Розглянуто питання розробки методики оцінки впливу агресивних дій та механічних навантажень на фактичну довговічність залізобетонної обробки тунелів метрополітенів. Проаналізовано вплив поля пульсуючого односпрямованого струму на ступінь електроосмотичного осушення водонасичених грунтів. Описано процеси формування структури полімеркомпозиційного наповненого захисного покриття з урахуванням електроповерхневої активності його наповнювачів, висвітлено методичні засади оптимізації структури покриттів.

Рассмотрены вопросы разработки методики оценки влияния агрессивных действий и механических нагрузок на фактическую долговечность железобетонной обработки тоннелей метрополитенов. Проанализировано влияние поля пульсирующего однонаправленного тока на степень электроосмотической осушки водонасыщенных почв. Описаны процессы формирования структуры полимеркомпозиционного наполненного защитного покрытия с учётом электроповерхностной активности его наполнителей, освещены методические основы оптимизации структуры покрытий.

Розглянуто теоретичні та практичні питання розрахунку конструкцій трисклепінчастих станцій метрополітену глибокого закладення з урахуванням взаємодії системи кріплення - масив із застосуванням методу скінченних елементів. Проаналізовано базові положення механіки підземних споруд, розглянуто сучасні методи визначення навантажень на конструкцію станції. Розроблено методику розрахунку трисклепінчастих станцій методом скінченних елементів з інтерпретацією масиву як пружно-в'язко-пластичного. Розглянуто питання формування напружено-деформованого стану системи кріплення - масив, наведено приклади його імітаційного моделювання з урахуванням чинника фізичної надійності та реологічних явищ. Запропоновано методику оптимізації товщини станційної обробки із застосуванням методу скінченних елементів. Уточнено скінченно-елементну модель для врахування неоднорідності масиву. Проаналізовано імовірний вплив нових конструктивних рішень на зміну напружено-деформованого стану обробки пілонної та колонної станцій.

Рассмотрены теоретические и практические вопросы рассчета конструкций трисводчастых станций метрополитена глубокого задела с учетом взаимодействия системы "крепление - массив" с применением метода конечных элементов. Проанализированы базовые положения механики подземных сооружений, рассмотрены современные методы определения нагрузки на конструкцию станции. Разработана методика расчета трисводчастых станций методом конечных элементов с интерпретацией массива как упруго-вязко-пластичного. Рассмотрены вопросы формирования напряженно-деформированного состояния системы "крепление - массив", приведены примеры его имитационного моделирования с учетом фактора надежности и реологических явлений. Предложена методика оптимизации толщи станционной обработки с применением метода конечных элементов. Уточнена конечно-элементная модель для учета неоднородности массива. Проанализировано влияние новых конструктивных решений на напряженно-деформированное состояние обработки пилонной и колонной станций.

Обгрунтовано геометричні розміри конструкції пілонної станції метрополітену глибокого закладення з урахуванням взаємодії кріплення з масивом. За результатами порівняльного аналізу плоских схем з просторовою визначено, що неврахування просторовості конструкції пілонної станції призводить до збільшення моментів та нормальних сил у 3 - 8 разів у плоских схемах. Розроблено методику розрахунку пілонної станції з пружно-в'язко-пластичним масивом. Установлено, що у разі застосування пружно-в'язко-пластичної моделі масиву у випадку глинистого грунту підвищується точність розрахунку конструкції станції у 1,2 - 1,35 рази, ніж за умов пружної та пружно-пластичної моделей масиву. На підставі результатів числових розрахунків з використанням алгоритму оптимізації визначено, що можливим є зниження товщини обробки станційних тунелів до 25 % без втрати їх несучої здатності.

