охват расчетной зоны влияния оказывается меньше, чем предусматривается изначально. Затем в пределах данной зоны устанавливается наблюдение за возможными дополнительными перемещениями объектов, находящихся в зоне влияния строительства тоннелей.

Геотехнический мониторинг за дополнительными перемещениями — это важный, но одновременно трудоемкий и не дешевый метод контролирования перемещений, цель которого — обеспечение безопасности строительства. Поэтому при прогнозировании деформаций важно стремиться к назначению как можно более реалистичной расчетной зоны влияния строительства тоннеля. Если зона влияния нового строительства будет слишком завышена, это приведет к неоправданному увеличению стоимости работ. С другой стороны, занижение радиуса зоны влияния может привести к упущению некоторых значимых деформаций.

1.2 Технология строительства перегонных тоннелей метрополитена закрытым способом с применением ТПМК

Современные технологии позволяют использовать ТПМК при строительстве перегонных тоннелей метрополитена [42].

ТПМК представляет собой сложную механическую систему, оснащенную инструментами для разработки грунта на глубине, поддержания устойчивости забоя с помощью технологии грунтопригруза, установкой для удаления породы с помощью конвейера или вагонеток и механизмом монтажа высокоточных блоков обделки [1]. Работы по проходке тоннеля выполняются в определенной последовательности, где осуществляются основные технологические операции: разработка грунта в забое, перемещение механизированного щита при помощи гидравлических домкратов и установка обделки тоннеля. Ведение щита осуществляется автоматически по лазерному лучу с помощью бортовых компьютеров, а также используется система для подачи тампонажного раствора в заобделочное пространство [19, 42].

Современный механизированный щит содержит оболочку из стали, режущий механизм, призабойную камеру для поддержания давления пригруза, гидравлические цилиндры, шлюз для прохода персонала, пульт дистанционного управления, конвейер и шнек для удаления грунта, а также устройства для перемещения блоков обделки и их укладки [45, 42].

Одним из видов пригруза является грунтопригруз, с помощью которого устойчивость забоя обеспечивается благодаря извлеченному грунту с добавлением кондиционирующего состава [51]. Излишний шлам удаляется с помощью шнекового конвейера, который используется таким образом, чтобы в камере поддерживалось расчетное давление. Давление в камере должно соотноситься со скоростью продвижения щита и быть достаточно высоким для поддержания устойчивости грунта, что контролируется комбинацией усилия на режущем органе и скорости удаления материала из камеры с помощью шнекового конвейера [99]. Щиты, оснащенные пригрузом данного типа,

широко применяются для строительства метрополитена в Москве. На рис. 1.2 показаны основные элементы ТПМК с грунтопригрузом [42].

Для обеспечения устойчивости грунта в призабойной камере ТПМК с данным типом пригруза использует разработанную породу в сочетании с кондиционирующем составом, чтобы достичь оптимальной консистенции для транспортировки, корректной работы устройств и поддержания давления пригруза [42].

Пластифицированный грунт удаляется из камеры с помощью шнекового конвейера, скорость работы которого может поддерживать стабильное давление в камере или изменять величину давления в соответствии с регламентом на проходку. Например, при снижении давления в камере достаточно увеличить скорость шнека [42].

Если с одной стороны шнека поддерживается достаточное высокое давления для поддержания устойчивости забоя, то с другой стороны шнека давление атмосферное. По этой причине внутри шнекового конвейера для поддержания разницы давления образовывается пробка из отработанного материала [42].

Щетки герметизации Шнековый транпортер

Рисунок 1.2. Схема ТПМК с грунтопригрузом

1.3 Влияние строительства тоннеля на дополнительные перемещения дневной поверхности

Согласно существующим исследованиям (см. табл. 1.1) на оседание земной поверхности оказывает влияние следующие факторы, которые условно можно поделить на 3 группы:

- инженерно-геологические условия;

- конструктивные особенности нового строительства и окружающей застройки;

- технологические параметры проходки.

В табл. 1.1 представлены факторы, относящиеся к каждой группе потенциального влияния на дополнительные перемещения грунтового массива при тоннелепроходческих работах.

Таблица 1.1 Факторы, влияющие на осадку поверхности

№ фактора Группа влияния Фактор

1 2 3

1 Инженерно-геологические условия Физико-механические свойства грунтов [21, 1, 102, 1041

2 Реологические свойства грунтов [77]

3 Вид и тип грунта [21, 52, 58,74]

4 Мощность слоев грунта над тоннелем [75, 76]

5 Уровень грунтовых вод [74, 75, 76, 102]

6 Конструктивные особенности нового строительства и этажность окружающей застройки Диаметр тоннеля [1, 62, 74, 91]

7 Уклон тоннеля [20, 62, 91]

8 Глубина залегания тоннеля [1, 52, 64, 74, 91, 113]

9 Расстояние от тоннеля до объекта мониторинга в плане [75, 76]

10 Нагрузка от здания в зоне влияния [62, 75, 76, 102]

11 Технологические параметры проходки Давление пригруза [20, 60, 62, 75, 76, 77, 80, 81, 85, 88, 112]

12 Скорость и количество нагнетания модуль упругости тампонажного раствора [54, 60, 65, 75, 76, 80, 85, 102, 104, 112]

13 Скорость проходки [74, 75, 76, 60, 104]

14 Крутящий момент ротора [75, 76, 80, 81, 104]

В данной работе из вышеперечисленных параметров в Главе 2 «Статистический анализ факторов, влияющих на оседание земной поверхности при тоннелировании с применением ТПМК» рассмотрены следующие параметры: физико-механические свойства грунтов (№1), диаметр тоннеля (№6), глубина залегания (№8), расстояние объекта до оси тоннеля (№9), нагрузки от здания в зоне влияния (№10), давление грунтопригруза (№11).

Стоит подчеркнуть, что влияние нагрузки от здания и сооружения оценивалось не прямым образом. В анализе использовалась информация об этажности объекта, находящегося в зоне влияния строительства тоннеля.

Дополнительно ранее рассматривалось [108] влияние скорости проходки (№13) с использованием данных, полученных при строительстве участков линий Московского метрополитена. По итогам исследования установлено, что скорость проходки не влияет на осадки поверхности.

При расчетах оценки влияния прогнозируемые значения осадок зданий и сооружений сравниваются с предельными отклонениями, представленными в СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» в Приложении К. Величина предельных отклонений варьируется от 0,5 см до 5,0 см и от 0,0007 до 0,004 для максимальной осадки и разности осадок соответственно в зависимости от конструктивной системы и технической категории объекта, которая назначается по результатам обследования. Согласно данному нормативу, объекту можно присвоить одну из четырех категорий, где категория IV соответствует аварийному состоянию объекта, при котором деформации вовсе не допускаются [30].

