автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Методика прогнозирования деформаций земной поверхности при сооружении транспортных тоннелей на основе пространственного моделирования

на правах рукописи

ПАНФИЛОВ Денис Викторович

МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ СООРУЖЕНИИ ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Специальность 05.23.11. - «Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ш£Л

на правах рукописи

ПАНФИЛОВ Денис Викторович

МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ СООРУЖЕНИИ ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Специальность 05.23.11. - «Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в Филиале ОАО ЦНИИС «НИЦ «Тоннели и метрополитены».

Научный руководитель: доктор технических наук

Гарбер Владимир Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Демешко Евгений Андреевич

Защита состоится «30» сентября 2005г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 303.018.01 в ОАО «Научно-исследовательский институт транспортного строительства» по адресу: 129329, Москва, Кольская ул., д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО ЦНИИС. Автореферат разослан «30» августа 2005 г.

Отзывы просим направлять в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук Бубман Игорь Семенович

Ведущая организация ОАО «Метрогипротранс»

канд. техн. наук

Петрова Ж. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Актуальность прогнозирования деформаций земной поверхности при сооружении подземных объектов транспортного назначения обусловлена увеличением объемов строительства в крупных мегаполисах, которое осуществляется в сложных инженерно-геологических и градостроительных условиях. Проведение работ в таких условиях требует обеспечения минимальных деформаций земной поверхности и грунтового массива с целью сохранности существующих объектов. Для предотвращения повреждений зданий, сооружений и коммуникаций, попадающих в зону влияния строительства, необходимо заранее прогнозировать возможные деформации грунтового массива.

Проблема приобретает еще большую актуальность в связи с тем, что в настоящее время при строительстве подземных объектов используются новейшие > оборудование и технологии, учесть влияние которых на деформации грунтово-

го массива с помощью традиционных методов прогнозирования не всегда представляется возможным. Неточные расчеты осадок земной поверхности могут привести к неоправданным экономическим затратам.

Прогнозирование осадок земной поверхности, возникающих при подземном строительстве, являлось предметом исследований многих специалистов. Однако практически все существующие методы основаны на двухмерной постановке задачи. В определенных случаях использование двухмерной постановки задачи вполне оправдано. Но довольно часто плоские модели недостаточно точно и полно отражают ситуацию, а во многих случаях они просто неприменимы. Появившиеся в последнее время подходы, основанные на трехмерной постановке задачи, не позволяют в полной мере отразить сложный пространственный характер технологий строительства.

Цепью диссертационной работы является разработка методики прогнозирования деформаций грунтового массива, происходящих при сооружении подземных транспортных объектов, которая учитывала бы пространственный характер напряженно-деформированного состояния системы «сооружение -грунтовый массив», а также основные технологические, инженерно-геологические и гидрогеологические факторы, определяющие процесс строительства.

Задачи:

- на основе анализа современного состояния вопроса определить основные технологические, инженерно-геологические, гидрогеологические и конструктивные параметры, не учитываемые при двухмерной постановке задачи;

- провести тестовые расчеты на примере строительства Лефортовского транспортного тоннеля в г. Москва;

- установить с использованием разработанной методики зависимость параметров мульды сдвижения земной поверхности, образующейся при проходке тоннеля большого диаметра, от инженерно-геологических условий строительства, глубины заложения тоннеля и величины активного пригруза забоя;

- определить на основе разработанного подхода зависимость величин проектного и минимального давлений активного пригруза забоя при проходке тоннеля большого диаметра от инженерно-геологических условий и глубины заложения тоннеля;

- исследовать с помощью новой методики процесс деформации грунтового массива при сооружении эскалаторного тоннеля с учетом инженерно-геологических факторов и технологии строительства;

- внедрить разработанную методику в проектирование конкретных объектов подземного строительства.

Методы исследований.

Методика прогнозирования осадок земной поверхности основана на пространственных математических моделях. В теоретических исследованиях применено математическое моделирование с использованием метода конечных элементов (МКЭ), реализованного с помощью программного комплекса «Plaxis 3D Tunnel». Поведение грунтового массива моделируется на основе упруго-пластических моделей Мора-Кулона и Упрочняющегося грунта. Результаты численных экспериментов обработаны с использованием метода тренд-анализа.

Научная новизна.

- разработана новая пространственная методика прогнозирования деформаций земной поверхности при сооружении транспортных тоннелей различного назначения, позволяющая в рамках единой математической модели учесть этапность строительства, изменение инженерно-геологических и гидрогеологических условий по трассе тоннеля, угол наклона оси тоннеля к горизонту (эскалаторные тоннели), активный пригруз забоя (проходка щитами с активным пригрузом забоя), строительный зазор;

- с использованием пространственных моделей выявлены зависимости параметров мульды сдвижения земной поверхности от глубины заложения, типов грунтов и величины пригруза забоя при сооружении тоннелей большого диаметра в обводненных грунтах щитами с активным пригрузом забоя;

- на пространственных моделях проведены исследования влияния свойств грунтов и глубины заложения на величину активного пригруза забоя при сооружении тоннелей большого диаметра в обводненных грунтах щитами с активным пригрузом забоя;

- впервые в отечественной практике в пространственной постановке исследован процесс деформации грунтового массива при сооружении эскалаторного тоннеля с учетом технологии строительства.

Практическая ценность работы.

Разработанная методика расширяет возможности прогнозирования деформаций грунтового массива при строительстве подземных транспортных объектов.

Результаты, полученные с использованием разработанной методики, позволяют с достаточной для практических целей точностью прогнозировать величины и характер мульды сдвижения земной поверхности при сооружении транспортных тоннелей.

Прогнозы, выполненные на основе данной методики, могут быть включены в Проекты наблюдательных станций, входящих в состав Проектов промыш-

ленной безопасности, являющихся составной частью Проекта организации строительства (ПОС) и предназначенных для обеспечения безопасности существующих сооружений в процессе строительства новых подземных объектов.

Полученные номограммы позволяют на стадии предварительного проектирования оценить деформации грунтового массива, а также величины проектного и минимального давлений пригруза забоя при строительстве транспортных тоннелей большого диаметра.

Достоверность полученных результатов обоснована:

- учетом требований действующих нормативных документов;

- строгостью исходных предпосылок применяемых методов исследований;

- использованием опыта и разработок ведущих отечественных и иностранных фирм в исследуемой области;

- тестовыми расчетами деформаций грунтового массива при строительстве Лефортовского тоннеля в г. Москва и станции «Маяковская» Московского метрополитена, подтвержденными натурными измерениями;

- достаточной для практических целей сходимостью полученных расчетных значений с данными натурных наблюдений.

Реализация результатов.

Результаты диссертационной работы включены в Проекты наблюдательных станций, принятых Заказчиками, на выполнение мониторинга состояния грунтового массива, зданий и коммуникаций, попадающих в зону влияния строительства второго выхода станции метро «Маяковская» Московского метрополитена и первой очереди строительства метрополитена в г. Уфа.

Апробация работы.

Результаты исследований и основные научные положения диссертационной работы доложены:

- на заседаниях Секции «Тоннели и метрополитены» Ученого совета ОАО ЦНИИС в 2002 - 2005 гг;

- на международной конференции «Проектирование, строительство и эксплуатация комплексов подземных сооружений», Россия, г. Екатеринбург, 18-20 мая 2004г.

- на международном симпозиуме "Metropolitan Habitats and Infrastructure", Shanghai, China. September 22-24, 2004r.

Публикации.

Основное содержание работы опубликовано в восьми печатных работах.

Объем работы.

Диссертация содержит 149 стр., 71 иллюстрацию, 16 таблиц и включает введение, 4 главы и заключение, а также список использованных источников из 103 наименований.

Работа выполнена в Филиале ОАО ЦНИИС «НИЦ «Тоннели и метрополитены». Автор выражает благодарность кандидату физ.-мат. наук Кашко А.А., кандидату технических наук Никонорову В.Б., кандидату технических наук Щекудо-ву Е.В., ст. науч. сотруднику Воробьеву JI.A. за ценные советы при проведении исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования.

