Методика расчета ограждающих конструкций котлована на прогрессирующее обрушение тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Исаев Антон Вячеславович

• Исаев Антон Вячеславович
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Исаев Антон Вячеславович

Введение

Глава 1. Котлованы в современном строительстве

1.1 Котлованы и методы их устройства

1.1.1 Типы ограждающих конструкций

1.1.2 Раскрепление ограждающих конструкций

1.1.3 Статистика по применению тех или иных типов ограждений и поддерживающих конструкций

1.2 Расчёт ограждений глубоких котлованов

1.2.1 Основные требования

1.2.2 Действующие нормативные документы по защите инженерных сооружений против прогрессирующего обрушения

1.2.3 Отечественные нормативные документы, посвящённые защите сооружений от прогрессирующего обрушения

1.2.4 Иностранные нормативные документы по защите сооружений против прогрессирующего обрушения

1.3 Методы расчёта сооружений на прогрессирующее обрушение

1.3.1 Кинематический метод

1.3.2 Квазистатический метод

1.3.3 Динамический метод

1.4 Современное состояние рассматриваемого вопроса. Анализ существующих методик расчёта

1.5 Выводы

Глава 2. Методика исследования влияния ограждающей конструкции котлована на перераспределение усилий при аварийном воздействии

2.1 Объект исследования

2.2 Методика исследования влияния распределения усилий на устойчивость ограждающей конструкции котлована при прогрессирующем

обрушении

2.3 Описание расчётной модели

2.3.1 Моделирование конструкций ограждения котлована

2.3.2 Моделирование условий площадки

2.3.3 Определение габаритов расчётной области

2.3.4 Моделирование прогрессирующего обрушения

2.3.5 Зависимые величины

2.4 Метод планирования экспериментов. Статистическая обработка полученных данных

2.4.1 Множественная линейная регрессия

2.4.2 Искусственная нейронная сеть

2.4.3 Верификация полученных уравнений

2.5 Выводы

Глава 3. Анализ влияния рабочих швов бетонирования на распределение усилий в удерживающей системе котлована при прогрессирующем обрушении

3.1 Постановка задачи

3.1.1 Моделирование поведения шва бетонирования

3.1.2 Варьируемые факторы и функция отклика

3.2 Анализ результатов

3.3 Анализ влияния факторов

3.3.1 Влияние на коэффициент прироста усилий

3.3.2 Влияние на коэффициент прироста перемещений

3.4 Выводы

Глава 4. Анализ влияния геометрических параметров ограждающей конструкции на распределение усилий в удерживающей системе котлована при

прогрессирующем обрушении

4.1 Влияние угловых зон на перераспределение усилий в ограждающей конструкции котлована

4.1.1 Постановка задачи

4.1.2 Результаты расчёта

4.2 Сравнение конструкций ограждения

4.2.1 Постановка задачи

4.2.2 Анализ результатов

4.2.3 Распорная система

4.2.3.1 Песчаные грунты

4.2.3.2 Супесчаные грунты

4.2.3.3 Суглинистые грунты

4.2.3.4 Глинистые грунты

4.2.3.5 Статистическая обработка

4.2.4 Анкерная система

4.2.4.1 Песчаные грунты

4.2.4.2 Супесчаные грунты

4.2.4.3 Суглинистые грунты

4.2.4.4 Глинистые грунты

4.2.4.5 Статистическая обработка

4.3 Сравнение ИНС с линейной регрессией

4.4 Влияние глубины заделки траншейной стены

4.4.1 Постановка задачи

4.4.2 Анализ результатов

4.4.2.1 Распорки

4.4.2.2 Стена в грунте

4.5 Выводы

Глава 5. Инженерная методика определения усилий в удерживающей системе котлована при прогрессирующем обрушении

5.1 Определение коэффициента прироста усилий в удерживающей системе при аварийном воздействии

5.2 Максимальные усилия в удерживающей системе при прогрессирующем обрушении

5.3 Оценка применимости разработанной методики

5.4 Выводы

Заключение

Список литературы

Приложение А. Методика использования искусственной нейронной сети. Коэффициенты весов и смещений (биасов) для нейронной сети, предназначенной для определения коэффициента прироста усилий и максимальных усилий в удерживающей системе котлована

А.1 Методика использования нейронной сети

А.2 Веса и смещения (биасы) для определения коэффициентов прироста усилий

А.3 Веса и смещения (биасы) для определения максимальных усилий удерживающей системы котлована

Приложение Б. Инженерная методика определения металлоёмкости распорной и анкерной системы крепления котлована

Б.1 Методика определения коэффициентов

Б.2 Веса и смещения (биасы) для определения максимальных усилий удерживающей системы котлована

Приложение В. Список публикаций автора по теме диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика расчета ограждающих конструкций котлована на прогрессирующее обрушение»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В последние годы наблюдается тенденция увеличения использования подземного пространства. Для дальнейшей модернизации транспортной инфраструктуры, инженерных сетей и более рационального использования пространства всё чаще используются котлованы с применением искусственных ограждений.

За последние 10 лет в крупных городах России (Москва, Санкт-Петербург, Казань, Нижний Новгород) построены 81 станция метрополитена, из них 62 были возведены открытым способом в котлованах глубиной от 11 до 34 метров [46, 51, 99]. Также в России за последние 10 лет было введено 4 авто- и железнодорожных тоннеля, порталы одного из которых устраивались в открытом котловане [95]. Однако основной объём возводимых котлованов - гражданское строительство. Подземное пространство используется для прокладки инженерных коммуникаций, устройства тепловых пунктов, расположения транспортных средств.

В котлованах становится больше элементов и повышается шанс выхода одного из них из строя. Также данные котлованы могут эксплуатироваться не один год ввиду производственной необходимости. В случае, если проект разработан некачественно, то возрастают риски аварийной ситуации, которая может повлечь за собой запредельные осадки зданий близлежащей застройки или возникновение зоны обвала. В частности, повышается вероятность развития лавинообразного (прогрессирующего) обрушения, но данный тип воздействия на ограждающие конструкции котлована изучен недостаточно глубоко.

Степень разработанности темы Множество российских учёных, включая Колыбина И.В.[28], Петрухина В.П., Разводовского Д.Е [45], Никифоровой Н.С.[42] Знаменского В.В., Чунюка Д.Ю., Морозова Е.Б.[17], Казаченко С.А.[15, 24], Зерцалова М.Г. [15] Сидорова В.В., Тер-Мартиросяна А.З. [85] Поспехова В.С. [47, 48], исследовали напряженно-деформированное состояние системы «ограждающая конструкция котлована - грунт», в том числе и при аварийных воздействиях [17, 28]. Исследованиями в части прогрессирующего обрушения конструкций занимались Алмазов В.О. [4-7], Кодыш Э.Н., Трекин Н.Н. Терехов

И.А, Келасьев Н.Г. [25-27, 54-57] Тамразян А.Г.[53]. Анализом геотехнического риска при сооружении котлованов занимались Зерцалов М.Г., Меркин В.Е., Конюхов Д.С. [10, 16, 29, 29, 31, 34] Чунюк Д.Ю. [52, 60-63] и Серова Е.А. [52]. Среди иностранных исследователей вопросами анализа произошедших аварий занимались Baziar M.H., Ghadamgahi A., Brennan A.J. [66], Choosrithong K., Schweiger H.[69, 70], Endicott J.[72], Chen R.P., Li Z.C.[67], Hu J., Ma F.[75]. Вопросами численного и физического моделирования прогрессирующего обрушения котлованов занимались Cheng X.S., Zheng G.[68, 68, 89], Phan H.K.[83], Modi M.[80], Goh A.T.C.[73], Ye S.[87], Yong W.[88], Adachi T., Kimura M., Kishida K.[65], Abdallah M.[1].

