Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей

Диссертационная работа:

Нгуен Нгок Туан. Прогнозирование горного давления на тоннельную обделку метрополитена с учетом влияния изменчивости свойств нескальных грунтов : Дис. ... канд. техн. наук : 05.23.11 Москва, 2006 224 с. РГБ ОД, 61:06-5/2615

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

1. ОСОБЕННОСТИ ВЕРОЯТНОСТНОГО РАСЧЕТА ТОННЕЛЕЙ МЕТРОПОЛИТЕНА И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ 9

1.1. Неоднородность и изменчивость грунтовых массивов и их свойств при строительстве тоннелей метрополитена 9

1.1.1. Неоднородность и изменчивость грунтовых массивов 9

1.1.2. Изменчивость физико-механических характеристик грунтов при строительстве тоннелей метрополитена 11

1.1.3. Статистическая обработка результатов испытаний в инженерной геологии 20

1.2. Вероятностные методы расчета строительных конструкций 24

1.2.1. Общие положения вероятностного расчета 24

1.2.2. Принципы вероятностного расчета строительных конструкций на безопасность 31

1.2.3. Основные методы вероятностного расчета строительных конструкций

1.3. Случайные факторы и особенности вероятностного расчета тоннелей метрополитена 40

1.4. Обзор теорий горного давления 48

1.5. Выводы по главе 1 57

2. МЕТОДИКА ВЕРОЯТНОСТНОГО РАСЧЕТА ДАВЛЕНИЯ ГРУНТОВ НА ТОННЕЛЬНУЮ ОБДЕЛКУ МЕТРОПОЛИТЕНА 59

2.1. Вероятностная постановка задач определения горного давления 59

2.2. Основные формулы вероятностного расчета горного давления 63

2.3. Общая схема вероятностного расчета горного давления 66

2.4. Детерминистические модели определения горного давления по нормативным документам 69

2.5. Определение числовых характеристик и закона распределения случайных параметров на основе экспериментальных данных

3 2.5.1. Определение числовых характеристик случайных параметров по опытным данным 73

2.5.2. Аппроксимация опытных данных эмпирическими распределениями 75

2.5.3. Практическая процедура вычисления числовых характеристик и выбора закона распределения физико-механических свойств грунтов 85

2.6. Решение вероятностных задач определения давления грунтов на обделки тоннелей метрополитена 90

2.6.1. Определение давления грунтов как функции одного случайного параметра 90

2.6.2. Определение давления грунтов методом линеаризации функций многих случайных аргументов 100

2.6.3. Анализ и обоснование методов вероятностного расчета горного давления 111

2.7. Выводы по главе 2 116

3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ДАВЛЕНИЯ ГРУНТОВ НА ТОННЕЛЬНУЮ ОБДЕЛКУ МЕТРОПОЛИТЕНА МЕТОДОМ СТАТИСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ (МЕТОДОМ МОНТЕ-КАРЛО) 118

3.1. Общие положения метода Монте-Карло 118

3.2. Общая схема применения метода статистического моделирования в расчете давления грунтов на тоннельную обделку метрополитена 119

3.3. Статистическое моделирование случайных характеристик грунтов как случайных величин с заданными законами распределения 125

3.4. Моделирование случайных характеристик грунтов как многомерного случайного вектора 137

3.5. Требуемое количество испытаний и точность расчета при моделировании методом Монте-Карло 141

3.6. Реализации методом Монте-Карло вероятностного расчета горного давления на тоннельную обделку метрополитена 148

4 3.6.1. Алгоритм и программа вероятностного расчета давления при нормальных законах распределения случайных параметров 148

3.6.2. Алгоритм и программа вероятностного расчета давления при любых законах распределения случайных параметров 152

3.6.3. Оценка достоверности результатов реализации 154

3.7. Выводы по главе 3 159

4. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ В ОЦЕНКЕ ВЛИЯНИЯ ИЗМЕНЧИВОСТИ СВОЙСТВ ГРУНТОВ НА ГОРНОЕ ДАВЛЕНИЕ 161

4.1. Исследование влияния изменчивости свойств несвязных песчаных грунтов на величину горного давления в случае сводообразования 161

