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 |
 

Небольшой кластер объединяет участки, в которых туннель расположен в глинистых грунтах на глубине 15Ц20 м, величина осадки составляет 13Ц17 мм.

Малое расстояние между осями двойных туннелей к диаметру A/D на всех участках независимо от типа горных пород и глубины расположения выработки приводит к увеличению осадки до 12Ц15 мм.

Полученное множество логических правил составило основу базы знаний для прогнозирования осадки поверхности, вызываемой проходкой метрополитена, и принятия решений по планированию и проектированию сооружений в условиях плотной городской застройки с целью минимизации повреждений существующих зданий и фундаментов.

Для проверки основных положений по расчету деформаций подобные исследования были выполнены для расчета осадки здания музыкального театра в г. Кемерово. Строительство здания проводилось в 60-х годах XX века в три этапа в следующей последовательности: вначале построено основное здание концертного зала на ленточных фундаментах, затем к южному фасаду здания пристроено фойе на ленточных и столбчатых фундаментах, и еще позже - западная и восточная боковые пристройки на буронабивных сваях. Именно такое устройство фундаментов на разных отметках привело к развитию деформаций (первые трещины здания обнаружены в 1976 г.). Это подтвердило и численное моделирование, выполненное по трем разрезам поперек здания (через фойе, зрительный зал и сцену) и одному разрезу по продольной центральной осевой линии здания. В расчетах использовалась упругопластическая модель с изотропным упрочнением HS. Для проверки адекватности созданных моделей служили данные натурных наблюдений за осадками (по состоянию на декабрь 2009 г.). По всем расчетным сечениям прослеживается несимметричное распределение напряжений-деформаций, связанное главным образом с несимметричностью конструкций подземной части здания, и в меньшей степени - с развитием техногенного процесса подтопления [24].

Таким образом, приведенные результаты показывают, что разработанные научно-методические основы позволяют с высокой степенью точности прогнозировать деформирование грунтовых оснований, давать рекомендации по устройству фундаментов, намечать пути решения по снижению негативных последствий при эксплуатации или реконструкции инженерных сооружений.

Заключение

Цикл проведенных работ может служить научно-методической основой для разработки комплексной системы стандартизации по созданию цифровых расчетных моделей оснований в различных грунтовых условиях.

Основные научные и практические результаты, полученные при выполнении диссертационной работы, заключаются в следующем:

  1. Разработанная принципиальная технологическая схема создания цифровой расчетной модели грунтового основания является отправным пунктом научного сопровождения строительства объектов в условиях плотной городской застройки. Рассмотрение источников неопределенностей при изучении поведения пород при взаимодействиис инженерным сооружением помогло наметить пути совершенствования таких процедур процесса и технологии создания цифровых расчетных моделей, как: установление математического уравнения связи между напряжениями и деформациями, задание параметров модели, тестирование модели на соответствие.
  2. Предложенная классификация определяющих уравнений грунтов в виде деревьев решений опирается на выявленные закономерности деформирования пород различной литогенетической принадлежности. Она учитывает значимые аспекты поведения пород при разных типах нагружения и позволяет выбрать адекватные математические модели оценки напряженно-деформированного состояния пород, обосновать состав необходимых параметров свойств пород и методику их определения.
  3. На основании инженерно-геологического анализа результатов экспериментальных исследований физико-механических свойств грунтов выбранных объектов исследования, калибровки параметров деформируемости, определения начального напряженного состояния, разработаны способы обоснования расчетных параметров моделей; определены принципы и порядок тестирования цифровой расчетной модели.
  4. Анализ проблемы определения дополнительных параметров, необходимых для использования сложных нелинейных моделей в геотехнических расчетах, дал возможность установить их типичные значения, некоторые корреляционные зависимости между параметрами состава, физических и механических свойств грунтов, которые можно использовать на этапе предварительных расчетов напряженно-деформированного состояния грунтовых массивов.
  5. аПредложены процедуры тестирования цифровых расчетных моделей, например, анализ чувствительности выходных параметров расчетных моделей к изменению входных параметров, вычисление погрешностей расчетов и ограничений на значения параметров. При расчетах перемещений подпорной стенки, оседания поверхности над линиями метрополитена большую роль играет экспериментальное определение таких входных параметров как: показателей деформируемости по ветви первичного нагружения, по ветви разгрузки - повторного нагружения, параметра кривизны компрессионной кривой, коэффициента бокового давления в состоянии покоя, менее значимую - коэффициента Пуассона.
  6. Исследование влияния геологических и геометрических факторов на величину осадки зданий над туннелями по 40 поперечникам в г. Мюнхен обнаружило, что наиболее значимыми являются факторы: отношение мощности перекрывающих пород над туннелем к диаметру проходки, отношение расстояния между осями двойных туннелей к диаметру и состав пород от дневной поверхности до подошвы туннеля. Составленные самоорганизующиеся карты Кохонена предоставляют возможность прогнозировать величину осадки для вновь проектируемых линий метрополитена, а также величину сжатия сечения туннеля. Сопоставление данных технического мониторинга за деформациями оснований и выполненных вычислений показало высокую сходимость значений осадки, что является главным критерием возможности использовать теоретические положения для расчетов деформирования грунтовых оснований.