Целью работы является разработка методики определения максимальных усилий в удерживающей системе котлована при прогрессирующем обрушении. Для достижения данной цели были решены следующие задачи:

• Установление факторов, влияющих на перераспределение усилий в ограждении котлована при аварийном воздействии;

• Исследование влияния учёта шва бетонирования между захватками траншейной железобетонной стены при расчёте на усилия при аварийном воздействии (прогрессирующее обрушение);

• Выполнение серии численных экспериментов с использованием метода конечных элементов системы «ограждающая конструкция -грунт» в объёмной постановке.

Научная новизна работы состоит:

• В определении факторов, влияющих на прирост усилий в элементах удерживающей системы (распорок и анкеров) и ограждении котлована при прогрессирующем обрушении;

• В решении задач в трёхмерной постановке по определению усилий в элементах удерживающей системы и ограждения котлована при прогрессирующем обрушении;

• В проведении анализа и систематизации полученных данных, на основании которых предложен метод определения максимальных

усилий и коэффициента их прироста в элементах удерживающей системе котлована при прогрессирующем обрушении;

• В использовании для решения указанных задач при статистическо-регрессионном анализе результатов численного моделирования линейной множественной регрессии и искусственных нейронных сетей.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в разработке алгоритма расчёта усилий, приходящихся на ограждающую конструкцию котлована с учётом дополнительных усилий при прогрессирующем обрушении, снижающим вероятность аварийной ситуации.

Методология и методы исследования. Для исследования поведения системы «ограждающая конструкция - грунт» были применены метод конечных элементов в связке с методом планирования экспериментов. Данная связка позволяет проводить и обрабатывать исследования, варьируя различные факторы, и вычислять зависимость получаемой функции отклика (в виде уравнения регрессии) от заданных фактором. Точность решения задач при таком подходе увеличивается с увеличением количества используемых независимых факторов, что усложняет статистическую обработку полученных результатов. В данных исследованиях для статистической обработки полученных результатов расчётов применялись две методики - регрессионный анализ в виде множественной линейной регрессии и искусственная нейронная сеть в виде персептрона Розенблатта.

Личный вклад автора заключается в:

• постановке задачи исследований;

• построении для их решения численных моделей;

• получении, на основе статистической обработки результатов расчётов, уравнений регрессии и весов для искусственной нейронной сети;

• использовании при нахождении зависимостей двух указанных выше методик (регрессионного анализа в виде линейной множественной регрессии и искусственной нейронной сети) и их сравнении;

• создании, используемой на стадии предварительного проектирования, методики расчёта коэффициентов прироста усилий и максимальных усилий в удерживающих конструкциях котлована для предотвращения возможного прогрессирующего обрушения.

Положения, выносимые на защиту:

1. Уравнения множественной линейной регрессии, а также модели искусственных нейронных сетей для определения коэффициента прироста усилий и максимальных усилий при аварийном воздействии в распорной и анкерных системах;

2. Алгоритм вычисления коэффициента расхода стали ограждающей конструкции для определения объёмов металла на стадии предварительного проекта;

3. Результаты численного моделирования работы швов бетонирования траншейной железобетонной стены, оценка их влияния на перераспределение усилий в удерживающей конструкции ограждения котлована, и, исходя из этого, анализ возможности потери её работоспособности при возникновении аварийной ситуации;

4. Практические рекомендации по конструктивным мероприятиям для предотвращения прогрессирующего обрушения.

Степень достоверности результатов обеспечивается использованием сертифицированного программного комплекса на основе метода конечных элементов Midas GTS NX, верификацией результатов исследования с известными случаями обрушения, а также сравнением полученных зависимостей с проведенными другими исследователями численных и натурных экспериментов.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы доложены на следующих конференциях:

• Третья национальная конференция «Актуальные проблемы строительной отрасли и образования» (Москва, 2022);

• Международный Строительный Конгресс. Наука. Инновации. Цели. Строительство. (Москва, 2023);

• 100+ Technobuild (Екатеринбург, 2023);

• Midas Geo Conference (Москва, 2023);

• III Всероссийская конференция с международным участием «Фундаменты глубокого заложения и проблемы геотехники территорий» (Пермь, 2024);

• Международная конференция "Механика грунтов и геотехника в высотном и подземном строительстве" имени З.Г. Тер-Мартиросяна (Москва. 2024)

• 14-я всероссийская научная конференция с международным участием "Механика композиционных материалов и конструкций, сложных и гетерогенных сред им. И.Ф. Образцова и Ю.Г. Яновского" (Москва, 2024)

• GEOMOS26 Интеллект на страже механической безопасности (Москва, 2026)

Также результаты исследований были доложены в 3 статьях, опубликованных в журналах из перечня ВАК.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы, и 3 приложений. Объём диссертации - 150 страниц, в том числе 114 рисунков, 17 таблиц, список использованной литературы из 102 наименований, в том числе 41 иностранных.

Автор выражает искреннюю благодарность за мудрые наставления, мотивацию и наведение на правильный путь во время работы над диссертацией научному руководителю д.т.н., проф. Зерцалову Михаилу Григорьевичу. Автор так же считает долгом поблагодарить за работу коллектив кафедры Механики Грунтов и Геотехники, возглавляемую к.т.н., доц. Чунюком Д.Ю.

ГЛАВА 1. КОТЛОВАНЫ В СОВРЕМЕННОМ

СТРОИТЕЛЬСТВЕ

В связи со стремительным развитием подземного пространства всё чаще ставится задача устройства котлованов в условиях плотной городской застройки. Данные котлованы могут достигать довольно значительных габаритов, длиной до 800 метров и глубиной до 35 метров. Для удержания земляных масс требуются сложные ограждающие конструкции, содержащие большое количество отдельных элементов. В связи с увеличением количества элементов котлована повышается риск выхода какого-либо из этих элементов из строя. Выход из строя элемента ограждающей конструкции может повлечь за собой цепное разрушение элементов ограждения котлована, и, как следствие, полное или частичное обрушение ограждения. Обрушение может за собой повлечь как материальные затраты (разрушение коммуникаций, окружающих котлован, сверхнормативная осадка зданий окружающей застройки), так и человеческие жертвы [72].

1.1 Котлованы и методы их устройства

Для возведения фундаментов и подземной части сооружений требуется произвести выемку грунта - котлован. Для обеспечения безопасности окружающей застройки (здания, сооружения, коммуникации, дороги), а также безопасной работы требуются мероприятия по защите бортов котлована. Данные мероприятия зависят от многих факторов: характеристики площадки, площади застройки, геологических условий, близости окружающей застройки, глубины котлована, уровня подземных вод, проявления опасных геологических процессов, наличия специфических грунтов и др. В основном борты котлована выполняются с естественными и вертикальными откосами.

1.1.1 Типы ограждающих конструкций

Котлован с естественным откосом выполняются с уклоном (откосом), который обеспечивает устойчивость грунта без дополнительного крепления.

Некоторые полускальные и пылевато-глинистые грунты при отсутствии воды в грунте позволяют держать вертикальный откос в пределах определенной глубины [19]. В общих случаях глубина таких котлованов не превышает 5 метров. Преимуществом данного метода является простота выполнения работ, отсутствие дополнительных элементов конструкций. При этом у данного метода крепления есть свои ограничения: необходима большая площадь для устройства откосов и в связи с этим ограниченная глубина итогового котлована для объектов гражданского строительства

Для устройства более глубоких выемок или для устройства в стеснённых условиях используются шпунтовые ограждения. Шпунтовые ограждения представляют собой тонкие подпорные стенки, защемленные в грунт. При относительно неглубоких выемках (до 4 м) устойчивость шпунтовой стенки обеспечивается глубиной заделки стены в грунт. При более глубоких выработках для данной стенки необходимо применить раскрепления, к примеру, с помощью анкеров, распорок, подкосов, железобетонных дисков или другими способами.

