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.

Изложены основные сведения об отечественных и зарубежных метрополитенах, способах их строительства (нетрадиционных и перспективных). Освещена технология производства проходческих работ в различных горно-геологических условиях. Приведены методы строительства перегонных тоннелей и станций глубокого и мелкого заложения, описаны применяемые машины и оборудование. Представлены прогрессивные технологии зарубежного тоннелестроения, даны обоснования и примеры расчётов горнопроходческих работ при строительстве метрополитенов.

Надано стислу характеристику призначення, структури, режимів роботи та можливостей розробленого дослідного зразка комплексу програмних засобів обліку технічного стану колійних пристроїв метрополітену.

Отмечено, что строительство метрополитена вызывает изменение напряженно-деформационного состояния приповерхностных слоев пород и грунтов, что проявляется в виде оседания зданий и появления их трещин. Представлены результаты анализа развития осадок во времени.

Оценены триботехнические характеристики металла, наплавленного порошковыми проволоками аустенитного (ПП-АН202) и ферритного (ПП-АН203) классов, и стали М76. Установлено, что при сухом трении скольжения металла по металлу наилучшим комплексом эксплуатационных свойств отличается наплавленный металл аустенитного класса, способный к тому же упрочняться в процессе эксплуатации.

Економічно обгрунтовано необхідність будівництва метрополітену у м. Донецьк, з'ясовано вплив чинників зовнішнього середовища та темпів інфляції на проект. Порівняно економічну ефективність проектів класичного та "легкого" метрополітену, проаналізовано вплив ризиків на результати проекту та визначено необхідність державно-приватного партнерства за зазначеним проектом.

There are given results of practical application of a complex of geoelectric methods of forming a short-pulsed electromagnetic field (FSPEF) and of vertical electric-resonance sounding (VERS), as well as of seismic-acoustic and georadar soundings in areas of constructing Kiev new underground stations. The negative (destroying) influence of underground water on transport infrastructure objects under construction and nearby located buildings and dwelling is shown. The following conclusion is made: it is absolutely necessary that underground water flows should be taken into consideration when doing design work for constructing buildings, industrial structures and transport infrastructure objects. Neglecting underground flows causes the essential waste of time and financial resources. The finding and mapping of water flows and areas of super moistened soil can be operatively realized by a complex of offered geophysical methods. This complex can also be used for solving specific engineering and geological problems when constructing new near-surface underground lines, as well as for regular monitoring of the engineering-geological condition of the environment in areas of already acting underground lines.

Метод спектрально-сейсморазведочного профилирования (ССП) позволяет решать задачи, связанные с поисками зон тектонических нарушений, геопатогенных зон, месторождений воды, разных подземных объектов, прогнозировать разрушения инженерных сооружений, жилых зданий, дорожного полотна, аварии трубопроводов и является альтернативным традиционным методам сейсморазведки. На примере данных, полученных методом ССП по профилю, который проходит вдоль туннеля метрополитена между станциями "Васильковская" - "Выставочный центр", выявлены и исследованы тектонические нарушения и спрогнозированы возможные разрушения.

Виявлено найбільш доцільний полімерний матеріал для відновлення експлуатаційних властивостей дерев'яних шпал на залізничних коліях метрополітенів, розглянуто технології їх ремонту без вилучення з колії. Наведено результати випробування експериментальних зразків із суцільної деревини, деревини, заповненої полімерними матеріалами, а також костилів і шурупів на висмикування з тіла дерев'яних шпал, заповнених полімерними розчинами. Охарактеризовано спільну роботу полімеру з деревиною. Встановлено, що найбільш доцільним полімерним матеріалом для відновлення експлуатаційних властивостей дерев'яних шпал у тунелі метрополітену, без вилучення їх з колійного бетону, є пластмаса акрилова самотвердна АСТ-Т. Запропоновано нову технологію відновлення дерев'яних шпал шляхом заповнення порожнеч і тріщин, які в них утворилися у процесі експлуатації, пластмасою акриловою самотвердною АСТ-Т.

Розроблено фізичні основи впливу змащувальних матеріалів на процес зношення підкладок, а також встановлено моделі визначення ресурсу підкладок для варіантів їх експлуатації у разі сухого тертя, за одно- та багаторазового введення змащувального матеріалу з рівною періодичністю. Встановлено, що одноразове введення змащувального матеріалу призводить в середньому до збільшення ресурсу підкладок в 1,6 раза, а за багаторазового введення зі встановленою періодичністю, за критерієм фретингостійкості, ресурс збільшується до 2,8 раза. Розроблено практичні рекомендації щодо використання методу періодичного введення змащувального матеріалу в зони тертя підрейкових підкладок типу "Метро" за їх експлуатації на кривих ділянках колії метрополітену.

