Прогнозирование деформаций грунтового массива и зданий при строительстве транспортных тоннелей новым австрийским методом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.11, кандидат наук Данг Ван Чыонг

• Данг Ван Чыонг
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Данг Ван Чыонг

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО ОПЫТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И

СТРОИТЕЛЬСТВА ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙ ГОРНЫМ МЕТОДОМ

1.1. Общие положения

1.2. Особенности применения горных методов при строительстве

тоннелей

1.3. Применение технологии нового австрийского тоннельного метода

(НАТМ) в тоннелестроении

1.3.1. Традиционная технология НАТМ и ее модификация

1.3.2. Применение технологии НАТМ в сочетании с опережающей

крепью

1.3.3. Примеры транспортных тоннелей, построенных по технологии

НАТМ

1.3.4. Мониторинг при строительстве тоннелей с применением

технологии НАТМ

1.4. Прогнозирование деформаций поверхности земли и наземных

зданий

1.4.1. Общие положения

1.4.2. Эмпирические методы прогнозирования деформации

поверхности земли

1.4.3. Аналитические методы прогнозирования напряженно-

деформированного состояния тоннеля и поверхности земли

1.4.4. Оценка деформаций наземных зданий

Выводы по главе

Задачи исследований

3

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ КОНЕЧНО-

ЭЛЕМЕНТНОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ «ГРУНТОВЫЙ МАССИВ – ТОННЕЛЬ

ЗДАНИЕ» («ГТЗ») С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА

«MIDAS GTS NX»

2.1. Общие положения

2.2. Моделирование элементов системы «ГТЗ»

2.2.1. Модели грунтового массива, набрызгбетона и железобетона

здания

2.2.2. Характеристики конечных элементов модели

2.2.3. Определение граничных условий и геометрических размеров

моделей

2.3. Тестовый расчет в программном комплексе «MIDAS GTS NX»

2.3.1. Программный комплекс «MIDAS GTS NX»

2.3.2. Тестирование работоспособности математической модели

Выводы по главе

ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОНИЯ СИСТЕМЫ

«ГРУНТОВЫЙ МАССИВ – ТОННЕЛЬ - ЗДАНИЕ» НА РАЗЛИЧНЫХ ЭТАПАХ

СТРОИТЕЛЬСТВА ТОННЕЛЯ

3.1. Общие положения

3.2. Планирование численного эксперимента

3.2.1. Матрица планирования

3.2.2. Подготовка исходных данных

3.3. Исследуемые параметры

3.4. Математические модели системы «ГТЗ» в программе «MIDAS GTS

NX»

Выводы по главе

4

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ,

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ

ФАКТОРОВ НА ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ «ГТЗ»

4.1. Общие положения

4.2. Влияние расстояния между осями здания и тоннеля

4.3. Влияние размеров и конструктивных особенностей здания

4.4. Влияние глубины заложения НЗ тоннеля

4.5. Влияние геомеханических факторов

4.6. Влияние технологической последовательности раскрытия

выработки тоннелей

Выводы по главе

ГЛАВА 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ДЕФОРМАЦИЙ

СИСТЕМЫ «ГРУНТОВЫЙ МАССИВ – ТОННЕЛЬ – ЗДАНИЕ»

5.1. Критерии оценки степени риска повреждений зданий при проходке

тоннелей

5.2. Определение деформации системы «ГТЗ» в зависимости от

совокупности факторов

5.3. Рекомендации по прогнозированию деформаций грунтового

массива и зданий при строительстве тоннелей новым австрийским методом

Выводы по главе

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

5

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы требуется совершенствования транспортной инфраструк-

туры в крупнейших городах в соответствии их быстрому развитию экономики и

населения. Строительство тоннелей предпочитают другим решением в связи с

дефицитом свободных территорий в городах. При этом, закрытый метод часто

применяется на застроенных зонах, где проведение открытого метода строитель-

ства тоннелей вызывает ряд трудностей из-за наличия плотной застройки. Тонне-

ли мелкого заложения по сравнению с тоннелей глубокого заложения требуют

меньшей стоимость, поэтому их строительство становится главной тенденцией в

развитии городских транспортных тоннелей.

В последние годы технология нового австрийского метода строительства

тоннелей (НАТМ) в сложных градостроительных и инженерно-геологических ус-

ловиях непрерывно расширяется. Наряду с традиционной технологией НАТМ, ко-

торая применяется в скальных и полускальных грунтах с коэффициентом крепо-

сти по Протодьяконову f = 3 – 5 и затухающей ползучестью, существуют различ-

ные ее модификации: метод набрызгбетонной обделки (Sprayed concrete lining

SCL) в Англии и метод последовательно раскрываемого сечения (Sequential

excavation method - SEM) в США.

Применение технологии НАТМ в строительстве коротких тоннелей (1 –

км) показывает технико-экономическую эффективность, сравнив со щитовым ме-

тодом. Технология НАТМ по сравнению с другими горными методами также

имеет много преимуществ, в том числе: значительно облегчается конструкция об-

делки за счет использования затухающей ползучести грунтов; хорошая адаптация

к изменению инженерно-геологических условий; возможность строить тоннели

практически любых поперечных сечений и возможность применения в связных

грунтах в сочетании с дополнительной крепью. Много транспортных тоннелей,

сооружаемых по технологии НАТМ в мировой практике в Англии, Австрии, Гер-

мании, Греции, Казахстане, России, США, Сингапуре, Японии и др. странах.

6

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Прогнозирование деформаций грунтового массива и зданий при строительстве транспортных тоннелей новым австрийским методом»

Актуальность темы исследования

Прогнозирование деформаций грунтового массива и зданий при проходке

транспортных тоннелей новым австрийским методом является важной проблемой

в тоннелестроении. Особенно актуальна данная проблема при строительстве тон-

нелей на плотно застроенных территориях, где наряду с новыми наземными со-

оружениями, существуют малоэтажные здания, имеющие архитектурную и исто-

рическую ценность. Их каркасы и фундаменты обладают невысокой прочностью

и жесткостью, вследствие чего они очень чувствительны к неравномерным де-

формациям. Недостаточно достоверный прогноз возможных наклонов и переме-

щений фундаментов зданий могут привести к повреждениям несущих конструк-

ций и неоправданно дорогим защитным мерам.

Степень разработанности темы исследования

Исследованиями прогнозирования деформаций грунтового массива при

проходке тоннелей занимались С.Г Авершин, Н.С. Булычев, В.А. Гарбер, Е.А.

Демешко, Ю.К. Зарецкий, М.А. Иофис, И.А. Кузьменко, Ю.А. Лиманов, Л.В. Ма-

ковский, В.Е. Меркин, В.Ф. Муллер, В.Ф. Подаков, Н.Н. Фотиева, В.А. Ходош,

В.В. Чеботаев, Е.В. Щекудов, С.А. Юфин и др.