Как говорилось ранее, стенки котлована вертикальные или близкие к вертикальным, укрепляются специальными конструкциями для предотвращения обрушения. Типы шпунтовых ограждений можно разделить на 3 группы: деревянные, металлические и железобетонные.

Деревянный шпунт чаще всего применяется для неглубоких выемок, сооружаемых в условиях стесненной застройки (Рисунок 1.1). Глубина котлованов, удерживаемых деревянным шпунтом, обычно не превышает 3 метров. Сам шпунт представляет собой брусья или доски с пазами. Достоинством применения подобных конструкций является простота и дешевизна данного метода, однако присутствуют ограничения по глубине котлована и невозможность повторного использования данного типа ограждения.

А-А

К

Рисунок 1. 1 Деревянный шпунт - 1 - доски крепления; 2 - поддерживающие

бобышки; 3 - распорки [19]

Металлический шпунт чаще всего применяется в практике строительства. Это вызвано простотой его использования, возможностью удержания довольно больших перепадов высот, возможностью повторного использования, а также водонепроницаемостью конструкций. Металлические шпунты разделяются на два типа: сплошного периодического профиля и устройство элементов с определенным шагом.

При применении сплошных металлических шпунтов периодического профиля в отечественной практике чаще всего применяют профили плоского, корытного (типа «Ларсен») и полукруглого сечения (Рисунок 1.2). При наличии уровня подземных вод в пределах глубины котлована возможна герметизация замков профилей с помощью специальных герметиков.

Рисунок 1.2 Варианты поперечного сечения стального шпунта. а - плоский, б - Z-образный, в - ^образный [19]

Рисунок 1.3 Шпунтовое ограджение сплошного периодического профиля

типа "Ларсен"

Применение элементов с определенным шагом пропадает одно из преимуществ металлических шпунтов - водонепроницаемость, однако дополнительно к этому добавляются преимущества в виде уменьшения материалоёмкости и ускорения производства работ. Чаще всего в виде ограждающей конструкции используются прямошовные трубы различного сечения, но также есть вариант с устройством ограждающих конструкций из двутавров. Для предотвращения вывала грунта в промежутках между ограждающими конструкциями устраивается деревянная забирка из деревянных досок, устроенных вертикально или горизонтально.

Рисунок 1.4 Ограждение котлована из стальных труб с деревянной забиркой

Железобетонные ограждения представляют собой прочные стенки, предотвращающие обрушение грунта и защищающие окружающую застройку при разработке котлована. Они изготавливаются из монолитного или сборного железобетона и могут выполняться различными методами, включая буросекущие сваи и технологию «стена в грунте». Такие конструкции обеспечивают высокую устойчивость, водонепроницаемость и минимальное воздействие на близлежащие здания, что делает их популярными в городском строительстве.

Основные преимущества включают долговечность, возможность использования в стесненных условиях и адаптацию к сложным грунтам. Однако их возведение требует высокой точности, специализированного оборудования и может быть затратным по времени и ресурсам. В зависимости от глубины котлована, гидрогеологических условий и требований проекта выбирают оптимальный метод монтажа, обеспечивающий надежность и экономическую эффективность.

Недостатки железобетонных ограждающих конструкций котлована включают высокую стоимость материалов и работ, длительные сроки монтажа из-

за необходимости набора прочности бетоном, сложность демонтажа временных конструкций, ограничения в стеснённых условиях, риск дефектов при некачественном бетонировании или неточной установке арматуры, зависимость от погодных условий (требуется прогрев бетона зимой), а также необходимость дополнительной гидроизоляции в водонасыщенных грунтах, что в совокупности делает их применение не всегда экономически целесообразным для небольших или временных объектов.

При возведении ограждений котлована в условиях высокого уровня грунтовых вод часто используют возведение траншейной стены методом «стена в грунте». Данный метод имеет несколько преимуществ, таких как: высокая прочность, водонепроницаемость, возможность глубокого заложения и долговечность. Особенностью возведения траншейной стены с использованием данного метода является разделение стены на захватки. На рисунке 1 показаны типовые схемы устройства траншейной монолитной стены в грунте. Данный способ возведения вводит слабый элемент в траншейной стене - холодный шов бетонирования, который при деформировании стены начинает растрескиваться и через него в котлован проникает вода.

3

Рисунок 1.5 Виды траншейных и свайных стен, выполненных в грунте [94] а - из соприкасающихся траншей; б - из непрерывных траншей с секционным

заполнением.

Альтернативой возведения стены в грунте являются буросекущие сваи. Буросекущие сваи - это технология возведения ограждающих конструкций

котлована, при которой вплотную друг к другу бурятся пересекающиеся (секущиеся) сваи, образующие сплошную стену. Чередуются железобетонные сваи(несущие) и бетонные сваи (обеспечивающие водонепроницаемость). Технология монтажа:

1. Бурение скважин с шагом, обеспечивающим перекрытие соседних свай (обычно 100-200 мм).

2. Устройство неармированных свай «пусышек» (из бетона пониженной прочности) через одну.

3. Установка армокаркасов и бетонирование несущих свай с вибропогружением труб.

4. Образование сплошной стены после затвердевания бетона. Буросекущие сваи обеспечивают высокую прочность и герметичность

ограждения котлована, что делает их идеальными для сложных гидрогеологических условий и плотной городской застройки благодаря минимальным вибрациям и деформациям грунта. Однако эта технология отличается высокой стоимостью, требует точного соблюдения геометрии бурения во избежание несмыкания свай, а исправление дефектов после бетонирования крайне затруднено. Кроме того, процесс монтажа более длительный по сравнению с шпунтовыми ограждениями.

Рисунок 1.6 Буросекущие сваи с обвязочным железобетонным поясом 1.1.2 Раскрепление ограждающих конструкций Наиболее простым способом удержания консольного шпунтового ограждения является устройство грунтовой бермы. Это неразработанная часть грунта внутри котлована, увеличивающее пассивное давление отпора грунта. В качестве альтернативы грунтовых берм также возможно устройство разгрузочных траншей возле бровки котлована, которое уменьшает активное давление грунта на ограждение. Пример использования грунтовой бермы показан на рисунке выше (Рисунок 1.6).

Грунтовые бермы активно используются в комбинации с устройством пионерной фундаментной плиты. Для этого производится выемка грунта из котлована, далее устройство части фундаментной плиты (пионерная фундаментная плита). После устройства плиты производится монтаж подкосов из металлической трубы, которые с одной стороны опираются на пионерную фундаментную плиту, а

с другой стороны в ограждение котлована. После устройства подкосов производится демонтаж бермы. Пассивное давление, создаваемое бермой, передаётся на подкос и пионерную фундаментную плиту. В дальнейшем на месте грунтовой бермы устраивается оставшееся часть фундаментной плиты. Устройство подкосов показано на рисунке ниже (Рисунок 1.7)

Рисунок 1.7 Крепление бортов котлована буросекущими сваями с обвязочной балкой, анкерным креплением с подкосами (временное крепление) и опиранием в железобетонный диск сооружения (крепление во время эксплуатаци)

В случае, если ширина котлована позволяет, производится устройство распорки. Чаще всего в качестве распорок применяются стальные трубы, опирающееся на распределительные пояса, которые, в свою очередь, опираются на ограждающую конструкцию котлована. В случае, если котлован широкий (как правило более 20 м), для обеспечения устойчивости распорки в разных плоскостях от сжимающих усилий производится промежуточное раскрепление в виде промежуточных стоек и дополнительных связей. Данный метод крепления является экономичным и быстровозводимым, благодаря чему, совместно с подкосной системой, является наиболее популярным методом крепления

ограждающих конструкций. С другой стороны, в виду нахождения распорок и подкосов внутри котлована усложняется технология возведения подземной части сооружения. К таким сложностям можно отнести: необходимость устройства технологических окон при бетонировании конструкций, сложность демонтажа подкосной/распорной системы, необходимость возведения свайного поля до возведения распорной системы.

