Delist.ru

Эффективные технологические параметры компенсационного нагшнетания в тоннелестроении (16.11.2010)

Автор: Кравченко Виктор Валерьевич

Проведенные экспериментальные исследования можно условно разделить на четыре серии:

оценка влияния водоцементного отношения (В/Ц) на формирование в грунте укрепленной области;

???????? ?^

определение влияния свойств раствора компенсационного нагнетания (вязкость, проницаемость, наличие добавок) на формирование и характеристики укрепленной области;

исследование давления нагнетания на характеристики укрепленной грунтоцементной области;

определение влияния содержания цемента в строительном растворе на давление компенсационного нагнетания и форму грунтоцементной укрепленной области.

В результате обработки и анализа результатов лабораторных исследований компенсационного нагнетания был подобран оптимальный состав инъекционного строительного раствора, использованный для дальнейших численных исследований:

модуль деформации в процессе выполнения компенсационного нагнетания составляет 8-10 МПа, после набора раствором проектной прочности увеличивается до 20-30 МПа.

для формирования более широких укрепленных областей принят раствор с повышенным содержанием цемента, плотность которого составила 20-25 кН/м3.

В четвертой главе диссертации сравниваются результаты теоретических и экспериментальных исследований, исследуется НДС системы «тоннель-укрепление-массив» с учетом результатов экспериментальных исследований, разрабатывается методика определения параметров компенсационного нагнетания в тоннелестроении.

По результатам проведенных тестовых расчетов было выявлено, что теоретические исследования метода компенсационного нагнетания, выполненные с применением расчетного комплекса «PLAXIS 3D TUNNEL 2», имеют хорошую сходимость с результатами экспериментальных исследований в натурных условиях. В качестве натурных исследований был рассмотрен пример применения компенсационного нагнетания при ликвидации деформаций 10-ти этажного здания в городе Тайбэй (Тайвань). Разработанная объемная конечно-элементная модель позволяет с достаточной для практических целей точностью оценивать НДС системы «массив-тоннель-укрепление» и прогнозировать ограничение осадок зданий и сооружений путем применения компенсационного нагнетания.

Начатые в главе 2 теоретические исследования были продолжены с учетом данных, полученных при анализе экспериментальных исследований компенсационного нагнетания (глава 3).

В первой серии численных экспериментов исследуется влияние шага скважин компенсационного нагнетания (?) и их положения относительно вертикальной оси на образование пластических зон в целике между скважинами. Было произведено 18 серий численных экспериментов. Верхние 2 м грунта заменены эквивалентной равномерно распределенной нагрузкой. Тоннель, находящийся значительно ниже, не вошел в расчетную схему, так как не оказывает влияния на шаг скважин компенсационного нагнетания. Математическая модель для этой серии численных экспериментов приведена на рис. 3. Основным критерием определения шага скважин компенсационного нагнетания послужило образование пластических зон в грунтовом массиве между инъекционными скважинами, по которым оценивалось их влияние друг на друга. При 100-процентном заполнении целика пластическими зонами происходит наибольшее влияние скважин компенсационного нагнетания друг на друга и, в результате инъекций в них строительного раствора, образуется однородная грунтоцементная укрепленная область.

В результате произведенных исследований была получена зависимость однородности грунтоцементной области (s, %) от шага скважин компенсационного нагнетания (a, м):

s = -73,66a2 + 75,89a + 81,36. (1)

Из графика на рис. 4 видно, что при ? =0,5-0,7 однородность грунтоцементной области составляет 100%. При шаге 0,9 м однородность этой области снижается на 10, при 1,1 м – на 20, при 1,3 м – на 50 и при 1,5 м – на 70%.

Таким образом, необходимый для перекрытия зон образования полостей разрыва (цементных линз) и уплотнения грунта шаг скважин для компенсационного нагнетания диаметром 0,1 м, должен быть не более 0,7 м.

Расчетная схема для первой серии численных экспериментов:

1 и 2 - нагрузка от здания и вышележащих слоев грунта соответственно;

3 - инъекционная скважина

Зависимость однородности плиты от шага скважин

Во второй серии численных экспериментов на пространственной математической модели (рис. 5) было произведено 36 серий численных экспериментов. В табл. 1 приведены варьируемые параметры модели МКЭ. В качестве исследуемого признака рассматривали поднятие фундамента здания в результате применения компенсационного нагнетания.

Расчетная схема для второй серии численных экспериментов

Таблица 1

ва-ри-анта a/b H/D n Поднятие

фундамента, мм №

вари-анта a/b H/D n Поднятие

фундамента, мм

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

1 0,25 1,05 110 9 19 0,50 1,05 120 19

2 0,25 1,33 110 10 20 0,50 1,33 120 20

3 0,25 1,82 110 11 21 0,50 1,82 120 22

4 0,25 1,05 115 14 22 0,50 1,05 125 24

5 0,25 1,33 115 16 23 0,50 1,33 125 25

6 0,25 1,82 115 18 24 0,50 1,82 125 27

7 0,25 1,05 120 18 25 0,75 1,05 110 8

8 0,25 1,33 120 19 26 0,75 1,33 110 9

9 0,25 1,82 120 22 27 0,75 1,82 110 11

10 0,25 1,05 125 24 28 0,75 1,05 115 13

11 0,25 1,33 125 25 29 0,75 1,33 115 14

загрузка...