УДК 624.044

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ «ВОДА — ГРУНТОВЫЙ МАССИВ — ОПУСКНАЯ СЕКЦИЯ» Математическое моделирование системы «вода — грунтовый массив — опускная секция»

Опубликовано в Известия Петербургского университета путей сообщения/Proceedings of Petersburg Transport University · Том 22, Номер 4 · Страницы 999–1012 · Рубрика: Общетехнические задачи и пути их решения
DOI: https://doi.org/10.20295/1815-588X-2025-4-999-1012
Получено: 06.07.2025 Одобрено: 03.09.2025 Опубликовано: 05.12.2025
Разработка рекомендаций по построению математической модели методом конечных элементов для определения напряженно-деформированного состояния опускных секций в системе «вода — грунтовый массив — опускная секция». Методы: Математическое моделирование методом конечных элементов и методом Метрогипротранса. Результаты: При сравнении метода Метрогипротранса с моделированием тоннелей способом опускных секций методом конечных элементов, учитывающим этапы производства работ, выявлены дополнительные силовые эффекты воздействия грунтового основания и призм сползания обратной засыпки. В ходе математического моделирования системы «вода — грунтовый массив — опускная секция» был обнаружен неочевидный эффект гидростатического давления изнутри секции. Для устранения данного эффекта были предложены и проанализированы три варианта решения: задание специального материала заполнения секций; приложение «противодавления» изнутри секции; замена функции Water level на равномерно распределенные нагрузки на каждом этапе моделирования. По результатам сравнительного анализа были выбраны наиболее эффективные варианты, обеспечивающие оптимальное сочетание удобства моделирования и наилучшей сходимости с методом Метрогипротранса. Практическая значимость: Результаты исследования могут быть использованы на этапе проектирования конструкций для моделирования системы «вода — грунтовый массив — опускная секция» методом конечных элементов.
Подводный тоннель, опускные секции, математическое моделирование, метод конечных элементов, МКЭ, метод Метрогипротранса, HRM
Текст Список литературы
Текст (PDF)
Читать Скачать

1. Маковский Л. В. Подводные транспортные тоннели из опускных секций / Л. В. Маковский, В. В. Кравченко. — Москва: Кнорус, 2020. — 144 с.

2. Сокорнов А. А. Расчет обделки на заданные нагрузки методом конечных элементов и методом Метрогипротранса / А. А. Сокорнов, А. Н. Коньков // Путевой навигатор. — 2023. — № 56(82). — С. 42–51.

3. Shaposhnikov E. A. Sediments of an underwater tunel constructed by the immersed sections method / E. A. Shaposhnikov, I. V. Melnik // E3S web of conferences. — 2024. — Vol. 549. — DOI:https://doi.org/10.1051/e3sconf/202454903030.

4. Li Y. Seismic performance study of immersed tunnel with longitudinal limit device of flexible joint / Y. Li, J. Lai, Y. Yang, J. Zhou et al. // Underground Space. — 2025. — Vol. 20. — Pp. 17–32. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.undsp.2024.04.007.

5. Hao D. Experimental study on the mechanical response model of the vertical shear key under typical deformation of segmental joints of the iservice immersed tunnel / D. Hao, G. Hongyan, Ch. Liang, X. Jiang et al. // Tunnelling and Underground Space Technology. — 2025. — Vol. 157. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.tust.2024.106337.

6. Su Ch. Mechanical behavior of immersed tunnel under the influence of differential settlements: A case study of GZ tunnel / Ch. Su, A. Che, Z. Xu, Zh. Han et al. // Tunnelling and Underground Space Technology. — 2024. — Vol. 151. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.tust.2024.105873.

7. Hart C. M. P. ’t The influence of spatial variation on the design of foundations of immersed tunnels: Advanced probabilistic analysis / C. M. P. ’t Hart, O. Morales-Nápoles, B. Jonkman // Tunnelling and Underground Space Technology. — 2024. — Vol. 147. — DOI:https://doi.org/10.1016/j. tust.2024.105624.

8. Li J. Experimental study on joint behaviour of immersed tunnel subjected to differential settlement / J. Li, P. Ni, Zh. Lu // Tunnelling and Underground Space Technology. — 2025. — Vol. 156. — DOI:https://doi.org/10.1016/j. tust.2024.106261.

9. Tang C. Enhanced elastic beam model with BADS integrated for settlement assessment of immersed tunnels / C. Tang, S.-Y. He, Z. Guan, W.-H. Zhou et al. // Underground Space. — 2023. — Vol. 12. — Pp. 79–88. — DOI:https://doi.org/10.1016/j. undsp.2023.02.005.

10. He S.-Y. Settlement-based triple factor framework for long-term safety assessment of immersed tunnel / S.-Y. He, C. Tang, M. Pan, W.-H. Zhou // Tunnelling and Underground Space Technology. — 2025. — Vol. 162. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.tust.2025.106597.

11. Bai X. An integrated model for seabed liquefaction analysis around an immersed tunnel with a backfilled trench under wave-current hydrodynamics / X. Bai, H. Luo, Q. Wang, K. Zhao et al. // Ocean Engineering. — 2025. — Vol. 331. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2025.121335.

12. Zhou Y. Numerical study on hydrodynamic analysis and resonant behavior of the immersed tunnel suspended by barge / Y. Zhou, L. Chen, Z. Sun, P. Zhang // Ocean Engineering. — 2025. — Vol. 332. — DOI:https://doi.org/10.1016/j. oceaneng.2025.121362.

13. Wang B. Seismic response analysis of the three- dimensional model of immersed tunnel considering offshore site factors / B. Wang, S. Hu, W. Hu, G. Song et al. // Structures. — 2025. — Vol. 75. — DOI:https://doi.org/10.1016/j. istruc.2025.108589.

14. Hu Z.-n. Mechanical and Failure Characteristics of Shear Keys on Immersed Tunnel Segment Joints under Differential Settlements / Hu Z.-n., Xie Y.-l. // Procedia Engineering. — 2016. — Vol. 166. — Pp. 373–378. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.11.564.

15. Wu M. Risk Assessment of Operation Period Structural Stability for Long and Large Immersed Tube Tunnel / M. Wu, Q. Zhang, S. Wu // Procedia Engineering. — 2016. — Vol. 166. — Pp. 266–278. — DOI:https://doi.org/10.1016/j. proeng.2016.11.549.

Войти или Создать
* Забыли пароль?