Для исключения данного недостатка возможно применение анкерного крепления ограждения котлована. Это временные или постоянные конструкции, предназначенные для восприятия выдергивающих и срезающих усилий [19].

Анкера разделяют на 2 типа: буровые и траншейные. Последние используются для относительно неглубоких выемок. Под анкер устраивается траншея, перпендикулярная ограждению котлована, на конце траншеи устраивается анкерный блок или второй рад шпунтового ограждения, а в саму траншею укладывается тяга.

Для глубоких выемок чаще всего используются буровые анкеры. Поскольку часть анкера, которая будет удерживать ограждение котлована должна выходить за предел зоны активного давления грунта анкер выполняется под углом к ограждающей конструкции котлована.

Для устройства анкеров производится наклонное бурение скважины, в которую вводится стальной трос, труба или арматура (тяга), а в забое скважины устраивается закрепление инъекцией или другими способами (корень). После набора прочности корня анкера производится натяжение анкера об ограждающую конструкцию (преднатяжение) для уменьшения дополнительных перемещений при дальнейшей выемке грунта из котлована.

В качестве анкеров также часто используются буроинъекционные сваи типа Atlant, Titan. Суть возведения заключается в бурении специальными полыми штангами, внутрь которых при бурении подаётся цементный раствор. На конце штанги находится буровая колонка с инъекторами, которые подают под давлением цементный раствор в грунт. Благодаря данной технологии происходит проникновение цементного раствора в грунт, что повышает его несущую

способность. При твердении раствора буровая штанга становится армирующим элементом.

В случае, если площадка сложена слабыми грунтами, высоким уровнем подземных вод, возможно применение метода возведения котлована под защитой железобетонных дисков (top-down). Это технология подземного строительства, при которой возведение надземных этажей здания начинается одновременно с разработкой подземных уровней. Вначале сооружаются стены (обычно "стена в грунте" или буросекущие сваи) и колонны (пилоны), затем монтируется перекрытие первого подземного уровня. Данный метод сочетает значительные преимущества и некоторые ограничения. Технология обеспечивает минимальное воздействие вибраций на окружающие здания, позволяет эффективно использовать стеснённые строительные площадки и существенно снижает потребность во временных креплениях котлована благодаря использованию постоянных конструкций в процессе строительства. Однако метод имеет и существенные недостатки, главный из которых - повышенная сложность проектирования, требующая тщательной координации всех строительных процессов. Это влечёт за собой увеличение стоимости работ по сравнению с традиционными методами и необходимость привлечения высококвалифицированных специалистов. Дополнительным ограничением является жёсткая зависимость от первоначального проекта - внесение изменений в процессе строительства крайне затруднено и требует значительных дополнительных затрат.

Рисунок 1.8 Трехмерная модель распорного диска "Лахта-Центра" [100] 1.1.3 Статистика по применению тех или иных типов ограждений и

поддерживающих конструкций Обобщением опыта освоения подземного пространства г. Москвы занималась городская экспертно-консультативной комиссия по основаниям, фундаментам и подземным сооружениям (ГЭКК ОФиПС) при Правительстве Москвы в состав которой входили сотрудники кафедры Механики грунтов и Геотехники МГСУ Знаменский В.В., Чунюк Д.Ю. и Морозов Е.Б. [18]. На основании анализа 490 котлованов, сооруженных в г. Москвы были определены наиболее часто используемые глубины, типы ограждения и крепления котлованов (Рисунок 1.9). По результатам работы Комиссии по обследованию ограждающих устройств котлованов определено, что 46% обследованных котлованов находятся в неудовлетворительном состоянии. Наибольшее количество замечаний относилось к качеству выполненных подрядной организацией работ, нарушению последовательности производства работ и отклонению от проектных решений.

Рисунок 1.9 Типы котлованов: а - распределение по глубине; б -распределение по типу ограждения; в - распределение по типу крепления [18]

На основании анализа данных из открытых источников [46, 99] в период с 2015-2025 г. была возведена 81 станция метрополитена в 4 городах (Москва, Санкт-Петербург, Казань, Нижний Новгород). По результатам анализа, представленного на рисунке 1.10 выявлено, что основным способом возведения станций являлся открытый способ, порядка 80%. Глубины заложения станций в большинстве составляют от 12 до 20 метров

Способ возведения станции

□ На поверхности □ Открытый способ

□ Закрытый способ

а)

Глубина заложения станции, возводимой открытым способом

□ до 12м □ 12-20м □ более 20 м

б)

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Исаев Антон Вячеславович, 2026 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Abdallah M. Numerical modeling of various support systems to stabilize deep excavations // International Journal of Geological and Environmental Engineering. 2017. № 7 (11). C. 624-629.

2. Аванесов В. С., Гримайло И. А. Расчет ограждения котлована при выходе грунтового анкера из строя // Геотехника. 2019. № 2/2019 (XI). C. 54-63.

3. Адлер Ю. П. Введение в планирование эксперимента / Ю. П. Адлер, Металлургия, 1968. 155 с.

4. Алмазов В. О. Сопротивление прогрессирующему разрушению: расчеты и конструктивные мероприятия // Вестник Цнииск Им. В.а. Кучеренко «Исследования По Теории Сооружений». 2009. № 1. C. 179-193.

5. Алмазов В. О. Проблемы прогрессирующего разрушения // Строительство И Реконструкция. 2014. № 6 (56). C. 3-10.

6. Алмазов В. О., Као Зуй К. Динамика прогрессирующего разрушения монолитных многоэтажных каркасов // Промышленное И Гражданское Строительство. 2010. № 4. C. 52-56.

7. Алмазов В. О., Плотников А. И., Расторгуев Б. С. Проблемы сопротивления зданий прогрессирующему разрушению // Вестник Мгсу. 2011. № 2-1. C. 16-20.

8. Брандль Х. Разрушение глубокого котлована в условиях городской застройки. // Развитие городов и геотехническое строительство. 2010. № 1. C. 1-10.

9. Брыксин В. В. Особенности деформирования модели гибкой подпорной стенки и грунта засыпки. Эксперимент в лабораторных условиях // Вестник НИЦ «Строительство». 2024. № 2 (41). C. 103-117.

10. Зерцалов М. Г. [и др.]. Оценка взаимного влияния строительства тоннелей метрополитена и возводимого над ними многоэтажного комплекса // Транспортное Строительство. 2014. № 11. С. 4-6.

11. Зерцалов М. Г. Геомеханика. Введение в механику скальных грунтов: учебник / М. Г. Зерцалов, Москва: АСВ, 2014. 349 с.

12. Зерцалов М. Г., Исаев А. В. Подбор конфигурации распорной системы котлована при аварийном воздействии // Промышленное И Гражданское Строительство. 2024. № 2. С. 64-69.

13. Зерцалов М. Г., Исаев А. В. Влияние распорной системы ограждения котлована на противодействие прогрессирующему обрушению // Промышленное И Гражданское Строительство. 2025. № 6. С. 65-69.