4.2. Исследование влияния изменчивости свойств связных глинистых грунтов на величину горного давления в случае сводообразования 169

4.3. Исследование влияния изменчивости свойств грунтов на величину горного давления в случае невозможности сводообразования 186

4.4. Выводы по главе 4 188

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ 190

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 193

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 202

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 204

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 207

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 .210

ПРИЛОЖЕНИЕ 5  

Введение к работе:

В настоящее время во многих крупных городах РФ и других стран мира ведется интенсивное строительство метрополитенов. В СРВ обоснована необходимость метрополитена в комплексных транспортных схемах г. Ханоя и г. Хо Ши Мина. В этой связи большое значение приобретают вопросы рационального их проектирования и поиск резервов несущей способности с целью обеспечения надежности и снижения стоимости сооружений. Одним из путей решения этих задач является более широкое применение вероятностного метода в расчетах тоннельных сооружений.

В отличие от других инженерных сооружений тоннели метрополитена целиком расположены в грунтах. Их конструкции, способы возведения и стоимость главным образом определяются инженерно-геологическими условиями, в которых предусмотрена проходка тоннеля. Стохастический характер структуры грунтовых массивов и пространственной изменчивости свойств слагающих их пород, а также неопределенность и изменчивость других факторов, влияющих на механическое состояние тоннелей, предопределяют интерес к использованию вероятностного подхода в расчетах подземных сооружений.

Совершенствование методики расчета тоннелей на основе вероятностного подхода поставило вопрос о необходимости глубокого изучения нагрузок, действующих на сооружения. Важную роль при этом играет задача непосредственного учета влияния случайных факторов, в том числе и физико-механических свойств грунтов на величину горного давления. Именно эта внешняя нагрузка является главной и определяющей для тоннелей метрополитена при расчете сооружения на несущую способность.

В обычном детерминистическом способе проектирования тоннелей учет изменчивости случайных факторов осуществляется через обобщенный коэффициент перегрузки или коэффициент надежности. Этот коэффициент представляет собой постоянное число для данного вида нагрузки, поэтому не является удовлетворительным с точки зрения полновесного учета степени разброса физико-механических свойств грунтов и других влияющих факторов при конкретных условиях проектирования.

Как показал современный опыт эксплуатации крупных сооружений общественного назначения, слабым местом их проектирования является нормативное игнорирование факта широкого спектра и возможного изменения действующих внешних нагрузок. И это привело в ряде случаев к катастрофическим последствиям с разрушением несущих конструкций сооружений. Уточненное прогнозирование внешних нагрузок, в том числе горного давления на тоннельную обделку метрополитена с учетом влияния случайных факторов на основе положений теории вероятностей и статистического метода позволит обоснованно назначать коэффициенты надежности по горному давлению, что обеспечит одновременно и надежность и экономичность проектируемых тоннельных сооружений.

Цель исследования состоит в разработке вероятностной методики, учитывающей влияние изменчивости свойств грунтов и других факторов на горное давление, оказываемое на тоннельную обделку метрополитена, а также в разработке алгоритма и программного продукта для прогнозирования горного давления статистическим методом.

В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие основные задачи:

- исследовать случайную природу и изменчивость свойств нескальных грунтов с целью оценки их влияния на величину горного давления;

- изучить вероятностные методы расчета строительных конструкций применительно к задаче учета изменчивости свойств грунтов и других факторов при вероятностном расчете тоннельных конструкций метрополитена. Выявить при этом главные особенности и проблемы расчета сооружений;

- провести обзор и анализ теорий горного давления для обоснованного их применения в вероятностных расчетах;

- сформулировать вероятностную постановку задач определения давления нескальных грунтов на тоннельную обделку;

- разработать вероятностную методику расчета давления грунтов на тоннельную обделку;

- изучить методы статистической обработки опытных данных с выяснением практической процедуры вычисления числовых характеристик и выбора их закона распределения физико-механических свойств грунтов;

- проанализировать и обосновывать возможные методы, применяемые при решении задачи вероятностного расчета горного давления как функции случайных переменных;

- разработать численный метод и алгоритм, позволяющий определить функцию распределения вероятности случайного горного давления и их расчетное значение, соответствующее заданной доверительной вероятности;

