Analysis of Deformed State Structures of the Kyiv Metro Running Tunnels on a Transition Zone from Spondylov’s Clay to Buchatskiy Sands
Loading...
Files
Date
2014
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
ENG: Purpose. In the section of changes geotechnical conditions of spondylov’s clay to buchatskiy sands may have significant structural deformation of running tunnels. It is necessary to identify the cause of deformities develop ways to minimize and based modeling and calculations to prove the effectiveness of measures to reduce deformation. Methodology. To solve the analysis problem of the stress-strain state (SSS) of the system «structure array» it
was conducted the numerical simulation using the finite element method (FEM). On the basis of the obtained results the graphs were constructed and the dependencies were determined. Findings. The presence of weak watersaturated soils in tray of the tunnel on an area of transition from spondylov’s clay to buchatskiy sand causes significant
increasing in strain construction of tunnels and general vibration liquefaction in soil basis. Also change the physical and mechanical characteristics of soils within the frames of tunnels influences on the level of strain state of most frames. Improved strain state settings of tunnels in areas of change soil characteristics of the array (especially at the bottom of casing) can be achieved by chemical consolidation of weak soils. Composition of solutions for fixing the weak soils should be determined based on the study of grain size, porosity, and other parameters of physical and mechanical and physical and chemical characteristics of soils. Originality. The basic cause significant strain on transition zone from spondylov’s clay to buchatskiy sands is found, that is explained by saturated phenomenon vibration
liquefaction basis under the tunnel. Practical value. The approaches to reduce the strain in the construction
of running tunnels in the transition zone from spondylov’s clay to buchatskiy sands are developed, as well as in the area of the station «Glybochytska» the Kyiv Metro.
UKR: Мета. На дільниці зміни інженерно-геологічних умов із спондилових глин на бучацькі піски можуть виникати значні деформації конструкції перегінних тунелів. Тому в представленому дослідженні необхідно виявити причину розвитку деформацій, розробити шляхи її мінімізації та на основі моделювання й розрахунків довести ефективність заходів зі зменшення деформацій. Методика. Для вирішення проблеми аналізу напружено-деформованого стану (НДС) системи «конструкція – масив» проведено числове моделювання методом скінченних елементів (МСЕ). На основі отриманих результатів побудовано графіки та встановлено залежності. Результати. Наявність слабких водонасичених ґрунтів у лотковій частині тунелів на дільниці переходу від спондилових глин до бучацьких пісків викликає суттєве підвищення деформацій конструкції тунелів, а також загальні віброосідання в ґрунтовій основі. Крім того, зміна фізико-механічних характеристик ґрунтів у межах оправи тунелів суттєво впливає на рівень деформованого стану самих оправ. Покращення деформованого стану оправи тунелів на ділянках зміни характеристик ґрунтів навколишнього масиву (особливо підстеляючих оправу) може бути досягнуто шляхом хімічного закріплення слабких ґрунтів. Склад розчинів для закріплення слабких ґрунтів повинен визначатися на основі вивчення їх гранулометричного складу, показників пористості та інших фізико-механічних і фізико-хімічних характеристик ґрунтів. Наукова новизна. Виявлено основну причину значних деформацій на дільниці переходу від спондилових глин до бучацьких пісків, що пояснюється явищем віброосідання водонасиченої основи під тунелем. Практична значимість. Розроблено підходи зі зменшення деформацій при будівництві перегінних тунелів на ділянці переходу від спондилових глин до бучацьких пісків, \а також у зоні станції «Глибочицька» Київського метрополітену.
RUS: Цель. На участке изменения инженерно-геологических условий от спондиловых глин к бучанским пескам могут возникать значительные деформации конструкции перегонных тоннелей. Поэтому в представленном исследовании необходимо выявить причину развития деформаций, разработать пути их минимизации и на основании моделирования и расчетов доказать эффективность мероприятий по уменьшению деформаций. Методика. Для решения проблемы анализа напряженно-деформированного состояния (НДС) системы «конструкция – массив» проведено численное моделирование методом конечных элементов (МКЭ). На основе полученных результатов построены графики и установлены зависимости. Результаты. Наличие слабых водо-насыщенных грунтов в лотковой части тоннелей на участке перехода от спондиловых глин к бучанским пескам вызывает существенное повышение деформаций конструкции тоннелей, а также общие виброосадки в грунтовом основании. Кроме того, изменение физико-механических характеристик грунтов в пределах обделки тоннелей существенно влияет на уровень деформированного состояния самих обделок. Улучшение деформированного состояния обделок тоннелей на участках изменения характеристик грунтов окружающего массива (особенно подстилающих обделку) может быть достигнуто путем химического закрепления слабых грунтов. Состав растворов для закрепления слабых грунтов должен определяться на основе изучения их гранулометрического состава, показателей пористости и других физико-механических и физико-химических характеристик грунтов. Научная новизна. Обнаружена основная причина значительных деформаций на участке перехода от спондиловых глин к бучанским пескам, что объясняется явлением виброосадки водонасы-щенного основания под тоннелем. Практическая значимость. Разработаны подходы по уменьшению деформаций при строительстве перегонных тоннелей на участке перехода от спондиловых глин к бучанским пескам, а также в зоне станции «Глыбочицкая» Киевского метрополитена.