В первой главе диссертации рассмотрены существующие методы сооружения подземных транспортных объектов, существующие типы механизированных щитов с активным пригрузом забоя - гидравлический (суспензионный) и грунтовый (шламовый и пеногрунтовый), существующие методы натурных измерений осадок земной поверхности, а также существующие методы прогнозирования осадок земной поверхности (теоретические и экспериментальные методы).

В настоящее время в связи с быстрым развитием вычислительной техники и появлением достаточно мощных персональных компьютеров и программных средств, позволяющих решать сложные геотехнические задачи, широкое распространение получили методы математического моделирования, такие как метод конечных элементов (МКЭ), метод граничных элементов (МГЭ), метод конечных разностей (МКР) и др. На данный момент существует ряд достаточно мощных программных комплексов, реализующих эти методы и позволяющих решать самые разные геотехнические задачи. Среди них можно выделить такие комплексы, как: ABAQUS, ADYNA, CESAR, COSMOS/M, FLACK 3D, PLAXIS 3D TUNNEL, SOFiSTiK, Z SOIL3D и др.

Выбор программного продукта должен основываться на понимании возможностей выбираемого метода численного моделирования для решения конкретного типа задач, а также параметров имеющейся вычислительной техники.

В нашей стране и за рубежом проблемами взаимодействия различных подземных сооружений с грунтовым массивом занимались многие видные ученые. Работы в области прогнозирования осадок земной поверхности велись В.М. Ауэрбахом, Н.С. Булычевым, JI.A Воробьевым, В.А. Гарбером, A.A. Гриневым, Е.А. Демешко, Ю.К. Зарецким, В.А. Ильичевым, М.А. Иофисом, Б.А. Картозия, И.А. Кузьменко, Ю.А. Лимановым, В.Е. Меркиным, P.A. Муллсром, В.В. Речицким, Г.Н. Савиным, В.П. Самойловым, С.Б. Уховым, H H Фотиевой, В.А. Ходошем, В.Г. Храповым, В.П. Хуцким, В.В. Чеботаевым, Е.И. Шемякиным, Е.В. Щекудовым, С.А. Юфиным, Ю.И. Яровым, R.B.J. Brinkgrevc, A. Ge-unot, G. Kratch, R.J Mair, M. Panet, R.B Peck, P.A. Vermeer,W Wittke, и другими. Практическим применением МКЭ при решении задач геомеханики занимались О.Н. Зологов, C.B. Кузнецов, H H Шапошников, Ж. Габусси, Р. Гэллахер, Ф.С Десаи, О. Зенкевич, И Кратохвил, и другие.

Существующие методы прогнозирования деформаций не позволяют в комплексе учесть новейшие технологии строительства (например, активный пригруз забоя при проходке тоннелей механизированными щитами), а также пространственный характер как геометрии рассматриваемой области, так и некоторых эффектов и процессов, сопровождающих строительство.

На основании проведенного анализа существующих методов прогнозирования деформаций земной поверхности при строительстве сложных подземных транспортных объектов были определены цель и задачи исследования.

Вторая глава посвящена разработке методики прогнозирования осадок земной поверхности при строительстве транспортных тоннелей на основе решения задачи в пространственной постановке (рис. 1).

Основными аспектами разработанной методики являются:

- построение трехмерной геометрической схемы на основе плана, поперечных и профильных геометрических сечений участка строительства, скважин инженерно-геологических разрезов, а также, конструктивных чертежей обделки и данных по технологии проходки;

- моделирование граничных условий, действующих массовых сил и поверхностных нагрузок;

- моделирование грунтов с использованием упруго-пластических математических моделей Мора-Кулона и Упрочняющегося грунта;

- моделирование конструкций при помощи «оболочек» и конечно-элементного представления;

- моделирование контактных поверхностей на границе обделка-массив;

- построение и оптимизация расчетной схемы модели;

- моделирование этапов проходки в рамках единой расчетной схемы;

- моделирование технологических особенностей проходки: разработка грунта на полное сечение тоннеля; активный пригруз на забой в виде распределенной нагрузки, направленной вдоль оси тоннеля; установка обделки; заполнение грунтом строительного зазора.

В математических моделях, созданных с использованием разработанной методики, представляется возможность учесть пространственный характер основных технологических, геологических и геометрических факторов:

- активного пригруза на забой;

- поэтапной проходки тоннеля в рамках единой расчетной модели;

- влияния границ подземного участка тоннеля на осадки поверхности земли;

- изменения геологии, гидрогеологии и рельефа поверхности земли вдоль оси тоннеля;

- угла наклона оси тоннеля к горизонту.

Использование разработанной методики позволяет получить параметры пространственной мульды сдвижения грунтового массива по завершению каждого этапа проходки:

- ширину мульды и ее протяженность вдоль оси тоннеля как впереди забоя, так и позади него;

- распределение деформаций с положением в пространстве их максимальных и минимальных значений.

Разработанная методика позволяет оценить влияние аварийных ситуаций, таких как сброс давления в забое, на деформации поверхности земли.

Структура методики прогнозирования

Исходные данные

Инженерно-геологические условия

Положение сооружения в плане и профиле

Конструктивные особенности сооружения (обделка)

Здания и сооружения по трассе тоннеля

Анализ исходных данных

Математическая модель

Геометрическая схема модели с контуром сооружения

Грунтовый массив (геология)

Уровень грунтовых ВОД

Характеристики материалов грунты, обделка, контактные поверхности

Плоская конечно-элементная расчетная сстка

Пространственная расчетная схема

Моделирование особенностей рельефа, геологии и гидрогеологии вдоль трассы тоннеля -► Вычисление бытового напряженно-деформированного состояния (ндс)

1

Моделирование технологии строительства (по заходкам) Моделирование нагрузок от зданий и сооружений по трассе тоннеля

Разработка Монтаж

грунта обделки

Особенности технологии сгрошелылва

НДС грунтового массива

(НДС

конструкции Г

Пространственные параметры мульд ы

Заполнение строительного зазора Пригруз забоя Замораживание грунта Способы разработки забоя (полное сечение, уступами)

Результаты расчетов

Рис. 1 Методика прогнозирования деформаций земной поверхности на основе пространственной постановки задачи

В третьей главе было проведено исследование с применением пространственных моделей, разработанных на основе данной методики.

Моделировалось сооружение тоннеля большого диаметра закрытым способом при помощи щита с активным бентонитовым пригрузом забоя. Проходка осуществляется в песчаных (М1), глинистых (М2) и смешанных (МЗ) обводненных грунтах. УГВ находился на отметке -5 м, глубина заложения тоннелей изменялась от 10 м до 30 м с шагом 5 м.

Исследовались параметры мульды сдвижения земной поверхности, возникающей при проходке, в зависимости от основных инженерно-геологических и технологических факторов:

- прочностные и деформационные свойства грунта (модуль деформации Е, коэффициент Пуассона V, угол внутреннего трения <р, сцепление с, угол дилатансии у);

- глубина заложения тоннеля;

- величина активного пригруза забоя.

Проведено исследование величин минимального (Ртт) и проектного (Ррг) давлений пригруза на забой в зависимости от свойств грунтов и глубины заложения тоннеля. Под минимальным понимается давление, необходимое для удержания забоя от обрушения; под проектным - давление, уравновешивающее или превышающее давление грунтовой воды и взвешенного в воде грунта.

В таблице представлены расчетные деформации земной поверхности после строительства тоннелей в различных типах грунтовых массивов в зависимости от глубины заложения и величины активного пригруза на забой.

После проведения всей серии из тридцати расчетов и получения необходимых экспериментальных данных был выполнен их анализ и построены зависимости давлений пригруза забоя и деформаций земной поверхности от глубины заложения тоннеля и инженерно-геологических свойств грунта. Для анализа был выбран средний (основной) участок с установившимися деформациями грунтового массива.