14. Зерцалов М. Г., Исаев А. В. Влияние конфигурации ограждающей конструкции котлована на противодействие прогрессирующему обрушениею Москва: НИИОСП им. Н.М. Герсеванова АО «НИЦ «Строительство», 2026.С. 677682.

15. Зерцалов М. Г., Казаченко С. А. Учет жесткости сооружений при оценке напряженно-деформированного состояния системы «сооружение - грунтовый массив» // Транспортное Строительство. 2021. № 2. С. 18-21.

16. Зерцалов М. Г., Казаченко С. А., Конюхов Д. С. Исследование влияния разработки котлована на окружающую застройку // Вестник Мгсу. 2014. № 6. С. 77-86.

17. Знаменский В. В., Чунюк Д. Ю., Морозов Е. Б. Опыт применения распорных и подкосных креплений ограждающих конструкций котлованов // Геотехника. 2010. № 3. С. 6-11.

18. Знаменский В. В., Чунюк Д. Ю., Морозов Е. Б. Устройство ограждающих систем котлованов в стесненных городских условиях // Жилищное Строительство. 2012. № 9. С. 60-62.

19. Ильичев В. А., Мангушев Р. А. Справочник геотехника. Основания, фундаменты и подземные сооружения. / В. А. Ильичев, Р. А. Мангушев, 3-е издание, дополненное и переработанное-е изд., Москва: АСВ, 2023. 1084 с.

20. Исаев А. В. Оценка влияния расположения исключенной из работы распорки в глубоком котловане Москва: Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, 2023.С. 684-690.

21. Исаев А. В. Влияние шва бетонирования на распорную систему котлована при аварийном воздействии // Строительство: Наука И Образование. 2025. №2 1 (15). С. 38-47.

22. Исаев А. В., Зерцалов М. Г. Влияние Швов Бетонирования Траншейной Стены Котлована На Напряженно-Деформированное Состояние Системы «Ограждающая Консирукция - Грунт» Москва: ООО «Сам Полиграфист», 2024.С. 286-293.

23. Исаев А. В., Зерцалов М. Г. Расчет ограждения котлована на воздействие прогрессирующему обрушению Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, 2024.С. 181-190.

24. Казаченко С. Оценка влияния устройства котлованов на близлежащие инженерные коммуникации и окружающую застройку для условий города Москвы 2023.

25. Келасьев Н. Г. [и др.]. Способ защиты от прогрессирующего обрушения зданий и сооружений с каркасной конструктивной системой, включая большепролетные.

26. Кодыш Э. Н. [и др.]. К Вопросу О Долговечности Железобетонных Конструкций Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, 2018.С. 145-150.

27. Кодыш Э. Н., Трекин Н. Н., Чесноков Д. А. Защита многоэтажных зданий от прогрессирующего обрушения // Промышленное И Гражданское Строительство. 2016. № 6. С. 8-13.

28. Колыбин И. В. Уроки аварийных ситуаций при строительстве котлованов в городских условиях Санкт-Петербург: Геореконструкция-Фундаментпроект, 2008.С. 89-124.

29. Конюхов Д. С. Разработка научно-методического обеспечения системы комплексного планирования стратегии реализации технологий городского подземного строительства с учетом геотехнических рисков 2023.

30. Кремер Н. Ш., Путко Б. А. Эконометрика / Н. Ш. Кремер, Б. А. Путко, 3 -е изд., Москва: Юнити-Дана, 2010. 328 с.

31. Меркин В. Е. [и др.]. Применение технологии компенсационного нагнетания для стабилизации высотного положения фундамента центрифуги // Метро И Тоннели. 2017. № 3-4. С. 6-7.

32. Меркин В. Е. Риски нештатных ситуаций в метростроении и способы их преодоления (московский опыт) 2021. С. 195-203.

33. Меркин В. Е. Возможные направления использования подземного пространства для решения транспортных проблем в Москве // Транспортное Строительство. 2022. № 2. С. 7-9.

34. Меркин В. Е., Конюхов Д. С. Основные проблемы, задачи и перспективы освоения подземного пространства Москвы // Метро И Тоннели. 2017. № 1-2. С. 18-23.

35. Меркин В. Е., Петрова Е. Н. Характерные тренды развития и цена аварий в современном тоннелестроении // Метро И Тоннели. 2022. № 4. С. 38-41.

36. Меркин В. Е., Петрова Е. Н. Современное тоннелестроение: стоимость строительства и цена нештатных ситуаций // Транспортное Строительство. 2023. №2 1. С. 6-8.

37. Министерство строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации Методическое пособие. Проектирование мероприятий по защите зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения // 2021.

38. Минстрой России СП 296.1325800.2017 «Здания и сооружения. Особые воздействия» // СП. 2017.

39. Минстрой России СП 381.1325800.2018 «Сооружения подпорные. Правила проектирования» // СП. 2018.

40. Минстрой России СП 385.1325800.2018 «Защита зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения. Правила проектирования. Основные положения» // СП. 2018.

41. Москомархитектура Рекомендации по защите высотных зданий от прогрессирующего обрушения // 2006.

42. Никифорова Н. С. Закономерности деформирования оснований зданий вблизи глубоких котлованов и защитные мероприятия: диссертация ... доктора технических наук: 05.23.02 2008.

43. Николенко С., Кадурин А., Архангельская Е. Глубокое обучение / С. Николенко, А. Кадурин, Е. Архангельская, Санкт-Петербург: Издательство Питер, 2018. 480 с.

44. Офрихтер Я. Применение ИНС для решения геотехнических задач на примере определения механических характеристик грунтов и оценки осадок одиночных свай. 2024.

45. Петрухин В. П., Колыбин И. В., Разводовский Д. Е. Ограждающие конструкции котлованов, методы строительства подземных и заглубленных сооружений 2008. C. 212-219.

46. портала И. служба В Москве за 10 лет ввели почти 180 км подземных и наземных линий метро // stroi.mos.ru [Электронный ресурс]. URL: https://stroi.mos.ru/news/v-moskvie-vvieli-pochti-180-km-podziemnykh-i-naziemnykh-linii-mietro-za-10-liet (дата обращения: 18.01.2025).

47. Поспехов В. С. Исследование углового эффекта конструкции ограждения котлована // Вестник Пермского Национального Исследовательского Политехнического Университета. Строительство И Архитектура. 2014. № 2. C. 238-248.

48. Поспехов В. С., Шулятьев О. А., Бауков А. Ю. Исследование углового эффекта конструкции ограждения опытного котлована в песчаных грунтах // Геотехника. 2020. № 1 (12). C. 16-30.

49. Рассказов Л. Н. Напряженно-деформированное состояние и устойчивость каменно-земляных плотин: Автореф. дис. на соиск. учен. степени д-ра техн. наук: (05.23.07) // 1978.

50. Речицкий В. В. Прогнозирование деформаций дневной поверхности при проходке туннелей: диссертация ... кандидата технических наук: 05.23.02 2005.

51. Росреестр Портал пространственных данных «Национальная система пространственных данных» // Портал пространственных данных «Национальная система пространственных данных» [Электронный ресурс]. URL: https://nspd.rosreetr.gov.ru/ (дата обращения: 13.03.2025).

52. Серова Е. А., Чунюк Д. Ю. Качественный и количественный подходы при анализе геотехнического риска // Вестник Мгсу. 2010. № 2. C. 164-168.

53. Тамразян А. Г. К задачам мониторинга риска зданий и сооружений // Строительные Материалы, Оборудование, Технологии Xxi Века. 2013. № 3 (170). C. 19-21.

