Анализ контролируемой деформации горных пород и грунтов - Analysis of controlled deformation in rocks and soils

Бурение анкеров забоя туннеля, туннель Валь-ди-Самбро, Италия

В Анализ контролируемой деформации горных пород и грунтов, перевод с итальянского АНалиси Делле ДеFormazioni Controllate nelle рOcce E Nei Sуоли (ADECO-RS), также известный как Новый итальянский метод прокладки тоннелей (NITM),[1] современный туннельный дизайн и строительство подход. ADECO-RS был предложен Пьетро Лунарди в 80-е годы на основе длительных и глубоких исследований поведения напряженно-деформированного состояния более 1000 км туннелей и более 9000 забоев.[2] В последние несколько десятилетий ADECO-RS широко использовался в Итальянская железная дорога, строительство автомагистралей и крупных подземных сооружений, и был включен в итальянские спецификации по проектированию и строительству туннелей.

ADECO-RS - это технология систематического и сплошного механизированного проходки туннелей, которую можно использовать в различных условиях окружающей породы, особенно в неглубоких заглубленных мягких породах. Обращение внимания на роль продвинутого ядра является основным философия АДЕКО-РС.[3] В сила, стабильность и чувствительность к деформации керновой среды до забоя туннеля (та же концепция, что и продвинутая керн) играют важную роль во время строительство туннеля. В процедуре ADECO-RS существует четкая граница между этапом проектирования и этапом строительства, что делает возможным прогнозирование бюджет и продолжительность конструкции точно.

ADECO-RS считает, что проблема земляные работы туннелей как трехмерный проблема, при этом внимание сосредоточено на трех типах деформации: торце туннеля (выдавливание, предварительная конвергенция) и каверне (конвергенция).[4]

Процедура ADECO-RS

Порядок применения ADECO-RS

Процедура ADECO-RS состоит из двух основных этапов: этап проектирования и этап строительства. Этап проектирования включает этап обследования (1), этап диагностики (2) и этап лечения (3). Этап строительства состоит из этапа эксплуатации (4), этапа мониторинга и этапа окончательной корректировки проекта (5).[2]

На этапе исследования (1): для определения геомеханических знаний и характеристик среды, в которой находится туннель.

На этапе диагностики (2): спрогнозировать и классифицировать окружающую породу забоя туннеля на три формы A, B, C на основе условий ее устойчивости.

На этапе терапии (3): определить методы стабилизации (предварительное ограничение или простое ограничение) и рытье туннеля на основе трех категорий поведения, A, B, C., а затем для теоретической оценки эффективности.

На этапе эксплуатации (4): начать со строительства, во время которого применяются методы стабилизации (удержание и предварительное ограничение) для управления реакцией на деформацию.

На этапе мониторинга и на этапе окончательной корректировки проекта (5): отслеживаются и интерпретируются деформационные характеристики забоя туннеля и продольного керна. Затем для сравнения данных прогноза, сделанных на этапе диагностики и фазы лечения, с данными мониторинга. После этого необходимо выполнить точную настройку дизайна, отрегулировав баланс методов стабилизации между лицом и полостью.

Принципы

Категории поведения напряженно-деформированного состояния ADECO-RS

ADECO-RS прогнозирует стабильность забоя туннеля, исследуя материал усовершенствованного керна, и изучает стабильность торца керна с точки зрения экструзии, конвергенции и предварительной конвергенции.[5] Затем поведение классифицируется в соответствии с его напряженно-деформированное поведение включая, Категория А: стабильная сердцевина-лицо; Категория B: стабильный керн-забой в краткосрочной перспективе; Категория C: нестабильное ядро-лицо. ADECO-RS уделяет особое внимание контролю деформации окружающей породы, усовершенствованной поддержке и укреплению окружающей породы перед забоем туннеля. Важной философией метода ADECO-RS является введение новой концептуальной основы для подземного строительства. Он рассматривает продвинутое ядро ​​среды как новый инструмент долгосрочной и краткосрочной стабильности для туннелей. Прочность среды продвинутого сердечника и ее чувствительность к деформации определяют устойчивость и деформационные характеристики туннеля. Принятие мер по повышению жесткости среды продвинутого сердечника может уменьшить реакцию деформации торца туннеля и полости.[6] ADECO-RS в основном основаны на следующих принципы:

  • В процессе рытья туннеля следует анализировать и контролировать деформацию окружающей породы (включая деформацию выдавливания, деформацию до схождения и деформацию схождения).
  • Внесение усовершенствованного основного грунта (армированного стекловолокном, ведущей трубной полки, цементации небольших труб и других усовершенствованных методов) является фактором структурной устойчивости для реакции деформации при рытье туннеля.
  • Исследование, прогнозирование, защита, укрепление и выемка передового керна стали наиболее важным содержанием для обеспечения безопасности строительства туннелей.
  • Прочностные и деформационные характеристики среды продвинутого сердечника являются реальной причиной деформации туннеля (включая деформацию экструзии, деформацию перед схождением и деформацию схождения).
Критерии категорий устойчивости туннелей, построенных ADECO-RS[7]
Условие оценкиКатегория АКатегория BКатегория C
Прочность горной массыПрочность горной массы может поддерживать устойчивость туннеляПрочность горной массы может сохранить устойчивость туннеля в краткосрочной перспективеНеустойчивый из-за того, что прочность горного массива меньше напряжения пласта
Эффект аркиЭффект арки образовался возле туннеляЭффект арки образовался далеко от туннеляНет эффекта арки
Деформация окружающей породыДеформация происходит в упругом диапазоне, а размер измеряется сантиметрами.Деформация происходит в упруго-пластическом диапазоне, а размер может измеряться в сантиметрах.Неустойчивость в окружающей породе без армирования
Состояние забоя туннеляСтабильныйСтабильно в краткосрочной перспективеСвернуть без поддержки
Грунтовые водыНа устойчивость туннеля не повлияют грунтовые водыНа устойчивость туннеля в меньшей степени влияют грунтовые водыСильно подвержен воздействию воды, особенно воздействию текущей воды
Поддерживающий методОбычно общее лечение в основном направлено на предотвращение ослабления стены пещеры и падения камня.После забоя допускаются традиционные радиальные опоры окружающих пород.Использование предварительной поддержки арки для формирования арочного эффекта

Функции

Преимущества

Подход ADECO-RS предлагает надежный руководство за инженеры-строители разделить туннель на три основные категории в зависимости от устойчивости забоя туннеля. Независимо от того, какие типы и механическое поведение окружающей породы, можно выбрать секцию туннеля. Бюджеты и продолжительность строительства могут быть точно определены. Преимущества списка ADECO-RS в следующем ：[7]

  • Полносекционное строительство (это очень полезно для управления на месте и может сократить этапы строительства, необходимые для поэтапных земляных работ).
  • Современное туннельное строительство (высокая эффективность производства, непрерывный и стабильный прогресс).
  • Даже перед туннелем строительная площадка может быть чистой и безопасной для строительства.
  • Стоимость может быть определена (когда проект завершен, это обычно дешевле, чем при использовании традиционной технологии).
  • Высокая гибкость (только один тип оборудования может выполнять различные геотехнические выемки).
  • Можно выделить главного подрядчика для ведения работ на всех типах земель.

По сравнению с новый австрийский метод проходки туннелей (NATM)

Совместимость ADECO-RS и NATM при анализе деформации
Совместимость ADECO-RS и NATM в контроле деформации

Знаменитая теория характеристических линий и метод ограничения сходимости являются двумя фундаментальными основами NATM. Хотя в теории NATM признается положительная роль присутствия продвинутого сердечника для поддержания стабильности резонатора, в нем нет эффективных предложений о том, как использовать этот эффект, и не указывается, как справиться с этим. неустойчивое лицо. Впоследствии, благодаря принятию геомеханических классификаций, NATM значительно продвинулся вперед по сравнению с прошлым на основе следующих основных достоинств:[8]

  • Земля считалась конструкционный материал в первый раз.
  • Первичные технологии поддержки, такие как торкретирование и анкерные болты были импортированы.
  • NATM уделяет особое внимание систематическому мониторингу и интерпретации деформации земли.