Одним из хорошо себя зарекомендовавших и доступных математических методов, используемых для исследования различных закономерностей, является метод тренд-анализа. Этот метод позволяет аппроксимировать экспериментальные данные различными математическими функциями. Такая необходимость возникает в связи с обязательным присутствием в полученных данных случайной составляющей («информационного шума»), скрывающей искомые закономерности. Появление «шума» может быть вызвано несовершенством математической или физической модели, дискретизацией расчетной модели, влиянием факторов, учет которых в рассматриваемой задаче невозможен и другими причинами.

С помощью методов тренд-анализа получены формулы и построены номограммы, позволяющие определить величину пригруза забоя и деформации земной поверхности в зависимости от инженерно-геологических свойств грунтового массива и глубины заложения тоннеля (рис. 2). По номограммам легко можно оценить величины деформации земной поверхности и активного пригруза забоя в зависимости от типа грунта и глубины заложения тоннеля.

Таблица

№ варианте п/п Параметры Расчетные деформации поверхности земли, мм

массив грунта глубина заложения тоннеля, м пригруз забоя, кПа осадка по оси тоннеля, мм ширина мульды в плоскости X - X , м протяженность мульды, м

участок входа основной участок участок выхода участок входа основной участок участок выхода участок входа основной участок участок выхода

1 М1 10 Ртт21 71 16,66 5,29 13,58 14 0 12 62,5 181,0 69,0

2 М1 10 Рог =125 15.65 3.22 12.25 15 0 12 75.0 175.0 62.5

3 М1 15 Ртт=115 15.95 10.80 14.42 19 13 19 75.0 181.5 56.0

4 М1 15 Рос =195 13.19 8.33 11.80 17 10 16 75.0 175.0 62.5

5 М1 20 Ртт=165 20.20 17.80 17.34 27 25 26 81.0 200.5 31.0

6 М1 20 Рог =275 15.47 15.36 15.13 24 24 24 37.5 237.5 37.5

7 М1 25 Ртт=209 24.81 25.89 25.69 37 38 38 50.0 218.5 44.0

8 М1 25 Рог =335 20,39 21.50 20.71 35 35 35 50.0 218.5 44.0

9 М1 30 Ртт-254 25,57 25.58 24,29 50 50 50 44.0 218.5 50.0

10 М1 30 Рог =415 21.08 21.39 21.11 50 50 50 62.5 187.5 62.5

11 М2 10 | Ртт— 61 10.59 -1.00 5.76 20 0 10 56.0 212.5 44.0

12 М2 10 Рог =205 1.38 -9.00 -3.86 0 14 0 62.5 194.0 56.0

13 М2 15 Ргшп= 1 06 13.68 10.46 19.61 30 50 50 56.0 200.5 56.0

14 М2 15 Рог =280 8,71 1.97 7.92 15 0 13 62.5 194,0 56.0

15 М2 20 Ртт= 155 19.45 19.68 22.22 50 50 50 50.0 206.5 56.0

16 М2 20 Рог =390 10.60 9.77 9.82 38 35 37 50.0 212.5 50.0

17 М2 25 Ртт=198 27.23 26.00 27.97 50 50 50 50.0 225.0 37.5

18 М2 25 Рог =450 15.65 16.01 15.41 50 50 50 50.0 206.5 56.0

19 М2 30 Риш=240 43.36 25.00 38.12 32 30 30 44.0 212.5 56.0

20 М2 30 Рог =540 16,35 16.00 15.55 30 27 28 43.0 213,5 56.0

21 МЗ 10 Рпип= 69 9.14 -2.00 4.19 23 0 21 69.0 187.5 56.0

22 МЗ 10 Рог =185 5.69 -1.50 3.63 21 0 20 62.5 187.5 62.5

23 МЗ 15 Ртт=108 14.79 9.00 15,32 31 50 40 62,5 194,0 56.0

24 МЗ 15 Рог =250 10.51 3.87 9.43 22 0 22 50.0 206.5 56.0

25 МЗ 20 Ртт=145 17.81 18.70 24.04 30 50 50 25.0 231.5 56.0

26 МЗ 20 Рог =335 12.52 11.49 11.58 46 50 46 62.5 200.0 50.0

27 МЗ 25 Ртт=200 24.66 23.40 24.88 40 40 42 56.0 206.5 50.0

28 МЗ 25 Рог =435 15.47 15.64 15.40 32 31 32 62.5 187.5 62.5

29 МЗ 30 Ртт=244 23.06 23.80 20.36 40 39 39 37.5 237,5 37.5

30 МЗ 30 Рог =520 15.96 16.12 15.91 34 32 32 50.0 206.5 56.0

М1

Н мм Ррг/10 кПа

Глубина «апсиинт» те мме<м м

0 10м 16м 20м 29« Мм

Р/10 12 в 77 Я пь 41,5

Н1Е2 «2 яд? 15 3« 2\* 21.39

Рис.2 Номограммы зависимостей давления пригруза забоя и осадок земной

поверхности от глубины заложения тоннеля в различных типах грунтов: а), б) в песчаных грунтах; в), г) в смешанных грунтах

Для всех типов грунтов зависимости осадок земной поверхности от глубины заложения тоннеля аппроксимируются логарифмическими зависимостями, а величины активного пригруза забоя - линейными.

Для песчаных грунтов (М1) получены следующие формулы:

у=13,847 1п(х) + 3,8134 - осадки поверхности при Ртш; у=12,409Ьп(х) + 2,0785 - осадки поверхности при Ррг; у=4,6х + 2,48 - минимальное давление Рт1П;

у=7,2х + 5,3 - проектное давление Ррг.

- осадки поверхности при Ртш;

- осадки поверхности при

- минимальное давление Рп,,,,;

- проектное давление Ррт.

- осадки поверхности при Ртш;

- осадки поверхности при Ррт;

- минимальное давление Рт1П;

- проектное давление Ррт,

Для глинистых грунтов (М2):

у=17,59 1п(х)-0,8145 у=16,572Ьп(х) - 8,9174 у=4,5х+ 1,7 у=8,4х +12,1 Для смешанных грунтов (МЗ):

у=17,056 1п(х) - 1,8307 у=11,916Ьп(х)-2,2856 у=4,42х + 2,06 у=8,55х + 8,85 где X - глубина заложения тоннеля. С использованием трехмерных моделей проведены расчеты, имитирующие вычисления по плоской схеме. Для этого проходка тоннеля в пространственной постановке моделировалась следующим образом: грунт вынимался сразу на всем участке строительства, моделировалась осадка грунта в строительный зазор; активный пригруз на забой не задавался. Полученные результаты хорошо коррелируют с результатами, полученными по соответствующим плоским расчетам. Разница в значениях деформаций составляет в среднем 1,0 мм - 1,5 мм.

Одно из преимуществ пространственного моделирования - учет активного пригруза забоя - проиллюстрировано серией расчетов с избыточным давлением и расчетом при недостаточном давлении. На рис. 3 представлены общие перемещения в районе забоя при различных величинах активного пригруза. Задавалось несколько значений избыточного давления в различных грунтах на глубине 15 м от поверхности земли до шелыги свода. Максимальный выпор грунта на поверхности составил +7,2 мм в глинистых грунтах (Е=20 МПа; у=0,4; <р=18°; с=28 кПа; УсуХ=18 кН/м3; увл=21 кН/м3) при давлении 600 кПа.

В)

Рис. 3 Общие перемещения в грунтовом массиве при различных пригрузах забоя а) избыточном; б) минимальном; в) проектном

В четвертой главе выполнены расчеты осадок земной поверхности для реально существующих объектов.

Проведено тестирование разработанной методики на примере расчета деформаций земной поверхности при строительстве Лефортовского тоннеля в г. Москва. Результаты расчетов приведены на рис. 4. Наибольшее отличие результатов, полученных на основе разработанной методики, от результатов, полученных с использованием двухмерной постановки задачи, наблюдается на участках входа и выхода щита на поверхность.

Проведены прогнозные расчеты деформаций земной поверхности в процессе строительства эскалаторного тоннеля второго выхода станции «Маяковская» Московского метрополитена и первой очереди метрополитена в г. Уфа.

Максимальные вертикальные деформации при строительстве эскалаторного тоннеля составили -38 мм, а ширина мульды сдвижения на поверхности земли (до изолинии -5 мм) -110м (рис. 5).

