Геофізичні дослідження та укріплення шаруватого та водонасиченого ґрунтового масиву в умовах Київського метрополітену
Loading...
Date
2020
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро
Abstract
UKR: Мета. Актуальним питанням для тунелів метрополітену мілкого закладення в складних інженерно-геологічних умовах є визначення фізико-механічних властивостей ґрунтів не тільки під час інженерних вишукувань, але й під час їх вивчення з використанням геофізичних методів дослідження ґрунтових умов. Крім того, важливо обрати способи покращення властивостей ґрунтів шляхом укріплення, особливо в зонах зниження їх міцносних параметрів. Це забезпечує ефективну експлуатацію тунелів з виключенням небезпечних явищ типу віброповзучості ґрунтів і деформацій колій та оправ. Методика. Використовуючи існуючі положення про геофізичні дослідження, з метою визначення слабких місць шаруватого та водонасиченого масиву та обґрунтування способів його укріплення, розроблено основи комплексного дослідження та виробничої реалізації для підвищення рівня безпечної роботи тунелів метрополітену. Результати. Виконано геофізичні дослідження по виявленню слабких місць в ґрунтовій товщі по трасі перегінних тунелів Сирецько-Печерської лінії Київського метрополітену (лівий берег Дніпра) та встановлено, що в сучасних умовах для підсилення слабких водонасичених та шаруватих ґрунтів необхідно використовувати способи перемішування ґрунтів з в’яжучими речовинами, які ін’єктуються під тиском. Наукова новизна. На основі виконаних аналітичних досліджень отримана залежність пористості слабких водонасичених ґрунтів від відношення прискорення коливань до прискорення сили тяжіння при визначених частотах коливань колії, обумовлених рухом поїздів метрополітену, а також визначені параметри укріплення ґрунтів з боків та під лотком оправи перегінних тунелів. Практична значимість. Застосування геофізичних методів визначення слабких місць в ґрунтовому масиві дозволило виконати їх укріплення в діючих тунелях метрополітену мілкого закладення та знизити ризик їх небезпечної експлуатації.
RUS: Цель. Актуальным вопросом для тоннелей метрополитена мелкого заложения в сложных инженерно-геологических условиях является определение физико-механических свойств грунтов не только при инженерных изысканиях, но и при их изучении с использованием геофизических методов исследования грунтовых условий. Кроме того, важным является выбор способов улучшения свойств грунтов путем укрепления, особенно в зонах снижения их прочностных характеристик. Это обеспечивает эффективную эксплуатацию тоннелей с исключением опасных явлений типа виброползучести грунтов и деформаций пути и обделок. Методика. Используя существующие положения о геофизических исследованиях, с целью определения слабых мест слоистого и водонасыщенного массива и обоснования способов его укрепления, разработаны основы комплексного исследования и производственной реализации для повышения уровня безопасной работы тоннелей метрополитена. Результаты. Выполнены геофизические исследования по выявлению слабых мест в грунтовой толще по трассе перегонных тоннелей Сырецко-Печерской линии Киевского метрополитена (левый берег Днепра) и установлено, что в современных условиях для усиления слабых водонасыщенных и слоистых грунтов необходимо использовать способы перемешивания грунтов с вяжущими веществами, которые инъектируются под давлением. Научная новизна. На основе выполненных аналитических исследований получена зависимость пористости слабых водонасыщенных грунтов от отношения ускорения колебаний к ускорению силы тяжести при определенных частотах колебаний пути, обусловленных движением поездов метрополитена, а также определены параметры укрепления грунтов по бокам и под лотком обделки перегонных тоннелей. Практическая значимость. Применение геофизических методов определения слабых мест в грунтовом массиве позволило выполнить их укрепление в действующих тоннелях метрополитена мелкого заложения и снизить риск их опасной эксплуатации.
ENG: Purpose. An urgent issue for shallow underground tunnels in difficult engineering and geological conditions is the determination of the physical and mechanical properties of soils not only during engineering surveys, but also when they are studied using geophysical methods for studying ground conditions. In addition, it is important to choose ways to improve the properties of soils by strengthening, especially in areas where their strength characteristics are reduced. This ensures the efficient operation of tunnels with the elimination of hazardous phenomena such as vibration creep of soils and deformations of the track and lining. Methodology. Using the existing provisions on geophysical research, in order to identify the weaknesses of the layered and water-saturated massif and justify ways to strengthen it, the basics of a comprehensive study and production implementation have been developed to increase the level of safe operation of metro tunnels. Findings. Geophysical studies were carried out to identify weaknesses in the soil stratum along the route of the running tunnels of the Syretsko-Pechersk line of the Kyiv metro (the left bank of the Dnipro) and it was established that in present conditions, to strengthen weak water-saturated and layered soils, it is necessary to use methods of mixing soils with binders that are injected under pressure. Originality. Based on the performed analytical studies, the dependence of the porosity of weak water-saturated soils on the ratio of the acceleration of vibrations to the acceleration of gravity at certain frequencies of the path vibration caused by the movement of metro trains was obtained, and the parameters of soil strengthening on the sides and the bottom of the rim of the running tunnels were determined. Practical value. The use of geophysical methods for determining weak spots in the soil massif allowed them to be strengthened in the existing shallow underground tunnels and reduce the risk of their dangerous operation.
