Порівняльний аналіз результатів маркшейдерських та чисельних досліджень перегінного тунелю Київського метрополітену
Loading...
Date
2022
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро
Abstract
UKR: У роботі передбачено провести порівняльний аналіз результатів маркшейдерських та чисельних досліджень перегінного тунелю Київського метрополітену й отримати достовірність авторської системи па-раметричного аналізу. Методика. Порівняльний аналіз результатів досліджень переміщень перегінного ту-нелю проведено за двома етапами. На першому етапі проаналізовано переміщення оправи перегінних тунелів між станціями «Славутич» – «Осокорки», «Осокорки» – «Позняки» та «Позняки» – «Харківська», отримані в ході маркшейдерських досліджень. На другому етапі виконано чисельний аналіз методом скінченних елеме-нтів. Для цього аналізу створено моделі трьох кілець оправи. Саме ці кільця обрані тому, що в них спостерігав-ся максимальний рівень вертикальних переміщень, спричинених впливом інженерно-геологічних умов части-ни Сирецько-Печерської лінії на лівому березі Дніпра. Ці умови характеризуються шаруватістю слабких та водонасичених ґрунтів (піски різної крупності та щільності, супіски, легкі суглинки та глини). Оправа реально-го перегінного тунелю є стандартною конструкцією, яку застосовано під час щитової проходки Київського метрополітену. У моделях відображено геометричні розміри перегінних тунелів, а також деформаційні харак-теристики та щільність ґрунтів шаруватого масиву. Результати. Автори проаналізували характеристики ша-руватого масиву та максимальні переміщення тунелів частини Сирецько-Печерської лінії на лівому березі р. Дніпро. У ході чисельного аналізу отримано вертикальні переміщення моделей трьох кілець оправи. Прове-дено порівняльний аналіз результатів маркшейдерських та чисельних досліджень. Отриманий рівень похиб-ки (до 15 %) між результатами маркшейдерських та чисельних досліджень доводить, що розроблені основи параметричного аналізу є достовірними. Наукова новизна. Уперше впроваджено теоретичні основи пара-метричного аналізу для реального підземного об’єкта. Авторські розробки, пов’язані зі створенням скінчен-но-елементних моделей на основі реальних характеристик ґрунтів шаруватого масиву, надають високий рі-вень близькості результатів теоретичних розробок та інструментальних маркшейдерських вимірювань. Практична значимість. Обґрунтовано параметри деформованого стану, що виникає в горизонтальній ви-робці під час щитової проходки.
ENG: The article is aimed to perform a comparative analysis of the results of mine surveying and numerical studies of the running tunnel of the Kyiv metro and obtain the reliability of the author’s system of parametric analy-sis. Methodology. The comparative analysis of the results of research on the displacements of the running tunnel was carried out in two directions. In the first direction, the movement of the lining of the running tunnels between the stations «Slavutych» – «Osokorky», «Osokorky» – «Pozniaky» and «Pozniaky» – «Kharkivska» obtained in the course of mine surveying studies was analyzed. In the second direction, a numerical analysis using the finite element method was performed. For this analysis, models of three lining rings were created. These rings were chosen be-cause the maximum level of vertical movements was observed in them. Their reason is the influence of the engi-neering and geological conditions of the part of the Syretsko-Pecherska line on the left bank of the Dnipro River. These conditions are characterized by the layering of weak and water-saturated soils (sands of various sizes and densities, sandy loams, light loams and clays). The lining of the real tunnel is a standard structure used for shield tunneling of the Kyiv metro. The models reflect the geometric dimensions of the running tunnels, as well as the de-formation characteristics and soil density of the surrounding layered massif. Findings. The authors analyzed the characteristics of the layered massif and the maximum displacements of the running tunnels of the part of the Sy-retsko-Pecherska line on the left bank of the Dnipro River. In the course of the numerical analysis, the vertical dis-placements of the models of the three lining rings were obtained. A comparative analysis of the results of mine sur-veying and numerical studies was carried out. The obtained level of error (up to 15 %) between the results of mine surveying and numerical studies proves that the developed bases of parametric analysis are reliable. Originality. For the first time, the theoretical foundations of parametric analysis for a real underground object were introduced. The author’s developments related to the creation of finite-element models based on the real characteristics of the soils of the layered massif provide a high level of similarity to the results of theoretical developments and instrumental mine surveying measurements. Practical value. It consists in the substantiation of the parameters of the deformed state that occurs in the horizontal working during shield tunneling.
ENG: The article is aimed to perform a comparative analysis of the results of mine surveying and numerical studies of the running tunnel of the Kyiv metro and obtain the reliability of the author’s system of parametric analy-sis. Methodology. The comparative analysis of the results of research on the displacements of the running tunnel was carried out in two directions. In the first direction, the movement of the lining of the running tunnels between the stations «Slavutych» – «Osokorky», «Osokorky» – «Pozniaky» and «Pozniaky» – «Kharkivska» obtained in the course of mine surveying studies was analyzed. In the second direction, a numerical analysis using the finite element method was performed. For this analysis, models of three lining rings were created. These rings were chosen be-cause the maximum level of vertical movements was observed in them. Their reason is the influence of the engi-neering and geological conditions of the part of the Syretsko-Pecherska line on the left bank of the Dnipro River. These conditions are characterized by the layering of weak and water-saturated soils (sands of various sizes and densities, sandy loams, light loams and clays). The lining of the real tunnel is a standard structure used for shield tunneling of the Kyiv metro. The models reflect the geometric dimensions of the running tunnels, as well as the de-formation characteristics and soil density of the surrounding layered massif. Findings. The authors analyzed the characteristics of the layered massif and the maximum displacements of the running tunnels of the part of the Sy-retsko-Pecherska line on the left bank of the Dnipro River. In the course of the numerical analysis, the vertical dis-placements of the models of the three lining rings were obtained. A comparative analysis of the results of mine sur-veying and numerical studies was carried out. The obtained level of error (up to 15 %) between the results of mine surveying and numerical studies proves that the developed bases of parametric analysis are reliable. Originality. For the first time, the theoretical foundations of parametric analysis for a real underground object were introduced. The author’s developments related to the creation of finite-element models based on the real characteristics of the soils of the layered massif provide a high level of similarity to the results of theoretical developments and instrumental mine surveying measurements. Practical value. It consists in the substantiation of the parameters of the deformed state that occurs in the horizontal working during shield tunneling.
Description
А. Тютькін: ORCID 0000-0003-4921-4758; Н. Бондаренко: ORCID 0000-0003-0804-7500
Keywords
маркшейдерські вимірювання, метод скінченних елементів, шаруватий масив, метрополітен, параметричний аналіз, перегінний тунель, порівняльний аналіз, щитова проходка, metro, running tunnel, layered massif, shield tunneling, comparative analysis, parametric analysis, mine surveying measurements, finite element method, КТІ
Citation
Бондаренко Н. К., Тютькін О. Л. Порівняльний аналіз результатів маркшейдерських та чисельних досліджень перегінного тунелю Київського метрополітену. Наука та прогрес транспорту. 2022. № 2 (98). С. 78–85. DOI: 10.15802/stp2022/267934.