Максимальные вертикальные деформации при строительстве метрополитена в г. Уфа составили -44,3 мм, ширина мульды сдвижения (до изолинии -5 мм) - 50 м.

Сравнение результатов расчетов в одних и тех же сечениях, полученных с использованием пространственных и плоских моделей, показало, что на горизонтальных участках тоннелей, сооружаемых щитами без активного пригруза забоя в необводненных грунтах (1-я очередь метрополитена в г.Уфа), результаты совпадают довольно хорошо (разница составляет от 0 до 3 мм). На участках наклонных тоннелей (второй выход станции «Маяковская»), а также тоннелей, сооружаемых при помощи щитов с активным пригрузом забоя в сложных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях (Лефортовский тоннель), отличие в результатах более существенно и составляет от 10 до 50 мм.

Таким образом, если при строительстве не используются современные щитовые комплексы с активным пригрузом забоя и тоннель расположен выше уровня грунтовых вод, то для предварительной оценки вполне достаточно проведения плоских расчетов ввиду их гораздо меньшей трудоемкости. Но одним из важнейших преимуществ пространственного моделирования является то, что оно позволяет получить данные о деформационном процессе на всех этапах строительства тоннеля. В любом сечении грунтового массива на любом этапе моделирования можно получить полную информацию о размерах деформационной зоны и распределении в ней деформаций, а также о напряженном состоянии грунтового массива и тоннельной обделки.

Рис.4 Осадки поверхности при строительстве Лефортовского тоннеля в г Москва:

а) геологический разрез по оси тоннеля; б) прогноз с использованием плоских моделей; в) прогноз с использованием пространственных моделей.

Рис. 5 Вертикальные деформации грунтового массива при строительстве эскалаторного тоннеля станции «Маяковская» Московского метрополитена а) I еометрическая схема, б) этап сооружения тоннеля методом нижнего уступа, в) общие перемещения в массиве во время проходки; г) вертикальные перемещения после проходки

Общие выводы

По результатам теоретических и экспериментальных исследований сделаны следующие выводы:

1. Разработана эффективная методика прогнозирования деформаций земной поверхности при строительстве подземных транспортных объектов различного назначения. Методика основана на МКЭ, реализованном в программном комплексе «Plaxis 3D Tunnel».

2. Методика позволяет в рамках единой математической модели учитывать такие технологические и геометрические факторы, как этапность при сооружении тоннеля, изменение инженерно-геологических и гидрогеологических условий по трассе тоннеля, угол наклона оси тоннеля к горизонту (эскалаторные тоннели), активный пригруз забоя (проходка щитами с активным пригрузом забоя), строительный зазор.

3. Разработанная методика позволяет проводить расчеты деформаций земной поверхности с использованием различных упруго-пластических моделей грунтов: Мора-Кулона и Упрочняющегося грунта.

4. На основе результатов проведенных исследований и их обработки с применением методов тренд-анализа получены формулы и построены номограммы, позволяющие определить пригруз забоя и осадки земной поверхности в зависимости от свойств грунтового массива и глубины заложения тоннеля, а также влияние величины пригруза забоя на деформацию земной поверхности.

5. Проведены поверочные расчеты деформаций земной поверхности при строительстве Лефортовского тоннеля в г. Москва. Результаты расчетов хорошо коррелируют с фактическими осадками, возникшими при строительстве.

6. Проведены расчеты параметров мульд оседания земной поверхности в процессе строительства эскалаторного тоннеля второго выхода станции «Маяковская» Московского метрополитена и первой очереди метрополитена в г. Уфа. При строительстве эскалаторного тоннеля максимальные вертикальные деформации составили -38 мм, а ширина мульды сдвижения на поверхности земли (до изолинии -5 мм) -110 м. Максимальные вертикальные деформации при строительстве метрополитена в г. Уфа составили -44,3 мм, ширина мульды сдвижения (до изолинии -5 мм) - 50 м. Результаты расчетов включены в Проекты наблюдательных станций для этих объектов, которые приняты к реализации при строительстве.

7. Сравнение результатов расчетов в одних и тех же сечениях, полученных с использованием пространственных и плоских моделей, показало, что на горизонтальных участках тоннелей, сооружаемых щитами без активного пригруза забоя (метрополитен в г.Уфа), результаты совпадают довольно хорошо (разница составляет от 0 до 3 мм). На участках наклонных тоннелей (эскалаторный тоннель на ст. «Маяковская» Московского метрополитена), а также тоннелей, сооружаемых при помощи щитов с активным пригрузом забоя (Лефортовский тоннель в г. Москва) в сложных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях, отличие в результатах более существенно и составляет от 10 до 50 мм.

Разработанная методика и построенные номограммы могут быть использованы при проектировании и строительстве новых ответственных подземных объектов в России и за рубежом.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. О прогнозировании деформаций земной поверхности при сооружении транспортных тоннелей в сложных инженерно-геологических условиях щитовым методом / М, Подземное пространство мира, 2004, № 1. С 25-27. Соавтор: Гарбер В.А.

2. К вопросу обеспечения безопасности строительства второго выхода станции «Маяковская» Московского метрополитена / М., Подземное пространство мира, 2004, № 2-3. С. 43-50. Соавторы: Гарбер В.А., Никоноров В.Б., Катко A.A.

3. Пространственное моделирование при строительстве транспортных тоннелей / М., Метро и тоннели, 2004, № 5. С. 46-48. Соавторы: Гарбер В.А., Кашко A.A.

4. О прогнозировании осадок земной поверхности при сооружении тоннелей на основе двухмерной постановки задачи / Прогрессивные конструктивно-технологические решения для тоннеле- и метростроения в России: Научные труды ОАО ЦНИИС. Вып. 221. - М, ОАО ЦНИИС, 2004, С. 138-150. Соавторы: Гарбер B.A., Кашко A.A., Лукин A.A.

5. Методика пространственного прогнозирования осадок земной поверхности с использованием метода конечных элементов при строительстве сложных подземных сооружений / Прогрессивные конструктивно-технологические решения для тоннеле- и метростроения в России: Научные труды ОАО ЦНИИС. Вып. 221. - М„ ОАО ЦНИИС, 2004, С. 151-163. Соавторы: Гарбер В.А., Кашко A.A.

6. Пространственная модель строительства наклонных тоннелей / Труды международной конференции (дополнительные материалы) «Проектирование, строительство и эксплуатация комплексов подземных сооружений» Россия, Екатеринбург, 18-20 мая 2004. Соавторы: Гарбер В.А., Кашко A.A.

7. Пространственное моделирование при исследовании процессов строительства транспортных тоннелей различного назначения / Материалы 8-го международного симпозиума «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях», сборник трудов, ч.П «Вопросы геомеханики и промышленной гидротехники, геоинформатика и охрана природных ресурсов», Россия, Белгород, 16-20 мая 2005. Соавторы: Гарбер В.А., Кашко A.A.

8. Panfilov D. The first turn of mini-metro in Moscow. Proc. of the IABSE Symposium, 22-24 September 2004, Shanghai, China.

Подписано в печать 25.08 2005. Формат 60 х 84 '/„. Объем 1,5 п.л. Тираж 80 экз. Заказ 24.

Отпечатано в типографии ОАО ЦНИИС. Лицензия ПЛД № 53-510 от 22.10.1999 г.

129329, Москва, Кольская 1 Тел.: (095) 180-94-65

!

ti

ft

г

Il

*

5520

РНБ Русский фонд

2006-4 12225

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1 Существующие методы сооружения подземных транспортных объектов.

1.2 Существующие типы механизированных щитов с активным пригрузом забоя.

1.3 Существующие методы прогнозирования осадок земной поверхности.

1.4 Существующие методы натурных измерений осадок земной поверхности.

1.5 Постановка задачи, цели исследования.

Глава 2 ПРОСТРАНСТВЕННАЯ МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

ОСАДОК ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ СООРУЖЕНИИ

ТОННЕЛЕЙ.

2.1 Построение геометрической схемы. 2.2 Задание граничных условий и действующих сил.