Розкрито закономірності розподілу напружень та зміщень системи "обробки станційних виробок метрополітену - порода - анкери" (за допомогою методу граничних елементів та моделі лінійно-спадкового середовища) з урахуванням розподілу вихідних даних за фізико-механічними характеристиками порід та навантаженнями. Для найбільш небезпечного етапу будівництва трисклепистої станції (проходження середнього тунелю) отримано кореляційні співвідношення, що зв'язують максимальні значення переміщень та напружень в обробках бокових тунелів з параметрами lambda, gamma Н і psi за умови анкерування порід покрівлі. Установлено закони розподілів максимальних переміщень та напружень в обробках бокових тунелів, розташованих у неоднорідному масиві порід з фізико-механічними характеристиками, що змінюються випадково. Одержані результати використані у ході підготовки методичних вказівок з визначення параметрів анкерування порід у процесі спорудження трисклепистих станцій метрополітену в слабких породах.

Запропоновано методику попереднього розрахунку точності спостережень за переміщеннями тунелів метрополітену. Одержано вирази для попереднього розрахунку точності геодезичних спостережень за деформаціями окремої частини тунелю метрополітену. Розроблено методику попереднього розрахунку точності спостережень за повними осіданнями та переміщеннями тунелю метрополітену. Для обчислення точності спостережень використано величину запасу між габаритом наближення споруди й обробкою тунелю. Запропоновано методику виконання спостережень за повними переміщеннями тунелів метрополітену. Для визначення деформації всієї споруди рекомендовано використовувати наземне лазерне сканування або електронний тахеометр. Розроблено методику та математичний алгоритм моделювання поверхні тунелю метрополітену.

Розглянуто методику розрахунку точності спостережень за деформаціями тунелів метрополітену. Запропоновано визначати точність спостережень на основі розрахункового значення максимального переміщення кільця тунелю.

Рассмотрена конструкция самоходного тоннельного тюбингоукладчика. Представлены разработанные расчетные схемы, а также результаты проверочного расчета напряженно-деформированного состояния рычажного рабочего органа тюбингоукладчика и его приводного вала.

Приведены результаты работ методом резонансно-акустического профилирования на участке вдоль прокладки туннеля метрополитена между станциями "Ипподром" - "Теремки". По результатам исследований выявлены опасные для исследуемого объекта зоны тектонических нарушений, водопритоков, обводнений, влияющие на проходку туннелей и строящиеся сооружения.

Рассмотрены современные методы определения деформаций тоннелей метрополитена на стадии строительства. Основное внимание уделено применению современных геодезических приборов, таких как электронные тахеометры и наземные лазерные сканеры. Изложена методика обработки результатов наблюдений за деформациями тоннелей.

Для решения проблемы анализа напряженно-деформированного состояния системы "конструкция - массив" проведено численное моделирование методом конечных элементов. На основе полученных результатов построены графики и установлены зависимости. Наличие слабых водонасыщенных грунтов в лотковой части тоннелей на участке перехода от спондиловых глин к бучанским пескам вызывает существенное повышение деформаций конструкции тоннелей, а также общие виброосадки в грунтовом основании. Состав растворов для закрепления слабых грунтов должен определяться на основе изучения их гранулометрического состава, показателей пористости и других физико-механических и физико-химических характеристик грунтов. Обнаружена основная причина значительных деформаций на участке перехода от спондиловых глин к бучанским пескам, что объясняется явлением виброосадки водонасыщенного основания под тоннелем. Разработаны подходы по уменьшению деформаций при строительстве перегонных тоннелей на участке перехода от спондиловых глин к бучанским пескам, а также в зоне станции "Глыбочицкая" Киевского метрополитена.

Предложен вариант объемно планировочного решения многофункционального подземного комплекса, совмещенного с пересадочным узлом двух станций метрополитена и выполнено геомеханическое обоснование его строительства. Расчеты проводились по методу конечных элементов с учетом этапности строительства для 4-х различных технологических схем.

