Россия
Россия
Россия
Санкт-Петербург, г. Санкт-Петербург и Ленинградская область, Россия
Цель: разработать рекомендации для выполнения теплотехнических расчетов при капитальном ремонте вентиляционных шахт с созданием внутренних теплоизоляционно-конструкционных рубашек из пеностеклобетона. Методы: математическое моделирование методом Метрогипротранса обделки шахтного ствола в упругой среде на заданные перемещения от расширяющегося льда; математическое моделирование методом конечных элементов системы, включающей в себя грунтовый массив, обделку шахтного ствола и нагрузку от конвекции (потока холодного воздуха). Результаты. Установлены критерии риска разрушения обделки вентиляционных стволов при промерзании водонасыщенного грунта в заобделочном пространстве. Установлено, что разрушение чугунной обделки от расширения льда зависит от величины отпора грунта и размеров пустот в заобделочном пространстве, но не от глубины расположения рассматриваемого сечения. Выполнена оценка влияния термодинамических характеристик среды заобделочного пространства при работе вентиляционных шахт в условиях знакопеременных температур. Установлено, что в результате весьма широкого изменения теплотехнических характеристик среды температура в заобделочном пространстве в ходе термодинамических расчетов меняется несущественно — в пределах 1 ºС, и решающее значение в распределении тепла играют теплотехнические характеристики пеностеклобетонной рубашки. Практическая значимость: результаты исследования могут применяться во время обследования вентиляционных шахт метрополитена, а также служить алгоритмом проведения термодинамического расчета при составлении проекта капитального ремонта шахт с рубашкой из пеностеклобетона.
вентиляционные стволы, метрополитен, давление, напряжения, конвекция, грунтовый массив, метод Метрогипротранса, метод конечных элементов, пеностеклобетон
1. Kozin E. G., Burin D. L, Ledyaev A. P., et al. Ventilation shafts freezing protection under the influence of negative temperatures // Transportation soil engineering in cold regions. Proceedings of transoilcold 2019. 2020. P. 509–519. DOI:https://doi.org/10.1007/978-981-15- 0450-1_53.
2. Коньков А. Н., Филонов Ю. А., Новиков А. Л. и др. Реновация вентиляционных стволов с устройством конструктивно-теплоизоляционной рубашки из пеностеклобетона // Подземные горизонты. 2019. № 22. С. 56–58.
3. Бурин Д. Л., Новиков А. Л., Филонов Ю. А. Защита от промерзания вентиляционных стволов метрополитена с устройством конструкционно-теплоизоляционной рубашки из пеностеклобетона // Метро и тоннели. 2021. № 4. С. 21–23.
4. Гриневич Д. В., Бузник В. М., Нужный Г. А. Обзор применения численных методов для моделирования деформации и разрушения льда // Труды ВИАМ. 2020. № 8 (90). [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/obzor-primeneniyachislennyh- metodov-dlya-modelirovaniya-deformatsiii-razrusheniya-lda.
5. Сорокин К. Э., Бывальцев П. М., Аксенов А. А. и др. Численное моделирование обледенения в программном комплексе FlowVision // Компьютерные исследования и моделирование. 2020. Т. 12 вып. 1. С. 83–96. DOI:https://doi.org/10.20537/2076-7633-2020-12- 1-83-96
6. Лянда А. А. Мичурина Т. А., Назарова Т. В. Программа РК-6 (учебная версия), раздел «Справка» [Программа для ЭВМ]. СПб.: Ленметрогипротранс, 2000.
7. Oreste P. A numerical approach to the hyperstatic reaction method for the dimensioning of tunnel supports // Tunnelling and Underground Space Technology. 2007. Vol. 22, iss. 2. P. 185–205. DOI:https://doi.org/10.1016/j. tust.2006.05.002
8. Do N. A., Dias D., Oreste P., et al. The behaviour of the segmental tunnel lining studied by the hyperstatic reaction method // European Journal of Environmental and Civil Engineering. 2014. Vol. 18, iss. 4. P. 489–510. DOI:https://doi.org/10.1080/19648189.2013.872583
9. Konkov A., Sokornov A., Korolev K. The results analysis of the tubing tunnel facing mathematical modeling using the reduced sections // International scientific siberian transport forum TransSiberia 2021. Lecture Notes in Networks and Systems. Springer, Cham. 2022. Vol. 402, iss. 1. P. 568–576.
10. Ledyaev A., Kavkazskiy V., Davidenko E. Examination of the stress-strain state of service tunnels at the airport Domodedovo // International scientific siberian transport forum TransSiberia 2021. Lecture Notes in Networks and Systems. Springer, Cham. 2022. Vol. 402, iss. 1. P. 28–37.
11. Osvaldo P. M. Vitali, Tarcisio B. Celestino, Antonio Bobet. Construction strategies for a NATM tunnel in São Paulo, Brazil, in residual soil // Underground Space. 2022. Vol. 7, iss. 1. P. 1–18. DOI:https://doi.org/10.1016/j.undsp.2021.04.002
12. Shaposhnikov E. A., Frolov Yu. S. Substantiation of rational design factors of a metropolitan railway station without side railway platforms // Russian Journal of Transport Engineering. 2023. Vol. 10, no. 1 [Электронный ресурс]. URL: https://t-s.today/ PDF/05SATS123.pdf. DOI:https://doi.org/10.15862/05SATS123
13. Mohyla M., Hrubesova E., Martinkauppi B. et al. Numerical simulation of the thermal response of seabed sediments to geothermal cycles in Suvilahti, Finland // Renewable Energy. 2024. Vol. 221. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2023.119770
14. Gang Wei, Feifan Feng, Chengbao Hu, et al. Mechanical performances of shield tunnel segments under asymmetric unloading induced by pit excavation // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2023. Vol. 15, iss. 6. P. 1547–1564. DOI: doi.org/10.1016/j.jrmge.2022.08.010
15. Ледяев А. П., Филонов Ю. А., Коньков А. Н. и др. Подготовка и проведение научно-исследовательских работ по технологии реновации обделок вентстволов с применением пеностеклобетона: технический отчет, СПб.: ФГБОУ ВО ПГУПС, 2017.