Из ученых зарубежных стран, работающих в этой области, можно отметить:

Peck, Verruijt, Vermeer, Sagaseta, Chi, Craig, Muir Wood, Einstein, Schmidt, Cording,

Hansmire, O’Reilly, New, Mair, Taylor и др.

Исследованиями в области анализа деформаций зданий при проходке тон-

нелей новым австрийским методом занимались Ю.И. Яровой, Attewell, Woodman,

Skempton, MacDonald, Burland, Wroth, Potts, Adenbrooke ...

На основании проведенного обзора и анализа литературных источников

были сформулированы цель и задачи исследования.

Цель и задачи исследования

Цель исследования: разработка методики прогнозирования деформаций по-

верхности земли и зданий при строительстве тоннелей, сооружаемых новым авст-

рийским методом.

 7

Объект исследования: тоннели, сооружаемые НАТМ, окружающий грунто-

вый массив, и наземные здания.

Предмет исследования: вертикальные и горизонтальные перемещения по-

верхности земли, контура тоннельной выработки; максимальные вертикальное

перемещение и наклон фундаментов зданий.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основ-

ные задачи:

 разработка математической конечно-элементной модели системы «грунто-

вый массив – тоннель – здание» (ГТЗ) с использованием программного комплекса

«MIDAS GTS NX»;

 установление зависимостей деформаций земной поверхности и фундамен-

тов зданий от конструктивно-технологических, геометрических, и геомеханиче-

ских факторов системы «ГТЗ», а также от их совокупности;

 разработка рекомендаций по прогнозированию деформаций поверхности

земли и зданий, а также по их ограничению при проходке тоннелей мелкого зало-

жения, сооружаемых по технологии НАТМ, в плотных глинистых грунтах.

Научная новизна исследования

 Деформации грунтового массива, зданий, и тоннелей, сооружаемых НАТМ,

впервые рассматриваются в совокупности трехкомпонентной системе.

 Конструкция рассматривается детально, учтено взаимодействие фундамента

здания с грунтом. При этом проанализированы две схемы моделирования каркаса

здания с целью оценки влияния его жесткости на деформации системы «ГТЗ».

 Выявлена зависимость вертикальных перемещений поверхности земли, вы-

званных проходкой тоннелей НАТМ при наличии зданий от геометрических, кон-

структивно-технологических, и геометрических факторов. Показано, что распре-

деление осадок в поперечном сечении, можно аппроксимировать функцией Гаус-

са с высокой величиной достоверности R2.

 Выявлена закономерность изменения деформаций системы «ГТЗ» от дейст-

вия зданий от вышеуказанных факторов.

 8

 Разработана новая процедура прогнозирования степени риска повреждений

зданий при проектировании тоннелей мелкого заложения, сооружаемых НАТМ.

Теоретическая и практическая значимость работы

Разработанная в настоящей диссертации метаматематическая модель трех-

компонентной системы «ГТЗ» позволяет определить деформации грунтового мас-

сива, тоннеля, и здания на различных этапах строительства тоннеля мелкого за-

ложения.

Практическая ценность заключается в разработанной методике прогнозиро-

вания деформаций грунтового массива и зданий, а также в рекомендациях по их

ограничению, которые могут быть использовать при проектировании тоннелей

методом НАТМ мелкого заложения на застроенных территориях в плотных гли-

нистых грунтах.

Методология и методы исследований

В теоретических исследованиях применяется математическое моделирова-

ние с использованием метода конечных элементов и программного комплекса

«MIDAS GTS NX» с полными функциями для некоммерческих расчетов (лицен-

зия от фирмы MIDAS IT). Результаты численных расчетов обработаны статисти-

ческими методами.

Положения, выносимые на защиту:

 анализ современного мирового опыта проектирования и строительства

транспортных тоннелей на застроенных территориях в мягких грунтах с примене-

нием НАТМ и различных методик прогнозирования деформации грунтового мас-

сива, тоннеля и зданий;

 разработанная пространственная модель трехкомпонентной системы «грун-

товый массив – тоннель – здание» для прогнозирования деформации грунтового

массива и зданий;

 теоретические исследования деформированного состояния трехкомпонент-

ной системы «ГТЗ»;

 9

 результаты исследований в виде зависимостей параметров деформаций сис-

темы «грунтовый массив – тоннель – здание» от совокупности геометрических,

конструктивно-технологических и геомеханических факторов;

 рекомендации по прогнозированию деформаций поверхности земли, конту-

ра тоннельной выработки и степени риска повреждений зданий.

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность. Обоснованность научных положений, выводов и рекомен-

даций, сформулированных в диссертации, базируется на большом объеме расче-

тов математической модели методом конечных элементов на лицензионном про-

граммном комплексе MIDAS GTS NX. Работоспособность математической моде-

ли трехкомпонентной системы «ГТЗ» подтверждается сравнением результатов

тестового расчета с данными натурных измерений.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и одобрены на

72-й и 73-й научно-методических и научно-исследовательских конференциях

(Москва, МАДИ, 2014г. и 2015г.).

Публикации

По материалам исследования опубликовано 5 статьи, из которых 3 в журна-

лах, рекомендованных ВАК РФ для публикации материалов диссертационных ра-

бот на соискание степени кандидата технических наук.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка ис-

пользованных источников из 99 наименований и содержит 152 страниц основного

текста, 119 рисунков и 19 таблиц и 2 приложения.

 10

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО ОПЫТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И

СТРОИТЕЛЬСТВА ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙ ГОРНЫМ МЕТОДОМ

1.1. Общие положения

В настоящее время в связи с интенсивным развитием экономики в круп-

нейших городах и мегаполисах мира требуется дальнейшее совершенствование

транспортной инфраструктуры. Вследствие дефицита свободных городских тер-

риторий и необходимости сохранения базовой капитальной застройки и сооруже-

ний, представляющих историческую ценность, транспортная система развивается

в глубину путем строительства тоннелей и других подземных сооружений [22, 26,

58].

В последние годы, городские транспортные тоннели сооружают преимуще-

ственно на мелком заложении. Данная тенденция обусловлена меньшей стоимо-

стью по сравнению с тоннелями глубокого заложения [20, 38]. Строительство

тоннелей мелкого заложения во многих случаях ведется открытым методом. Од-

нако на застроенных территориях вскрытие котлованов вызывает ряд трудностей

из-за наличия плотной застройки, транспортных и инженерных коммуникаций. В

результате указанных причин закрытый метод строительства становится опти-

мальным решением в плотно застроенных зонах городов [20, 21, 22, 25, 58, 62].

