Delist.ru

Взаимодействие конструкций контрфорсных "стен в грунте" с грунтовым массивом при строительстве городских тоннелей (15.04.2008)

Автор: Стаин Александр Валерьевич

СТАИН Александр Валерьевич

Взаимодействие конструкций контрфорсных «стен в грунте» с грунтовым массивом при строительстве городских тоннелей

05.23.11 – «Проектирование и строительство дорог, метрополитенов,

аэродромов, мостов и транспортных тоннелей»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2008

Работа выполнена на кафедре «Мосты и транспортные тоннели» Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета).

Научный руководитель - кандидат технических наук, профессор

Маковский Лев Вениаминович.

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор,

Зерцалов Михаил Григорьевич,

Московский государственный строительный

университет (МГСУ),

- кандидат технических наук Кубышкин Андрей Александрович,

(НИЦ ТМ ОАО ЦНИИС)

Ведущая организация -«Мосинжпроект».

Защита диссертации состоится «15» мая 2008 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.126.02 ВАК в Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете) по адресу:

125319, Москва, Ленинградский проспект, 64, МАДИ, ауд. 42.

Телефон для справок – (095) 155-93-24.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ (ГТУ).

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета. Копию отзыва просим прислать по Е-mail: uchsovet@madi.ru

Автореферат разослан «14» апреля 2008 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, профессор Борисюк Н. В.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Актуальность темы диссертационной работы обусловлена расширением объемов подземного строительства в сложных инженерно-геологических условиях, в городах с плотной застройкой, требующих обеспечения минимальных деформаций поверхности земли и грунтового массива.

Высокая эффективность технологии «стена в грунте» при строительстве подземных сооружений различного назначения - транспортных и коммуникационных тоннелей, подземных стоянок и гаражей, производственных и складских помещений и др., способствует расширению сферы ее применения в крупных городах России. Однако применение контрфорсных «стен в грунте», которые обладают рядом преимуществ перед плоскими «стенами в грунте», сдерживается малой изученностью вопросов, связанных с пространственной работой таких конструкций. В связи с этим исследование работы подобных конструкций стало настоятельной необходимостью.

При проектировании плоских «стен в грунте» расчет их прочности и деформаций окружающего грунта выполняется по схеме плоского деформированного состояния. В отличие от них контрфорсные «стены в грунте» должны рассчитываться по схеме пространственного напряженно-деформированного состояния. Учет упруго-пластического поведения грунта, изменения уровня подземных вод и возможности неполного контакта на границе между стеной и грунтом делает такие задачи на порядок сложнее, чем расчет плоских «стен в грунте». Решение подобных задач стало возможным лишь в последние годы благодаря появлению мощных вычислительных средств и специализированных пакетов прикладных программ.

Цель и задачи диссертации. Целью работы является исследование закономерностей взаимодействия конструкций контрфорсных «стен в грунте», возводимых при строительстве городских тоннелей, с грунтовым массивом на различных этапах строительства тоннеля с учетом конструктивных особенностей, технологии строительства и свойств грунтового массива. Такие исследования позволят оценить преимущества контрфорсных «стен в грунте» перед плоскими, что должно способствовать более широкому их внедрению в практику строительства транспортных тоннелей. Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи:

исследовать области применения и конструктивные особенности контрфорсных «стен в грунте» в практике городского подземного строительства;

разработать пространственные конечно-элементные модели траншей, заполненных тиксотропным раствором, в местах их взаимного пересечения и примыкания (угловых траншей), а также траншей для контрфорсных «стен в грунте». Используя первую из этих моделей исследовать устойчивость угловых траншей при различных относительных размерах траншеи. Используя вторую модель установить зависимости между устойчивостью Т-образной в плане траншеи, удельным весом тиксотропного раствора и уровнем подземных вод. Оценить влияние технологических нагрузок на устойчивость стен траншей для контрфорсных «стен в грунте»;

создать конечно-элементную модель упруго-пластического взаимодействия консольной контрфорсной «стены в грунте» с грунтовым массивом в процессе разработки котлована. Используя эту модель, определить такие параметры данной конструкции, при которых она будет удовлетворять нормативным ограничениям на перемещения;

разработать конечно-элементную модель взаимодействия консольной контрфорсной «стены в грунте», грунтоцементной плиты, создаваемой по технологии струйной цементации грунтов (jet grouting) ниже отметки дна котлована, и примыкающего к ним массива грунта в процессе разработки котлована. С помощью этой модели исследовать напряженно-деформированное состояние данной конструкции для определения таких параметров грунтоцементной плиты и контрфорсной «стены в грунте», при которых возможно устройство консольной контрфорсной «стены в грунте»;

на основе проведенных исследований дать рекомендации конструктивно-технологического характера для проектирования контрфорсных «стен в грунте», траншей, заполненных тиксотропным раствором в местах их взаимного пересечения и примыкания и горизонтальных распорных конструкций, созданных по технологии струйной цементации грунтов.

Методика исследований. В основу исследований положен системный подход к решению проблемы, когда «стена в грунте» и грунтоцементная распорная плита, тиксотропный раствор в траншее и стенки траншеи рассматриваются во взаимодействии между собой и с грунтом. Такой подход можно эффективно реализовать лишь при использовании для расчетов современных проблемно ориентированных конечно-элементных комплексов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

выполнен обзор применения контрфорсных «стен в грунте» в практике мирового строительства;

исследована устойчивость траншей, заполненных тиксотропным раствором, в местах их взаимного пересечения и примыкания при различных относительных размерах траншеи. Определены формы разрушения Т-образной в плане траншеи и найдены закономерности изменения коэффициента запаса устойчивости траншеи в зависимости от уровня подземных вод, удельного веса тиксотропного раствора и технологических нагрузок, приложенных на поверхности земли;

загрузка...