Разработка методов анализа деформаций подземных сооружений (стр. 1 из 5)

На правах рукописи

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ АНАЛИЗА

ДЕФОРМАЦИЙ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Специальность: 25.00.32 – Геодезия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2007

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы:

Опыт эксплуатации подземных видов транспорта неопровержимо доказал, что лучшим видом современного городского транспорта является метрополитен.

В г. Тегеране (Исламская Республика Иран) несмотря на высокую плотность населения не достаточно развита сеть общественного транспорта. На дорогах постоянно возникают пробки огромной протяженности, приводящие к сильной загазованности воздуха. Это стало причиной ухудшения экологии города. Проектирование линий метрополитена в г. Тегеран началось еще в 1959 году. К настоящему времени закончено строительство и пущены в эксплуатацию три линии метрополитена. В ближайшее время планируется строительство еще четырех линий.

Тоннели являются необходимым звеном в строительстве подземных инженерных сооружений, связанных с ростом и развитием народного хозяйства страны. В связи с этим геодезические работы находят широкое применение при тоннелестроении. Геодезическо-маркшейдерские работы являются ответственным процессом на всех этапах строительства метрополитенов. От своевременного и качественного выполнения геодезическо-маркшейдерских работ во многом зависят качество, сроки и эксплуатационный эффект использования строящихся объектов. Исследования в этой области способствуют достижению более высоких точностей, как при наблюдении, так и при вычислениях. Новые разработки позволяют автоматизировать работу в тоннеле и способствуют сокращению времени затрачиваемого на измерение углов и расстояний. В процессе строительства тоннелей метрополитена, после установки колец тоннеля возникают различного рода деформации. Для обеспечения безаварийной эксплуатации метрополитена необходимо вести постоянные и высокоточные геодезические наблюдения за развитием деформаций подземных сооружений метрополитена.

В связи с вышеизложенным, перед геодезическо-маркшейдерской службой г. Тегерана встает задача изучения современного опыта строительства метрополитена, для этого целесообразно применить методы ведения геодезических измерений в г. Москве при строительстве и эксплуатации сооружений метрополитена для выполнения аналогичных работ в г. Тегеране – столице Исламской Республики Иран.

Внедрение новых методов и средств геодезических измерений должно сопровождаться и новой методикой обработки результатов измерений. Только комплексное решение задачи позволит добиться максимальной эффективности и будет отвечать современным требованиям.

Цель работы:

Основной целью диссертационной работы является разработка методов анализа колец тоннеля с подробным анализом точности деформационных характеристик применительно к метрополитену г. Тегеран.

Научная новизна работы:

1. Разработана эффективная методика ориентирования подземных геодезических сетей способом двух шахт.

2. Разработана методика эффективной обработки результатов измерений с возможностью объективной оценки точности результатов измерений.

3. Составлена математическая модель, связывающая результаты измерений с деформационными характеристиками стенок тоннелей:

,

гдеX, Y– координаты центра тоннеля относительно точки стояния инструмента; R – вероятнейший радиус тоннеля.

4. Разработаны два метода решения поставленной задачи. В первом случае удалось так преобразовать математическую модель формы тоннеля, что уравнивание и оценка точности свелась к коррелатному методу уравнивания. Во втором случае, для того чтобы более строго зафиксировать положение вероятнейшей окружности, уравнивание результатов измерений выполняется под двумя условиями:

– минимум суммы квадратов поправок в измеренные величины с учетом средних квадратических ошибок измерений и

– минимум суммы квадратов уклонений наблюдаемых точек стенок тоннеля от вероятнейшей окружности.

5. На основе практических расчетов показано, что повышение точности измеряемых величин не является существенным, но это позволяет ввести в обработку точностные характеристики измеренных величин и осуществить оценку точности искомых параметров, используя коррелатный метод с дополнительными неизвестными.

6. Показано, что современные средства геодезических измерений, а именно, электронные тахеометры, позволяют выполнять высокоточные измерения в безотражательном режиме с точностью, вполне удовлетворяющей точностным требованиям к определению деформаций колец тоннеля (2 – 5 мм).

Практическая значимость работы:

Развитие городского транспорта в Тегеране ведется активными темпами. К настоящему времени уже активно эксплуатируются линии современного метро, и в ближайшем будущем сеть метрополитена Тегерана будет существенно развита. Учитывая, что геологические условия в зоне строительства тоннелей являются сложными, проблема наблюдений за деформациями обделок тоннелей является важной и актуальной задачей. Разработанная методика обработки результатов измерений будет применена при анализе деформаций тоннелей метрополитена в Тегеране.