2.3 Моделирование грунтов.

2.4 Моделирование конструкций.

2.5 Моделирование контактных поверхностей.

2.6 Построение расчетной схемы.

2.7 Моделирование этапов проходки. 2.8 Моделирование технологических особенностей проходки.

2.9 Оптимизация расчетной схемы.

2.10 Построение плоских моделей.

2.11 Выводы.

Глава 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ИНЖЕНЕРНО

ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ДЕФОРМАЦИИ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ СООРУЖЕНИИ ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ.

3.1 Пространственные математические модели.

3.2 Тестовые расчеты (апробация методик расчета).

3.3 Исследование влияния инженерно-геологических и технологических факторов на деформации земной поверхности с использованием пространственных математических моделей.

3.4 Анализ результатов экспериментальных исследований.

3.5 Выводы.

Глава 4 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОСАДОК ЗЕМНОЙ

ПОВЕРХНОСТИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ПОДЗЕМНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ ОБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ.

4.1 Расчет деформаций земной поверхности при сооружении

Лефортовского тоннеля в г. Москва (оценка точности разработанной методики).

4.2 Расчет деформаций земной поверхности при сооружении эскалаторного тоннеля (наклонного хода) в процессе строительства второго выхода станции «Маяковская»

Московского метрополитена.

4.3 Расчет деформаций земной поверхности при строительстве первой очереди метрополитена в г. Уфа.

4.4 Выводы.

Актуальность темы.

Актуальность прогнозирования деформаций земной поверхности при сооружении подземных объектов транспортного назначения обусловлена увеличением объемов строительства в крупных мегаполисах, которое осуществляется в сложных инженерно-геологических и градостроительных условиях. Проведение работ в таких условиях требует обеспечения минимальных деформаций земной поверхности и грунтового массива с целью сохранности существующих объектов. Для предотвращения повреждений зданий, сооружений и коммуникаций, попадающих в зону влияния строительства, необходимо заранее прогнозировать возможные деформации грунтового массива.

Проблема приобретает еще большую актуальность в связи с тем, что в настоящее время при строительстве подземных объектов используются новейшие оборудование и технологии, учесть влияние которых на деформации грунтового массива с помощью традиционных методов прогнозирования не всегда представляется возможным. Неточные расчеты осадок земной поверхности могут привести к неоправданным экономическим затратам.

Прогнозирование осадок земной поверхности, возникающих при подземном строительстве, являлось предметом исследований многих специалистов. Однако практически все существующие методы основаны на двухмерной постановке задачи. В определенных случаях использование двухмерной постановки задачи вполне оправдано. Но довольно часто плоские модели недостаточно точно и полно отражают ситуацию, а во многих случаях они просто неприменимы. Появившиеся в последнее время подходы, основанные на трехмерной постановке задачи, не позволяют в полной мере отразить сложный пространственный характер технологий строительства.

Целью диссертационной работы является разработка методики прогнозирования деформаций грунтового массива, происходящих при сооружении подземных транспортных объектов, которая учитывала бы пространственный характер напряженно-деформированного состояния системы «сооружение - фунтовый массив», а также основные технологические, инженерно-геологические и гидрогеологические факторы, определяющие процесс строительства.

А Задачи:

- на основе анализа современного состояния вопроса определить основные технологические, инженерно-геологические, гидрогеологические и конструктивные параметры, не учитываемые при двухмерной постановке задачи;

- провести тестовые расчеты на примере строительства Лефортовского транспортного тоннеля в г. Москва;

- установить с использованием разработанной методики зависимость параметров мульды сдвижения земной поверхности, образующейся при проходке Л тоннеля большого диаметра, от инженерно-геологических условий строительства, глубины заложения тоннеля и величины активного пригруза забоя;

- определить на основе разработанного подхода зависимость величин проектного и минимального давлений активного пригруза забоя при проходке тоннеля большого диаметра от инженерно-геологических условий и глубины заложения тоннеля;

- исследовать с помощью новой методики процесс деформации грунтового массива при сооружении эскалаторного тоннеля с учетом инженерногеологических факторов и технологии строительства;

- внедрить разработанную методику в проектирование конкретных объектов подземного строительства.

Методы исследований. Л

Методика прогнозирования осадок земной поверхности основана на пространственных математических моделях. В теоретических исследованиях при

4 менено математическое моделирование с использованием метода конечных элементов (МКЭ), реализованного с помощью программного комплекса «Plaxis 3D Tunnel». Поведение грунтового массива моделируется на основе упругопластических моделей Мора-Кулона и Упрочняющегося грунта. Результаты численных экспериментов обработаны с использованием метода тренд-анализа.

Научная новизна.

- разработана новая пространственная методика прогнозирования деформаций земной поверхности при сооружении транспортных тоннелей различного назначения, позволяющая в рамках единой математической модели учесть этапность строительства, изменение инженерно-геологических и гидрогеологических условий по трассе тоннеля, угол наклона оси тоннеля к горизонту (эскалаторные тоннели), активный пригруз забоя (проходка щитами с активным пригрузом забоя), строительный зазор;

- с использованием пространственных моделей выявлены зависимости параметров мульды сдвижения земной поверхности от глубины заложения, типов грунтов и величины пригруза забоя при сооружении тоннелей большого диаметра в обводненных грунтах щитами с активным пригрузом забоя;

- на пространственных моделях проведены исследования влияния свойств грунтов и глубины заложения на величину активного пригруза забоя при сооружении тоннелей большого диаметра в обводненных грунтах щитами с активным пригрузом забоя;

- впервые в отечественной практике в пространственной постановке исследован процесс деформации грунтового массива при сооружении эскалаторного тоннеля с учетом технологии строительства.

Практическая ценность работы.

Разработанная методика расширяет возможности прогнозирования деформаций грунтового массива при строительстве подземных транспортных объектов.

Результаты, полученные с использованием разработанной методики, позволяют с достаточной для практических целей точностью прогнозировать ве-* личины и характер мульды сдвижения земной поверхности при сооружении транспортных тоннелей.

Прогнозы, выполненные на основе данной методики, могут быть включены в Проекты наблюдательных станций, входящих в состав Проектов промышленной безопасности, являющихся составной частью Проекта организации строительства (ПОС) и предназначенных для обеспечения безопасности существующих сооружений в процессе строительства новых подземных объектов.

Полученные номограммы позволяют на стадии предварительного проектирования оценить деформации фунтового массива, а также величины проектного и минимального давлений пригруза забоя при строительстве транспортных тоннелей большого диаметра.

Достоверность полученных результатов обоснована:

- учетом требований действующих нормативных документов;

- строгостью исходных предпосылок применяемых методов исследований;

- использованием опыта и разработок ведущих отечественных и иностранных фирм в исследуемой области;

- тестовыми расчетами деформаций грунтового массива при строительстве Лефортовского тоннеля в г. Москва и станции «Маяковская» Московского метрополитена, подтвержденными натурными измерениями;

- достаточной для практических целей сходимостью полученных расчетных значений с данными натурных наблюдений.

Реализация результатов.

Результаты диссертационной работы включены в Проекты наблюдательных станций, принятых Заказчиками, на выполнение мониторинга состояния грунтового массива, зданий и коммуникаций, попадающих в зону влияния строительства второго выхода станции метро «Маяковская» Московского метрополитена и первой очереди строительства метрополитена в г. Уфа.

Апробация работы.

Результаты исследований и основные научные положения диссертационной работы доложены:

- на заседаниях Секции «Тоннели и метрополитены» Ученого совета ОАО 3

ЦНИИС в 2002-2005 гг;

- на международной конференции «Проектирование, строительство и эксплуатация комплексов подземных сооружений», Россия, г. Екатеринбург, 18-20 мая 2004г.

- на международном симпозиуме "Metropolitan Habitats and Infrastructure", Shanghai, China. September 22-24, 2004r.

Публикации.

Основное содержание работы опубликовано в восьми печатных работах.

Объем работы.

Диссертация содержит 149 стр., 71 иллюстрацию, 16 таблиц и включает введение, 4 главы и заключение, а также список использованных источников из 106 наименований.