54. Терехов И. А. [и др.]. Продолжительность периодов безопасной эксплуатации зданий и сооружений с железобетонными конструкциями // Промышленное И Гражданское Строительство. 2024. № 4. C. 20-27.

55. Трекин Н. Н. [и др.]. Методика определения эксплуатационной безопасности зданий и их конструкций // Academia. Архитектура И Строительство. 2022. № 4. C. 152-159.

56. Трекин Н. Н. [и др.]. Классификация сооружений промышленных предприятий по возможности защиты от прогрессирующего обрушения // Инженерно-Строительный Вестник Прикаспия. 2024. № 1 (47). C. 15-20.

57. Трекин Н. Н., Кодыш Э. Н., Терехов И. А. О необходимости нормирования особого предельного состояния Российская ассоциация по сейсмостойкому строительству и защите от природных и техногенных воздействий, 2021.C. 129-132.

58. Чернов Р. И. [и др.]. Исследование работы груниовых анкеров в группе при разрабттке котлована под защитой тграждения в виде «стеныв грунте» // Вестник Ниц Строительство. 2019. № 3 (22). C. 131-141.

59. Чернов Р. И., Китайкин В. А., Салмин И. А. Исследование работы грунтовых анкеров в группе при разработке котлована под защитой ограждения в виде «стены в грунте» // Геотехника. 2019. № 3 (11). C. 38-51.

60. Чунюк Д. Ю. Обеспечение безопасности и снижение рисков в геотехническом строительстве // Вестник Мгсу. 2008. № 2. C. 107-111.

61. Чунюк Д. Ю. Оценка и управление рисками при строительстве подземных сооружений открытым способом // Вестник Мгсу. 2009. № 3. C. 120-123.

62. Чунюк Д. Ю. Методология управления рисками в геотехническом и подземном строительстве 2024.

63. Чунюк Д. Ю., Магомедов М. М., Алирзаев Эмиль Имран Оглы Качественная оценка геотехнического риска на этапе производства работ методом построения матрицы рисков // Научное Обозрение. 2017. № 8. C. 16-19.

64. Швецов В. А. [и др.]. Нештатные ситуации при строительстве объектов метрополитена. Причины и ликвидация последствий // Вестник евразийской науки.

2014. № 5 (24). C. 59.

65. Adachi T., Kimura M., Kishida K. Experimental study on the distribution of earth pressure and surface settlement through three-dimensional trapdoor tests // Tunnelling and Underground Space Technology. 2003. № 2-3 (18). C. 171-183.

66. Baziar M. H., Ghadamgahi A., Brennan A. J. Numerical analysis of collapse in a deep excavation supported by ground anchors // Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Geotechnical Engineering. 2021. № 3 (174). C. 263-278.

67. Chen R. P. [и др.]. Failure Investigation at a Collapsed Deep Excavation in Very Sensitive Organic Soft Clay // Journal of Performance of Constructed Facilities.

2015. № 3 (29). C. 04014078.

68. Cheng X. S. [и др.]. Study of the progressive collapse mechanism of excavations retained by cantilever contiguous piles // Engineering Failure Analysis. 2017. (71). C. 72-89.

69. Choosrithong K., Schweiger H. F. Influence of individual strut failure on performance of deep excavation in soft soil Vienna, Austria:, 2018.C. 316-319.

70. Choosrithong K., Schweiger H. F. Numerical investigation of sequential strut failure on performance of deep excavations in soft soil // International Journal of Geomechanics. 2020. № 6 (20). C. 04020063.

71. Dorofki M. [h gp.]. Comparison of artificial neural network transfer functions abilities to simulate extreme runoff data // International Proceedings of Chemical, Biological and Environmental Engineering. 2012. (33). C. 39-44.

72. Endicott J. Lessons learned from the collapse of the Nicoll Highway in Singapore April 2004 Kolkata, India:, 2013.C. 1-6.

73. Goh A. T. C. [h gp.]. Numerical analysis on strut responses due to one-strut failure for braced excavation in clays 2018.C. 560-574.

74. Harnedi Maizir, Nurly Gofar, Khairul Anuar Kassim Neural network application in prediction of axial bearing capacity of driven piles Hongkong:, 2013.

75. Hu J., Ma F. Failure Investigation at a Collapsed Deep Open Cut Slope Excavation in Soft Clay // Geotechnical and Geological Engineering. 2018. № 1 (36). C. 665-683.

76. Hu Q. [h gp.]. Collapse of a deep excavation and its reconstruction in soft soil of Nanjing, China // Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Forensic Engineering. 2021. № 1 (174). C. 1-7.

77. Jebur A. A. [h gp.]. Artificial neural network (ANN) approach for modelling of pile settlement of open-ended steel piles subjected to compression load // European Journal of Environmental and Civil Engineering. 2021. № 3 (25). C. 429-451.

78. Milad F. [h gp.]. New method for predicting the ultimate bearing capacity of driven piles by using Flap number // KSCE Journal of Civil Engineering. 2015. № 3 (19). C. 611-620.

79. Mishra P., Samui P., Mahmoudi E. Probabilistic design of retaining wall using machine learning methods // Applied Sciences. 2021. № 12 (11). C. 5411.

80. Modi M., Dode P. A., Rasal S. A. Analytical study on impact of one strut failure condition on soil support system of underground works // ResearchGate. 2022. №2 12 (91). C. 421-433.

81. Mosallanezhad M., Moayedi H. Developing hybrid artificial neural network model for predicting uplift resistance of screw piles // Arabian Journal of Geosciences. 2017. № 22 (10). C. 479.

82. Ofrikhter I. [h gp.]. Estimation of soil properties by an artificial neural network // Magazine of Civil Engineering. 2022. № 2(110).

83. Phan H. K. Behaviours and mechanism analysis of deep excavation in sand caused by one-strut failure Taipei, Taiwan: 16th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (16ARC), 2019.

84. Sethy B. P. [h gp.]. Prediction of ultimate bearing capacity of circular foundation on sand layer of limited thickness using artificial neural network // International Journal of Geotechnical Engineering. 2021. № 10 (15). C. 1252-1267.

85. Ter-Martirosyan A., Sidorov V. Studying the influence of taking into account the elastic-plastic behavior of strut elements on the retaining system equilibrium // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. № 1 (1030). C. 012030.

86. Yang M. [h gp.]. Displacement Analyses of Diaphragm Wall in Small-Scale Deep Excavation Considering Joints between Panels // Buildings. 2024. № 5 (14). C. 1449.

87. Ye S.-H., Ding S.-H., Tao J. Reliability analysis of slope reinforced by frame-anchors based on failure of a single anchor // Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2023. № 6 (59). C. 513-520.

88. Yong W. [и др.]. Analysis and prediction of diaphragm wall deflection induced by deep braced excavations using finite element method and artificial neural network optimized by metaheuristic algorithms // Reliability Engineering & System Safety. 2022. (221). C. 108335.

89. Zheng G. [и др.]. Experimental study on progressive collapse mechanism in braced and tied-back retaining systems of deep excavations // Canadian Geotechnical Journal. 2021. № 4 (58). C. 540-564.

90. Znamenskiy V. [и др.]. The modeling of the «diaphragm wall» with the anchor without the use of distribution beams // E3S Web of Conferences. 2019. (97). C. 04021.

91. UFC 4-023-03. Design of buildings to resist progressive collapse // UFC. 2005. Т. 4- 023- 03. C. 176.

92. Eurocode 1 - Actions on structures - Part 1-7: General actions - Accidental actions // EN. 2009. Т. 1991-1-7. C. 69.

93. ДБН В.1.2-14-2009. Загальш принципи забезпечення надшност та конструктивно! безпеки будiвель, споруд, будiвельних конструкцш та основ // ДБН. 2009. Т. В.1.2-14-2009. C. 40.