Для инженерных коммуникаций предельные отклонения отсутствуют, однако, согласно Приложению И СП 249.1325800.2016 «Коммуникации подземные. Проектирование и строительство закрытым и открытым способом», при превышении дополнительных перемещений в 4 и 10 мм, в зависимости от диаметра коммуникации, необходимо выполнить прочностной расчет [31].

Оценка влияния на объекты метрополитена осуществляется не только на конструкции сооружений и перегонных тоннелей, но и на рельсовые нити. Согласно 474.1325800.2019 «Метрополитены. Правила обследования и мониторинга строительных конструкций подземный сооружений» объекту метрополитена по результатам обследования можно присвоить одну из трех категорий технического состояния объекта в зависимости от способа строительства объекта (открытый/ закрытый), на который осуществляется оценка влияния, и материала конструкций. Предельные отклонения для путей назначаются единообразно, без учета типа сооружения, метода строительства и материала, включая наземные участки метрополитена [32].

Для контролирования деформаций железнодорожных путей ориентируются на такие контрольные параметры (отступления), как просадка рельсов (ПР), уровень рельса (УР) и перекос пути (ПП). Предельная величина отступления назначается в зависимости от вида поезда (пассажирский/ грузовой) и установленной скорости движения на рассматриваемом участке. Тем не менее, в случае неблагоприятных сочетаний, приводящих к возможному сходу поезда (при степени отступления IV), уменьшают скорость движения поездов или вовсе ограничивают движение при превышении ПР = 50 мм, УР = 50 мм, ПП = 45 мм [8].

Дополнительно при проходке под железнодорожными путями необходимо также определять осадку опоры контактной сети и сравнивать ее с предельно допустимой осадкой, которая принимается согласно соответствующей нормативно-методической документации [12]. Согласно данному документу, предельное изменение высоты подвеса контактного провода назначается в зависимости от расстояния между опорами и уклона контактной сети. В зависимости от этих параметров предельное изменение уровня подвеса контактного провода может варьироваться от 80 до 700 мм.

Таким образом, контроль деформаций за объектами, попавших в зону влияния строительства тоннеля, является актуальной задачей в ходе строительства новых перегонных тоннелей метрополитена.

1.4 Анализ коэффициента перебора грунта и косвенная связь с давлением пригруза

Во время выемки грунта из забоя происходит изменение НДС, и при любой глубине залегания тоннеля появляются дополнительные перемещения в грунтовом массиве, в котором осуществляется проходка [11]. Оседание земной поверхности зависит от нескольких факторов [42]:

- превышение объема изымаемого грунта из забоя над необходимым для установки одного кольца [18, 42];

- конусность щита, разница между хвостовой частью ТПМК и внешним диаметром обделки (кольцевой зазор) [42, 95];

- деформируемость обделки [42, 114] и усадка затвердевшего тампонажного раствора [42, 78];

- доуплотнение грунта над тоннелем [42, 78].

Некоторые исследователи считают, что проседание ТПМК под своим весом также оказывает влияние на оседание земной поверхности. Вся нагрузка распределяется на низ проектируемой выработки, которая деформируется под весом щита. Это может привести к обвалу или смещению свода выработки и, в результате, к оседанию поверхности [29, 42, 53].

Кроме того, в исследовании 1986 года [53] автор выделяет радиальное смещение корпуса щита как один из факторов, оказывающих влияние на оседание поверхности.

При прогнозировании перемещений объектов, попадающих в зону влияния строительства тоннелей, необходимо учитывать оседание земной поверхности. Для учета оседания, вызванного проходкой, применяется параметр, который учитывается в расчетной схеме при определенных допущениях (рис. 1.3) [42]. Данный параметр напрямую связан с осадками поверхности и называется коэффициентом перебора (УО, который может быть рассчитан путем комбинирования анализа устойчивости грунта в забое щита (1), заполнения «юбки» ТПМК (2), заполнения кольцевого зазора тампонажным раствором (3), а также доуплотнением грунтового массива в

глинистых грунтах за щитом над построенным тоннелем (4) [78]. На рисунке 1.3 показаны ключевые зоны тоннелирования, необходимые для определения коэффициента перебора [42].

Применение технологии пригруза забоя позволяет контролировать провалы породы в лоб щита и осуществлять проходку в различных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях [87]. Давление пригруза создается в передней части щита, в пригрузочной камере, стабилизируя грунт в забое и предотвращая поступление воды в корпус машины и строящийся тоннель [57, 42].

Разница между диаметром резания щита и его хвостовой частью, т.е. «юбкой», необходима для того, чтобы во время продвижения щит свободно проходил в грунтовом массиве.

Забой ТПМК Вдоль ТПМК За ТПМК

© © © ©

Осадка поверхности —---- С шт

/ ТПМК

Рисунок 1.3. Компоненты зон проходки для анализа коэффициента перебора и оседания поверхности [42, 78]

Дополнительно имеется разница между хвостовой частью щита и внешним диаметром обделки, называемая кольцевым зазором. Расстояние между корпусом тоннеля и вышележащим массивом сразу после продвижения ТПМК может уменьшиться под собственным весом грунта, по этой причине может возникнуть дополнительное оседание поверхности. Однако этот зазор

компенсируется нагнетанием тампонажного раствора через патрубки, находящиеся в задней части щита [42, 89].

При небольшой относительной глубине залегания (С/О = 1, где С -глубина залегания тоннеля, О - диаметр тоннеля) устойчивость забоя (1) оказывает существенное влияние на общий коэффициент перебора. Перебор грунта вдоль щита (2) зависит от зазора между диаметром резания и корпусом щита, который часто заполняется бентонитом из забоя и тампонажным раствором из хвостовой части тоннеля. Однако, первую и вторую составляющую общего перебора можно минимизировать, выбрав оптимальное давление пригруза и тампонажного раствора [108, 42]. При уменьшении давления пригруза значение коэффициента перебора может составлять до 5,5 % [78].

Тампонажный раствор вводится в кольцевое пространство в процессе движения щита с высокой скоростью. Таким образом, предполагается, что давление нагнетаемого давления может вызвать дополнительную нагрузку на грунт вокруг обделки тоннеля, что может привести к смещениям (3) и в последствии к доуплотнению грунта (4) из-за уменьшения объема затвердевшего тампонажного раствора [42, 78].

На рисунке 1.4 представлен демонтаж части перегонного тоннеля, который проложили в контуре котлована до его откопки. При внимательном рассмотрении можно заметить утолщение вокруг тоннеля, которое представляет собой затвердевшую «рубашку» тампонажного раствора [42].

Тампонажный раствор, находящийся вдоль тоннеля и образующий затвердевшую оболочку, способен изменять напряжение в грунте, что может привести к длительному уплотнению грунта над подземным сооружением [78].