Результаты исследований могут быть рекомендованы к использованию в проектных организациях и научно-исследовательских институтах, занимающихся численным моделированием поведения грунтов при проектировании и оценке оснований, а также в университетах, при подготовке специалистов в области инженерной геологии, оснований и фундаментов.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

  1. Строкова Л.А., Болей К. Определение характеристик ползучести глинистых пород // Известия ТПУ. 2007. Т. 310. № 2. С. 41Ц44.
  2. Строкова Л.А. Оценка механических свойств скальных пород при помощи трехосных испытаний // Инженерные изыскания. 2008. № 5. С.36Ц38.
  3. Строкова Л.А. Определение параметров прочности методом кручения кольцевых образцов // Известия ТПУ. 2008. Т. 312. № 1. С. 42Ц45.
  4. Строкова Л.А. Моделирование оседания поверхности при проходке туннеля щитовым способом // Известия ТПУ. 2008. Т. 312. № 1. С. 45Ц50.
  5. Строкова Л.А. Определение параметров для численного моделирования поведения грунтов // Известия ТПУ. 2008. Т. 313. № 1. С. 69Ц74.
  6. Строкова Л.А. Анализ чувствительности параметров при численном моделировании поведения грунтов // Известия ТПУ. 2008. Т. 313. № 1. С. 64Ц68.
  7. аСтрокова Л.А. Использование алгоритмов Data Mining для решения прогнозных задач строительства метрополитена // Известия ТПУ. 2009. Т.315. № 1. С.82Ц86.
  8. Строкова Л.А. Калибровка модулей упругости для упругопластической модели путем моделирования лабораторных испытаний // Известия ТПУ. 2009. Т.315. № 1. С.87Ц92.
  9. Строкова Л.А. Прогнозирование параметров по данным мониторинга при расчете осадки, вызванной проходкой метрополитена // Инженерная геология. 2009. № 2. С.44Ц48.
  10. Строкова Л.А. Учет ледникового переуплотнения грунтов при расчете гибкой консольной подпорной стенки // Известия Тульского госуниверситета. Серия: Естественные науки. 2009. Вып. 2. С. 281Ц289.
  11. Строкова Л.А. Численное моделирование оседания поверхности при проходке метрополитена // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2009. № 3. С.29Ц31.
  12. Строкова Л.А. Установление параметров для прогноза осадки поверхности при строительстве туннелей // Экология урбанизированных территорий. 2009. № 4. С. 93Ц99.
  13. Строкова Л.А. Прогноз оседания земной поверхности при строительстве городских туннелей // Вестник МГСУ. 2009. № 4. С.238Ц241.
  14. Строкова Л.А. Использование алгоритма дерева решений в систематизации определяющих уравнений для грунтов // Известия ТПУ. 2009. Т. 314. № 5. С. 101Ц105.
  15. Строкова Л.А. Использование нечетких когнитивных карт при разработке расчетных моделей оснований // Известия ТПУ. 2009. Т. 314. № 5. С. 95Ц100.
  16. Строкова Л.А. Учет переуплотнения грунтов в расчетах оседания поверхности при сооружении туннелей // Известия ТПУ. 2010. Т.316. № 1. С.147Ц151.
  17. Строкова Л.А. Научно-методические аспекты создания расчетных моделей грунтовых оснований // Известия ТПУ. 2010. Т. 316. № 1. С.151Ц156.
  18. Строкова Л.А. Учет ледникового переуплотнения грунтов при численном расчете оседания земной поверхности при сооружении туннелей // Разведка и охрана недр. 2010. № 2. С.35Ц37.
  19. Строкова Л.А. Пути совершенствования процесса создания цифровых расчетных моделей грунтовых оснований // Вестник МГСУ. 2010. № 2. С.176Ц180.
  20. Строкова Л.А. Обратная задача определения параметров грунтов методом конечных элементов // Известия вузов. Геология и разведка. 2010. № 2. С.44Ц49.
  21. Строкова Л. А. Классификация определяющих уравнений для грунтов с использованием алгоритма дерева решений // Известия вузов. Геология и разведка. 2010. № 3. С.41Ц46.
  22. Строкова Л.А. Методы оценки оседания поверхности при проходке городских туннелей // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2010. № 3. С. 12Ц15.
  23. Строкова Л.А., Шигорина Е.Г. Взаимосвязь структурно-текстурных особенностей горных пород и их прочности // Известия ТПУ. 2010. Т. 317. № 1. С.156Ц160.
  24. Строкова Л. А. Численные расчеты осадок музыкального театра г. Кемерово // Инженерные изыскания. 2010. № 9. С. 50-57.
  25. Строкова Л.А. Расширенная обработка данных компрессионных испытаний грунтов для определения параметров упругопластических моделей // Известия ТПУ. 2011. Т. 318. № 1. Науки о Земле. С. 82Ц87.
  26. Строкова Л.А. Оценка устойчивости склона на участке строительства опытно-промышленного предприятия кучного выщелачивания в Алданском районе (Якутия) // Инженерные изыскания. 2011. № 3. С. 46Ц51.
  27. Строкова Л.А. Определение параметров начального напряженного состояния К0 и OCR для упругопластических моделей // Международный журнал Геотехника. 2011. № 2. С.58Ц68.

Учебные пособия

  1. Строкова Л.А. Определяющие уравнения для грунтов: Soil Constitutive Models: учебное пособие для студ. спец. 130302. - Гриф УМО. - Томск: Изд. ТПУ, 2009. - 154 с.
  2. Строкова Л.А. Применение метода конечных элементов в механике грунтов: учебное пособие для студентов спец. 130302. - Гриф УМО. - Томск: Изд. ТПУ, 2010. - 143 с.

Подписано к печати 15.08.2011 . Формат 60х84/16. Бумага Снегурочка.

Печать XEROX. Усл.печ.л. 2,0. Уч.-изд.л.1,90.

Заказ -11. Тираж 120 экз.

Национальный исследовательский

Томский политехнический университет

Система менеджмента качества

Издательство Томского политехнического университета сертифицирована

NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту BS EN ISO 9001:2008

. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30

Тел./факс: 8(3822)56-35-35, www.tpu.ru

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