- разработать пакет компьютерных программ на основе данного алгоритма;

- изучить влияния изменчивости отдельных параметров свойств нескальных грунтов на величину расчетного горного давления;

- исследовать методом статистического моделирования совместное влияние изменчивости свойств различных видов нескальных грунтов на величину расчетного горного давления;

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработана вероятностная методика расчета давления грунтов на тоннельную обделку метрополитена, позволяющая получить результаты более близкие к реальным значениям путем замены единого коэффициента надежности на дифференцированные коэффициенты, основанные на нормах доверительной вероятности;

- разработаны алгоритм и пакет программ расчета давления грунтов на тоннельную обделку методом статистического моделирования (методом Монте-Карло), позволяющим одновременно учесть влияние изменчивости различных случайных физико-механических свойств грунтов и других параметров на расчетное горное давление;

- предложена приближенная формула определения коэффициента крепости, позволяющая учитывать одновременно влияние изменчивости различных

-8 случайных параметров свойств связных грунтов (удельного веса, коэффициента пористости, угла внутреннего трения и удельного сцепления);

- на основе статистического моделирования с применением разработанных автором программ «RANDOM-1» и «RANDOM-2» получены ранее неизвестные плотности распределения случайных величин горного давления;

- получены графические зависимости коэффициентов надежности горного давления от изменчивости физико-механических свойств различных видов нескальных грунтов.

Практическая ценность работы заключается в уточнении методов расчета давления грунтов на тоннельную обделку при наличии статистических опытных данных о случайных физико-механических характеристиках грунтов и других факторах. Разработанная в диссертации вероятностная методика и программа расчета позволяет на основе опытных данных инженерно-геологических исследований ускорено получить более достоверные значения нормативного и расчетного давления грунтов для дальнейшего использования в статических расчетах подземных сооружений. С помощью данной методики представляется возможным обоснованно назначать коэффициенты надежности горного давления, что обеспечивает повышение надежности несущей способности тоннельных конструкций при снижении стоимости проектирования и строительства.

Достоверность научных гипотез и полученных результатов определяются корректностью постановки задач, обоснованностью всех этапов расчета и использованием апробированных детерминистических моделей расчета горного давления, которые включены в действующие нормативные документы. Методы исследования, приведенные в диссертационной работе, базируются на основе общепринятых положений теории вероятностей и математической статистики. Анализ и сравнение расчетных значений давления получаемых вероятностным методом по разработанной программе с результатом обычного детерминистического расчета подтверждают достоверность методики и алгоритма расчета. 

Подобные работы
Федулов Андрей Александрович
Применение поверхностно-активных веществ (стабилизаторов) для улучшения свойств связных грунтов в условиях дорожного строительства
Круглов Александр Геннадьевич
Совершенствование системы регионального дорожно-климатического районирования с учетом влияния грунтово-почвенных составляющих
Красноперов Александр Рудольфович
Учет влияния конструктивных параметров дорожных одежд на отраженное трещинообразование в асфальтобетонных слоях усиления
Нгуен Зуй Чи
Учет влияния морского прилива при сооружении автомобильных дорог на территории равнины Юга (СРВ)
Невмержицкая Людмила Ивановна
Методика учета теплового влияния поверхностных и грунтовых вод при проектировании транспортных сооружений на вечной мерзлоте
Бокарев Сергей Александрович
Учет пластических свойств бетона и влияния попеременного замораживания и оттаивания на изменение его прочностных и деформативных характеристик в расчетах бетонных опор мостов
Слюсаренко Валерий Евгеньевич
Расчет параметров роторных механизированных проходческих щитов с учетом изменчивости свойств горных пород
Жигур Юрий Леонидович
Учет вероятностно-статистической изменчивости физико-механических свойств материалов конструктивных слоев при расчете нежестких дорожных одежд
Ильин Кирилл Анатольевич
Деформирование аппаратов колонного типа при динамическом воздействии взрывной волны с учетом свойств грунта
Омельчак Игорь Михайлович
Основы расчета свайных фундаментов с учетом реологических свойств грунтов основания

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net