Армен Завенович Тер-Мартиросян — доктор технических наук, профессор кафедры механики грунтов и геотехники, проректор
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26
РИНЦ AuthorID: 675967, Scopus: 35621133900, ResearcherID: Q-8635-2017
Armen Z. Ter-Martirosyan — Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Soil Mechanics and Geotechnics, Vice-rector
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337
RISC AuthorID: 675967, Scopus: 35621133900, ResearcherID: Q-8635-2017
Виктория Владимировна Рудь — младший научный сотрудник, Научно-образовательный центр «Геотехника» им. З.Г. Тер-Мартиросяна
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26
РИНЦ AuthorID: 992433, Scopus: 58295443600
Victoria V. Rud — Junior Researcher, Scientific and Educational Center “Geotechnics” named after Z.G. Ter-Martirosyan
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337
RISC AuthorID: 992433, Scopus: 58295443600
Введение. Одним из эффективных подходов к оценке влияния от тоннелепроходческих работ является комплексный подход к решению задач, включающий определение давления пригруза для обеспечения устойчивости забоя и оценку дополнительных перемещений дневной поверхности, возникающих в процессе строительства тоннелей. Данный подход обоснован тем, что фактические перемещения могут быть близки к прогнозируемым при условии подбора оптимального давления пригруза и отсутствия лобового перебора, который может привести к непредвиденным деформациям. Однако следует отметить, что методика расчета давления пригруза, представленная в современном стандарте, служит предварительным прогнозом и требует постоянной корректировки давления во время выполнения тоннелепроходческих работ.
Материалы и методы. Адаптирована постановка задачи Мелана с горизонтальной нагрузкой, параллельной поверхности, для оценки изменения напряженно-деформированного состояния (НДС) грунтового массива перед забоем тоннелепроходческого механизированного комплекса (ТПМК) от приложения грунтопригруза. Постановка задачи соответствует этапу производства работ перед выемкой грунта для установки сборного железобетонного кольца обделки в проектное положение.
Результаты. По сформированным аналитическим уравнениям в программной среде MathCAD составлены изополя вертикальных, горизонтальных напряжений и вертикальных деформаций. Проведено сопоставление полученных изополей с изополями, которые были построены в ПК Plaxis 2D с аналогичными параметрами для проверки достоверности результатов. Дополнительно получены изополя грунтового массива при действии на него давления пригруза с учетом напряжений от собственного веса грунта с целью создания более правдоподобного НДС массива, в котором прокладывается перегонный тоннель.
Выводы. Анализ результатов исследования показал, что изополя количественно и качественно схожи между собой. Предложенный метод при соответствующей модификации можно адаптировать для корректировки давления пригруза в ходе строительства, что необходимо как для обеспечения устойчивости забоя в ходе строительства тоннеля, так и для минимизации влияния на поверхность грунта от пригруза.
Introduction. One of the effective approaches to assessing the impact of tunnel construction works involves a comprehensive approach to problem-solving, including determination of the face-support pressure to ensure the stability of the tunnel face and assessment of additional surface movements that occur during tunnel construction. This approach is justified by the fact that actual displacements can be close to predicted ones when the optimal face-support pressure is selected and there is no face loss of soil, which could lead to unforeseen deformations. However, it should be noted that the method for calculating pressure presented in the current standard is a preliminary forecast and requires constant adjustment of the pressure during tunnel construction works.
Materials and methods. In this work, the authors adapted Melan’s problem formulation with a horizontal load parallel to the surface to assess the change in the stress-strain state of the soil mass before tunnel face excavation due to the application of the face-support pressure. The problem formulation corresponds to the stage of work preparation before excavation of the soil for the installation of a precast concrete lining ring into its design position.
Results. Based on the analytical equations formulated in the MathCAD software environment, isopoles of vertical and horizontal stresses, and vertical deformations were created. The obtained isopoles were compared with isopoles generated in the Plaxis 2D software using similar parameters to validate the results. Additionally, isopoles of the soil mass under the influence of the face-support pressure, considering self-weight stresses, were obtained to establish a more realistic stress-strain state of the mass in which a tunnel is being constructed.
Conclusions. The analysis of the research results has shown that the isopoles are quantitatively and qualitatively similar to each other. The method proposed by the authors can be adapted with appropriate modifications to adjust the face-support pressure during construction, which is necessary both to ensure the stability of the tunnel face during construction and to minimize the impact of the face-support pressure on the ground surface.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.