4.4 Выводы

1. Проведена апробация разработанной методики на примере расчета деформаций земной поверхности при строительстве Лефортовского тоннеля в г. Москва. Результаты расчетов, полученные с использованием как пространственных, так и плоских моделей, хорошо коррелируют с фактическими осадками, возникшими при строительстве.

2. С целью отработки методики проведены расчеты деформаций земной поверхности с использованием различных нелинейных моделей грунтов: модели Мора-Кулона и модели Упрочняющегося грунта.

3. Проведены прогнозные расчеты параметров мульд оседания земной поверхности в процессе строительства эскалаторного тоннеля второго выхода станции «Маяковская» Московского метрополитена и первой очереди метрополитена в г. Уфа. При строительстве эскалаторного тоннеля максимальные вертикальные деформации составили -93,2 мм, а ширина мульды сдвижения на поверхности земли (до изолинии -5 мм) - 150 м. Максимальные вертикальные деформации при строительстве метрополитена в г. Уфа составили -44,3 мм, ширина мульды сдвижения (до изолинии -5 мм) - 50 м.

4. Сравнение результатов расчетов в одних и тех же сечениях, полученных с использованием пространственных и плоских моделей, показало, что на горизонтальных участках тоннелей, сооружаемых щитами без активного пригруза забоя в необводненных грунтах (1-я очередь метрополитена в г. Уфа), результаты совпадают довольно хорошо (разница составляет от 0 до 3 мм). На участках наклонных тоннелей (эскалаторный тоннель второго выхода станции «Маяковская» Московского метрополитена), а также тоннелей, сооружаемых при помощи щитов с активным пригрузом забоя в сложных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях (Лефортовский тоннель в г. Москва), отличие в результатах более существенно и составляет от 10 до 50 мм. Это объясняется пространственным характером геометрических, инженерно-геологических и технологических факторов.

Таким образом, если при строительстве не используются современные щитовые машины с активным пригрузом забоя и тоннель расположен выше уровня фунтовых вод, то для предварительной оценки вполне достаточно проведения плоских расчетов ввиду их гораздо меньшей трудоемкости. Но одним из важнейших преимуществ пространственного моделирования является то, что оно позволяет получить данные о деформационном процессе на всех этапах строительства тоннеля. В любом сечении фунтового массива на любом этапе моделирования можно получить полную информацию о размерах деформационной зоны и распределении в ней деформаций, а также о напряженном состоянии фунтового массива и тоннельной обделки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам проведенных теоретических и экспериментальных исследований могут быть сделаны следующие выводы:

1. Разработана эффективная методика прогнозирования деформаций земной поверхности при строительстве подземных транспортных объектов различного назначения. Методика основана на МКЭ, реализованном в программном комплексе «Plaxis 3D Tunnel».

2. Методика позволяет в рамках единой математической модели учитывать такие технологические и геометрические факторы, как этапность при сооружении тоннеля, изменение инженерно-геологических и гидрогеологических условий по трассе тоннеля, угол наклона оси тоннеля к горизонту (эскалаторные тоннели), активный пригруз забоя (проходка щитами с активным пригрузом забоя), строительный зазор.

3. Разработанная методика позволяет проводить расчеты деформаций земной поверхности с использованием различных упруго-пластических моделей грунтов: Мора-Кулона и Упрочняющегося грунта.

4. На основе результатов проведенных исследований и их обработки с применением методов тренд-анализа получены формулы и построены номограммы, позволяющие определить пригруз забоя и осадки земной поверхности в зависимости от свойств грунтового массива и глубины заложения тоннеля, а также влияние величины пригруза забоя на деформацию земной поверхности.

5. Проведены поверочные расчеты деформаций земной поверхности при строительстве Лефортовского тоннеля в г. Москва. Результаты расчетов хорошо коррелируют с фактическими осадками, возникшими при строительстве.

6. Проведены расчеты параметров мульд оседания земной поверхности в процессе строительства эскалаторного тоннеля второго выхода станции «Маяковская» Московского метрополитена и первой очереди метрополитена в г. Уфа. При строительстве эскалаторного тоннеля максимальные вертикальные деформации составили -38 мм, а ширина мульды сдвижения на поверхности земли (до изолинии -5 мм) -110 м. Максимальные вертикальные деформации при строительстве метрополитена в г. Уфа составили -44,3 мм, ширина мульды сдвижения (до изолинии -5 мм) - 50 м. Результаты расчетов включены в Проекты наблюдательных станций для этих объектов, которые приняты к реализации при строительстве.

7. Сравнение результатов расчетов в одних и тех же сечениях, полученных с использованием пространственных и плоских моделей, показало, что на горизонтальных участках тоннелей, сооружаемых щитами без активного пригруза забоя (метрополитен в г.Уфа), результаты совпадают довольно хорошо (разница составляет от 0 до 3 мм). На участках наклонных тоннелей (эскалаторный тоннель на ст. «Маяковская» Московского метрополитена), а также тоннелей, сооружаемых при помощи щитов с активным пригрузом забоя (Лефортовский тоннель в г. Москва) в сложных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях, отличие в результатах более существенно и составляет от 10 до 50 мм.

Разработанная методика и построенные номограммы могут быть использованы при проектировании и строительстве новых ответственных подземных объектов в России и за рубежом.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. О прогнозировании деформаций земной поверхности при сооружении транспортных тоннелей в сложных инженерно-геологических условиях щитовым методом / М., Подземное пространство мира, 2004, № 1. С. 25-27. Соавтор: Гарбер В. А.

2. К вопросу обеспечения безопасности строительства второго выхода станции «Маяковская» Московского метрополитена / М., Подземное пространство мира, 2004, № 2-3. С. 43-50. Соавторы: Гарбер В.А., Никоноров В.Б., Каш-ко А. А.

3. Пространственное моделирование при строительстве транспортных тоннелей / М., Метро и тоннели, 2004, № 5. С. 46-48. Соавторы: Гарбер В.А., Кашко А.А.

4. О прогнозировании осадок земной поверхности при сооружении тоннелей на основе двухмерной постановки задачи / Прогрессивные конструктивно-технологические решения для тоннеле- и метростроения в России: Научные труды ОАО ЦНИИС. Вып. 221. - М., ОАО ЦНИИС, 2004, С. 138-150. Соавторы: Гарбер В.А., Кашко А.А., Лукин А.А.

5. Методика пространственного прогнозирования осадок земной поверхности с использованием метода конечных элементов при строительстве сложных подземных сооружений / Прогрессивные конструктивно-технологические решения для тоннеле- и метростроения в России: Научные труды ОАО ЦНИИС. Вып. 221. - М., ОАО ЦНИИС, 2004, С. 151-163. Соавторы: Гарбер В. А., Кашко А.А.

6. Пространственная модель строительства наклонных тоннелей / Труды международной конференции (дополнительные материалы) «Проектирование, строительство и эксплуатация комплексов подземных сооружений» Россия, Екатеринбург, 18-20 мая 2004. Соавторы: Гарбер В.А., Кашко А.А.

7. Пространственное моделирование при исследовании процессов строительства транспортных тоннелей различного назначения / Материалы 8-го международного симпозиума «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях», сборник трудов, ч.П «Вопросы геомеханики и промышленной гидротехники, геоинформатика и охрана природных ресурсов», Россия, Белгород, 16-20 мая 2005. Соавторы: Гарбер В.А., Кашко А.А.

8. Panfilov D. The first turn of mini-metro in Moscow. Proc. of the IABSE Symposium, 22-24 September 2004, Shanghai, China. ш

1. Александров А.В., Потапов В.Д., Державин Б.П. Сопротивление материалов. -М.: Высш. шк., 1995. 560с.: ил.

2. Амусин Б.З., Фадеев А.Б. Метод конечных элементов при решении задач горной геомеханики. М.: Недра, 1975

3. Арутюнян Н.Х., Зевин А.А. Расчет строительных конструкций с учетом ползучести. М.: Стройиздат, 1988. - 256с.