RUS: Цель. Актуальным вопросом для тоннелей метрополитена мелкого заложения в сложных инженерно-геологических условиях является определение физико-механических свойств грунтов не только при инженерных изысканиях, но и при их изучении с использованием геофизических методов исследования грунтовых условий. Кроме того, важным является выбор способов улучшения свойств грунтов путем укрепления, особенно в зонах снижения их прочностных характеристик. Это обеспечивает эффективную эксплуатацию тоннелей с исключением опасных явлений типа виброползучести грунтов и деформаций пути и обделок. Методика. Используя существующие положения о геофизических исследованиях, с целью определения слабых мест слоистого и водонасыщенного массива и обоснования способов его укрепления, разработаны основы комплексного исследования и производственной реализации для повышения уровня безопасной работы тоннелей метрополитена. Результаты. Выполнены геофизические исследования по выявлению слабых мест в грунтовой толще по трассе перегонных тоннелей Сырецко-Печерской линии Киевского метрополитена (левый берег Днепра) и установлено, что в современных условиях для усиления слабых водонасыщенных и слоистых грунтов необходимо использовать способы перемешивания грунтов с вяжущими веществами, которые инъектируются под давлением. Научная новизна. На основе выполненных аналитических исследований получена зависимость пористости слабых водонасыщенных грунтов от отношения ускорения колебаний к ускорению силы тяжести при определенных частотах колебаний пути, обусловленных движением поездов метрополитена, а также определены параметры укрепления грунтов по бокам и под лотком обделки перегонных тоннелей. Практическая значимость. Применение геофизических методов определения слабых мест в грунтовом массиве позволило выполнить их укрепление в действующих тоннелях метрополитена мелкого заложения и снизить риск их опасной эксплуатации.
ENG: Purpose. An urgent issue for shallow underground tunnels in difficult engineering and geological conditions is the determination of the physical and mechanical properties of soils not only during engineering surveys, but also when they are studied using geophysical methods for studying ground conditions. In addition, it is important to choose ways to improve the properties of soils by strengthening, especially in areas where their strength characteristics are reduced. This ensures the efficient operation of tunnels with the elimination of hazardous phenomena such as vibration creep of soils and deformations of the track and lining. Methodology. Using the existing provisions on geophysical research, in order to identify the weaknesses of the layered and water-saturated massif and justify ways to strengthen it, the basics of a comprehensive study and production implementation have been developed to increase the level of safe operation of metro tunnels. Findings. Geophysical studies were carried out to identify weaknesses in the soil stratum along the route of the running tunnels of the Syretsko-Pechersk line of the Kyiv metro (the left bank of the Dnipro) and it was established that in present conditions, to strengthen weak water-saturated and layered soils, it is necessary to use methods of mixing soils with binders that are injected under pressure. Originality. Based on the performed analytical studies, the dependence of the porosity of weak water-saturated soils on the ratio of the acceleration of vibrations to the acceleration of gravity at certain frequencies of the path vibration caused by the movement of metro trains was obtained, and the parameters of soil strengthening on the sides and the bottom of the rim of the running tunnels were determined. Practical value. The use of geophysical methods for determining weak spots in the soil massif allowed them to be strengthened in the existing shallow underground tunnels and reduce the risk of their dangerous operation.
Description
В. Петренко: ORCID 0000-0003-2201-3593; Д. Банніков: ORCID 0000-0002-9019-9679; М. Нетеса: ORCID 0000-0003-1730-7642
Keywords
фізико-механічні властивості, шаруватий та водонасичений масив, тунелі метрополітену, мілке закладення, геофізичні методи, хімічне закріплення, физико-механические свойства, слоистый и водонасыщенный массив, тоннели метрополитена, мелкое заложение, геофизические методы, химическое закрепление, physical and mechanical properties, layered and water-saturated massif, metro tunnels, shallow laying, geophysical methods, chemical stabilization, КМТ, КБВ
Citation
Петренко В. Д., Банніков Д. О., Нетеса М. І. Геофізичні дослідження та укріплення шаруватого та водонасиченого ґрунтового масиву в умовах Київського метрополітену. Мости та тунелі: теорія, дослідження, практика. 2020. Вип. 17. С. 62–72. DOI: 10.15802/bttrp2020/205013.