Определение фактического коэффициента перебора в скальных грунтах

В настоящее время при строительстве тоннелей Московского метрополитена используется тоннелепроходческий механизированный комплекс с активным пригрузом забоя из-за своей возможности минимизировать влияние на окружающую застройку. Тем не менее незначительное оседание земной поверхности при тоннелировании развивается даже на большой глубине в скальных грунтах. Дополнительные перемещения грунта по направлению к забою тоннелепроходческой машины можно спрогнозировать несколькими способами: эмпирический, аналитический, численный. Цель данной работы произвести корректировку коэффициента перебора, влияющего на оседание земной поверхности, численным способом в программном комплексе PLAXIS для скальных грунтов с помощью данных геотехнического мониторинга. В статье рассматривается участок строительства перегонных тоннелей диаметром 6 м Большой кольцевой линии. Проектируемая трасса расположена преимущественно в известняке и мергеле (каменноугольные отложения). Пересчет коэффициента перебора по данным мониторинга зданий, сооружений и объектов инфраструктуры Российских железных дорог осуществлялся в плоской и пространственной постановках. По результатам корректировки установлен расчетный диапазон рассматриваемого технологического параметра, который преимущественно варьируется от 0,25 до 0,56 % в плоской постановке и от 0,44 до 0,81% в трехмерной модели. В дополнение авторы рассмотрели участок проходки, где в верхней части забоя тоннелепроходческого механизированного комплекса разрабатываются дисперсные грунты, а в нижней части – скальные. В данном случае величина технологического параметра достигает 0,67% в двумерной задаче. В свою очередь, установлено, что на рассматриваемой территории есть участки с коэффициентом перебора, не превышающим 0,1%.

А.З. ТЕР-МАРТИРОСЯН¹, д-р техн. наук, директор Института строительства и архитектуры (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
В.П. КИВЛЮК², зам. ген. директора по строительству объектов метрополитена;
И.О. ИСАЕВ², нач. отдела оценки влияния и противоаварийных мероприятий,
В.В. ШИШКИНА², инженер 1-й категории

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

1. Федунец Б.И., Бойко Ф.А. Строительство перегонных тоннелей современными ТПМК при проходке в сложных гидрогеологических условиях участков Митинско-Строгинской линии Московского метрополитена // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2008. № 7. С. 21–27.
2. Безродный К.П., Лебедев М.О. О нагрузках от горного давления на обделки тоннелей закрытого способа работ // Записки Горного института. 2017. Т. 228. С. 649–653. DOI: 10.25515/PMI.2017.6.649.
3. Ильичев В.А., Никифорова Н.С., Готман Ю.А., Тупиков М.М., Трофимов Е.Ю. Анализ применения активных и пассивных методов защиты существующей застройки при подземном строительстве // Жилищное строительство. 2013. № 6. С. 25–27.
4. Мазеин С. В., Вознесенский А. С. Акустическая разведка валунных включений на тоннелепроходческом механизированном комплексе. Необходимость и возможности прогноза // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2006. № 5. С. 78–87.
5. Карасев М.А. Анализ причин деформации земной поверхности и характер формирования мульды оседания, вызванной строительством транспортных тоннелей // Записки Горного института. 2011. Т. 90. С. 163–171.
6. Мазеин С.В. Разработка математической модели для прогнозных осадок дневной поверхности по данным контроля грунта и технологических показателей ТПМК // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. № 2. С. 98–109.
7. Peck R.B. Deep excavations and tunneling in soft ground. In: 7th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Mexico City State-of-the-Art. 1969, pp. 225–290.
8. Лиманов Ю.А. Осадки земной поверхности при сооружении тоннелей в кембрийских глинах. Л.: ЛИИЖТ, 1957. 238 с.
9. Исаев О.Н., Боков И.А, Шарафутдинов Р.Ф. К вопросу влияния расчетных параметров на моделирование перемещений грунта при проходке тоннелей. Труды международной конференции по геотехнике «Геотехнические проблемы мегаполисов». М., 2010. С. 1547–1554.
10. Nasser Z. Ahmed, Mohamed El-Shourbagy, Adel Akl, Kamal Metwally. Field monitoring and numerical analysis of ground deformation induced by tunnelling beneath an existing tunnel. Cogent Engineering. 2021. DOI:10.1080/23311916.2020.1861731
11. Исаев О.Н., Шарафутдинов Р.Ф. Перебор грунта при строительстве коммуникационных тоннелей щитовым способом // Механизация строительства. 2012. № 6. С. 2–7.
12. Chakeri H., Ünver B. A new equation for estimating the maximum surface settlement above tunnels excavated in soft ground // Environ Earth Sci 71. 2014, pp. 3195–3210.
13. Park H., Oh J.-Y., Kim D., Chang S. Monitoring and analysis of ground settlement induced by tunnelling with slurry pressure-balanced tunnel boring machine // Advances in Civil Engineering. 2018. Vol. 2018, pp. 1–10. DOI:10.1155/2018/5879402.
14. Тер-Мартиросян А.З., Бабушкин Н.Ф., Исаев И.О., Шишкина В.В. Определение фактического коэффициента перебора грунта путем анализа данных мониторинга // Геотехника. 2020. Т. 7. № 1. С. 34–42. DOI: 10.25296/2221-5514-2020-12-1-6-14.
15. Тер-Мартиросян А.З., Исаев И.О., Алмакаева А.С. Определение фактического коэффициента перебора (участок «Стахановская улица» – «Нижегородская улица» // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15. Вып. 12. С. 1644–1653. DOI: 10.22227/1997-0935. 2020.12.1644-1653.
16. Карасев М.А., 2011. Анализ причин деформации земной поверхности и характер формирования мульды оседания, вызванной строительством транспортных тоннелей // Записки Горного института. 2011. Т. 190. С. 163–170.
17. Taylor R. N. Modeling of tunnel behavior // Geotechnical Engineering. 1998. Vol. 13. No. 3, pp. 127–132.
18. Сас И.Е., Бершов А.В. Об особенностях модели поведения скального грунта Хоека-Брауна и задании ее исходных параметров // Инженерные изыскания. 2015. № 13. С. 42–47.
19. Харисов Т.Ф., Харисова О.Д. Исследование устойчивости массива в процессе разработки месторождения в сложных горно-геологических условиях // Проблемы недропользования. 2019. № 12. С. 79–87.