Ученые визуализировали механизм разрушения тоннеля над скрытой карстовой полостью

Исследователи разработали прозрачную физическую модель для изучения потери устойчивости массива вокруг тоннеля при наличии расположенной под ним скрытой карстовой полости, передает ScienceDirect.

Экспериментальная установка позволила непосредственно наблюдать развитие деформаций и разрушения внутри модели в процессе проходки тоннеля.

Для изготовления прозрачного аналога грунтового массива использовался кварцевый песок и жидкость с подобранным показателем преломления. Деформации отслеживались методом PIV, а изменение напряженного состояния — с помощью миниатюрных датчиков давления.

Эксперименты позволили проследить развитие зоны разгрузки напряжений, локализацию деформаций и формирование поверхностей сдвига, которые в конечном итоге приводят к потере устойчивости массива.

На основе результатов авторы также разработали математическую модель пространственной поверхности скольжения, позволяющую количественно оценивать возможные границы зоны обрушения.

По мнению исследователей, результаты могут использоваться при оценке геотехнического риска и выборе параметров крепления тоннелей, сооружаемых в карстовых районах.