Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук,
Москва: Московский государственный строительный университет, 2015.
- 165 с.
Специальность 25.00.20 - Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэродинамика и горная теплофизика
Научный руководитель профессор, доктор технических наук М. Г. Зерцалов Анализ применения технологии компенсационного нагнетания
Лабораторное и теоретическое исследования компенсационного нагнетания через один манжетный инъектор
Численное моделирование геотехнических процессов при компенсационном нагнетании через один инъектор
Количественная оценка параметров компенсационного нагнетания на основе численного моделирования при решении инженерных задач Цель диссертационной работы. Целью работы является изучение и совершенствование методов расчета геотехнических процессов при компенсационном нагнетании в основание фундаментов зданий и сооружений, в том числе определяя основные технологические характеристики данной технологии, такие как: давление, эффективность, удельный и общий обьем компенсационного нагнетания, а также установление зависимости д.ля экспресс-определения требуемого объема нагнетания, с целью обеспечения устойчивости наземных сооружений и предотвращения проявлений опасных горногеологических явлений.
Задачи диссертационной работы. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
• выполнен анализ существующих данных практического и экспериментального опыта применения технологии компенсационного нагнетания;
• разработано теоретическое решение, описывающее механические процессы, протекающие в песчаном грунте при компенсационном нагнетании раствора через один иньектор;
• разработана методика численного расчета методом конечных элементов с использованием ЭВМ, позволяющая моделировать механические процессы, протекающие в песчаном грунте при компенсационном нагнетании;
• результаты выполненных теоретических и численных расчетов по разработанным моделям сопоставлены с результатами имеющихся экспериментальных исследований;
• на основе численного моделирования, с применением разработанной методики, выполненного в рамках метода планирования эксперимента, получена зависимость (в виде уравнения регрессии), позволяющая определить необходимый объем компенсационного нагнетания при решении конкретных инженерных задач.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
1. Проанализированы результаты экспериментальных зарубежных исследований. Полученные данные были использованы для разработки теоретического и численного решения.
2. Предложено теоретическое решение по определению основных технологических параметров компенсационного нагнетания на основе задачи Ляме, с использованием пошагового решения, учитывающего уплотнение окружающего грунта (изменение деформационной характеристики), а также невозможность его работы на растяжение.
3. Разработана новая методика численного расчета геотехнических процессов, протекающих в основании здания при компенсационном нагнетании. Методика базируется на расчете методом конечных элементов на ЭВМ с использованием модели упрочняющегося грунта и позволяет определять основные технологические параметры данной технологии.
4. Выполнен анализ и исследование влияния деформационных характеристик грунта основания, значения давления по подошве фундамента здания и объема нагнетания на показатель подъема рассматриваемого здания. Получено уравнение регрессии для определения показателя подъема здания. Используя полученную зависимость построены графики для экспресс-определения значения подъема в зависимости от описанных выше факторов.
Теоретическая значимость работы заключается в том, что получены новые методики расчета и зависимости геотехнических процессов при компенсационном нагнетании в основание фундаментов зданий и сооружений, вносящие вклад в совершенствование существующих методов расчета.
Практическая значимость работы заключается в том, что разработаны методики расчета геотехнических процессов при компенсационном нагнетании в основание фундаментов зданий и сооружений, позволяющие определить основные технологические характеристики данной технологии на всех стадиях проектирования. Использование разработанных методик позволяет внедрить технологию компенсационного нагнетания в практику проектирования мероприятий по защите зданий и сооружений от влияния нового строительства или в условиях развития неблагоприятных геотехнических процессов в их основании. Положения, выносимые на защиту:
1. Предложенное теоретическое решение по определению основных технологических параметров компенсационного нагнетания хдя заданного подъема фундамента здания с учетом поправочных коэффициентов принятых на основе результатов анализа экспериментальных исследований.
2. Методика численного расчета методом конечных элементов на ЭВМ с использованием модели упрочняющегося грунта, позволяющая определять основные технологические параметры данной технологии.
3. Результаты анализа и исследования влияния деформационных характеристик грунта основания, значения давления по подошве фундамента здания и объема нагнетания на показатель подъема рассматриваемого здания, полученные в рамках совместного применения МКЭ и метода планирования эксперимента.
