Численное моделирование задач по компенсационному нагнетанию вблизи глубоких выработок

Напряженно-деформированное состояние (НДС) системы «грунтовое основание – котлован под защитой ограждения – зона компенсационного нагнетания» является сложным, многофакторным и трансформирующимся в пространстве. Учет широкого спектра явлений при изменении НДС грунтового основания сопряжен со значительными трудностями, особенно без использования численного моделирования при помощи программно-вычислительных комплексов. Численное моделирование при реализации метода конечных элементов (МКЭ) для задач сложного взаимодействия грунтового массива с подземными конструкциями при компенсационном нагнетании позволяет назначить зоны инъектирования в любом положении в пространстве (горизонтально, вертикально, под углом), определить необходимые параметры нагнетания для достижения строительного подъема основания при решении обратной задачи. В данном исследовании на примерах численного моделирования задач по компенсационному нагнетанию вблизи ограждения котлована при разном расположении существующих объектов авторы выявили определяющие факторы, влияющие на распределение внутренних усилий в ограждающих конструкциях котлована, а также на существующие конструкции подземного сооружения. Приведены результаты сопоставления расчетов в двумерных и трехмерных постановках, показано увеличение изгибающего момента в ограждении котлована при проведении работ по компенсационному нагнетанию на 187–279% при разных параметрах расстояния до горизонта нагнетания. Результаты проведенных исследований подтверждают необходимость учета увеличения внутренних усилий во время проведения работ по компенсационному нагнетанию в конструкциях ограждений котлованов при назначении армирования. Кроме того, в ряде случаев необходимо предусматривать дополнительные защитные мероприятия по недопущению негативного воздействия на сооруженные подземные конструкции для снижения вероятности возникновения аварийных ситуаций.

.З. ТЕР-МАРТИРОСЯН¹, д-р техн. наук, проректор (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
В.П. КИВЛЮК², исполнительный директор – руководитель дивизиона (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
И.О. ИСАЕВ², руководитель отдела оценки влияния и противоаварийных мероприятий (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

¹ Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)
² АО «Мосинжпроект» (АО «Мосинжпроект») (125252, г. Москва, Ходынский бул., 8, 10)

1. Мангушев Р.А., Денисова О.О. Влияние технологического воздействия изготовления горизонтальной диафрагмы методом jet-grouting на ограждение котлована типа «стена в грунте» // Жилищное строительство. 2022. № 9. С. 25–31. DOI: https://doi.org/10.31659/0044-4472-2022-9-25-31
1. Mangushev R.A., Denisova O.O. The effect of the technological impact of the manufacture of a horizontal diaphragm by jet-grouting on the fencing of a pit of the slurry wall. Zhilishchnoye Stroitelstvo [Housing Construction]. 2022. No. 9, pp. 25–31. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0044-4472-2022-9-25-31
2. Wu, Ke & Cui, Shuaishuai & Liu, Yuping & Zhang, Qianjin & Zhao, Jiahui & Zhang, Zheng & Han, Yucong. Study on the mechanism of grouting under different tunnel depth of cross passage. Geotechnical and Geological Engineering. 2020. 38. 10.1007/s10706-020-01185-w
3. Gafar K. International society for soil mechanics and geotechnical engineering fracturing of sand in compensation grouting. International society for soil mechanics and geotechnical engineering. 2009. P. 281–286.
4. Bestuzheva A.S., Chubatov I.V. Numerical modeling of the controlled lifting of the structure. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. No. 7 (869). 072018. DOI: 10.1088/1757-899X/869/7/072018
5. Bestuzheva A.S., Chubatov I.V. Numerical simulation of stress and strain behavior of foundation soil under compensation grouting. E3S Web Conf. 2021. P. 264, 03020. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202126403020
6. Bestuzheva A.S., Chubatov I.V. Test problems in mathematical simulation of lifting and leveling a foundation on a sandy base. Power Technology and Engineering. 2021. No. 2 (55), pp. 226–232. DOI: 10.1007/s10749-021-01345-9
7. Рассказов Л.Н., Чубатов И.В., Буренков П.В. Напряженно-деформированное состояние сооружения при подъеме и выравнивании в результате неравномерной осадки // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 5. C. 60–64.
7. Rasskazov L.N., Chubatov I.V., Burenkov P.V. The stress-strain state of the structure during lifting and leveling as a result of uneven precipitation. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel’stvo. 2019. No. 5, pp. 60–64. (In Russian).
8. Рассказов Л.Н., Чубатов И.В., Радзинский А.В. Создание инъекционного массива в песчаном основании зданий // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 6. C. 56–63.
8. Rasskazov L.N., Chubatov I.V., Radzinsky A.V. Creation of an injection array in the sandy base of buildings. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel’stvo. 2017. No. 6, pp. 56–63. (In Russian).
9. Тер-Мартиросян З.Г., Сидоров В.В., Олодо Т.Д. Напряженно-деформированное состояние дамбы и ее основания с учетом их взаимодействия // Инженерная геология. 2011. № 2. C. 30–34.
9. Ter-Martirosyan Z.G., Sidorov V.V., Olodo T.D. The stress-strain state of the dam and its base taking into account their interaction. Inzhenernaya geologiya. 2011. No. 2, pp. 30–34. (In Russian).
10. Бестужева А.С., Чубатов И.В. Тестовые задачи при математическом моделировании подъема и выравнивания фундамента на песчаном основании // Гидротехническое строительство. 2021. № 2. C. 56–64.
10. Bestuzheva A.S., Chubatov I.V. Test problems in mathematical modeling of lifting and leveling of the foundation on a sandy foundation. Gidrotekhnicheskoe stroitel’stvo. 2021. No. 2, pp. 56–64. (In Russian).
11. Зерцалов М.Г., Симутин А.Н., Александров А.В. Применение технологии компенсационного нагнетания при ликвидации дополнительных деформаций основания гидротехнических сооружений на примере гидроузла Неккар // Гидротехническое строительство. 2017. № 4. C. 47–51.
11. Zertsalov M.G., Simutin A.N., Alexandrov A.V. Application of compensatory injection technology in the elimination of additional deformations of the base of hydraulic structures on the example of the Neckar hydraulic unit. Gidrotekhnicheskoe stroitel’stvo. 2017. No. 4, pp. 47–51. (In Russian).
12. Беллендир Е.Н. Защита и выравнивание зданий и сооружений с помощью технологии компенсационного нагнетания // Гидротехническое строительство. 2016. № 2. C. 15–19.
12. Bellendir E.N. Protection and alignment of buildings and structures using compensatory injection technology. Gidrotekhnicheskoe stroitel’stvo. 2016. No. 2, pp. 15–19. (In Russian).
13. Александров А.В. Опытное обоснование выравнивания здания Загорской ГАЭС-2 // Гидротехническое строительство. 2018. № 8. C. 7–16.
13. Alexandrov A.V. Experimental justification of the alignment of the Zagorskaya GAES-2 building. Gidrotekhnicheskoe stroitel’stvo. 2018. No. 8, pp. 7–16. (In Russian).
14. Zertsalov M. G., Simutin A. N., Aleksandrov A. V. Calculated substantiation of controlled compensation grouting for lifting the foundation slab of Zagorsk PSP-2. Power Technology and Engineering. 2019. No. 5 (52), pp. 512–516.