Закрытый метод имеет несколько разновидностей: горный, щитовой и про-

давливание. Щитовой метод работ основан на применении подвижной крепи –

проходческого щита, под прикрытием которого разрабатывают грунт и возводят

обделку тоннеля. В настоящее время широко применяют механизированные щи-

ты, которые входят в состав тоннелепроходческих комплексов (ТПМК) [20, 22,

26]. Область применения щитового метода – протяженные (более 1-1,5 км) тонне-

ли в слабоустойчивых грунтах. Скорости щитовой проходки тоннелей диаметром

5 – 6 м достигают 1000 м/мес., а диаметром от 10 до 12 м – 500 м/мес [22, 26].

При строительстве коротких тоннелей под искусственными или естествен-

ными препятствиями успешно применяют метод продавливания. Его сущность

состоит в том, что по мере разработки грунта в забое обделку перемещают дом-

 11

кратной установкой, расположенной на поверхности земли или в котловане. Дом-

кратная установка неподвижна, а секции обделки продвигаются вперед с голов-

ным звеном. Под его защитой грунт разрабатывают и выдают по готовой части

тоннеля на поверхность земли. Метод оказывается наиболее эффективным в ус-

тойчивых грунтах (глинах, суглинках, уплотненных несвязных грунтах естест-

венной влажности). В неустойчивых грунтах часто требуется их предварительное

закрепление, а в водонасыщенных песках необходимо понижение уровня грунто-

вых вод [20, 22, 26].

Для сравнительно коротких тоннелей (от 1 до 1.5 км) предпочитают горный

метод, при котором осуществляется последовательная разработка породы с уста-

новкой временной крепи, под защитой которой возводят тоннельную обделку. К

горным методам относят методы сплошного забоя, ступенчатого забоя, нижнего

уступа, новый австрийский метод (НАТМ) и его модификации. Такие методы на-

шли широкое применение в мировой практике в Англии, Австрии, Германии,

России, США, Японии и др. странах [5, 22, 26, 27, 78, 99].

Важно отметить, что при строительстве тоннелей мелкого заложения закры-

тыми методами возникают серьезные проблемы, связанные с деформациями

грунтового массива, что особенно существенно на застроенных территориях, где

наряду с новыми наземными сооружениями, существуют старые здания, имею-

щие архитектурную и историческую ценность. Существуют многоэтажные зда-

ния, фундаменты которых обладают невысокой прочностью и устойчивостью,

вследствие чего они очень чувствительны к неравномерным деформациям. В свя-

зи с этим в процессе строительства и эксплуатации тоннелей такие сооружения

требуют специальной защиты [30, 31, 34, 45].

1.2. Особенности применения горных методов при строительстве тоннелей

При проходке тоннелей в достаточно прочных и устойчивых породах при-

меняют методы сплошного и ступенчатого забоя, нижнего, верхнего и бокового

уступов.

Метод сплошного забоя применяют при строительстве тоннелей высотой до

10 м и пролетом до 20 м в крепких скальных породах с коэффициентом крепости f

 12

= 6 – 8, обеспечивающих устойчивость вертикальной плоскости забоя. Его сущ-

ность заключается в том, что сечение тоннеля разрабатывается целиком за один

прием на длину заходки, а затем уже на достаточно большом расстоянии от забоя

возводят обделку. В случае необходимости контур выработки закрепляют анке-

рами, арками или покрытием из набрызгбетона. Применение метода сплошного

забоя позволяет комплексно механизировать основные горнопроходческие опера-

ции, снизить трудоемкость работ и добить высоких скоростей проходки (до 200 –

250 м/мес для двух полосного автодорожного тоннеля). Трудностями метода яв-

ляются сохранение вертикальной плоскости лба забоя и переход, в случае необхо-

димости, к другим методам [20, 22, 26].

а) б) в)

Рис. 1.1. Схема проходки тоннеля методом сплошного забоя: а – продольный раз-

рез; б – первый этап работ; в – второй этап работ; 1 – контур тоннельной вы-

работки; 2 – обделка; 3 – анкерная крепь; W – глубина заходки

Метод ступенчатого забоя применяют в таких же по крепости породах, но

не обеспечивающих устойчивость вертикального забоя. Сущность метода заклю-

чается в том, что забой по высоте расчленяют на калотту и нижнюю ступень, ко-

торая отстает от калотты на (2.5 – 3)W, где W – глубина заходки. Достоинством

метода является возможность совмещения обуривания верхнего забоя с погрузкой

грунта, экономия взрывчатого вещества. Однако при этом невозможно использо-

вать мощное проходческое оборудование, что снижает скорость проходки выра-

ботки [58, 62].

 13

а) б) в)

Рис. 1.2. Схема проходки тоннеля методом ступенчатого забоя: а – продольный

разрез; б –тоннельная выработка; в – возведение обделки; А – калотта; Б –

нижняя ступень; W – глубина заходки тоннеля

При строительстве тоннелей в породах с коэффициентом крепости f = 4 – 6

применяют метод нижнего уступа. В методе делят сечения тоннеля на две части,

разработка каждой из которых ведется раздельными забоями на различных гори-

зонтах. В проходке тоннеля с нижним уступом, калотнный профиль проходят сра-

зу на всю длину выработки или с опережением относительно нижней части на 30

– 50 м. Сводовую часть выработки закрепляют анкерами или арками, которые до

уборки грунта в нижнем уступе поддерживают рандбалками (подхватами) из дву-

тавровых балок. К достоинствам метола нижнего уступа относятся большая безо-

пасность работ и упрощение работы по возведению временной крепи и обделки в

верхней части тоннеля. Недостатками метода являются дополнительная перегруз-

ка грунта с верхнего горизонта на нижний и увеличение общего времени строи-

тельства тоннеля [22].

Рис. 1.3. Схема проходки тоннеля методом нижнего уступа: А – калотта; Б –

нижняя часть; 1 – обделка;W – глубина заходки

 14

Применения рассмотренных методов сопряжено с трудностями при измене-

нии инженерно-геологических условий. При строительстве тоннелей в непрочных

грунтах указанные методы можно применять только в сочетании с предваритель-

ным закреплением породного массива, что значительно удлиняет сроки строи-

тельства и повышает стоимость. Поэтому в глинистых грунтах случаях предпочи-

тают новый австрийский метод.