Рисунок 1.4. Демонтаж тоннеля с тампонажной «рубашкой» [42]

В данной работе предлагается разделить коэффициент перебора (Уь) на следующие компоненты [42]:

Уь = Уь1 + Уь2 + VL3 + VL4, (1.1)

где Уь1 - лобовой коэффициент перебора, который зависит от устойчивости забоя [42];

Уь2 - коэффициент перебора, зависящий от конусности щита, кольцевого зазора и нагнетания тампонажного раствора в заобделочное пространство [42];

Уь3 - коэффициент перебора, учитывающий деформируемость обделки

[42];

Уь4 - коэффициент перебора, учитывающий стабилизацию осадок после проведения работ [42].

Деформируемость обделки является еще одним фактором, влияющим на оседание земной поверхности. Однако в контексте данной задачи его значение не является решающим, однако уместно упомянуть данное обстоятельство [42]. После процесса проходки тоннеля происходит процесс стабилизации грунта и обжатия обделки массивом, где располагается тоннель [29]. Это может привести к горизонтальной «овализации» тоннеля, которая не может

быть отмечена или выявлена без специальных измерений и оборудования [96, 42].

В данном контексте следует рассмотреть применение допущений. В большинстве случаев прогноз осуществляется в двумерной постановке с использованием грунтовых моделей Mohr-Coulomb (МС), Hardening Soil (HS) или Hardening Soil Small (HSS) [42]. Однако такие модели не учитывают стабилизацию осадок, обусловленную доуплотнением грунта после проходки [42]. На основании некоторых работ [59, 83] и фактических наблюдений (рис. 1.7) деформации, связанные с доуплотнением грунтового массива составляют незначительную часть общих деформаций при соотношении C/D > 2 и далее в работе не учитываются [42].

Касательно коэффициента перебора, учитывающего деформируемость обделки: как было упомянуто ранее, это не является ключевым фактором для расчетов перемещений. Однако для учета деформируемости обделки может быть использован коэффициент Мьюра-Вуда, который снижает изгибную жесткость кольца вследствие учета стыков между блоками обделки [42, 116].

Лобовой коэффициент перебора напрямую не учитывается при расчетах, так как присутствует допущение, что строительство осуществляется при условии оптимального подбора давления пригруза и невозможности провалов грунта в лоб щита [42]. Данная расчетная предпосылка адекватна, так как с помощью давления пригруза можно компенсировать различные инженерно-геологические и гидрогеологические условия строительства [42, 108].

Вследствие этого, при расчетах оценки влияния в программных комплексах (ПК), основанных на методе конечных элементов (МКЭ) от проектируемых тоннелей, сооружаемых закрытым способом с применением ТПМК с пригрузом забоя можно выдвинуть гипотезу о том, что коэффициент перебора грунта в наибольшей степени зависит от конусности щита и заполнения кольцевого зазора при условии оптимального подбора давления пригруза и его контроле при проходке. Таким образом, коэффициент перебора грунта — это приведенный параметр и равен [42]:

Уь « Уь2, (1.2)

Существуют несколько подходов к определению осадки дневной поверхности при тоннелепроходческих работах [42]:

- аналитический [16, 82, 90, 100, 110, 111,];

- эмпирический [94, 101];

- численный [35, 36, 48, 103, 120].

В основном аналитические решения рассматривают грунт как линейно-упругий материал, что не совсем достоверно описывает его поведение. Однако, аналитические решения позволяют с высокой точностью рассчитать напряженное состояние и могут служить ориентиром для верификации численных методов [42]. Например, одно из таких решений учитывает равномерное радиальное смещение тоннелей и горизонтальную «овализацию» грунта [111]. Далее решение было доработано [90] и получен результат, который больше согласуются с данными мониторинга [42].

В 1992 году было представлено аналитическое решение [82] для перемещений при строительстве круглых тоннелей, позволяющее учесть кольцевой зазор между выработкой и внешним диаметром обделки, который зависит от трехмерной упругопластической деформации грунта в забое тоннеля, геометрии ТПМК и обделки, а также от объема нагнетания тампонажного раствора в заобделочное пространство [42].

Другие авторы разработали решение [100], позволяющее задать различные граничные условия для зазора между выработкой и внешним диаметром обделки (рис. 1.5). В ходе исследования отмечается, что наиболее точным образом осадки земной поверхности описывает граничное условие (Ь), которое не имеет разрыва между низом тоннеля, а расстояние между диаметром обделки и контуром выработки в два раза больше, чем на уровне горизонтального диаметра [42].

<с) В.С.-З (с1) В С - 4

Рисунок 1.5. Виды зазоров между диаметром резания щита и внешним диаметром обделки тоннеля для аналитического решения [100]

Дополнительно следует отметить, что ряд аналитических решений в части определения НДС вокруг тоннеля представлены в полярных координатах с использованием метода комплексных переменных [110]. В исследовании отмечено, что равномерное радиальное смещение тоннеля сопровождается смещением всего тоннеля вниз. При этом смещение лотковой части тоннеля меньше, чем его свода. Также автор исследования отмечает, что точность прогнозирования деформаций зависит от относительной глубины залегания тоннеля [42].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Рудь Виктория Владимировна, 2024 год

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Анищенко В.И., Атрушкевич В.А. Разработка структурной схемы для систем грунтопригруза при строительстве закрытых горных выработок и подходов прямоугольного сечения к продуктивным пластам через аллювиальные и смешанные геологические формации механизированным способом // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - 2019. - № 1. - С.66-77.

2. Бородич С.А. Вводный курс эконометрики: Учебное пособие / С.А. Бородич. - Мн.: БГУ, 2000. - 354 с.

3. Бычков И.В., Зоркальцев В.И., Казазаева А.В. Весовые коэффициенты в методе взвешенных наименьших квадратов // Сибирский журнал вычислительной математики. - 2015. - Т. 18. - № 3. DOI: 10.15372/SJNM20150303.

4. Ванина, Ю.В. Осадка и несущая способность оснований фундаментов вблизи бортов котлованов: дис. ... канд. техн. наук: 2.1.2 / Ванина В. В. -Москва, 2023. - 158 с.

5. Гуськов О.И., Каждан А.Б., Шиманский А.А. Математическое моделирование в геологии и разведке полезных ископаемых / О.И. Гуськов, А.Б. Каждан, А.А. Шиманский. - М.: Недра, 1979. - 168 с.

6. Знаменская Е.А., Зерцалов М.Г. Исследование влияния щитовой проходки тоннеля метрополитена на окружающую городскую застройку // -Инновации и инвестиции. - 2022. - № 6. - С. 167-170.

7. Ильичев В.А., Никифорова Н.С., Тупиков М.М. Прогноз осадок зданий при прокладке коммуникационных тоннелей мелкого заложения в Москве // -Вестник гражданских инженеров. - 2011. - № 1 (2б). - С. 67-71.

8. Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути. ЦП-744. -М.: Транспорт, 2000. - 224 с.

9. Иудин М.М. Жесткопластическая модель деформирования многолетнемерзлого массива горных пород вокруг устьевой части вертикального ствола // Вестник СВФУ. - 2013. - Т. 10. - № 1. - С. 21-25.

10. Казаченко, С.А. Оценка влияния устройства котлованов на близлежащие инженерные коммуникации и окружающую застройку для условий города Москвы: дис. ... канд. техн. наук: 2.1.2 / Казаченко С. А. - Москва, 2023. -183 с.

11. Карасев М.А. Анализ причин деформации земной поверхности и характер формирования мульды оседания, вызванной строительством транспортных тоннелей // Записки Горного института. - 2011. - Т. 90. - С. 163-171.

12. Контактная сеть и воздушные линии / Нормативно - методическая документация по эксплуатации контактной сети и высоковольтным воздушным линиям: Справочник: утв. Департаментом электрификации и электроснабжения Министерства путей сообщения Российской Федерации. - М.: Трасиздат, 2001. - 512 с.

13. Конюхов Д.С. Интерактивное управление технологическими параметрами проходки двухпутного перегонного тоннеля // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2022. - №2 5. - С. 84-94 - 001: 10.25018/0236_1493_2022_5_0_84.

14. Кремер Н.Ш., Путко Б.А. Эконометрика / Н.Ш. Кремер, Б.А. Путко; под ред. Н.Ш. Кремера. - М.: ЮНИТИ, 2010. - 328 с.

15. Курбацкий Е.Н., Елгаев В.С. Воздействие на здания при проходке тоннелей // Мир транспорта. - 2012. - Т. 10 - № 2(40). - С. 162-167.

16. Лиманов Ю.А. Осадки земной поверхности при сооружении тоннелей в кембрийских глинах / Ю.А. Лиманов. - Л.: ЛИИЖТ, 1957. - 238 с.

17. Лузин, И. Н. Напряженно- деформированное состояние оснований фундаментов глубокого заложения на однородном и неоднородном переуплотненном грунтовом полупространстве: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.02 / Лузин И. Н. - Москва, 2017. - 133 с.

18. Мазеин С.В. Оперативный контроль пористости грунта на тоннельной щитовой проходке // Горный информационно-аналитический бюллетень -2009. - № 3. - С. 106-115.

19. Мазеин С.В. Приборный контроль, прогноз и регулирование рабочих параметров щитовой проходки // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2011. - № 11. - С. 90-96.

20. Мазеин С.В., Павленко А.М. Влияние текущих параметров щитовой проходки на осадку поверхности // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2007. - № 5. - С. 133-138.

21. Мазеин С.В., Павленко А.М. Зависимость осадок дневной поверхности от свойств породного массива и технологических параметров тоннелепроходческих механизированных комплексов (ТПМК) // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2007. - № 6. - С. 171-176.

22. Меркин В.Е., Пичугин А.А., Симутин А.Н., Медведев Г.М., Кузянов Н.А. Автоматизированная система комплексного геотехнического мониторинга и опыт ее практического применения // Транспортное строительство. - 2023. - № 3. - С. 4-8.

23. Методика прогноза давления пригруза при походке ТПМК на основании многолетних наблюдений. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ RU 2024667077: поступл. 01.07.2024: регистр. 19.07.2024 / Тер-Мартиросян А.З., Анжело Г.О., Черкесов Р.Х., Исаев И.О., Рудь В.В., Амбрушкевич М.И.; заявитель НИУ МГСУ.

24. Носко В.П. Эконометрика для начинающих. Основные понятия, элементарные методы, границы применимости, интерпретация результатов / В.П. Носко. - М: ИЭПП, 2000. - 254 с.

25. Панжин А.А., Панжина Н.А. Деформационный мониторинг воздействия строительства метрополитена на здания и сооружения / А.А. Панжин, Н.А. Панжина // Проектирование, строительство и эксплуатация комплексов подземных сооружений. Труды VI Международной конференции. 10-11 апреля 2019 года. Екатеринбург. - 2019. - С. 4-9.

26. Петрухин В.П., Колыбин И.В., Разводовский Д.Е. Ограждающие конструкции котлованов, методы строительства подземных и

заглубленных сооружений // НИИОСП. Режим доступа: http://www.eccpf.com. Дата обращения: 02.04.24.

27. Протодьяконов M. Давление горных пород на рудничную крепь // Горный журнал. - 1909. - Кн. 7.

28. Протосеня А.Г., Беляков Н.А., Тхай Д.Н. Разработка метода прогноза давления пригруза забоя и осадок земной поверхности при строительстве тоннелей механизированными проходческими комплексами // Записки Горного института. - 2015. - Т. 211. - С. 53-63.

29. Скворцов А.А. Оценка влияющих факторов на итоговую величину строительного зазора // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2012. - № 8. - С. 129-133.

30. СП 22.13330.2016. Основания зданий и сооружений = Soil bases of buildings and structures: свод правил: актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*: утвержден приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 16 декабря 2016 года № 970/пр и введен в действие с 17 июня 2017 года. — URL: https://docs.cntd.ru/document/456054206 (дата обращения: 21.05.2024).

31. СП 249.1325800.2016. Коммуникации подземные. Проектирование и строительство закрытым и открытым способом = Underground utilities. Design and construction by closed and cut-and-cover methods: свод правил: утвержден приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 08 июля 2016 года № 485/пр и введен в действие с 01 октября 2016 года. — URL: https://docs.cntd.ru/document/1200138447 (дата обращения: 21.05.2024).

32. СП 474.1325800.2019. Метрополитены. Правила обследования и мониторинга строительных конструкций подземный сооружений = Subways. The rules of inspection and monitoring of underground structures constructions: свод правил: утвержден приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 26 декабря 2019 года №2 888/пр и введен в действие с 27 июня

2020 года. — URL: https://docs.cntd.ru/document/564543321 (дата обращения: 22.05.2024).

33. СТО НОСТРОЙ 2.27.19-2011 «Сооружение тоннелей тоннелепроходческими механизированными комплексами с использованием высокоточной обделки.

34. Строкова Л.А. Определение параметров для численного моделирования поведения грунтов // Известия Томского политехнического университета. - 2008. - Т. 313. - № 1. - С. 69-74.

35. Тер-Мартиросян А.З., Бабушкин Н.Ф., Исаев И.О., Шишкина В.В. Определение расчетного коэффициента перебора путем анализа данных мониторинга // Геотехника. - 2020. - Т. 12. - №1. - C. 6-14. -D0I:10.25296/2221-5514-2020-12-1-6-14.