Публикации:

По теме диссертации опубликованы 2 статьи.

Структура и объем диссертации:

Диссертационная работа состоит из введения, трех разделов с подразделами, заключения и списка литературы. Общий объем работы – 84 стр. Диссертация содержит три таблицы и 24 рисунка. Список литературы составляет 37 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ

Обоснована актуальность темы, сформулированы цели и основные направления исследований.

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ СТРОИТЕЛЬСТВА ТОННЕЛЕЙ И ТОЧНОСТНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

В главе дается общая характеристика Исламской Республики Иран (название с 1979 г) и столицы страны – г. Тегерана. Площадь Тегерана с его провинцией составляет около 28,225 кв.км. Население г. Тегеран – главного экономического центра страны – вместе с его провинциями составляет около 14-15 млн. человек. Климатической особенностью города является климат – жаркий и сухой летом и холодный в зимнее и осеннее время. Город Тегеран - это не только столица страны, но и ее дипломатический, культурный и экономический центр.

90% загрязнения атмосферы города происходит от выхлопных газов машин. Усугубляет положение большое количество заводов и фабрик на западе города, которые также производят большое количество выбросов в атмосферу вредных веществ и дыма. Такое состояние воздуха и постоянная нехватка кислорода приводят к ухудшению здоровья населения и развитию хронических заболеваний, снижению продолжительности жизни. Отмечается, что сложившаяся ситуация уже много лет назад привело власти Тегерана к мысли о необходимости строительства метрополитена на территории города.

Рассмотрены виды тоннелей и отмечено, что тоннели являются необходимым звеном в строительстве подземных инженерных сооружений, связанных с ростом и развитием народного хозяйства страны. В связи с этим геодезические работы находят широкое применение при тоннелестроении.

Тоннели мелкого заложения обычно сооружают открытым способом. Перенесение в натуру оси трассы особых затруднений не вызывает, так как тоннели мелкого заложения обычно проектируют под малозастроенными открытыми территориями или под широкими улицами и проездами городов. На застроенных территориях для строительства тоннелей мелкого заложения применяют траншейный способ, при котором в местах расположения стен тоннеля роют узкие котлованы - траншеи и на проектной глубине бетонируют стены. Строительство горных тоннелей начинают непосредственно на дневной поверхности, врезаясь в горный массив. Порталы обычно сооружают в тех случаях, когда тоннель в горном массиве начинается полным поперечным сечением.

Тоннели метрополитена - тоннели глубокого заложения сооружают обычно посредством вертикальных стволов. Учитывая удобство дальнейшей эксплуатации тоннелей, стволы обычно проектируют смещенными на 20-50 м от трассы тоннеля. Так как в условиях густой городской застройки трудно выбрать место для строительной площадки, то нередко стволы смещают от трассы на расстояние более 50 м.

Наиболее индустриальный способ сооружения тоннелей - щитовой. В смонтированной оболочке щита собирают тюбинговые кольца, необходимые для упора щитовых домкратов при выдвижении щита из камеры. В настоящее время на строительстве метрополитена применяют механизированные щиты, которые при помощи специальных механизмов и долот разрабатывают и транспортируют породы.

Приводятся данные о габарите и форме поперечных сечений тоннелей. Отмечается, что пространство между габаритом подвижного состава и габаритом приближения оборудования, называемое габаритным запасом, имеет весьма большое значение для геодезистов. Габаритный запас служит исходной величиной для расчета требуемой точности выполнения геодезических работ при сооружении тоннелей.

В последнем разделе главы даются сведения об особенностях создания геодезического обоснования тоннеля метрополитена и рассматривается точность геодезических наблюдений за деформациями . Геодезическое обоснование для строительства тоннелей можно разделить на геодезическое обоснование на поверхности и геодезическое обоснования в подземных выработках. Основным плановым геодезическим обоснованием для вынесения в натуру запроектированной трассы тоннеля и всех сооружений служит тоннельная триангуляция, трилатерация или линейно-угловая сеть. Для сгущения точек планового обоснования, получаемого этими методами, строят основную полигонометрическую сеть или прокладывают полигонометрический ход. Для передачи координат от пунктов основной полигонометрии к стволам прокладывают подходную полигонометрию в виде отдельных ходов, системы ходов или замкнутых полигонов, опирающихся на пункты основной полигонометрической сети. От точек подходной полигонометрической сети координаты передают в подземные выработки через стволы шахт. По трассе вслед за движущимся вперед забоем прокладывают ходы сначала рабочей полигонометрии со сравнительно короткими сторонами, затем основной подземной полигонометрии.


Copyright © MirZnanii.com 2015-2018. All rigths reserved.