1.3. Применение технологии нового австрийского тоннельного метода

(НАТМ) в тоннелестроении

1.3.1. Традиционная технология НАТМ и ее модификация

НАТМ широко применяют при строительстве тоннелей в скальных и полу-

скальных грунтах с коэффициентом крепости f = 3 – 5 и затухающей ползучестью

[19, 20, 22, 26, 58, 62, 99]. Основой метода является взаимодействие гибкой крепи

из набрызгбетона с окружающим грунтом. Обделка тоннелей выполняется двух-

слойной [20, 81-83]. Первый слой устраивают в виде тонкой податливой крепи из

набрызгбетона толщиной 15 – 20 см, наносимого по стальной сетке. Вторичный

слой возводят из монолитного бетона или набрызгбетона толщиной 25 – 30 см по-

сле затухания деформаций окружающего грунтового массива. Во многих случаях

первичную крепь из набрызгбетона усиливают стальными арками или анкерами

(рис. 1.4). Стальные арки собирают из сплошных или решетчатых элементов,

причем решетчатые арки имеют существенные преимущества: небольшой вес,

низкий расход арматуры и легкость установки [22, 26]. В трещиноватых породах

применяют анкерную крепь для препятствия обрушению породы внутрь выработ-

ки и образования несущего породно-анкерного свода (рис. 1.1, б).

Технология НАТМ по сравнению с другими горными методами имеет сле-

дующие преимущества: значительно облегчается конструкция обделки за счет ис-

пользования затухающей ползучести грунтов; хорошая адаптация к изменению

инженерно-геологических условий; возможность строить тоннели практически

любых поперечных сечений. Наряду с традиционной технологией НАТМ, суще-

ствуют различные ее модификации. Так, в Англии и США получили применение

соответственно метод набрызгбетонной обделки (Sprayed concrete lining - SCL) и

 15

метод последовательно раскрываемого сечения (Sequential excavation method -

SEM) [48, 53, 72, 99]. В первом случае набрызгбетон применяется в качестве ма-

териала крепи. Вторая технология – SEM характеризует процесс строительства. В

рамках настоящей диссертации НАТМ используется в качестве общего названия

всех видов его модификаций.

Важно отметить, что первое достоинство из вышеуказанного списка в то же

время является потенциальной причиной наиболее существенного недостатка

НАТМ. Так как грунты по контуру выработки деформируются до стабильного со-

стояния, имеют место значительные деформации крепи и грунтового массива. В

случае несвоевременного возведения первичной крепи, набрызгбетонная оболоч-

ка не может стабилизовать контур выработки, вследствие чего требуются специ-

альные дорогостоящие меры по обеспечению устойчивости выработки. В практи-

ке применения НАТМ известны ряд аварий, причиной большинства из которых

явилось нарушение технологии НАТМ. Наиболее крупная авария произошла в

1994 г. при строительстве станции Лондонского метрополитена, когда обруши-

лись сразу три станционных тоннеля [26, 96, 99]. Другим недостатком НАТМ яв-

ляется невысокая скорость проходки – в слабоустойчивых грунтах 50 м/мес на

один забой для тоннелей условным диаметром до 10 – 12 м и до 100 м/мес диа-

метром 5 – 6 м [14, 23].

Рис. 1.4. Конструкция тоннеля со стальными арками (а) и с анкерами (б), сооружаемо-

го НАТМ: 1 – стальная арка; 2 – первый слой обделки из набрызгбетона; 3 – вторичный

слой обделки; 4 – анкеры; 5 – несущий породно-анкерный свод

 16

Теоретические основы НАТМ были заложены в результате исследований,

проведенных Рабцевичем, Феннером (1938) и Пахером (1963) [81-83]. Рассматри-

вая зависимость «деформация – напряжения на контуре сечения выработки, обес-

печивающие состояние равновесия (r/R - p)» (рис. 1.5.), было установлено, что на-

пряжение «р» уменьшается с увеличением перемещений контура выработки, до

некоторого минимума pmin – точки «В». Если же допустить дальнейшие деформа-

ции массива, то давление по контуру выработки, которое стабилизует грунты,

вновь станет возрастать (кривая 2), и зона вокруг выработки придет в состояние

разрушения. При установке первичной крепи в точке «А», система «крепь -

грунт» деформируется и в точке «С», достигается состояние равновесия (пересе-

чение кривых 1 и 3).

Рис. 1.5. Взаимодействие грунтового массива с первичной набрызгбетон-

ной крепью: 1 – диаграмма равновесных состояний (кривая разгрузки грунта); 2 –

зона потери несущей способности грунта; 3 – график нагружения первичной на-

брызг-бетонной крепи; 4,5 – смещения контура сечения выработки без крепи и

при наличии первичной набрызг-бетонной крепи; p – напряжение на контуре вы-

работки с радиусом r, обеспечивающее состояние равновесия

В результате многочисленных теоретических и экспериментальных иссле-

дований, и измерений в строящихся и эксплуатируемых тоннелях, были сформу-

лированы основные принципы НАТМ, с помощью которых можно достичь наи-

 17

большей безопасности и экономичности. Среди них, можно выделить наиболее

важные [2, 22, 48, 52]:

 набрызгбетонная крепь должна быть тонкой и податливой, при этом сво-

дится к минимуму восприятие изгибающих моментов и трешинообразование под

внешними нагрузками; необходимое упрочнение достигается не за счет утолще-

ния крепи, а усиления ее арматурными сетками, стальными арками или анкерами;

 система «грунтовый массив – временная крепь» обязательно должна дос-

тигнуть состояния устойчивости до возведения постоянной обделки;

 решающим фактором для обеспечения устойчивости конструкции является

технология проходческих работ: период обнаженного состояния поверхности

грунтов, стабилизация массива грунта, скорость проходки калотты, опережение

калотты и крепление обратного свода;

 статически тоннель рассматривается как толстостенная труба, состоящая из

несущей зоны пород и конструкции временной крепи.

Технико-экономическая эффективность НАТМ обусловлена снижением

объемов разрабатываемого грунта за счет рациональной формы поперечного се-

чения и уменьшением материалоемкости обделки на 20 – 30 % [26]. С совершен-

ствованием горнопроходческого оборудования и технологии работ стоимость

строительства тоннелей НАТМ снижается и оказывается на 5 – 10 % ниже стои-

мости строительства другими горными методами. Для коротких тоннелей стои-

мость строительства тоннелей технологией НАТМ гораздо меньше стоимости

строительства тоннелей щитовым методом (рис. 1.6) [26].

Рис. 1.6. Сравнение экономических показателей НАТМ с показателями щитового

способа: I – НАТМ; II – щитовой способ

 18

1.3.2. Применение технологии НАТМ в сочетании с опережающей крепью

Базируясь на основных принципах и теоретических основах НАТМ, разви-

вают его технологию с целью применения ее в слабоустойчивых грунтах. Помимо

ранее упомянутых принципов для традиционной технологии, при проходке тон-

нелей в слабоустойчивых грунтах должны дополнительно соблюдаться следую-

щие принципы [27, 78]:

 перемещения окружающего грунтового массива должны быть достаточно

малы, чтобы не привести к потере его устойчивости;

 временная крепь должна допускать ограниченные перемещения грунтового

массива с целью уменьшения величины горного давления.