36. Тер-Мартиросян А.З., Исаев И.О., Алмакаева А.С. Определение фактического коэффициента перебора (участок «Стахановская улица» -«Нижегородская улица») // Вестник МГСУ. - 2020. - Т. 15. - Вып. 12. - С. 1644-1653. - DOI: 10.22227/1997-0935.2020.12.1644-1653.

37. Тер-Мартиросян А.З., Кивлюк В.П., Исаев И.О., Шишкина В.В. Анализ расчетных предпосылок геотехнического прогноза нового строительства на окружающую застройку // Жилищное строительство. - 2022. - № 9. - С. 57-66. - DOI: 10.31659/0044-4472-2022-9-57-66.

38. Тер-Мартиросян А.З., Кивлюк В.П., Исаев И.О., Шишкина В.В. Определение фактического коэффициента перебора в скальных грунтах // Жилищное строительство. - 2021. - №9. - С. 3-9. - D0I:10.31659/0044-4472-2021-9-3-9.

39. Тер-Мартиросян А.З., Кивлюк В.П., Исаев И.О., Шишкина В.В. Определение фактического коэффициента перебора (участок «Косино» -«Юго-Восточная») // Construction and Geotechnics. - 2021. - Т. 12. - №2. -С. 5-14. - D0I:10.15593/2224-9826/2021.2.01.

40. Тер-Мартиросян А.З., Рудь В.В. Аналитическое определение напряженно-деформированного состояния грунтового массива при

проходке // Вестник МГСУ. - 2024. - Т.19. - Вып. 9. - С. 991-1005. - DOI: 10.22227/1997-0935.2024.6.991-1005.

41. Тер-Мартиросян А.З., Черкесов Р.Х., Исаев И.О., Рудь В.В. Влияние параметров проходки тоннелей метрополитена на осадку окружающей застройки // Жилищное строительство. - 2024. - № 4. - C. 4-12. - DOI: 10.33622/0869-7019.2024.04.04-12.

42. Тер-Мартиросян А.З., Черкесов Р.Х., Исаев И.О., Рудь В.В. Фактическое значение коэффициента перебора для тоннелей в дисперсных и скальных грунтах // Жилищное строительство. - 2023. - № 9. - C. 61-73. - DOI: 10.31659/0044-4472-2023-9-61-73.

43. Тер-Мартиросян З.Г. Механика грунтов в высотном строительстве с развитой подземной частью: учебное пособие / З.Г. Тер-Мартиросян, А.З. Тер-Мартиросян; под ред. З. Г. Тер-Мартиросяна. - М.: АСВ, 2020. - 945 с.

44. Фрид М. Результаты опытов давления зерна на дно и стены глубоких сосудов // Журнал МПС. - 1890. - С. 921-933.

45. Фугенфиров А.А. Строительство транспортных тоннелей: учебное пособие. - Омск: СибАДИ, - 2007. - 306 с.

46. Ahangari K., Moeinossadat S.R., Behnia D. Estimation of tunnelling-induced settlement by modern intel^e^ methods // Soils and Foundations. - 2015. -Vol.55. - Iss. 4. - Pp. 737-748. - DOI: 10.1016/J.SANDF.2015.06.006.

47. Airy G. B. On the Strains in the Interior of Beams // Proceedings of the Royal Society of London. - 1863. - Vol. 12. - Pp. 304-306.

48. Alsirawan R., Sheble A., Alnmr A. Two-Dimensional Numerical Analysis for TBM Tunneling-Induced Structure Settlement: A Proposed Modeling Method and Parametric Study // Infrastructures. - 2023. - Vol. 8 (5). - P. 88. - DOI: 10.3390/infrastructures8050088.

49. Altman D.G., Bland J. M. Standard deviations and standard errors // BMJ. -2005. - Vol. 331 (7521) - P. 903. - DOI: 10.1136/bmj.331.7521.903.

50. Anagnostou G. The contribution of horizontal arching to tunnel face stability // Geotechnik. - 2012. - Vol. 35. - Pp. 34-44. - DOI: 10.1002/gete.201100024.

51. Anagnostou G., Kovari K. Face Stability Conditions with Earth-Pressure-Balanced Shields // Tunnels and deep space. - 1996. - No. 11(2). - Pp. 165-173.

- DOI: 10.1016/0886-7798(96)00017-X.

52. Atkinson J.H., Potts D.M. Subsidence above Shallow Circular Tunnels in Soft Ground // Journal of the Geotechnical Engineering Division. - 1977. - Vol. 103.

- No.4. - Pp. 307-325. - DOI: 10.1061/AJGEB6.0000402.

53. Attewel P.B., Yeates J., Selby A.R. Soil Movements Inducted by Tunneling and their Effects on Pipelines and Structure / P.B. Attewel, J. Yeates, A.R. Selby.

- NY. Glasgow, and London: Chapman and Hall, 1986. - 352 p.

54. Attewell P.B., Farmer I.W. Ground disturbance caused by shield tunnelling in a stiff, overconsolidated clay // Engineering Geology. - 1974. - Vol. 8. - Iss. 4.

- Pp. 361-381. - DOI: 10.1016/0013-7952(74)90028-3.

55. Barrett J.P. The coefficient of determination - Some limitations // The American Statistician. - 1974. - Vol. 28. - Iss. 1. - Pp. 19-20. - DOI: 10.1080/00031305.1974.10479056.

56. Basu S., Dasgupta A. The mean, median, and mode of unimodal distributions: a characterization // Theory of Probability & Its Applications. - 1997. - Vol. 41.

- Iss.2. - Pp. 210-223. - DOI: 10.1137/S0040585X97975447.

57. Boone S. Use of ground conditioning agents for Earth Pressure Balance machine tunneling / S. Boone, E. Artigiani, J.N. Shirlaw, R. Ginanneschi, T. Leinaala // Congres International de Chambéry-Octobre. - 2000. - Pp. 313-319.

58. Bouayad D., Emeriault F. Modeling the relationship between ground surface settlements induced by shield tunneling and the operational and geological parameters based on the hybrid PCA/ANFIS method // Tunnelling and Underground Space Technology. - 2017. - Vol. 68. - Pp. 142-152. - DOI: 10.1016/j.tust.2017.03.011.

59. Bowers K.H., Hiller D.M. Ground movement over three years at the Heathrow Express Trial Tunnel // Geotechnical aspects of underground construction in soft ground. - 1996. - Pp. 647-652.

60. Broerea W., Festab D. Correlation between the kinematics of a Tunnel Boring Machine and the observed soil displacements // Tunnelling and Underground Space Technology. - 2017. - Vol. 70. - Pp. 125-147. - DOI: 10.1016/j.tust.2017.07.014.