Специальность 25.00.20 - Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэродинамика и горная теплофизика
Научный руководитель профессор, доктор технических наук М. Г. Зерцалов Анализ применения технологии компенсационного нагнетания
Лабораторное и теоретическое исследования компенсационного нагнетания через один манжетный инъектор
Численное моделирование геотехнических процессов при компенсационном нагнетании через один инъектор
Количественная оценка параметров компенсационного нагнетания на основе численного моделирования при решении инженерных задач Цель диссертационной работы. Целью работы является изучение и совершенствование методов расчета геотехнических процессов при компенсационном нагнетании в основание фундаментов зданий и сооружений, в том числе определяя основные технологические характеристики данной технологии, такие как: давление, эффективность, удельный и общий обьем компенсационного нагнетания, а также установление зависимости д.ля экспресс-определения требуемого объема нагнетания, с целью обеспечения устойчивости наземных сооружений и предотвращения проявлений опасных горногеологических явлений.
Задачи диссертационной работы. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
• выполнен анализ существующих данных практического и экспериментального опыта применения технологии компенсационного нагнетания;
• разработано теоретическое решение, описывающее механические процессы, протекающие в песчаном грунте при компенсационном нагнетании раствора через один иньектор;
• разработана методика численного расчета методом конечных элементов с использованием ЭВМ, позволяющая моделировать механические процессы, протекающие в песчаном грунте при компенсационном нагнетании;
• результаты выполненных теоретических и численных расчетов по разработанным моделям сопоставлены с результатами имеющихся экспериментальных исследований;
• на основе численного моделирования, с применением разработанной методики, выполненного в рамках метода планирования эксперимента, получена зависимость (в виде уравнения регрессии), позволяющая определить необходимый объем компенсационного нагнетания при решении конкретных инженерных задач.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
1. Проанализированы результаты экспериментальных зарубежных исследований. Полученные данные были использованы для разработки теоретического и численного решения.
2. Предложено теоретическое решение по определению основных технологических параметров компенсационного нагнетания на основе задачи Ляме, с использованием пошагового решения, учитывающего уплотнение окружающего грунта (изменение деформационной характеристики), а также невозможность его работы на растяжение.
3. Разработана новая методика численного расчета геотехнических процессов, протекающих в основании здания при компенсационном нагнетании. Методика базируется на расчете методом конечных элементов на ЭВМ с использованием модели упрочняющегося грунта и позволяет определять основные технологические параметры данной технологии.
4. Выполнен анализ и исследование влияния деформационных характеристик грунта основания, значения давления по подошве фундамента здания и объема нагнетания на показатель подъема рассматриваемого здания. Получено уравнение регрессии для определения показателя подъема здания. Используя полученную зависимость построены графики для экспресс-определения значения подъема в зависимости от описанных выше факторов.
Теоретическая значимость работы заключается в том, что получены новые методики расчета и зависимости геотехнических процессов при компенсационном нагнетании в основание фундаментов зданий и сооружений, вносящие вклад в совершенствование существующих методов расчета.
Практическая значимость работы заключается в том, что разработаны методики расчета геотехнических процессов при компенсационном нагнетании в основание фундаментов зданий и сооружений, позволяющие определить основные технологические характеристики данной технологии на всех стадиях проектирования. Использование разработанных методик позволяет внедрить технологию компенсационного нагнетания в практику проектирования мероприятий по защите зданий и сооружений от влияния нового строительства или в условиях развития неблагоприятных геотехнических процессов в их основании. Положения, выносимые на защиту:
1. Предложенное теоретическое решение по определению основных технологических параметров компенсационного нагнетания хдя заданного подъема фундамента здания с учетом поправочных коэффициентов принятых на основе результатов анализа экспериментальных исследований.
2. Методика численного расчета методом конечных элементов на ЭВМ с использованием модели упрочняющегося грунта, позволяющая определять основные технологические параметры данной технологии.
3. Результаты анализа и исследования влияния деформационных характеристик грунта основания, значения давления по подошве фундамента здания и объема нагнетания на показатель подъема рассматриваемого здания, полученные в рамках совместного применения МКЭ и метода планирования эксперимента.