Для надежного крепления выработки и стабилизации грунтового массива

применяют несколько разновидностей опережающей крепи. Существуют контур-

ная и забойная опережающие крепи. Их возводят до раскрытия выработки тонне-

лей: экраны из труб, бетонная крепь (по контуру выработки), фибергласовые на-

гели (в забое выработки) и стабилизированный грунт (по контуру и забою) [20,

22, 26].

В практике городского подземного строительства наибольшее

распространение получила технология устройства защитных экранов из труб (рис.

1.7). Трубы диаметром 76 – 500 мм располагают с зазорами 150 – 400 мм по

контуру тоннельной выработки. В зависимости от грунтовых условий и

требований минимизации осадок устанавливают один или два ряда труб. Трубы

длиной от 15 – 30 м, устанавливают в заранее пробуренные скважины,

расположенные под углом до 100 к оси выработки. Трубы обычно перфорированы

и заполняются цементным раствором с целью увеличения взаимосвязи между

ними и окружающим грунтом и создания арочного эффекта вокруг тоннельного

профиля в процессе разработки грунта. Использование защитных экранов из труб

позволяет повысить устойчивость окружающего грунтового массива, исключить

вывалы и обрушения грунта, снизить давление на набрызгбетонную крепь,

обеспечивая повышение скорости проходки тоннелей [13, 22, 26].

 19

Рис. 1.7. Проходка тоннеля под защитой экрана из труб: а - поперечное се-

чение; б - продольный разрез; 1 – стальная труба; 2, 3 – первичный и вторичный

слои обделки тоннеля; l – длина трубы; l0 – перекрытие последовательных секций

труб

При строительстве тоннелей в мягких связных грунтах применяют опере-

жающую бетонную крепь. Ее устраивают бетонированием предварительно наре-

занной контурной щели длиной от 1.5 до 5 м и высотой 100 – 400 мм в пределах

свода и/или стен выработки. Отдельные бетонные оболочки конической формы

под небольшим углом (40 – 120) к продольной оси тоннеля перекрывают одна дру-

гую, образуя непрерывную крепь, которая после проходки тоннеля входит в со-

став постоянной конструкции (рис. 1.8). Опережающие щели заполняют высоко-

прочным набрызгбетоном или фибронабрызгбетоном по сухой или мокрой техно-

логии, при этом время выстойки бетона до требумой прочности (8 – 10 МПа) из-

меняется от 5 до 15 ч. [13].

Применение опережающей бетонной крепи имеет следующие основные

достоинства: минимизация деформации грунтового массива за счет сохранения

его природных свойств; хорошая приспособляемость к изменяющимся инженер-

но-геологическим условиям; повышение темпов проходки благодаря

возможности механизации операций и ведения работ по разработке грунта на

полное сечение. Такая крепь входит в состав постоянной крепи тоннеля.

 20

Рис. 1.8. Проходка тоннелей с применением опережающей бетонной крепи: 1 –

опережающие щели; 2 – бетонная смесь; 3 – секции опережающей бетонной

крепи; 4 – постоянная крепь тоннеля

В практике тоннелестроения также распространены контурная и забойная

опережающие крепи из стабилизированного грунта в водоносных грунтах, преду-

сматривающие их искусственное замораживание, химическое закрепление или

цементацию. В грунтах с коэффициентами фильтрации не более 10 м/сут приме-

няют искусственное замораживание грунтов.

С целю минимизации деформаций поверхности земли и повреждения

расположенных поблизости зданий и сооружений применяется химическое

закрепление грунтов. Используя эту технологию, при строительстве тоннелей

мелкого заложения с поверхности земли забуривают скважины, в которые

опускают манжетные колонны труб, извлекая при этом обсадную трубу.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Данг Ван Чыонг, 2015 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Берлинов, М.В. Основания и фундаменты / М.В. Берлинов. М.: - Высшая

школа, 1998. – 319 с.

2. Булычев, Н.С. Механика подземных сооружений / Н.С. Булычев. – М.: Не-

дра, 1994. – 382 с.

3. Булычев, Н.С. Механика подземных сооружений в примерах и задачах /

Н.С. Булычев. – М.: Недра, 1989. – 231 с.

4. Гарбер, В.А. Тоннели и метрополитены. Наука, проектирование, строитель-

ство, эксплуатация / В.А. Гарбер. – М.: Экон-Информ, 2008. –168 с.

5. Голицынский, Д.М. Еще раз о применении набрызг-бетона и новоавстрий-

ского метода (НАТМ) в отечественном тоннелестроении / Д.М. Голицынский //

Метро и тоннели. – 2011. – № 3. – С . 20-22.

6. Голубев, А.И. Выбор модели грунта и еѐ параметров в расчетах геотехни-

ческих объектов / А.И. Голубев , А.В. Селецкий. URL:

http://www.nipinfor.ru/publications/10063/

7. Городецкий, А.С. Компьютерные модели конструкций / А.С. Городецкий,

И.Д. Евзеров. – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2009. – 360 с.

8. Дарков, А.В. Строительная механика / А.В. Дарков, Н.Н. Шапошников. –

М.: Лань, 2005. – 656 с.

9. Демешко, Е.А. Прогнозирование осадок поверхности при щитовой проход-

ке тоннеля в песчаных грунтах / Е.А. Демешко, В.А. Ходош // Метрострой. – 1963.

– № 34. – С. 50-53.

10. Добров, Э.М. Механика грунтов : учебное пособие / Э.М. Добров. – М.: Из-

дательский центр «Академия», 2008. – 272 с.

11. Елгаев, В.С. Обеспечение безопасности зданий при скоростной проходке

тоннелей щитовым способом : дис. … канд. тех. наук : 05.23.02 / Елгаев Всеволод

Сергеевич. – М.,2013. – 116 с.

12. Иванов-Дятлов, И.Г. Строительные конструкции: учебное пособие / И.Г.

Иванов-Дятлов, К.П. Деплос, А.И. Иванов-Дятлов [et al]. – M.: Высшая школа,

1986. – 543 с.

 140

13. Инновационные конструктивно-технологические решения в транспортном

тоннелестроении : обзорная информация / Л.В. Маковский, С.В. Чеботарев, Н.А.

Сула. – М. : Инфор- мавтодор, 2005. – 104 с.

14. Коренев, Б.Г. Вопросы расчѐта балок и плит на упругом основании / Б.Г.

Коренев. – М.: Государственное издательство литературы по строительству и ар-

хитектуре, 1954. – 231 с.

15. Космин, В.В. Основы научных исследований: Учебное пособие / В.В. Кос-

мин – М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железно-

дорожном транспорте», 2007. – 271 с.