UKR: Мета. На дільниці зміни інженерно-геологічних умов із спондилових глин на бучацькі піски можуть виникати значні деформації конструкції перегінних тунелів. Тому в представленому дослідженні необхідно виявити причину розвитку деформацій, розробити шляхи її мінімізації та на основі моделювання й розрахунків довести ефективність заходів зі зменшення деформацій. Методика. Для вирішення проблеми аналізу напружено-деформованого стану (НДС) системи «конструкція – масив» проведено числове моделювання методом скінченних елементів (МСЕ). На основі отриманих результатів побудовано графіки та встановлено залежності. Результати. Наявність слабких водонасичених ґрунтів у лотковій частині тунелів на дільниці переходу від спондилових глин до бучацьких пісків викликає суттєве підвищення деформацій конструкції тунелів, а також загальні віброосідання в ґрунтовій основі. Крім того, зміна фізико-механічних характеристик ґрунтів у межах оправи тунелів суттєво впливає на рівень деформованого стану самих оправ. Покращення деформованого стану оправи тунелів на ділянках зміни характеристик ґрунтів навколишнього масиву (особливо підстеляючих оправу) може бути досягнуто шляхом хімічного закріплення слабких ґрунтів. Склад розчинів для закріплення слабких ґрунтів повинен визначатися на основі вивчення їх гранулометричного складу, показників пористості та інших фізико-механічних і фізико-хімічних характеристик ґрунтів. Наукова новизна. Виявлено основну причину значних деформацій на дільниці переходу від спондилових глин до бучацьких пісків, що пояснюється явищем віброосідання водонасиченої основи під тунелем. Практична значимість. Розроблено підходи зі зменшення деформацій при будівництві перегінних тунелів на ділянці переходу від спондилових глин до бучацьких пісків, \а також у зоні станції «Глибочицька» Київського метрополітену.
RUS: Цель. На участке изменения инженерно-геологических условий от спондиловых глин к бучанским пескам могут возникать значительные деформации конструкции перегонных тоннелей. Поэтому в представленном исследовании необходимо выявить причину развития деформаций, разработать пути их минимизации и на основании моделирования и расчетов доказать эффективность мероприятий по уменьшению деформаций. Методика. Для решения проблемы анализа напряженно-деформированного состояния (НДС) системы «конструкция – массив» проведено численное моделирование методом конечных элементов (МКЭ). На основе полученных результатов построены графики и установлены зависимости. Результаты. Наличие слабых водо-насыщенных грунтов в лотковой части тоннелей на участке перехода от спондиловых глин к бучанским пескам вызывает существенное повышение деформаций конструкции тоннелей, а также общие виброосадки в грунтовом основании. Кроме того, изменение физико-механических характеристик грунтов в пределах обделки тоннелей существенно влияет на уровень деформированного состояния самих обделок. Улучшение деформированного состояния обделок тоннелей на участках изменения характеристик грунтов окружающего массива (особенно подстилающих обделку) может быть достигнуто путем химического закрепления слабых грунтов. Состав растворов для закрепления слабых грунтов должен определяться на основе изучения их гранулометрического состава, показателей пористости и других физико-механических и физико-химических характеристик грунтов. Научная новизна. Обнаружена основная причина значительных деформаций на участке перехода от спондиловых глин к бучанским пескам, что объясняется явлением виброосадки водонасы-щенного основания под тоннелем. Практическая значимость. Разработаны подходы по уменьшению деформаций при строительстве перегонных тоннелей на участке перехода от спондиловых глин к бучанским пескам, а также в зоне станции «Глыбочицкая» Киевского метрополитена.
Description
V. Petrenko: ORCID 0000-0002-5902-6155; V. Huzchenko: ORCID 0000-0001-7865-58816; O. Tiutkіn: ORCID 0000-0003-4921-4758; D. Tiutkіn: ORCID 0000-0002-6517-2554
Keywords
vibration liquefaction of water-innundated basis, finite element method, stress-strain state, transition from spondylov’s clay to buchatskiy sands, analysis of strains, віброосідання водонасиченої основи, метод скінченних елементів, напружено-деформований стан, перехід від спондилових глин до бучацьких пісків, аналіз деформацій, виброосадка водонасыщенного основания, метод конечных элементов, напряженно-деформированное состояние, переход от спондиловых глин к бучанским пескам, анализ деформаций, КТОФ
Citation
Analysis of Deformed State Structures of the Kyiv Metro Running Tunnels on a Transition Zone From Spondylov's Clay to Buchatskiy Sands / V. D. Petrenko, V. T. Huzchenko, O. L. Tiutkіn, D. V. Tiutkіn // Наука та прогрес транспорту. Вісник Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – 2014. – №4(52). – C. 127–138. – DOI: 10.15802/stp2014/27321.