94. СТО НОСТРОЙ 2.5.74-2012. Основания и фундаменты. Устройство «Стены в грунте». Правила, контроль выполнения, и требования к результатам работ // 2012.

95. Открытый конкурс на право заключения государственного контракта на выполнение подрядных работ по строительству объектов: «Транспортная развязка Ленинградского и Волоколамского шоссе в районе станции метро „Сокол", 2-й пусковой комплекс, 2-й этап, 1-я очередь» по адресу: районы Сокол, Аэропорт, Коптево, Войковский, САО города Москвы; «Путепровод на пересечении ул. Балтийская и ул. Б.Академическая с Рижским направлением МЖД» (2-й этап)» по адресу: продление Балтийского тоннеля на участке от Балтийской улицы до

Б.Академической улицы, районы Сокол, Аэропорт, Коптево, Войковский, САО города Москвы [Электронный ресурс]. URL:

https://zakupki.gov.ru/pgz/public/action/orders/info/order_document_list_info/show7no tificationId=5612547 (дата обращения: 13.03.2025).

96. Midas GTS NX 2020. Пособие по расчётам Midas-е изд., Midas, 2020.

97. ASCE/SEI 7-22. Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures // ASCE/SEI. 2022. Т. 7-22. C. 1046.

98. FEA NX Online Manual [Электронный ресурс]. URL: https://manual.midasuser.com/EN_Common/FEANX/340/Index.htm (дата обращения: 13.03.2025).

99. Проекты — Мосинжпроект [Электронный ресурс]. URL: https://mosinzhproekt.ru/home/projects/ (дата обращения: 13.03.2025).

100. Распорная дисковая система котлована // Maistro.ru [Электронный ресурс]. URL: https://maistro.ru/articles/building/raspornaya-diskovaya-sistema-kotlovana-lahta-centra (дата обращения: 17.05.2025).

101. Градостроительный кодекс Российской Федерации" от 29.12.2004 N 190-ФЗ (ред. от 31.07.2025).

102. ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения (Переиздание, с Изменением N 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ А. МЕТОДИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИСКУССТВЕННОЙ НЕЙРОННОЙ СЕТИ. КОЭФФИЦИЕНТЫ ВЕСОВ И СМЕЩЕНИЙ (БИАСОВ) ДЛЯ НЕЙРОННОЙ СЕТИ, ПРЕДНАЗНАЧЕННОЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПРИРОСТА УСИЛИЙ И МАКСИМАЛЬНЫХ УСИЛИЙ В УДЕРЖИВАЮЩЕЙ СИСТЕМЕ КОТЛОВАНА

А.1 Методика использования нейронной сети

Для использования предлагаемой методики необходимо использовать программу Microsoft Excel (или аналог). На рисунке А.1 показана работа персептрона в данной программе. Для упрощения работы с данной методикой была введена цветовая маркировка:

• Зеленые ячейки - исходные данные (входные факторы);

• Желтые ячейки - Ячейки для вычисления параметров;

• Синие ячейки - параметры нейронной сети (веса связей, смещения внутри нейронов);

• Красная ячейка - результаты расчёта.

Рисунок А.1 Работа персептрона в электронной таблице

Для возможности работы персептрона внутри электронной таблицы необходимо выполнить следующие действия:

1. В ячейки Б6-Б10 необходимо ввести все входные факторы: Модуль деформации грунта, толщину стены в грунте, шаг между ярусами

раскреплений, шаг между распорками/анкерами, уровень грунтовых вод (для супесчаных и песчаных грунтов);

2. Для нормализации исходных данных в ячейках 06-010 необходимо ввести следующие формулы:

a. Ячейка 06:

1. Песчаные грунты: =(В6-30)/15 и. Супесчаные и суглинистые грунты: =(В6-25)/10 ш. Глинистые грунты: =(В6-22.5)/7.5

b. Ячейка 07: =(В7-600)/200;

c. Ячейка 08: =(В8-4.1)/0.9 ё. Ячейка 09:

I. Для распорной системы: =(В9-4.5)/1.5

II. Для анкерной системы: =(В9-2.25)/0.75 е. Ячейка 010: =(В10-0.35)/0.35

3. Необходимо внести значения весов и смещений из соответствующих таблиц разделов А.2 и А.3 в следующие ячейки:

a. Для песчаных и супесчаных грунтовых условий:

1. W1 - Б6:Л1; п. В1 - Ь6:Ь11; ш. W2 - Б14:Л4;

IV. В2 - Ь14;

V. ВЬ - 09;

VI. А - 010.

b. Для суглинистых и глинистых грунтовых условий:

1. W1 - Ь6:110; И. В1 - Ь6:Ь10;

III. W2 - Е14:114;

IV. В2 - Ь14;

V. ВЬ - 09; vi. А - 010.

4. Для вычисления значений в нейронах каждого слоя необходимо выполнить перемножение матриц с учётом функций распределения. Для скрытого слоя функцией распределения является тансигмоид, в выходном слое - линейная зависимость. Для этого необходимо вставить формулу в ячейку N6 и Р6 для первого и второго слоя нейросети соответственно:

a. Для песчаных и супесчаных грунтов:

1. Ячейка N6 =2/(1+ЕХР(-

2*(МУМН0Ж^6:Л1;06^10^6^11)))-1;

И. Ячейка Р6:=МУМНОЖ(Е14:Л4;Ш:Ш1^14

b. Для глинистых и суглинистых грунтов:

I. Ячейка N6 =2/(1+ЕХР(-2*(МУМГОЖ^6:110;06:09)+Ь6:Ь10)))-1;

II. Ячейка Р6:=МУМГОЖ(Е14:114;Ш:Ш0)+Ь14

5. После установки формул необходимо выделить диапазон N6^11 для песчаных и супесчаных грунтов или диапазон N6^10 для суглинистых и глинистых грунтов, нажать Б2, затем СМ+БЫй+Ейег. В результате пустые выделенные ячейки должны заполниться значениями;

6. В ячейке Р6 располагается результат работы нейросети - зависимая переменная в нормализованном значении. Для получения фактических значений необходимо в ячейку В12 вставить следующую формулу: =010*Р6+09

Значения весов, смещений для связей между нейронами внутри нейросети представлены в разделах А.2 и А.3 для определения коэффициента прироста усилий и максимальных усилий в удерживающих элементах соответственно.

