Влияние структуры многослойного грунтового массива на его устойчивость при строительстве тоннелей щитовыми проходческими комплексами с пригрузом забоя

Протосеня А.Г., Кумов В.В.

Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург

Ключевые слова: тоннелепроходческие щиты, пригруз забоя, зона сдвижений массива, глубина заложения, многослойный массив грунта, строительство тоннелей.

Аннотация. В статье проведено исследование влияния структуры забоя тоннеля на устойчивость многослойных грунтов при строительстве тоннелей щитовыми проходческими комплексами с пригрузом забоя. Актуальность исследования обусловлена необходимостью уменьшения воздействия подземного строительства в условиях плотной городской застройки на окружающую среду и земную поверхность. Для этого проведено численное моделирование на основе метода конечных элементов, учитывающее геолого-структурные условия, аналогичные условиям строительства метрополитенов в Санкт-Петербурге при различных глубинах заложения тоннеля. Результаты моделирования представлены в виде картин и графиков, отражающих влияние структуры многослойного массива грунта в забое на его сдвижения при наличии ослабленного или усиленного слоя. В заключении описано формирование площади зоны сдвижения многослойного грунтового массива в зависимости от изменения его структуры в забое тоннеля при различной глубине заложения тоннеля.

Influence of soil mass structure on its stability during tunnel construction by shield tunneling complexes in mixed faces

Protosenya A.G., Kumov V.V.

Saint-Petersburg Mining University of Empress Catherine II, Saint-Petersburg

Keywords: tunneling shields, bottom face loading, massif shear zone, embedment depth, multilayer soil massif, tunnel construction.

Abstract. The article studies the influence of the tunnel face structure on the stability of multilayer soils during tunnel construction by shield tunnel boring complexes with face loading. The relevance of the study is conditioned by the necessity to reduce the impact of underground construction in the conditions of dense urban development on the environment and the earth surface. For this purpose numerical modeling based on the finite element method has been carried out, taking into account geological and structural conditions similar to the conditions of subway construction in Saint-Petersburg at different tunnel embedment depths. The modeling results are presented in the form of pictures and graphs reflecting the influence of the structure of the multilayer soil mass in the face on its shear in the presence of a weakened or reinforced layer. In conclusion, the formation of the area of the shear zone of the multilayer soil massif depending on the change of its structure in the tunnel face at different depths of tunnel embedment is described.