61. Chakeri H., Ozcelik Y., Unver B. Effects of important factors on surface settlement prediction for metro tunnel excavated by EPB // Tunnelling and Underground Space Technology. - 2013. - Vol. 36. - Pp. 14-23. - DOI: 10.1016/j.tust.2013.02.002.

62. Chakeri H., Ozcelik Y., Unver B. Investigation of ground surface settlement in twin tunnels driven with EPBM in urban area // Arabian Journal of Geosciences. - 2015. - 8. Pp. - 7655-7666. - DOI: 10.1007/s12517-014-1722-2.

63. Chang Y., Cao P., Zhang J., Fan Z., Xie W., Liu Z., Deng H., Zhao Q. Face Stability of Tunnel in Multi-stratum: Limit Analysis and Numerical Simulation // Geotechnical and Geological Engineering. - 2023. - Vol. 41. - Pp. 3203-3215.

- DOI: 10.1007/s10706-023-02453-1.

64. Chou W.I., Bobet A. Predictions of ground deformations in shallow tunnels in clay // Tunnelling and Underground Space Technology. - 2002. - Vol. 17. -Iss. 1. - Pp. 3-19. - DOI: 10.1016/S0886-7798(01)00068-2.

65. Ding Z., He S.Y., Zhou W.H., Xu T., He S.H., Zhang X. Analysis of ground deformation induced by shield tunneling considering the effects of muck discharge and grouting // Transportation Geotechnics. 2021. Vol. 30. P. 100629. DOI: 10.1016/j.trgeo.2021.100629.

66. Farrar D.E., Glauber R.R. Multicollinearity in regression analysis: the problem revisited // The Review of Economics and Statistics. - 1967. - Vol. 49.

- No. 1. - Pp. 92-107. - DOI: 10.2307/1937887.

67. Fisher R.A., Yates F. Statistical Tables for Biological Agricultural and Medical Research / R.A. Fisher, F. Yates. - Edinburgh: Oliver and Boyd, 1963. - 126 p.

68. Hanna A.M., Hadid W.H. New models for shallow foundations // Mathematical Modelling. - 1987. - Vol. 9. - Iss. 11. - Pp. 799-811. - DOI: 10.1016/0270-0255(87)90500-8.

69. Horn N. Horizontal earth pressure on perpendicular tunnel face. Proceedings of the Hungarian National Conference of the Foundation Engineer Industry. Budapest. - 1961. - Pp. 7-16.

70. Hu Q. Retaining Structure Force-Deformation Analysis Model for an Ultradeep Foundation Pit // Mathematical Problems in Engineering. - 2013. -No. 4. - Pp. 1-18. - DOI: 10.1155/2013/549491.

71. Imbens G.W. Statistical significance, p-Values, and the reporting of uncertainty // Journal of Economic Perspectives. - 2021. - Vol. 35. - No. 3. -Pp. 157-174. - DOI: 10.1257/jep.35.3.157.

72. Janssen H.A. Versuche tiber Getreidedruck in Silozellen // Zeitschrift des Vereins deutscher lngenieure. - 1895. - No. 35. - Pp. 1045-1049.

73. Kim C.Y., Bae G.J., Hong S.W., Park C.H., Moon H.K., Shin H.S. Machine learning-based automatic control of tunneling posture of shield machine // Computers and Geotechnics. - 2001. - Vol. 28(6). - Pp. 517-547. - DOI: 10.1016/S0266-352X(01)00011-8.

74. Kim C.Y., Bae G.J., Hong S.W., Park C.H., Moon H.K., Shin H.S. Neural network based prediction of ground surface settlements due to tunneling // Computers and Geotechnics. - 2001. - Vol. 28. - Iss. 6-7. - Pp. 517-547. -DOI: 10.1016/S0266-352X(01)00011-8. 2001.

75. Kim D., Kwon K., Pham K., Oh J., Choi H. Surface settlement prediction for urban tunneling using machine learning algorithms with Bayesian optimization // Automation in Construction. - 2022. - Vol. 140. - DOI: 10.1016/j.autcon.2022.104331.

76. Kim D., Pham K., Oh J., Lee S., Choi H. Classification of surface settlement levels induced by TBM driving in urban areas using random forest with data-driven feature selection // Automation in Construction. - 2022. - Vol. 135. - P. 104109. - DOI: 10.1016/j.autcon.2021.104109.

77. Kontogianni V., Psimoulis P., Stiros S. What is the contribution of time-dependent deformation in tunnel convergence? // Engineering Geology. - 2006.

- Vol. 82. - Iss. 4. - Pp. 264-267. - DOI: 10.1016/j.tust.2017.03.011.

78. Lavasan A.A., Zhao C., Barciaga T., Schaufler A., Steeb H, Schanz T. Numerical investigation of tunneling in saturated soil: the role of construction and operation periods // Acta Geotechnica. - 2018. - Vol. 13. - No. 2. - Pp. 671691. DOI: 0.1007/s11440-017-0595-4.

79. Leca E, Dormieux L. Upper and lower bound solutions for the face stability of shallow circular tunnels in frictional material // Géotechnique. - 1990. - 40(4).

- Pp. 581-606.

80. Lee H., Choi H., Choi S, Chang S., Kang T., Lee C. Numerical simulation of EPB shield tunnelling with TBM operational condition control using coupled DEM-FDM // Applied Sciences. - 2021. - Vol. 11. - P. 2551. - DOI: 10.3390/app11062551.

81. Lee H.-K., Song M.-K., Lee S.S. Prediction of subsidence during TBM operation in mixed-face ground conditions from realtime monitoring data // Applied Sciences. - 2021. - Vol. 11. - P. 12130. - DOI: 10.3390/app112412130.

82. Lee K.M., Rowe R.K., Lo K.Y. Subsidence owing to tunnelling. I: Estimating the gap parameter // Canadian Geotechnical Journal. - 1992. - Vol. 29. - № 6.

- DOI: 10.1139/t92-104.

83. Li L., Li J., Shi Z., Li L., Li M., Jin D., Dong G. Prediction of Surface Settlement Induced by Large-Diameter Shield Tunneling Based on Machine-Learning Algorithms // Geofluids. - 2022. - Vol. - 2022. - Pp. 1-13. DOI: 10.1155/2022/4174768.

84. Li W., Zhang Y., Ma J., Hoseny M.E. Research on shield tunneling across a river using a scale model // Buildings. - 2024. - Vol. 14. - Iss. 1. - DOI: 10.3390/buildings 14010034.

85. Li X., Zhang D., Hou Y. Analysis of Shield Tunnel Ground Deformation Characteristics and Affecting Factors in Water-Rich Soft Stratum: A Case Study on the Section Tunnel of Tianjin Metro Line 6 // Applied Sciences. - 2022. -Vol. 12. - P. 6208. - DOI: 10.3390/app12126208.