4. Ашмарин И.П., Васильев Н.Н., Амбросов В.А. Быстрые методы статистической обработки и планирование экспериментов. Ленинград.: Издательство Ленинградского университета, 1971, 78с.

5. Ауэрбах В.М. "Какой шит нужен Москве?" / ППМ, 1995, №2. С. 44-47;

6. Ауэрбах В.М. Сравнительный анализ способов активного пригруза забоя в щитах / Метро, №1,1999. стр. 18-22

7. Белова М.А. "Мероприятия по реконструкции станции «Маяковская»" / Метро и тоннели, 2003, №5. С. 16-19

8. Бреббия К. и др. Метод граничных элементов: Пер. с англ. / Бреббия К., Теллес Ж., Вроубел Л. М.: Мир, 1987. - 524с., ил.

9. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений. -М.: Недра, 1994. 384с.

10. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений в примерах и задачах: Учебное пособие для вузов. М.: Недра, 1989,270с.: ил.

11. Булычев Н.С. Теория расчета конструкций подземных сооружений /ППМ, 1994, №3-4. С.43-44

12. Булычев Н.С. Развитие теории и методов расчета подземных сооружений. Труды Международной научно-практической конференции «Тоннельное строительство России и стран СНГ в начале века: опыт и перспективы». Россия, Москва, 28-31 окт. 2002. с. 356-361.

13. Бурчаков Ю.И., Гнедин В.Е., Денисов В.М. Строительная механика: Учеб. пособие для студентов вузов. М.: Высш. школа, 1983 - 255с., ил.

14. Валиев А.Г., Власов С.Н., Самойлов В.П. Современные щитовые машины с активным пригрузом забоя для проходки тоннелей в сложных инженерно-геологических условиях. Справочное издание. М.: ТА Инжиниринг, 2003.-70с.

15. Гарбер В.А. Научные основы проектирования тоннельных конструкций с учетом технологии их сооружения. М.: НИЦ ТМ ОАО ЦНИИС, 1996. -2 т.

16. Гарбер В.А. Метрополитен. Долговечность тоннельных конструкций в условиях эксплуатации и городского строительства. М.: НИЦ ТМ ОАО ЦНИИС, 1998. - 172с.

17. Гениев Г.А. "Практический способ определения перемещений земной поверхности и напряженного состояния грунтов, вызванных подземными выработками", "Строительная механика и расчет сооружений", №3,1977

18. ГОСТ 12248 96 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости.

19. Дорман Я.А. Искусственное замораживание грунтов при строительстве метрополитенов. М., Транспорт, 1971, 272с.

20. Зарецкий Ю.К., Карабаев М.И. Расчет оптимальной величины пригруза забоя при проходке тоннелей ТПМК / Метро и тоннели, 2004, №2. С.40-43.

21. Зенкевич О., Чанг И. Метод конечных элементов в теории сооружений и в механике сплошных сред. М.: Недра, 1974.

22. Зурнаджи В.А., Николаев В.В. Механика грунтов, основания и фундаменты. М. Высшая школа, 1967,416с.

23. Инструкция по наблюдениям за сдвижениями земной поверхности и расположенными на ней объектами при строительстве в Москве подземных сооружений, ИПКОН РАН, М., 1997.

24. Иофис М.А. Научные основы управления деформационными и дегазационными процессами при разработке полезных ископаемых / ИПКОН АН СССР, Москва, 1984.

25. Калиничев В.П. Метрополитены. М.: Транспорт, 1988. - 280 с.

26. Кацауров И.Н. Механика горных пород. М., Недра, 1981. - 166с.

27. Костерин Э.В. Основания и фундаменты. Учебник для автомобильно-дорожных вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп., М., Высшая школа, 1978. 375 с. с ил.

28. Кузьменко И.А. Расчет осадки земной поверхности при строительстве тоннелей метрополитенов в песках щитовым способом / Московский институт инженеров ж.-д. транспорта, М., 1987

29. Лиманов Ю.А. Метрополитены. М.: «Транспорт», 1971. - 359с.

30. Лисенков А.Н., Никитина Е.П., Оганян Т.Г. Непараметрические методы анализа многофакторных экспериментов. Москва, 1976

31. Лушников А. "Деформации массива в несвязных грунтах"/ Метрост-рой, 1990, №5. С.20-21

32. Маджид Э.В. Напряженно-деформированное состояние призабойной зоны тоннеля, закрепленной фибергласовыми элементами / ППМ, 2004, № 2-3. С.18-21.

33. Мазеин С.В., Соломатин Ю.Е. Активный пригруз забоя. Большие миксщиты «Херренкнехт» в Москве / Метро-Инвест, 2004, №4. С. 18-22.

34. Макаревич Г.В. Щиты с грунто- и гидропригрузом. Преимущества и недостатки работы на ТПМК с различными пригрузами забоя / Метро и тоннели, 2004, №1. С.22-25.

35. Макаров О.Н., Меркин В.Е. Транспортные тоннели и метрополитены. Техника и технология строительства: состояние и перспективы. М.: ТИМР, 1991.-174с.

36. Маковский Л.В. Проектирование автодорожных и городских тоннелей: Учеб. для вузов. М.: Транспорт, 1993. 352с.

37. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: «Машиностроение». 1968.-400с.

38. Малоян Э. Устойчивость забоя при проходке щитом с бентонитовым пригрузом/ Метрострой, 1990, №4. С. 7-8

39. МГСН 2.07 99 Московские городские строительные нормы. Основания, фундаменты и подземные сооружения. М., 1998

40. Меркин В.Е., Маковский Л.В. Прогрессивный опыт и тенденции развития современного тоннелестроения. М.: ТИМР, 1997. 192с.

41. Меркин В.Е. Мониторинг состояния конструкций и окружающей среды при строительстве Лефортовского тоннеля / Метро и тоннели, 2004, №5. С.49-51.

42. Программный комплекс Plaxis. Руководство пользователя, версия 8,2002.

43. Протосеня А.Г., Деменков П.А., Лебедев М.О. Пространственное моделирование при проектировании подземных сооружений метрополитенов / Международный симпозиум «Российское и мировое тоннелестроение взгляд в будущее», Москва, 6-7 апреля 2005г. - с. 67-70.

44. Проценко А., Ауэрбах В., Савранский Б. Методика упруго-пластического расчета деформаций земной поверхности при проходке / Метро-строй, 1989, №2. С. 21-22

45. Проценко А., Савранский Б. Учет физико-механических свойств горных пород в стержневых моделях при их взаимодействии с подземными сооружениями / Метрострой, 1988, №6. С.16-17

46. Расчет упругопластических систем. Программа «РУПС-02» для ПЭВМ, ЦНИИС

47. Рекомендации по обследованию и мониторингу технического состояния эксплуатируемых зданий, расположенных вблизи нового строительства или реконструкции. Правительство Москвы, Москомархитектура. М., 1998;

48. Рекомендации по уменьшению осадок поверхности при сооружении перегонных тоннелей метрополитена мелкого заложения в неустойчивых грунтах, ЦНИИС, 1987.

49. Руководство по оценке и предотвращению аварийных деформаций зданий и сооружений при строительстве объектов метрополитена. АО Корпорация "Трансстрой", НИЦ "Тоннели и метрополитены", М. 1993

50. Руководство по проектированию оснований зданий и сооружений. М., Стройиздат, 1978. 375 с.

51. Семенюк В.В. Множественный регрессионный анализ в задачах геомеханики / Труды международной конференции «Проектирование, строительство и эксплуатация комплексов подземных сооружений». Россия, Екатеринбург, 18-20 мая 2004.

52. СНиП 32-02-2003 «Метрополитены»

53. Снитко Н.К. Статическое и динамическое давление грунтов и расчет подпорных стенок. Госстройиздат, Ленинградское отд. Ленинград, 1963, 296с.

54. Сорокин Н.А. "Сооружение второго выхода ст. «Маяковская» " / Метро и тоннели, 2003, №5. С. 19-20

55. Справочник инженера-тоннельщика / Богомолов Г.М., Голицынский Д.М., Сеславинский С.И. и др. Под редакцией Меркина В.Е., Власова С.Н., Макарова О.Н. М.: Транспорт, 1993. - 389с.