16. Лиманов, Ю.А. Осадки земной поверхности при сооружении тоннелей в

кембрийских глинах / Ю.А. Лиманов. –Л.: ЛИИЖТ, 1957. – 238 с.

17. Лиманов, Ю.А. Осадки земной поверхности при сооружении тоннелей в

четвертичных отложениях / Ю.А. Лиманов, Е.И. Артюков // Транспортное строи-

тельство. – 1972. – № 2. – С. 45-47.

18. Линик, Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы теории обработки на-

блюдений / Ю.В. Линик. – М.: Физматлит, 1958. – 336 с.

19. Маковский, Л. В. Проектирование автодорожных и городских тоннелей /

Л.В. Маковский. – М.: Транспорт, 1993. – 352с.

20. Маковский, Л.В. Городские подземные транспортные сооружения / Л.В.

Маковский. – М: Стройиздат, 1985 – 439 с.

21. Маковский, Л.В. Особенности строительства тоннелей в сложных горно-

геологических условиях / Л.В. Маковский // Метро. 1996. – № 2. – С. 37-39.

22. Маковский, Л.В. Строительство автодорожных и городских тоннелей:

учебное пособие / Л.В. Маковский, Е.В. Щекудов, Е.Н. Петрова. – М.: Риор, 2014.

– 396 с.

23. Малышев, М.В. Механика грунтов. Основания и фундаменты (в вопросах и

ответах) / М.В. Малышев, Г.Г. Болдырев. – М.: Издательство Ассоциации строи-

тельных вузов, 2004. – 328 с.

24. Маркушевич. А.И. Комплексные числа и конформные отображения / А.И.

Маркушевич. –М.: Наука, 1979. – 55 с.

 141

25. Меркин, В.Е. Временные технические условия по проектированию и

строительству перегонного тоннеля НАТМ / В.Е . Меркин, В.В. Чеботаев, И.В.

Гиренко. – М.: НИЦ ТМ ОАО ЦНИИС, 1998. – 9 с.

26. Меркин, В.Е. Прогрессивный опыт и тенденции развития современного

тоннелестроения / В.Е. Меркин, Л.В. Маковский. – М.: ТИМР, 1997. – 192 с.

27. Миллерман, А.С. Новоавсрийский метод строительства тоннелей. Обзор

геомеханических аспектов современного опыта применения / А.С. Миллерман,

В.В. Чеботаев. – М.: Центр «ТИМР» тоннельного инжиниринга, маркетинга и

рекламы, 1991. – 35 с.

28. Николаев, С.А. Статистические исследования осадок инженерных соору-

жений / С. А. Николаев. – М.: Недра, 1983 – 112 с.

29. Панфилов, Д.В. Методика прогнозирования деформаций земной поверхно-

сти при сооружении транспортных тоннелей на основе пространственного моде-

лирования: авторефе. дис. … канд. тех. наук : 05.23.11 / Панфилов Денис Викто-

рович. – М., 2005. – 17 с.

30. Петрухин, В.П. Строительство коммуникационных тоннелей в Москве и

обеспечение сохранности существующих зданий / В.П. Петрухин, O.A. Исаев,

Д.В. Наятов, С.Р. Гилыптейн // Основания, фундаменты и механика грунтов. –

2002. – № 4. – C. 12 -16.

31. Рекомендации по обследованию и мониторингу технического состояния

эксплуатируемых зданий, расположенных вблизи нового строительства или

реконструкции, 1998. Правительство Москвы, Москомархитектура. М., 1998. - 89

с.

32. Речицкий, В.В. Прогнозирование деформаций дневной поверхности при

проходке туннелей : дис. … канд. тех. наук : 05.23.02 / Речицкий Виктор Влади-

мирович. – М.,2005. – 156 с.

33. Седов, Л.И. Механика сплошной среды. Том I / Л.И. Седов. – М.: Наука. Гл.

ред. физ.-мат. лит-ры, 1976. – 536 с.

34. СНиП 2.01.09 – 91. Здания и сооружения на подрабатываемых территориях

и просадочных грунтах. – М.: Издательство стандартов, 1991. – 44 с.

 142

35. СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные по-

ложения. – М.: Издательство стандартов, 2004. – 78 с.

36. СП 20. 13330. 2011 Нагрузки и воздействия. – М.: Издательство стандартов,

2011. – 79 с.

37. СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. – М.: Издательство

стандартов, 2011. – 161 с.

38. Старков, А.Ю. Технология строительства двухпутного перегонного тонне-

ля Санкт-Петербургского метрополитена / А.Ю. Старков // Метро и тоннели. –

2011. – №2. – С. 8-9.

39. Строкова, Л.А. Определение параметров для численного моделирования

поведения грунтов // Л.А. Строкова. // Известия Томского политехнического уни-

верситета. – 2008. – Т. 313. №1. – с . 69-74.

40. Фадеев, А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике / А.Б. Фадеев. – М.:

Недра, 1987. – 221 с.

41. Фам Ань Туан. Выбор и обоснование эффективных методов строительства

автотранспортных тоннелей в крупнейших городах Вьетнама: дис. … канд. техн.

наук / Фам Ань Туан. – М.,2006 – 206 с.

42. Чеботаев В.В. Прогнозирование аварийных деформаций поверхности и за-

щита зданий при строительстве метрополитена / В.В. Чеботаев, В.М. Ауэрбах,

А.Н. Левченко // Транспортное строительство. – 1994. – № 4. – С. 30-33.

43. Щекудов, Е.В. Реализация современных расчетных методов при совершен-

ствовании конструктивно-технологических решений подземных сооружений

транспортного назначения / Е.В. Щекудов. URL: http://www.tsniis.com/SheStaGLe/

44. Щелочкова, Т.Н. Методика определения эффективных параметров тон-

нельных обделок из набрызгбетона : дис. … канд. тех. наук : 05.23.11 / Щелочкова

Татьяна Николаевна. – М.,2010 – 122 с.

45. Яровой, Ю.И. Прогноз деформаций земной поверхности и защита город-

ской застройки при строительстве метрополитена на Урале / Ю.И. Яровой. – Ека-

теринбург: УрГАПС, 1999. – 258 с.

 143

46. Akhaveissy A.H. 2D Numerical analysis of Sao Paulo Tunnel / Akhaveisy A.H.

// International Journal of Civil, Environmental, Structural, Construction and Architec-

tural Engineering. – 2010. – Vol 4, № 3. – P. 18-23

47. Alex Nitschke. Modeling of pipe arch canopies in shallow soft ground tunnels

constructed by sequential excavation methods / Alex Nitschke, Vojtech Gall, Vishwa-

jeet // 2nd International Conference on Computational Methods in Tunnelling, Ruhr

University Bochum, 2009. – P. 1 – 8.

48. Alun Thomas. Sprayed concrete lined tunnels: An introduction / Alun Thomas. –

London: Taylor & Francis, 2009. – 241 p.