А. 2 Веса и смещения (биасы) для определения коэффициентов прироста усилий

Таблица А. 1 Коэффициент прироста усилий. Распорная система. Песчаные

грунты

BL

W2 0.3302 -0.1550 0.1979 0.0311 0.4805 0.1897

1.42

B2

A

0.3520 -1.2658 0.0913 1.7748 0.1692 1.4311

2.4313 1.9870 -1.3135 0.4313 1.9985 -0.8990

W1 -0.5386 0.6900 0.0753 -1.2290 -0.6284 B1 0.1105

1.0704 1.3203 1.9044 1.6906 -1.6953 1.0943

-1.2015 -0.6180 0.3975 -0.1988 -0.5704 -2.0269

1.9512 -3.9941 1.1669 -1.7334 -0.7087 -4.2678

0.0694

0.26

Таблица А.2 Коэффициент прироста усилий. Распорная система. Супесчаные

грунты

W2 0.1732 0.4869 0.1178 -1.2520 -0.6844 -0.4434

BL 1.22

B2

A

-0.6763 -0.4348 0.2351 2.0101 -0.1312 1.0998

0.0716 -1.4759 0.8422 2.0099 1.4959 -1.9486

W1 0.2133 -1.8895 0.2197 0.3485 -0.4748 B1 0.9853

0.2083 -0.3068 -0.0285 0.2125 0.0391 -0.4312

0.0217 0.8718 -0.1408 0.5433 -0.1080 0.9635

0.0210 -0.7446 0.6297 -0.5343 1.3694 -3.3128

-0,6677

0.14

Таблица А.3 Коэффициент прироста усилий. Распорная система. Суглинистые

грунты

W1 1.5078 -0.3254 -1.8845 -0.3321

0.0431 -1.3150 -1.4202 1.1785

-0.2909 -2.3310 -3.9871 -0.4433

-0.4087 -0.0736 -0.1676 -0.1493

0.3246 -2.3153 -1.5598 1.4076

W2 0.1926 -0.5426 -0.4829 1.7859 0.5893

ВЬ 1.18

-2.3231

1.4464

В1 0.6945

-0.5368

2.5665

В2 0.7699

А 0.11

Таблица А.4 Коэффициент прироста усилий. Распорная система. Глинистые

грунты

W1 1.5129 1.2982 -2.4303 0.2329

-0.7511 0.0684 1.5093 -1.6290

0.1713 -0.9815 0.2504 2.6762

-0.4131 -0.0612 1.1511 0.4030

0.7040 0.2707 1.5041 0.4551

W2 -0.0322 -0.6245 -0.7157 1.1736 -0.7693

ВЬ

1.17

-2.1515

2.3673

В1 -0.6850

-0.8725

2.0779

В2

1.0924

А

0.09

Таблица А.5 Коэффициент прироста усилий. Анкерная система. Песчаные грунты

W1 -1.5510 0.2202 -3.331 -3.1778

0.4996 -0.0262 -2.7535 -2.5254

-3.0132 -1.8287 1.9552 -0.3909

-2.1076 0.8328 3.6821 2.1433

3.8954 -1.0260 -1.9643 -2.5571

2.3531

0.8327

B1 3.8928

-0.6845

-1.1151

W2 1.0181 -1.4873 0.2425 -0.4588 0.1417

BL 690

B2

A

-0.8433

216

Таблица А.6 Коэффициент прироста усилий. Анкерная система. Супесчаные

грунты

W1 -1.9376 0.7261 0.1116 -0.5696

1.5377 -2.1657 -3.6026 -1.5843

0.8325 0.5721 -0.8632 3.6023

0.232 0.1809 -0.0512 -2.8633

3.518 0.2802 -1.104 -2.7372

W2 -0.3621 0.039 -0.4581 -0.8426 -0.2658

BL

1.09

2.7867

0.9076

B1 -1.1178

-3.1865

2.6335

B2

-0.6817

A

0.06

Таблица А.7 Коэффициент прироста усилий. Анкерная система. Суглинистые

грунты

W1 1.8368 0.3861 1.4280

-1.5303 -0.8538 1.5792

-0.4225 -1.9356 -1.3987

-2.4051 0.3066 0.2771

1.6464 0.7826 0.9421

-2.4634

1.0524

В1 -0.0672

-1.1302

2.7396

W2 -0.4262 0.4965 0.3177 -0.1424 -0.4289

ВЬ 1.07

В2

А

-0.3713

0.02

Таблица А.8 Анкерная система. Глинистые грунты

W1 0.0025 1.0415 1.2670

-0.6361 -2.5856 0.0154

2.0298 -0.4808 0.6848

-1.5120 -1.0995 0.6443

W2 -0.0297 1.0945 0.0003 -0.0013

ВЬ

1.06

3.1530

-2.0514

В1

0.7614

-2.7482

В2

0.1226

А

0.01

А.3 Веса и смещения (биасы) для определения максимальных усилий удерживающей системы котлована

Таблица А.9 Максимальное продольное усилие. Распорная система. Песчаные

грунты

-1.3927 -0.171 -0.5037 0.9219 -0.2731 1.6555

0.1341 0.0981 -1.9515 -0.2484 -0.412 -0.7082

W1 0.1352 0.088 2.0478 -0.2488 -0.3851 B1 -0.8849

0.7551 1.1323 0.8411 0.0686 -0.7789 1.2012

-1.9132 -0.0321 -0.0941 0.4194 -0.3757 -0.7329

-1.0613 0.1529 0.0992 -0.8848 -0.1861 -1.6356

W2 -0.1495 1.9386 1.8258 0.0222 -0.176 0.2795

BL -8292

B2

A

0.9492

5816

Таблица А.10 Максимальное продольное усилие. Распорная система. Супесчаные

грунты

0.2844 -1.1211 3.0258 0.7556 1.6343 0.9551

0.2268 0.0746 -0.0435 -0.2835 -0.2637 0.9205

W1 0.4418 -0.9374 2.237 0.2828 1.3229 B1 0.3681

0.4558 0.0001 -0.8 -2.1714 -1.7282 -0.0264

-0.175 -0.0362 2.3768 -2.8441 -1.1874 -3.0665

-0.3386 1.5408 1.1301 -2.3707 -0.8057 -0.774

W2 -0.4036 1.7426 0.3134 -0.007 0.0862 0.0548

BL -6963

B2

A

-0.7372

4495

Таблица А.11 Максимальное продольное усилие. Распорная система.

Суглинистые грунты

W1 -0.212 -0.1903 -0.8132 2.6486

0.1798 -1.3723 1.2653 2.4877

-0.0831 2.1162 2.6293 -0.3866

-1.0934 1.8838 1.2215 0.0003

0.4999 0.0649 -0.0384 -0.2798

1.5945

-0.3013

В1 -0.837

-0.1415

0.7535

W2 -0.2226 -0.0942 -0.1499 0.0424 1.1654

ВЬ -5479

В2

А

-0.4049

2798

Таблица А.12 Максимальное продольное усилие. Распорная система. Глинистые

грунты

W1 -1.3517 -1.4072 -0.1417 0.9328

0.9225 1.1219 -0.7319 -1.5848

-0.6601 0.3014 0.114 2.9315

-0.935 -0.1062 -0.0291 0.492

0.3065 -0.2128 -1.6053 -0.1913

W2 -0.1621 -0.0408 -0.2008 -0.5185 0.4517

ВЬ

-8458

2.1019

-0.843

В1 1.0385

-0.8922

2.061

В2

-0.2341

А

4864

Таблица А.13 Максимальное продольное усилие. Анкерная система. Песчаные

грунты

BL

-0.2847 2.0998 3.6934 -1.8693

0.3571 0.0784 -0.5798 -1.4867

W1 -0.8103 -0.3899 1.505 0.9993

2.6665 -4.6208 2.1926 -2.1024

-0.2748 -0.5572 2.3584 0.2181

W2 -0.2118 -1.0477 0.6979 0.0543 -0.5922

690

3.1897

1.9817

B1 1.0535

0.7978

2.2261

B2 0.5451

A 216

Таблица А.14 Максимальное продольное усилие. Анкерная система. Супесчаные

грунты

-0.2422 0.3691 -0.3610 -2.4176

-0.2735 -0.4956 0.3306 2.6610

W1 3.6399 -1.2000 -2.3657 1.7533

3.1702 -1.0066 2.9906 -0.0771

1.0755 0.3594 -0.0641 -0.8601

W2 -0.1007 0.2685 0.0691 0.0235 -0.6925

BL

621

-2.3519

-0.7127

B1 1.777

0.5348

1.4294

B2

0.1348

A

198

Таблица А.15 Максимальное продольное усилие. Анкерная система. Суглинистые

грунты

W1 -1.1904 -0.6797 -1.9986