86. Li Y., Bian X., Peng H., Zhu B., Zhou Y. Additional Stress of Soil and Surface Settlement during Tunnel Shield Construction // Buildings. - 2023. - Vol. 13. -Pp. 1437. - DOI: 10.3390/buildings 13061437.

87. Li Z., Lv J., Xie X., Fu H., Huang J., Li Z. Mechanical characteristics of structures and ground deformation caused by shield tunneling under-passing highways in complex geological conditions based on the MJS method // Applied Sciences. - 2021. - Vol. 11. - No 19. - P. 9323. - DOI: 10.3390/app11199323.

88. Ling X., Kong X., Tang L., Zhaod Y., Tang W., Zhang Y. Predicting earth pressure balance (EPB) shield tunneling-induced ground settlement in compound strata using random forest // Transportation Geotechnics. - 2022. -Vol. 35. - DOI: 10.1016/j.trgeo.2022.100771.

89. Liu H., Shi J., Li J., Liu C. Investigation on the Influence Caused by Shield Tunneling: WSN Monitoring and Numerical Simulation // Advances in Civil Engineering. - 2021. - Pp. 1-11. - DOI: 10.1155/2021/6620706.

90. Loganathan N., Poulos H.G. Analytical Prediction for Tunneling-Induced Ground Movements in Clays // Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. - 1998. - Vol. 124. - Pp. 846-856. - DOI: 10.1061/(ASCE)1090-0241(1998)124:9(846).

91. Mair R.J., Taylor R.N., Bracegirdle A. Subsurface settlement profiles above tunnels in clays // Geotechnique, - 1993. - Vol. 43. - Pp. 315-320. - DOI: 10.1016/0148-9062(93)91702-K.

92. Mei Y., Zhou D., Shi W., Zhang Y., Zhang Y. Laws and Numerical Analysis of Surface Deformation Caused by Excavation of Large Diameter Slurry Shield

in Upper-Soft and Lower-Hard Composite Stratum // Buildings. - 2022. - Vol. 12. - P. 1470. - DOI: 10.3390/buildings12091470.

93. Melan E. Der Spannungszustand der durch eine Einzelkraft im Innern beanspruchten Halbscheibe // Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Mechanik. - 1932. - Vol. 12. - Iss. 6. - Pp. 343-346.

94. Moller S.C. Tunnel induced settlements and structural forces in linings, D.Sc. thesis. Stuttgart. 2006.

95. Mollon G., Dias D., Soubra A. -H. Probabilistic analyses of tunneling-induced ground movements // Acta Geotechnic. - 2013. - Vol. 8. - Pp. 181-199. DOI: 10.1007/s11440-012-0182-7.

96. Nuttens T., Stal C., Backer H., Schotte K., Bogaert P., Wulf A. Methodology for the ovalization monitoring of newly built circular train tunnels based on laser scanning: Liefkenshoek Rail Link (Belgium) // Automation in Construction. -2013. - Vol. 43. - Pp. 1-9. - DOI: 10.1016/j.autcon.2014.02.017.

97. O'Reilly M.P., New B.M. Settlements above tunnels in the United Kingdom their magnitude and prediction // In Proceedings of the 7th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. - 1982. - Pp. 173181.

98. Overall J.E., Starbuck R.R. F-Test Alternatives to Fisher's Exact Test and to the Chi-Square Test of Homogeneity in 2x2 Tables. 2021 // Journal of Educational Statistics. - 1983. - Vol.8. - No.1. - Pp. 151-173. DOI: 10.2307/1164870.

99. Park B., Lee C., Choi S., Kang T., Chang S. Discrete-element analysis of the excavation performance of an EPB shield TBM under different operating conditions // Applied Sciences. - 2021. - No 11. - P. 5119. - DOI: 10.3390/app11115119.

100. Park K-H. Analytical solution for tunnelling-induced ground movement in clays // Tunnelling and Underground Space Technology. - 2005. - Vol. 20. -Pp. 249-261. - DOI: 10.1016/j.tust.2004.08.009.

101. Peck R B. Deep excavation and tunnelling in soft ground // In Proceedings of the 7th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Sociedad Mexicana de Mecanica. - 1969. - Pp. 147-150.

102. Reza M, Golpasand B, Moosazadeh S. Investigation on the efficiency of different methods for evaluation of ground settlement due to excavation of Tabriz metro tunnel, line 2 // Amirkabir Journal of Civil Engineering. - 2022. -Pp.1-22.- DOI: 10.22060/CEEJ.2022.20545.7460.

103. Sharafutdinov R.F., Isaev O.N., Zakatov D.S. A study of the ground volume loss modeling technique influence the soil displacement in course of shield tunneling // Smart Geotechnics for Smart Societies. - CRC Press, 2023. - Pp. 1042-1051.

104. Su J., Wang Y., Niu X., Sha S., Yu J. Prediction of ground surface settlement by shield tunneling using XGBoost and Bayesian Optimization // Engineering Applications of Artificial Intelligence. - 2022. - Vol. 114. - P. 105020. - DOI: 10.1016/j.engappai.2022.105020.

105. Taleb N.N. Statistical Consequences of Fat Tails: Real World Preasymptotics, Epistemology, and Applications / N.N. Taleb. - New York, NY: STEM Academic Press, 2020. - 378 p.

106. Ter-Martirosyan A.Z., Anzhelo G.O., Rud V.V. The Influence of Metro Tunnel Construction Parameters on the Settlement of Surrounding Buildings // Applied Sciences. 2024. Vol. 14. P. 6435. DOI: 10.3390/app14156435.

107. Ter-Martirosyan A.Z., Cherkesov R.H., Isaev I.O., Rud V.V., Ambrushkevich M.I. Determination of parameters of the boundaries of the computational model for assessing the impact on the surrounding development from tunneling // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. -2023. - Vol. 19. - No 2. - Pp. 95-108. - DOI: 10.22337/2587-9618-2023-19-295-108.

108. Ter-Martirosyan A.Z., Cherkesov R.H., Isaev I.O., Shishkina V.V. Surface Settlement during Tunneling: Field Observation Analysis // Applied Sciences. -2022. - Vol. 12. - P. 9963. - DOI: 10.3390/app12199963.

109. Ter-Martirosyan A.Z., Kivliuk V.P., Isaev I.O., Rud V.V. Projected Effects of a Deep Excavation Pit on the Existing Metro Tunnel and Findings of Geotechnical Monitoring: A Comparative Analysis // Buildings. 2023. Vol. 13. P. 1320. DOI: 10.3390/buildings13051320.

110. Verruijt A. Complex variable solution for a deforming circular tunnel in an elastic half-plane // International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. - 1997. - Vol. 21. - Pp. 77-89.

111. Verruijt A., Booker J.R. Surface settlements due to deformation of a tunnel in an elastic half plane // Géotechnique. - 1996. - Vol. 46. - № 4. - Pp 753-756.

