Construction and Geotechnics

Технология струйной цементации является перспективной технологией для применения в криолитозоне. Существующие методы устройства грунтоцементных элементов в многолетнемерзлых грунтах оказывают тепловое воздействие на окружающий грунтовый массив при оттаивании зоны закрепления и твердении грунтобетона. Целью исследования было определение теплового воздействия устройства грунтоцементных элементов на многолетнемерзлые грунты при предварительном их оттаивании с помощью пара. Численным методом в программном комплексе Frost 3D осуществлено моделирование устройства грунтоцементных элементов диаметром 1200 мм в многолетнемерзлых песчаных грунтах и прогнозирование изменения температурного режима окружающего массива грунта. Повышение температуры в ходе устройства грунтоцементных элементов и твердения грунтобетона принято согласно натурным данным. Моделировалось единовременное выделение тепла всего грунтобетона. Определены размеры талой зоны, образующейся вокруг грунтоцементных элементов, спрогнозировано время смерзания элемента с окружающим массивом грунта и полного восстановления исходного температурного поля, которое оказалось меньше, чем при устройстве буроопускным способом сваи-оболочки диаметром 325 мм, заполняемой бетоном. В тех же условиях моделировалось устройство грунтоцементных элементов с различным шагом. Установлено расстояние между центрами элементов, при котором исключается увеличение сроков смерзания с окружающим грунтом в результате их теплового взаимовлияния. Сделан вывод, что устройство грунтоцементных элементов в многолетнемерзлых грунтах при предварительном их оттаивании с помощью пара оказывает заметное тепловое влияние на окружающий грунтовый массив. При преобразовании по струйной технологии оснований в криолитозоне необходимо производить теплотехнический прогноз с учетом тепловыделения при предварительном оттаивании зоны закрепления и твердении грунтобетона

Оползневая опасность на территории Нижнего Новгорода – актуальный на сегодняшний день вопрос, изучаемый несколько десятков лет. Риск активизации оползневых процессов ежегодно повышается в весенний и осенний периоды ввиду обильного замачивания склонов при снеготаянии либо осадками. При этом в большинстве случаев критическое снижение устойчивости откосов и склонов происходит в результате техногенных воздействий.

Целью исследования является решение проблемы обеспечения механической безопасности подземных сооружений системы водоотведения и повышения надежности их эксплуатации с учетом текущего технического состояния и спектра природно-техногенных внешних и внутренних воздействий. На основе анализа совместной работы линейных и точечных подземных сооружений в грунтовом массиве при сочетании воздействий различной природы необходимо выявить факторы влияющие на появление риска снижения их механической безопасности. При системном рассмотрении сооружения в целом, его сопряжений или части конструкций выявить дефекты и условия их проявления, которые могут повлечь разрушение или потерю устойчивости сооружения в целом, его сопряжений или части конструкций. По уровню напряженно-деформированного состояния локальных зон сопряжений и границам распространения по сооружению и вмещающему массиву грунта превышений предельно допустимых значений выделены проектные сценарии и ситуации, отвечающие в одном случае нарушению конструктивной безопасности сооружения в целом, в другом – конструкционной безопасности части конструкции (узла) сооружения. Выявлены причины и механизм появления дефектов сопряженных конструкций тоннелей и шахт, работающих в условиях нестационарных воздействий при транспортировании стоков. Предложена методика и алгоритм проведения совместных геотехнических и конструкторских расчетов, позволяющих моделировать процессы взаимодействия оболочки тоннеля с грунтовой средой и прогнозировать параметры их совместной работы, обеспечивающие работу сооружения и его частей в границах механической безопасности. По результатам моделирования взаимодействия определены предельные уровни напряженно-деформированного состояния как частей конструкций и локальных зон сопряжений, отвечающих соответственно за конструк-ционную и конструктивную безопасность, так и сооружения в целом – его механическую безопасность. Предложены геотехнические методы защиты и система мониторинга обеспечения механической безопасности пространственно и геометрически неоднородных подземных сооружений водоотведения.

Тоннельные проходки щитовым методом зачастую вызывают деформации в массиве грунта и на поверхности. С активным развитием тоннелепроходческих работ в ХХ в. деформации земной поверхности и сооружений стали очень актуальными темами для безопасности проведения закрытых работ. Из основ горной механики с учетом теорий упругости для пространства и полупространства сначала появились аналитические методы. А уже с учетом накопленного опыта и анализа полевых результатов мониторинга появилась группа эмпирических методов. Обе группы методов и по сей день имеют прикладное значение и порой продолжают совершен-ствоваться. Целью работы является обзорный и сравнительный анализ аналитических и эмпирических методов различных авторов определения осадок и расстояния до точки перегиба кривой осадок (ix), а также их систематизация с учетом их появления и особенностей развития данной области геотехники.С помощью комплексного сравнительного метода и контент-анализа различных подходов к определению осадок земной поверхности и расстояния до точки перегиба кривой осадок (ix) при тоннелепроходческих работах представлена основная классификация данных аналитических и эмпирических методов в хронологическом порядке их появления.Проведенный анализ некоторых примеров сравнения аналитических и эмпирических методов расчета значений осадок земной поверхности источников различных лет обеспечивает охват абсолютного большинства исследований от момента их появления для учета тоннелепроходческих работ. Приводятся сравнительные результаты доступных исследований и анализируются некоторые подходы наиболее цитируемых исследований.Обширный обзорный анализ аналитических и эмпирических методов осадок поверхности земли и сооружений при тоннелепроходческих работах показывает, что данные методы уже не всегда могут отвечать всем условиям, подходам и стандартам современных методик проектирования для задач геотехники и тоннелестроения. Однако понимание вектора развития этих групп методов дает хорошее представление о ходе развития инженерной мысли и накоплении статистического материала полевых измерений полувекового опыта тоннелепроходческих работ.