искать
Некоторые аспекты геотехнического моделирования
Все посты блога

Использование β-метода при расчете тоннелей, сооружаемых горным способом. Результаты и заключение

Авторы
Ермонин Евгений АлексеевичРуководитель группы геотехнических расчетов ООО «ТПИ»

Продолжаем разбирать тему корректного определения давления грунта при расчете тоннелей, сооружаемых горным способом. В третьем посте представлены результаты сопоставления пространственного (Plaxis 3D) и плоского (Plaxis 2D) моделирования с учетом β-метода. Первый пост можно прочитать здесь, второй здесь.

 

Результаты третьей серии расчетов

В третьей серии расчетов выполняется плоское (Plaxis 2D) моделирование с учетом β-метода: т.е. начальные напряжения pk, существующие в области строительства тоннеля, разделим на две группы: напряжения (1- β)pk, действующие на неукрепленную часть тоннеля, и напряжения βpk, действующие на его укрепленную часть (см. пост 1).

 

Краткое описание алгоритма расчета следующее:

  1. Генерируется поле начальных напряжений.
  2. Деактивируются кластеры тоннеля (крепь тоннеля не активируется) и прикладывается предельное значение коэффициента ∑Mstage, равное (1- β). Исходя из графиков развития деформаций по мере проходки тоннеля (см. пост 2) ∑Mstage≈0,4
  3. Активируется крепь тоннеля, реализуется оставшееся неравновесное состояние ∑Mstage=1,0.

 

 

Рис. 1. Полные перемещения при разработке калотты до устройства крепи тоннеля. Слева – плоская схема с учетом β-метода, справа – 3D расчет
Рис. 1. Полные перемещения при разработке калотты до устройства крепи тоннеля. Слева – плоская схема с учетом β-метода, справа – 3D расчет

 

Рис.2. Полные перемещения после устройства крепи и при проходке калотты тоннеля. Слева – плоская схема с учетом β-метода, справа – 3D расчет
Рис.2. Полные перемещения после устройства крепи и при проходке калотты тоннеля. Слева – плоская схема с учетом β-метода, справа – 3D расчет

 

Рис. 3. Сравнение эпюр изгибающих моментов и продольных сил при проходке калотты тоннеля. Слева – плоская схема с учетом β-метода, справа – 3D расчет
Рис. 3. Сравнение эпюр изгибающих моментов и продольных сил при проходке калотты тоннеля. Слева – плоская схема с учетом β-метода, справа – 3D расчет

 

Рис. 4. Перемещения при проходке полного сечения тоннеля. Слева – плоская схема с учетом β-метода, справа – 3D расчет
Рис. 4. Перемещения при проходке полного сечения тоннеля. Слева – плоская схема с учетом β-метода, справа – 3D расчет

 

Рис. 5. Сравнение эпюр изгибающих моментов и продольных сил при проходке полного сечения тоннеля. Слева – плоская схема с учетом β-метода, справа – 3D расчет
Рис. 5. Сравнение эпюр изгибающих моментов и продольных сил при проходке полного сечения тоннеля. Слева – плоская схема с учетом β-метода, справа – 3D расчет

 

Результаты третьей серии расчетов

 

Таблица 1. Основные результаты третьей серии расчетов

 

Выводы и рекомендации

  1. Плоское моделирование без учета β-метода значительно завышает деформации расчетной модели и силовые факторы в крепи тоннелей, сооружаемых горным способом.
  2. Пространственное моделирование, учитывающее стадийность строительства как в плоскости тоннеля, так и из его плоскости, позволяет учесть большинство наиболее значимых факторов и получить максимально реалистичные результаты.
  3. Плоское моделирование с учетом β-метода (величина β определяется из трехмерного расчета) позволяет максимально приблизить полученные результаты к пространственному расчету.

Список использованной литературы

1.СП 122.13330.2012 Тоннели железнодорожные и автодорожные. Актуализированная редакция СНиП 32-04-97.

2.СП 249.1325800.2016 «Коммуникации подземные. Проектирование и строительство закрытым и открытым способами».

3.«Выбор модели грунта и определение ее параметров для геотехнических расчетов в Plaxis». Специальный курс НИП-Информатики. Санкт-Петербург, 2014.

4.Plaxis Material Models Manual 2016.

5.Plaxis Bulletin Issue 38/Autumn 2015.