112. Vu M.N., Broere W., Bosch, J. Volume loss in shallow tunneling // Tunnelling and Underground Space Technology. - 2016. - Vol. 59. - Pp. 77-90. - DOI: 10.1016/j.tust.2016.06.011.

113. Wang F. Empirical evidence for estimation of subsurface settlement caused by tunneling in sand // Underground Space. - 2021. - Vol. 6. - Iss. 5. - Pp. 577584. - DOI: 10.1016/j.undsp.2021.01.002.

114. Wang F., Du X., Li P. Predictions of ground surface settlement for shield tunnels in sandy cobble stratum based on stochastic medium theory and empirical formulas // Underground Space. - 2023. - Vol. 11. - Pp. 189-203. -DOI: 10.1016/j.undsp.2023.01.003.

115. Wang W., Liu H., Deng R., Wang Y. Active Stability Analysis of 3D Tunnel Face in Nonhomogeneous and Anisotropic Soils. Geotechnical and Geological Engineering. - 2023. - Vol. 41. - Pp. 3013-3033. - DOI: 10.1007/s10706-023-02442-4.

116. Wood A.M. The Circular Tunnel in Elastic Ground // Geotechnique. - 1975.

- Vol. 25. - Pp. 115-127. - DOI: 10.1680/geot.1975.25.1.115.

117. Wright S. Correlation and causation // Journal of Agricultural Research. -1921. - 20. - Pp. 557-585.

118. Xavier V.L. Hyperbolic regression: a new regression model with applications to the binary classification problem // Information Sciences. - 2022.- Vol. 609.

- Pp. 15-25. - DOI: 10.1016/j.ins.2022.07.038.

119. Yuan S., Feng D.-W., Zhang S.-H., Xing Y.-P., Ke Z.-Q. Stability analysis of shield tunnel face considering spatial variability of hydraulic parameters // Rock and Soil Mechanics. - 2022. - Vol. 43. - Iss. 11. - Pp. 3153-3162. - DOI: 10.16285/j .rsm.2021.2200.

120. Zhang Z.X., Liu C., Huang X. Numerical analysis of volume loss caused by tunnel face instability in soft soils // Environmental Earth Sciences. - 2017. -Vol. 76. - Pp. 1-19. - DOI: 10.1007/s12665-017-6893-1.

121. Zhong Z., Li C, Liu X., Fan Y., Liang N. Analysis of ground surface settlement induced by the construction of mechanized twin tunnels in soil-rock mass mixed ground // Tunnelling and Underground Space Technology. - 2021. - Vol. 110. - P. 103746. - DOI: 10.1016/j.tust.2020.103746.

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Список публикаций автора по теме диссертационного исследования

Публикации в изданиях, включенных в Перечень рецензируемых

научных изданий ВАК:

1. Тер-Мартиросян А.З., Бабушкин Н.Ф., Исаев И. О., Шишкина В. В. Определение расчетного коэффициента перебора путем анализа данных мониторинга // Геотехника. 2020. Том 12. №1. C. 6-14. DOI: 10.25296/22215514-2020-12-1-6-14.

2. Тер-Мартиросян А.З., Кивлюк В.П., Исаев И.О., Шишкина В.В. Определение фактического коэффициента перебора (участок «Косино» -«Юго-Восточная») // Construction and Geotechnics. 2021. Том 12. №2. С. 5-14. DOI: 10.15593/2224-9826/2021.2.01.

3. Тер-Мартиросян А.З., Кивлюк В.П., Исаев И.О., Шишкина В.В. Определение фактического коэффициента перебора в скальных грунтах // Жилищное строительство. 2021. №9. С. 3-9. DOI: 10.31659/0044-4472-2021-93-9.

4. Тер-Мартиросян А.З., Кивлюк В.П., Исаев И.О., Шишкина В.В. Анализ расчетных предпосылок геотехнического прогноза нового строительства на окружающую застройку // Жилищное строительство. 2022. № 9. С. 57-66. DOI: 10.31659/0044-4472-2022-9-57-66.

5. Тер-Мартиросян А.З., Черкесов Р.Х., Исаев И.О., Рудь В.В. Фактическое значение коэффициента перебора для тоннелей в дисперсных и скальных грунтах // Жилищное строительство. 2023. № 9. C. 61-73. DOI: 10.31659/0044-4472-2023-9-61-73.

6. Тер-Мартиросян А.З., Черкесов Р.Х., Исаев И.О., Рудь В.В. Влияние параметров проходки тоннелей метрополитена на осадку окружающей застройки // Жилищное строительство. 2024. № 4. C. 4-12. DOI: 10.33622/0869-7019.2024.04.04-12.

7. Тер-Мартиросян А.З., Рудь В.В. Аналитическое определение напряженно-деформированного состояния грунтового массива при проходке // Вестник МГСУ. 2024. Т. 19. Вып. 6. C. 991-1005. DOI: 10.22227/19970935.2024.6.991-1005.

Статьи, опубликованные в журналах, индексируемых в международных реферативных базах Scopus, Web of Science и др.:

1. Ter-Martirosyan A.Z., Cherkesov R.H., Isaev I.O., Rud V.V. Surface Settlement during Tunneling: Field Observation Analysis // Applied Sciences. 2022. Vol. 12. Iss. 19. P. 9963. DOI: 10.3390/app12199963.

2. Ter-Martirosyan A.Z., Cherkesov R.H., Isaev I.O., Rud V.V., Ambrushkevich M.I. Determination of parameters of the boundaries of the computational model for assessing the impact on the surrounding development from tunneling // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2023. Vol. 19. No 2. Pp. 95-108. DOI: 10.22337/2587-9618-2023-192-95-108.

3. Ter-Martirosyan A.Z., Kivliuk V.P., Isaev I.O., Rud V.V. Projected Effects of a Deep Excavation Pit on the Existing Metro Tunnel and Findings of Geotechnical Monitoring: A Comparative Analysis // Buildings. 2023. Vol. 13. P. 1320. DOI: 10.3390/buildings13051320.

4. Ter-Martirosyan A.Z., Anzhelo G.O., Rud V.V. The Influence of Metro Tunnel Construction Parameters on the Settlement of Surrounding Buildings // Applied Sciences. 2024. Vol. 14. P. 6435. DOI: 10.3390/app14156435.

Перечень результатов интеллектуальной деятельности (РИД), оформленных в ходе выполнения диссертации:

1. Методика прогноза давления пригруза при походке ТПМК на основании многолетних наблюдений. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ RU 2024667077: поступл. 01.07.2024: регистр. 19.07.2024 / Тер-Мартиросян А.З., Анжело Г.О., Черкесов Р.Х., Исаев И.О., Рудь В.В., Амбрушкевич М.И.; заявитель НИУ МГСУ.