Наукові основи формування геотехнічних властивостей приконтурного шару і обробки тунелів роликовим ущільненням
| dc.contributor.author | Зайченко, Стефан Володимирович | |
| dc.contributor.degreedepartment | електромеханічного обладнання енергоємних виробництв | uk |
| dc.contributor.degreefaculty | Інститут енергозбереження та енергоменеджменту | uk |
| dc.contributor.degreegrantor | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.date.accessioned | 2014-10-22T14:28:02Z | |
| dc.date.available | 2014-10-22T14:28:02Z | |
| dc.date.issued | 2014 | |
| dc.description.abstracten | Thesis for doctor of technical sciences by the specialty 05.15.09 – Geotechnical and mining mechanics. – National Technical University of Ukraine «KPI». – Kyiv, 2014. The thesis is devoted to the development of new methods of forming the geotechnical properties of adjacent layer and processing the tunnels by roller compaction. The method, which takes into account the anisotropy of physical and mechanical properties of the processed mediums, was used.The investigation was conducted to solve actual scientific and practical problem of managing the supporting capacity of tunnel foundations and increasing the strength of monolithic processing materials. The problem of developing the scientific basis of energy and resource saving technology of formation the new soil and processing materials properties was solved in this thesis. The patterns of development of strength and deformation processes and changes of physical and mechanical properties of the medium, which processed by roller compaction in terms of the underground construction communication building. The results of research allow to predict the emerging tensions and pressures in areas of working organs, and develop a methodology of calculating the main parameters of geotechnical properties formation and monolithic processing the tunnel by roller compaction in different conditions of construction. The total economic effect after implementation results of the theoretical and experimental research is about 8100 UAN per one meter of the tunnel. | uk |
| dc.description.abstractru | Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.15.09 – Геотехническая и горная механика. – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт» МОН Украины. – Киев, 2014. Диссертация посвящена разработке новых способов формирования геотехнических свойств приконтурного слоя и обработки тоннелей роликовым уплотнением с учетом анизотропии физико-механических свойств обрабатываемых сред с целью решения актуальной научно-практической проблемы управления несущей способностью оснований туннелей и повышения прочности материалов монолитной обделки. В работе решена проблема разработки научных основ энерго-ресурсосберегающей технологии формирования новых свойств грунтов и материалов отделки на основе комплексного учета закономерностей развития силовых и де-формационных процессов и изменения физико-механических параметров сред, обрабатываемых роликовым уплотнением, в условиях возведения подземного коммуникационного сооружения с учетом изменения физико-механических свойств, позволяющих определить значения главных параметров, обеспечиваюих стабильное протекание процесса уплотнения. Установлено повышение напряжений и контактных давлений в зоне действия роликовых рабочих органов при увеличении скорости их движения, что при создании модели поведения среды обуславливает необходимость учитывать, наряду с пластическими и упругими свойствами, также вязкие свойства грунтов и строительных смесей. Существующие методы исследования реологических параметров многокомпонентных сред являются несовершенными, поскольку они не учитывают пластического характера сопротивления исследуемой среды, что обусловило необходимость создания нового способа расчета коэффициента динамической вязкости, основанного на установлении нормальных напряжений, возникающих при сжатии образца, и скорости касательной деформации. Это при известных значениях прочностных характеристик и зависимости максимального касательного давления от нормальных напряжений позволяет найти вязкую составляющую суммарного касательного давления. Разработана пространственная математическая модель процесса роликового уплотнения приконтурного грунтового слоя с учетом возникновения зон заторможенной деформации (ядра уплотнения) и развитой пластической деформации, что позволяет решить задачу определения напряженно-деформированного состояния среды в два этапа: при взаимодействии рабочих органов с зоной замедленной деформации (ядром уплотнения) и при взаимодействии ядра уплотнения с грунтовым массивом. Предложенный метод позволяет установить возникающие контактные давления и напряжения в зоне действия роликовых рабочих органов и глубину уплотненного слоя приконтурного грунтового массива в зависимости от прочностных и деформационных параметров, вязкости обрабатываемой среды, скорости и размеров рабочего органа, что позволяет управлять процессом формирования геотехнических свойств роликовым уплотнением. Теоретически установлено и экспериментально подтверждено, что максимальные давления уплотнения