56. СП 32-105-2004 «Метрополитены»

57. СП 32-106-2004 «Метрополитены. Дополнительные устройства и сооружения»

58. Справочник по математическим методам в геологии / Родионов Д.А., Коган Р.И., Голубева В.А. и др. М.: Недра, 1987. - 335 с. ил.

59. Строительство тоннелей и метрополитенов / Голицынский Д.М., Фролов Ю.С., Кулагин Н.И. и др.; Под ред. Голицынского Д.М. М.: Транспорт, 1989. -319 с.

60. Тоннели и метрополитены: Учебник для вузов. В.Г. Храпов, Е.А. Де-мешко, С.Н. Наумов и др. Под ред. В.Г. Храпова. М.: Транспорт, 1989. 383с.

61. Турчанинов С.А., Иофис М.А., Каспарьян Э.В. Основы механики горных пород. JL: Недра, 1989. - 488с.

62. Уоллис Ш. Миксощиты идут по слабым грунтам / Дайджест зарубежной информации. 1994. Вып. 4 (Приложение к журналу "Подземное пространство мира")

63. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. М.: Недра, 1987.-224с.

64. Фролов Ю.С., Голицынский Д.М., Ледяев А.П. Метрополитены. М.: «Желдориздат», 2001. - 528 с.

65. Фролов Ю.С., Хуцкий В.П. Сдвижение земной поверхности при сооружении пересадочных узлов метрополитена в Санкт-Петербурге / Подземное пространство мира, 2001, №5-6, с.46-49

66. Христич В.К., Киреев Ю.В. Эскалаторные тоннели метрополитенов: рациональное использование / Метро и тоннели, 2004, №5. С.26-29.

67. Хуцкий В.П. Методика прогноза оседаний и деформаций земной поверхности при сооружении тоннелей метрополитена / Сборник научных трудов ОАО «ВНИИгалургии», С-Пб, т. 1, 2001. С. 65-79.

68. Чеботаев В.В. Моделирование процесса сооружения тоннелей методом конечных элементов / Прогрессивные конструктивно-технологические решения для тоннеле- и метростроения в России. Научные труды ОАО ЦНИИС. Вып. 221.-М., ОАО ЦНИИС, 2004, с. 164

69. Чеботаев В.В., Никоноров В.Б., Щекудов Е.В. Прогнозирование деформаций грунтового массива, зданий и сооружений при проходке серебряно-борский тоннелей / Метро и тоннели, 2005, №2. С.34-35.

70. Шапошников Н., Ожерельев В., Мартынов А., Гульбе В., Вирин JI. Программный комплекс для расчета тоннельных конструкций / Метрострой, 1988, №4. С.9-10

71. Шахтное и подземное строительство: Учеб. для вузов. 3-е изд., пе-рераб. и доп.: В 2 т. / Б.А. Картозия, Б.И. Федунец, М.Н. Шуплик и др. - М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2003.

72. Юфин С.А., Циммерманн Т. Численное моделирование в подземном строительстве. Современные требования и возможности / Метро и тоннели, 2005, №2. С.36-38.

73. Яцков Б.И., Синицкий Г.М., Кутузов Б.Н., Максимова В.Н., Меркин В.Е., Федунец Б.И. "Лефортовские тоннели. Как строить: открытым или закрытым способом?" / Метро и тоннели, 2001, №4. С. 6-8;

74. Яровой Ю.И. Разработка методики прогноза деформаций земной поверхности и зданий при проходке тоннелей метрополитенов в элювиальныхгрунтах Урала / Метро. 1999. №1. С. 23-27

75. Achermann М. New buildings influenced by existing subway tunnels. Proc. of the IABSE Symposium, 22-24 September, Shanghai 2004, China

76. Abu-Krisha A. New 2D simulation of TBM tunnelling and application on El-Azhar road tunnels. Proc. of the 28th ITA-AITES World Tunnel Congress, 2-8 March 2002, Sydney Australia

77. Chapman D.N., Rogers C.D.F. & Hunt D.V.L. Investigating the settlement1.above closely spaced multiple tunnel constructions in soft ground / Proc. of the ITA

78. World Tunnel Congress 2003, 12-17 April 2003, Amsterdam, Netherlands

79. Duffaut P., Piraud J. Evolution of ideas on tunnel stability during the twentieth century three milestones from passive timber support to face reinforcement / Proc. of the ITA World Tunnel Congress 2003, 12-17 April 2003, Amsterdam, Netherlands

80. Egger P. Tunnel construction in Stuttgart: problems of settlements and swelling rock. Int. Symposium of Technical Committee TC 28: Underground construction in soft ground, 1996, London: 203-208;

81. Hefhy A.M., Tan W.L., Ranjith P., Sharma J., Zhao J. Numerical analysis for umbrella arch method in shallow large scale excavation in weak rock. Proc. of the 30th ITA-AITES World Tunnel Congress, 22-27 May 2004, Singapore

82. Herrenknecht M., Rehm U. Developments of Mixshields and Hard-Rock TBM / Proc. of the ITA World Tunnel Congress 2003, 12-17 April 2003, Amsterdam, NetherlandsЦ

83. Ito Т., Akagi W., Ito F., Nakahara H., Horii H. New quantitative evaluation method of the support patterns for tunnel of large cross section considering block falling. Proc. of the 28th ITA-AITES World Tunnel Congress, 2-8 March 2002, Sydney Australia

84. Kamimura M., Sugiyama Т., Ishikava S., Yoneda H., Nakagava K. Discussion on the behaviour of parallel tunnel with a small clearance. Proc. of the 28th ITA-AITES World Tunnel Congress, 2-8 March 2002, Sydney Australia

85. Kasper Т., Meschke G. Three-dimensional finite element simulations of hydroshield tunneling / Proc. of the ITA World Tunnel Congress 2003, 12-17 April 2003, Amsterdam, Netherlands

86. Koronakis N., Kontothanassis P., Kazilis N., Gikas N. Stabilization measures for shallows tunnels with ongoing translational movements due to slope instability. Proc. of the 30th ITA-AITES World Tunnel Congress, 22-27 May 2004, Singai pore

87. Liakos A.L., Nasri V., Jafari M.R. Effect of soil consolidation on soil-lining interaction in tunnels / Proc. of the ITA World Tunnel Congress 2003, 12-17 April 2003, Amsterdam, Netherlands

88. Mortier H., Renault F., Hintz S. Comparison between two tunnel face stability calculation methods / Proc. of the ITA World Tunnel Congress 2003, 12-17 April 2003, Amsterdam, Netherlands

89. Medina L., Melis M. A numerical analysis of lining behaviour during shield tunnelling. Proc. of the 28th ITA-AITES World Tunnel Congress, 2-8 March 2002, Sydney Australia

90. Panet M., Guenot A., 1982. Analysis of convergence behind the face of a tunnel. Proc. of Int. Symp. Tunnelling'82, IMM. London: 197-204;

91. Peters R., Broere W. Numerical investigation into the face stability of a double-o-tube TBM. Proc. of the 28th ITA-AITES World Tunnel Congress, 2-8 March 2002, Sydney Australia

92. Tang S.K., Tsen C.N. & Yang K.S. Numerical analysis of ground deformation in tunneling. Proc. of Int. Symp. "Beyond 2000 in computational Geotechnics /Amsterdam / 18-20 March 1999: 153-161;4i

93. Vermeer P.A., Brinkgreve R.B.J. Plaxis finite element Code for soil and rock analyses, A.A. Balkema / Rotterdam / Brookfield Version 6,1995;

94. Yufin S.A. & O.K. Postolskaya 2000. Rock structure stability as viewed from experience of 3D modeling. In J. Girard, M. Liebman, Ch. Breeds & T. Doe (eds/- Pacific rocks 2000: Rock around the Rim. Rotterdam: Balkema, pp 1059-1063.

95. ZJSOIL.PC 2003 User Manual. Zace Services Ltd Report 1985 2003. Lausanne: Elmepress International, http://www.zace.comЦ