Однако, по сравнению с ADECO-RS, NATM все еще сталкивается с рядом ограничений по той причине, что NATM рассматривает строительство туннелей как двумерную проблему. Ограничения NATM по отношению к ADECO-DS показаны ниже ：[2]

  • Система категорий NATM является неполной и односторонней, поскольку не может использоваться для всех типов носителей.
  • NATM не учитывает положительный эффект продвинутого ядра.
  • NATM отказывается от нескольких новых строительных технологий и переходит к простому ограничению полостей.
  • Нет четкой разницы между этапами проектирования и строительства в NATM.

Подробный контраст между ADECO-RS с NATM показан в следующей таблице:

Контраст метода ADECO-RS с NATM
ЭлементADECO-RSNATM
ОтличияОтношение к продвижению ядраОбратите внимание на стабильность продвинутого керна (керн грунта перед забоем туннеля)Никакого внимания на это
Измерение мониторингаОбратите внимание на измерение конвергенции, предварительной конвергенции и выдавливания продвинутого сердечника.Никакого внимания на это
Расширенная поддержкаПодчеркните искусственный контроль продвинутого ядра и улучшите прочность окружающих породОбратите внимание только на усиление переднего профиля туннеля, а не на усиление переднего стержня.
Проходка туннельного участкаМеханическая полносекционная выемкаЗемляные работы поэтапно (CRD, CD и т. Д.)
ПродолжительностьТочно спрогнозируйте продолжительность на стадии проектированияТочно спрогнозируйте продолжительность на стадии проектирования
Взаимосвязь дизайна, строительства и мониторингаОсобое внимание уделяется мониторингу деформации туннеля до схождения, схождения и выдавливания, своевременной обратной связи и динамического проектирования.Мониторинг предварительной конвергенции и экструзии не выполняется. Мониторинг туннеля является пассивным действием, поэтому своевременная обратная связь и динамический дизайн являются слабыми.
Существенная разницаОсобое внимание уделяется контролю, мониторингу и динамической конструкции опережающего керна, подчеркивая концепцию механизированной полносекционной и средней выемкиНет никакого контроля над продвижением керна, но больше внимания уделяется пошаговым раскопкам.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Фредерик, Пелле (2007). Поведение горных пород в зависимости от времени и практическое значение для проектирования туннелей.
  2. ^ а б c Лунарди, Пьетро. (2008). Проектирование и строительство тоннелей: анализ контролируемой деформации горных пород и грунтов (ADECO-RS). Берлин: Springer. ISBN  9783540738756. OCLC  233973362.
  3. ^ Суй дао гун чэн. Чжу Юн Цюань, (1960.3-), Сун Юй сян., 朱永 全, (1960.3-), 宋玉香. (2бан ред.). Бэй цзин: Чжун го тй дао чу бан ше. 2007 г. ISBN  9787113082260. OCLC  289038431.CS1 maint: другие (связь)
  4. ^ Лунарди, Пьетро (2014). Андерграунд как ресурс и резерв для новых пространств: ADECO-RS как эффективный инструмент для их реализации. Материалы Всемирного туннельного конгресса 2014 г.
  5. ^ Лунарди, Пьетро. ADECO-RS ГАРАНТИРУЕТ СОБЛЮДЕНИЕ СРОКОВ И ЗАТРАТ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ПОДЗЕМНЫХ РАБОТ.
  6. ^ Черна Выдрова, Линда (2015). «Сравнение методов туннелирования Natm и Adeco-Rs». Stavební Obzor - Журнал гражданского строительства. 24 (1). Дои:10.14311 / cej.2015.01.0003. ISSN  1805-2576.
  7. ^ а б Сяо, Гуанчжи (2007). Введение в ADECO - метод проходки RS в Италии. Современные туннельные технологии на китайском языке.
  8. ^ Гользер, Иоганн (1976). Новый австрийский метод туннелирования (NATM). Истон, Пенсильвания (США): теоретические основы и практический опыт. 2-я конференция по торкретированию.