49. Analysis reference of MIDAS GTS NX 2014

50. Antoine Monnet. Preliminary 3D Modelling of Structural behaviour of Face

Bolting and Umbrella Arch in Tunneling / Antoine Monnet // Plaxis Bulletin. – 2014 –

Autumn issue. – P. 16-21

51. Barbara Bitetti. Effects of tunnelling in urban area : дис. … канд. тех. наук. /

Barbara Bitetti. – Napoli, 2010. – 169 p.

52. Brown E.T. Putting the NATM into perspective / Brown E.T. // Tunnels & Tun-

nelling. – 1981. – November. – P. 13 – 17.

53. C. Jeremy Hung. Technical manual for design and construction of road tunnels –

civil elements / C. Jemery Hung, James Monsees [et al]. – U.S. Department of Trans-

portation. Federal Highway Administration, 2009. – 702 p.

54. C. Vogt. Analyses of NATM-tunnels with 2D and 3D finite element method / C.

Vogt, P. Bonnier, P.A. Vermeer // Proceedings of the Fourth European Conference on

Numerical Methods in Geotechnical Engineering Numge98 udine, Italy October 14–16,

1998. – P. 211-219

55. C.E. Augarde. Some experience of modeling tunneling in soft ground using

three-dimensional finite elements / C.E. Augarde, H.J. Burd, and G.T. Houlsby // 4th

European conference on Numerical Methods in Geotechnical Engineering, Udine, Italy,

1998. – P. 603 – 612.

 144

56. Charles Edward Augarde. Numerical modeling of tunneling processes for as-

sessment of damage to buildings : дис. … канд. тех. наук. / Charles Edward Augarde.

– Oxford, 1997. – 262 p.

57. Chong Hun YEO. Three dimensional numerical modeling of a NATM tunnel /

Chong Hun Yeo, Fook How Lee [et al]. // International Journal of the JCRM. – 2009. –

Volume 5, Number 1. – P. 33-38.

58. David Chapman. Introduction to tunnel construction / David Chapman, Nicole

Metje [et al]. – London: Spon Press, 2010. – 417 p.

59. David M.Potts. Finite element analysis in geotechnical engineering: Application /

David M.Potts, Lidiga Zdravkovic. – London: Thomas Telford, 2001. – 427 p.

60. David M.Potts. Finite element analysis in geotechnical engineering: Theory /

David M.Potts, Lidiga Zdravkovic. – London: Thomas Telford, 1999. – 440 p.

61. David Potts. Guidelines for the use of advanced numerical analysis / David Potts,

Kennet Axelsson [et al]. – London: Thomas Telford, 2002. – 177 p.

62. Dimitrios Kolymbas. Tunnelling and Tunnel Mechanics: A Rational Approach to

Tunnelling / Dimitrios Kolymbas. – Berlin: Springer-Verlag, 2008. – 439 p.

63. G.R. Dasari. Numerical modeling of a NATM tunnel construction in London

Clay / G.R.Dasari, C.G.Rawlings, M.D.Bolton // Geotechnical Aspects of Underground

Construction in Soft Ground, Rotterdam, 1996. – P. 491-496

64. Giorgia Giardina. Numerical analyses of tunnel-induced settlement damage to a

masonry wall / Giorgia Giardina, Max A.N. [et al] // 7 th fib PhD Symposium in Suttgart,

2008. – 10 p.

65. H.J. Burd. Modelling tunnelling-induced settlement of mansonry buildings / H.J.

Burd, G.T. Houlsby [et al] // Proc. Instn. Civl. Engrs. Geotech. Enging. – 2000. – 143

Jan. – P. 17-29

66. Jan Niklas Franzius. Behaviour of buildings due to tunnel induced subsidence :

дис. … канд. техн. наук / Jan Niklas Franzius. – London: Imperial College of Science,

Technology and Medicine., 2003. – 225 p.

 145

67. John Anthony Pickhaver. Numerical modelling of building response to

tunnelling : дис. … канд. тех. наук. / John Anthony Pickhaver. – Oxford, 2006. – 285

p.

68. Julio B. Martins. A short survey on construction problems and numerical model-

ling of shallow tunnels / Julio B. Martins // Engenharia Civil – UM. – 2011. – № 11. P.

8-20

69. Karakus. M. Numerical modeling for NATM in soft ground / Karakus. M. - Ade-

laide: Lambert Academic Publishing, 2012 – 235 p.

70. Klaus-Jurgen Bathe. Finite element procedures in engineering analysis / Klaus-

Jurgen Bathe. – New Jersey: Prentice-Hall, 1982. – 734 p.

71. L.A.J. van Kessel. Tunnel induced settlements damage : дис. … магистра / Lee

van Kessel. – Delft: Delft University of Technology., 2012. – 125 p.

72. M. Kakarus. An insight into the New Austrian Tunnelling Method (NATM) / M.

Kakarus // Rockmec’ 2004-VIIth Regional Rock Mechanics Symposium, 2004, Sivas,

Turkey.

73. Michael J. Kavvadas. Monitoring and modelling ground deformations during

tunneling / Michael J. Kavvadas // Proceedings, 11th FIG Symposium on Deformation

Measurements, Santorini, Greece, 2003.

74. Michael Kavvadas. Analysis and performance of the NATM excavation of an

underground station for the Athens metro / Michael Kavvadas // Proceedings: Fourth

International Conference on Case Histories in Geotechnical Engineering, St. Louis,

Missouri, March 9-12, 1998. – P. 807- 812

75. Mohammad Javad Vahdatirad. Analysis of an underground structure settlement

risk due to tunneling – A case study from Tabriz, Iran / Mohammad Javad Vahdatirad,

Hadi Ghodrat, Sara Firouzian and Amin Barari // Songklanakarin J. Sci. Technol. –

2010 – № 32. – P. 145-152

76. Mohammed Y. Fattah. Prediction of settlement trough induced by tunneling in

cohesive ground / Mohammed Y. Fattah, Kais T. Shlash [et al] // Acta Geotechnica. –

2013. – Volume 8, Issue 2. – P. 167-179.

 146

77. Myles O’Reilly. Settlements above tunnels in The United KingDom – their mag-

nitude and prediction / Myles O’Reilly, Barry New // Tunnels and tunnelling. – 2015. –

№5. – P. 56-66.

78. Paul Bonapace. NATM: The Austrian Practice of Conventional Tunnelling. –

Salzburg / Paul Bonapace, Manfred Eder [et al]. Austrian Society for Geomechanics,

2010. – 73 p.

79. Plinio G.C. Nonlinear analysis of NATM tunnel construction with the boundary

element method / Plinio G.C., Prazeres [et al] // Computers and Geotechnics. – 2012. –

№ 40. – P. 160 – 173.

