Geum.ru
   Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по геологии-минералогии

Научно-методические основы численного прогноза деформирования грунтовых оснований

Автореферат докторской диссертации по геологии-минералогии

  СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА  
 Страницы: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
 

Строкова Людмила Александровна

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

ЧИСЛЕННОГО ПРОГНОЗА ДЕФОРМИРОВАНИЯ

ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИЙ

25.00.08 - инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора геолого-минералогических наук

Томск - 2011


Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Научный

консультант

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Шварцев Степан Львович

Официальные

оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Пендин Вадим Владимирович

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Ольховатенко Валентин Егорович

доктор геолого-минералогических наук

Кусковский Виктор Семенович

Ведущая

организация:а

Сибирский государственный университет путей

сообщения, г. Новосибирск

Защита состоится 5 декабря 2011 г. в 9.00 на заседании диссертационного совета Д 003.022.01 при Институте земной коры Сибирского отделения РАН; 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 128.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института земной коры Сибирского отделения РАН.

Отзывы об автореферате в 2-х экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по указанному адресу ученому секретарю совета к. г.-м. н. Людмиле Павловне Алексеевой, тел. (3952) 422-777, факс (3952) 42-69-00, 42-70-00, e-mail:

Автореферат разослан асентября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета Д 003.022.01 к. г.-м. н. Л.П. Алексеева


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Исследование поведения грунта как сложной природной среды, составление точного расчетного прогноза его работы в основании инженерного сооружении является одним из важнейших звеньев безопасного строительства не только вновь возводимого сооружения, но обеспечения безопасности окружающей застройки и коммуникаций. Увеличение этажности зданий и сооружений, повышение плотности городской застройки, активное освоение подземного пространства, ставит задачу совершенствования технологии расчета грунтовых оснований на базе использования сложных нелинейных моделей поведения грунта специализированных геотехнических комплексов.

Актуальность диссертационной работы вытекает из сложившегося противоречия между широким ассортиментом программных продуктов для расчетов напряженно-деформируемого состояния системы грунтовый массивЦинженерное сооружение, ростом их использования в инженерной практике, их привлекательности с точки зрения точности, скорости расчета, притягательности для глаз компьютерной графики, с одной стороны, и отсутствием теоретических исследований, нормативов, регламентов процесса разработки цифровых расчетных моделей - с другой. Данное противоречие преодолевается развитием методологического обеспечения процесса создания расчетных моделей.

Целью диссертационной работы является научное обоснование технологии создания цифровых расчетных моделей грунтов и разработка практических рекомендаций по их применению для прогноза деформаций оснований.

Для достижения цели были решены следующие основные задачи:

  1. разработка основ и определение принципиальной технологической схемы инженерно-геологического изучения и численного прогноза деформирования грунтовых оснований;
  2. анализ источников и методов исследования неопределенностей при изучении поведения пород при взаимодействиис инженерным сооружением и создании расчетных схем;
  3. структурирование информации об областях применения уравнений поведения грунтов при нагружении в расчетах по предельным состояниям оснований зданий и сооружений;
  4. систематизация методик определения основных и дополнительных параметров физико-механических свойств грунтов, установление их расчетных значений для оценки деформаций оснований при помощи нелинейных расчетных моделей специализированных геотехнических комплексов;
  5. систематизация методов проверки создаваемой цифровой расчетной модели и оценки ее адекватности реальному поведению.

Объектом исследования являются природно-технические системы элементарного и локального уровней в городах Мюнхен и Кемерово. Выбор модельных территориальных объектов исследования обусловлен относительно хорошей изученностью свойств геологической среды, наличием данных технического мониторинга за деформациями оснований и сооружений, с вытекающей отсюда возможностью объективного анализа и прогноза процессов деформирования грунтов с учетом взаимодействия с инженерными сооружениями.

Предметом исследования является процесс разработки цифровых расчетных моделей грунтовых оснований для оценки их деформаций при использовании специализированных геотехнических программ и совершенствование технологии разработки таких моделей.

Методы исследования: системно-функциональный анализ; теория нечетких множеств; теория вероятностей и математическая статистика; теория надежности; математическое моделирование методом конечных элементов (МКЭ). Оценка деформируемости грунтов проводилась в ходе компрессионных, трехосных К0-консолидации и полевых испытаний дилатометром. При обработке, анализе и интерпретации данных наблюдений использовались программы MS Excel, Deductor и другие.

ичный вклад автора. Диссертация выполнялась на кафедре гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии ТПУ во время обучения в докторантуре. В основу диссертации положены материалы, полученные лично автором в лабораторных исследованиях, при их обработке и моделировании во время стажировки в Техническом университете города Мюнхена. Лично автором были проведены и обработаны результаты около 300 определений классификационных показателей по 30 скважинам, 100 трехосных испытаний, 40 испытаний методом одноплоскостного среза грунтов, 12 испытаний методом кольцевого среза; выполнена разработка около 200 цифровых расчетных моделей.

Конкретными результатами, содержащимися в работе и полученными лично автором, являются:

  1. Принципиальная технологическая схема создания цифровой расчетной модели, начинающаяся с инженерно-геологического изучения объекта и заканчивающаяся численным прогнозом деформирования грунтовых оснований.
  2. Классификация определяющих уравнений для грунтов при решении геотехнических задач, уточнение руководящих положений по отбору моделей для расчета.
  3. Результаты специальных исследований механических характеристик грунтов для нелинейных методов расчета деформаций грунтовых оснований при помощи специализированного геотехнического комплекса.
  4. Методики определения, калибровки, проверки расчетных параметров физико-механических свойств грунтов.
  5. Процедура оценки чувствительности выходных параметров расчетных моделей (величины деформаций, перемещений и напряжений) к изменению входных параметров (показателей физико-механических свойств грунтов).
  6. Результаты численного прогноза деформирования грунтовых оснований модельных территориальных объектов.

Научная новизна работы состоит в следующем.

  1. Постановка новой научной проблемы - методологическое обеспечение процесса создания цифровых расчетных моделей для численного прогноза деформаций грунтовых оснований. Исследование и научное обоснование процедур процесса создания цифровых расчетных моделей.
  2. Впервые разработана классификация определяющих уравнений грунтов при помощи деревьев решений и рекомендованы руководящие положения по отбору моделей поведения грунтов при нагружении для расчета деформаций оснований сооружений.
  3. С новых позицийаа выявлены и описаны методы определения и назначения параметров модели, конкретизирована процедура калибровки параметров деформируемости грунтов.
  4. Предложены процедуры тестирования цифровых расчетных моделей, например, анализ чувствительности выходных параметров расчетных моделей к изменению входных параметров на примере расчета осадок и перемещений подпорных стен.
  5. Впервые использован разведочный анализ данных мониторинга для прогнозирования деформаций поверхности, связанной с проходкой туннелей.

Достоверность научных положений, выводов и практических рекомендаций подтверждена теоретическими выкладками, совпадением численных результатов с решениями, полученными аналитически и результатами натурных наблюдений. Достоверность экспериментальных данных обеспечена использованием современных приборов (трехосных, компрессионных, сдвиговых) и методик проведения исследований (ГОСТ, DIN, CEN, ISO) в аккредитованных лабораториях Технического Университета г. Мюнхена и Томского политехнического университета. Положения теории основываются на известных достижениях фундаментальных и прикладных научных дисциплин (механика грунтов, теория нечетких множеств, теория вероятностей и математическая статистика), сопряженных с предметом исследования диссертации.

  СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА  
 Страницы: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
     Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по геологии-минералогии