и глубина обработки существенно зависят от прочностных параметров грунтовых смесей и приобретают наибольшие значения (2,1 МПа и 0,179 м) при меньшей влажности (14 %) и высоком содержании глинистых частиц (30 %). Максимальная относительная разница значений полученных распределений высоты при увеличении скорости рабочих органов до 5 м/с составляет 44,4 % для грунтов с высоким содержанием (30%) глинистых частиц. Установлено, что максимальные напряжения и глубина обработки грунтового массива в зоне действия рабочих органов возникают на завершающих этапах уплотнения, на которых прочностные параметры достигают предельных значений. При формовании материалов обделки туннеля роликовым уплотнением основанием служит приконтурный грунтовый массив, деформирующийся при передаче силового воздействия от рабочих органов через слой уплотняемого материала, что при моделировании процесса требует совместного рассмотрения двух задач: взаимодействия рабочего органа с вязко-пластической средой с представлением основы в виде абсолютно жесткого полупространства и взаимодействия бетонной смеси с горным массивом с моделированием основания в виде упругого полупространства. При моделировании процесса уплотнения материалов обделки установлено, что обрабатываемая среда под действием уплотняющих давлений стремится выйти из зоны действия роликовых рабочих органов, образуя зоны опережения, отставания и бокового расширения. В зоне бокового расширения материал обделки движется в направлении, перпендикулярном главному направлению движения рабочего органа, что приводит к смещению максимальных давлений в центр зоны контакта. При исследовании процесса роликового уплотнения одним из возможных направлений моделирования с учетом деформации прилегающего грунтового контура является представление основания слоя обделки в виде упругого полупространства с использованием в качестве деформационного параметра среды модуля деформации. На основе совместного рассмотрения процессов взаимодействия рабочего органа со строительной смесью и деформации прилегающего контура разработана последовательность определения энергосиловых и технологических параметров процесса уплотнения строительных смесей с учетом условий контактного взаимодействия и физико-механических свойств материалов обделки и горного массива. Установлено, что деформация грунтового массива при уплотнении слоя строительной смеси вызывает существенное (до 14 %) снижение контактных давлений. Для установления влияния предложенных способов строительства на напряженно-деформированное состояние прилегающих массивов, слоя уплотненного грунта и обделки с комбинацией возможных вариантов применения технологии роликового уплотнения проведено моделирование численными вариативными методами. В результате сравнения полученных решений при различных вариантах применения роликового уплотнения по сравнению с традиционной обработкой без уплотнения установлено существенное снижение интенсивности перемещений и напряжений (в 1,5 раза), что свидетельствует о высокой эффективности предложенных методов уплотнения по повышению прочности, устойчивости и надежности тоннеля. | uk |
| dc.description.abstractuk | Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.15.09 – Геотехнічна і гірнича механіка. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут» МОН України. – Київ, 2014. Дисертація присвячена розробленню нових методів формування геотехнічних властивостей приконтурного шару і обробки тунелів роликовим ущільненням з урахуванням механічної анізотропії оброблюваних середовищ з метою розв’язання актуальної науково-практичної проблеми керування несучою здатністю основ тунелю і підвищення міцності матеріалів монолітної обробки. У роботі розв’язано проблему розроблення наукових засад енергоресурсозберігаючої технології формування нових властивостей ґрунтів і матеріалів обробки на основі комплексного враху-вання закономірностей розвитку силових та деформаційних процесів і зміни фізико-механічних властивостей середовищ, що оброблюються роликовим ущільненням, в умовах зведення підземної комунікаційної споруди. Результати досліджень дозволяють прогнозувати напруження і тиски, що виникають у зонах дії робочих органів, і розробити методику розрахунку головних параметрів процесів формування геотехнічних властивостей приконтурного масиву і зведення монолітної обробки тунелю роликовим ущільненням у різних умовах будівництва. Загальний економічний ефект, отриманий при впровадженні результатів теоретичних і експериментальних досліджень, проведених у рамках даної роботи, становить близько 8100 грн на один метр тунелю. | uk |
| dc.format.page | 38л. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/9050 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.status.pub | published | uk |
| dc.subject.udc | 624.16+69.035.4 | uk |
| dc.title | Наукові основи формування геотехнічних властивостей приконтурного шару і обробки тунелів роликовим ущільненням | uk |
| dc.type | Other | uk |
| thesis.degree.level | doctor | uk |
| thesis.degree.name | доктор технічних наук | uk |
| thesis.degree.speciality | 05.15.09 – геотехнічна і гірнича механіка | uk |