80. Potts D. M. A structure’s influence on tunneling-induced ground movements.

Proceeding of the Institution of Civil Engineers / Potts D.M., Addenbrooke T.I. // Geo-

technical Engineering. – 1997. – № 2. – P. 109 -125.

81. Rabcewicz L.V. New Austrian Tunnelling Method: Part One / Rabcewicz L.V //

Water Power. – 1964. – November. – P. 453 – 457.

82. Rabcewicz L.V. New Austrian Tunnelling Method: Part Three / Rabcewicz L.V

// Water Power. – 1965. – January. – P. 19 – 24.

83. Rabcewicz L.V. New Austrian Tunnelling Method: Part Two / Rabcewicz L.V //

Water Power. – 1964. – December. – P. 511 – 515.

84. Rowe P. W. The Stress-Dilatancy Relation for Static Equilibrium of an Assem-

bly of Particles in Contact / Rowe P. W // Royal Soc. – 1962. – P. 500-527.

85. S.C. Moller. NATM-tunnelling in softening stiff clays and weak rocks / S.C.

Moller, P.A. Vermeer, T. Marcher // Numerical Models in Geomechanics – NUMOG

IX, London, 2004. – P. 407-413

86. S.C. Moller. On design analyses of NATM-tunnels / S.C. Moller, P.A. Vermeer

// Underground Space Use: Analysis of the Past and Lessons for the Future, Taylor &

Francis Group. – 2005. – P. 233-238.

87. S.G. Ercelebi. Surface settelement prediction for Istanbul metro tunnels via 3D

FE and empirical methods / S.G. Ercelebi, H. Copur, N. Bilgin & C. Feridunoglu // Un-

derground Space Use: Analysis of the Past and Lessons for the Future, London, 2005. –

P. 163-169

 147

88. Schanz. The hardening soil model: Formulation and verification / Schanz, Ver-

meer T. [et al] // Beyond 2000 in Computational Geotechnics – 10 years of Plaxis, Rot-

terdam, 1999. 16 p.

89. Seung-Ryull Kim. Some experience from the soft ground tunneling in urban area

/ Seung-Ryull Kim // Seminar on “The State-of-the-art Technology and Experience on

Geotechnical Engineering in Korea and Hong Kong”, 2008, Hong Kong.

90. Seven Muller. Tunnel induced settlements and structural forces in linings : дис.

… канд. техн. наук / Seven Muller. – Stuttgart: University of Stuttgart., 2006. – 170 p.

91. The institution of civil engineers. Sprayed concrete linings (NATM) for tunnels

in soft ground: design and practice guides / The institution of civil engineers. – London:

Thomas Telford, 1997. – 95 p.

92. Tomas Janda. Modeling successive excavation within two dimensional finite

element mesh / Tomas Janda, Michal Sejnoha, Jiri Sejnoha // Acta Geodyn Geomater. –

2011. – Vol 8, № 1. – P. 69-78

93. Tomas Svoboda. Optimisation of parameters for simulating a NATM tunnel in

stiff clays based on a 3D model of exploratory adit / Tomas Svoboda, David Masin //

2nd International conference on Computational methods in tunneling Ruhr University

Bochum, 9-11 September, 2009. – P. 1-4

94. Verruijt A. A complex variable solution for a deforming circular tunnel in an

elastic half-plane / Verruijt A. // International journal for numerical and analytical me-

thods in geomechanics. – 1997. – № 21. – P. 77- 89.

95. Verruijt A. Surface settlements due to deformation of a tunnel in an elastic haft

plane / Verruijt A., J. R. Booker. // Geotechnique. – 1996. – №4. – P. 753-756.

96. Vlasov S.N. Accidents in Transportation and Subway Tunnels: Construction to

Operation / Vlasov S.N., Makovsky L.V. [et al.]. – Moscow: Elex-KM Publishers,

2001. – 200 p.

97. Vojtech Gall. Considerations for very shallow conventional (SEM) tunneling in

urban settings / Vojtech Gall, Jogn Rudolf , Timonthy O’Brien // RETC Conference, 6.

– 2011. – P. 1281 – 1296.

 148

98. Walter Wittke. New Austrian Tunneling Method (NATM): Stability Analysis

and Design / Walter Wittke, Berndt Pierau, Claus Erichsen. – Essen:Geotechnical Engi-

neering in Research and Practice WBI-PRINT 5, 2002. – 409 p.

99. Wolfgang Stipek. 50 years of NATM / Wolfgang Stipek, Robert Galler, Man-

fred Bauer. Wien: ITA – Austria, 2012. – 231 p.

100. Zolghadr E. Numerical modeling of NATM urban tunnels and monitoring-

Case study of Niayesh tunnel / Zolghadr E., Pasdarpour M., Majidian S., Golshani A. //

Proceedings of the 18th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical

Engineering, Paris 2013. – P. 1793 – 1796.

 149

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Классификация повреждений в железобетонных конструкциях зданий

Таблица 1

Предельные

Категория Приблизи-

растягиваю-

поврежде- Описание дефектов тельная ши-

щие деформа-

ния рина трещин

ции (%)

Игнорируе-

Тонкие трещины шириной до 0.1мм до 0.1 мм 0-0.05

мое

Мелкие трещины легко обработаны в

обычном украшении. Отдельные малые

Очень ма-

трещины возможны в здании. Трещины 1 мм 0.05-0.075

лое

во внешних кирпичных кладках видны в

надзоре

Трещины легко заполнены. Некоторые

тонкие трещины появляются внутри

Малое 5 мм 0.075-0.15

здания. Трещины видны по внешнему

зданию.

Трещины требуются зафиксировать. 5 до 15 мм,

Периодические трещины могут быть некоторые

Умеренное 0.15-0.3

замаскированы с помощью соответст- трещины

вующих накладок. больше 3мм

Обширный ремонт с раскреплением и

заменой части стены, особенно над две-

рями и окнами. Рамки дверей и окон ис-

Серьезное 15-25 мм от 0.3

кривлены, пол клонируется наглядно.

Стены склоняются значительно и теря-

ют прочность в изгибе.

 150

Продолжение таблицы 1

Предельные

Категория Приблизи-

растягиваю-

поврежде- Описание дефектов тельная ши-

щие деформа-

ния рина трещин

ции (%)

Значительный ремонт требуется с час-

Часто боль-

тичной или полностью реконструкцией.

ше 25 мм, но

Очень серь- Балки теряются их прочность, стены

зависит от от 0.3

езное склоняются сильно и требуют крепле-

количества

ния. Рамки окон разрушены в искривле-

трещин

нии. Опасность при эксплуатации.

 151

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

СПРАВКА О ВНЕДРЕНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ

РАБОТЫ

152