Приведены результаты численного моделирования напряженно-деформированного состояния обделок перегонных тоннелей метрополитена в зоне их взаимного влияния, выполненного с помощью метода конечных элементов (МКЭ). Тоннели не параллельны друг другу, имеют разную глубину заложения и проходились в разное время. Для моделирования было выбрано два опытных участка, соответствующих участкам, на которых производились натурные наблюдения. Использование метода конечных элементов, позволило решить задачу в объемной постановке и учесть сложную конфигурацию тюбингов, слоистость массива и очередность строительства тоннелей.

Деформації грунтів враховуються в основному в процесі будівництва метро, особливо за умов слабкого грунтового середовища, що впливає на існування будівель на поверхні землі. Висвітлено аспект застосування технології струменевого розчинення (Jet Grouting) для зменшення деформацій на поверхні землі під час будівництва тунелю метро за геологічних умов області Хошимін. Застосування технології струменевого розчинення в процесі буріння високого тиску утворює суміш грунту та цементу (Soilcrete). Використання Jet Grouting для зміцнення грунту навколо тунелю розглядається як ефективне рішення для зменшення осідання поверхні землі.

Purpose. Development of a combined method for qualitative and quantitative assessment of risk factors accompanying the construction and operation of underground constructions based on expert analysis and mathematical modeling by numerical methods. Methodology. When creating a comprehensive method for ranking the underground construction route by the degree of problems, we used methods of expert assessment, statistical analysis and mathematical modeling, which allow us to assess the state of each section by summing the points of risk factors assessment. Findings. Based on the results of practical application of the developed method for ranking the Almaty metro route sections by the degree of problems, the method has shown its effectiveness in solving the problems of ensuring the safety of construction and operation of the metro and has been adopted for implementation. Originality. Assessment of the condition of the underground construction route section according to the degree of problematicity in accordance with the principle of adding risk factors through conditional points established by the results of expert analysis and mathematical modeling. Practical value. The method improves the effectiveness of monitoring the state of the underground construction route, improves the quality of situational control as well as the forecast of the manifestation of risk situations and their development. The method can be used for solving simila problems in underground construction of different objects, including the development of mineral deposits.

Будівництво й експлуатація тунелів і метрополітенів у зв'язку зі специфікою та підвищеною складністю цих споруд нерідко супроводжується виникненням аварійних ситуацій. Дослідження характеру більш поширених дефектів і руйнувань в несучих конструкціях тунелів підтверджують складність прогнозування можливих причин, які призводять до аварійних ситуацій. Крім того, важливим етапом для підвищення строків експлуатації метрополітенів є своєчасне застосування та раціональний підбір способів усунення дефектів.

Підземні інженерні споруди, зокрема транспортні тунелі, метрополітени, гідротехнічні споруди, що призначені для водопостачання та водовідведення промислових стоків, інженерні комунікації, а також інженерні споруди спеціального призначення різного ступеня складності широко використовуються для потреб міського господарства. Роботу присвячено використанню ефективного та раціонального комплексу геофізичних досліджень під час вирішення інженерно-геологічних задач на урбанізованих територіях. Проведено сучасні дослідження методами вертикального електричного зондування, підповерхневого радіолокаційного зондування та резонансно-акустичного профілювання, що дозволило отримати інформацію про наявні границі всередині масиву та оцінити ступінь неоднорідності шарів і засвідчили перспективність виконання вимірювань з денної поверхні для вирішення широкого кола інженерно-геологічних задач. При виконанні дослідження знайшло подальший розвиток застосування результатів обробки та інтерпретації даних методів вертикального електричного зондування, резонансно-акустичного профілювання та методу підповерхневого радіолокаційного зондування (на прикладі будівництва метрополітену між станціями "Іподром" – "Теремки"). У рамках дослідження було вибрано раціональний комплекс геофізичних методів, що рекомендується для застосування у практиці будівництва і експлуатації тунелів метрополітену. Аналіз фізичних основ цих методів показав, що для розв’язання інженерно-геологічних задач найефективнішими є методи, що доповнюють один одного, а саме вертикальне електричне зондування, резонансно-акустичне профілювання та метод підповерхневого радіолокаційного зондування.