Проведен анализ аварийных режимов работы систем тоннельной вентиляции, применяемых в метрополитенах, который показал, что они не обеспечивают устойчивое движение газовоздушных потоков при пожаре в подвижном составе и его остановке в тоннеле, а также отсутствует методическое обеспечение расчетов устойчивости газовоздушных потоков при пожарах в тоннелях.

Вивчено та оцінено залишковий ресурс для дефектних нетермозміцнених рейок типу Р50, що експлуатуються на коліях Київського метрополітену і вилучаються з експлуатації через наявність дефектів типу 11.1-2 на боковій викружці поверхні кочення голівки рейки. Дослідження виконані з застосуванням експериментальних методів: випробування зразків дефектних рейок на циклічну витривалість на пульсаційній машині та випробування зразків дефектних рейок на статичне граничне навантаження на гідравлічному вертикальному пресі. Проведені експерименти свідчать про те, що на базі випробувань у 2 млн. циклів відбувається лише незначний розвиток (збільшення розмірів) на 0,5 - 0,7 мм наявних дефектів коду 11.2 у результаті осипання часток викришеного металу на боковій робочій викружці головки дослідних зразків рейок; інтенсивного, тим більше катастрофічного, розвитку дефектів типу 11.2, або перетворення цих дефектів у дефекти типу 21.2 або 30Г.2 не відбулося в жодному випадку. Вперше в Україні теоретичними розрахунками обгрунтовано велику вірогідність утворення дефектів контактно-втомного походження у вигляді викришування та вищерблювання металу на поверхні кочення рейки, біля краю головки. Це відбувається у результаті створення високого ступеня напруженого нерівноважного стиску в цій зоні, за рахунок високих значень головних нормальних напружень - появи великих дотичних напружень у тілі головки на глибині 2,5 - 3,5 мм, які перевищують межу плинності й витривалості металу. Проведені стендові експериментальні випробування дослідних зразків дефектних рейок на багатоциклову витривалість (на базі № = 2,1 x 10 циклів) із періодичним дефектоскопним контролем. У результаті експериментів одержано нові дані про спроможність опору рейок із дефектами викришування на поверхні кочення голівки за кодом 11.1-2 довготривалим циклічним навантаженням величиною, рівною експлуатаційному колісному навантаженню на базі випробувань у 2 млн циклів. Тобто, дефектні рейки можуть мати залишковий ресурс не менше 30 млн. т. брутто.

Представлено результати статистичної обробки даних по виходу рейок в дефектні для ліній Київського метрополітену. Проведено регресійний аналіз з використанням методу найменших квадратів та встановлено залежності між кількістю дефектів та пропущеним тоннажем. Виконане дослідження доводить можливість підвищення нормативних термінів служби рейок на лініях метрополітену.

Наведено результати теоретичних та експериментальних досліджень впливу шорсткості поверхонь на трібологічні властивості контакту "колесо-рейка" в криволінійних ділянках колії метрополітену. За результатами досліджень встановлено значення раціональної шорсткості контактуючих поверхонь, що послугує передумовою створення технології превентивного шліфування рейок для уповільнення їх зносу під руху в криволінійних ділянках колії метрополітену.

Обгрунтовано та практично вирішено проблеми підвищення експлуатаційного ресурсу рейок Київського метрополітену шляхом додаткового використання залишкового ресурсу рейок з дефектами контактно-втомного походження на поверхні кочення голівки. Методами математичної статистики встановлено графо-аналітичну залежність вилучення рейок з експлуатації за причиною появи контактно-втомних дефектів виду 11.2 - 11.1 на поверхні кочення головки рейок від пропущеного тоннажу. Результати статистичних досліджень вилучених з експлуатації дефектних рейок в залежності від пропущеного тоннажу дозволили спрогнозувати терміни служби рейок за дефектності. Теоретичними розрахунками з використанням різних розрахункових методик, в тому числі методу скінченних елементів, визначено напружено-деформований стан рейок типу Р50 в зоні контактної взаємодії колеса та рейки на поверхні кочення головки за експлуатаційних умов Київського метрополітену. Проведено стендові експериментальні випробування дослідних зразків дефектних рейок, вилучених з експлуатації, на багатоциклову витривалість з метою визначення їх залишкового ресурсу, а також випробування на злам за дії граничного вертикального навантаження. Результати виконаних стендових лабораторних випробувань дослідних зразків дефектних рейок з дефектами контактно-втомного походження, які вилучені з експлуатації згідно з чинними нормативами, дозволили визначити залишковий ресурс для дефектних рейок типу Р50 за умов експлуатації метрополітену. На основі виконаних досліджень розроблено нові нормативні терміни служби рейок типів Р50 і Р65 для різних категорій колій за умов Київського метрополітену; нові норми збільшено відносно існуючих відповідно на 33,3 % для Р50 і 16,7 % для Р65.

Досліджено проблему моделювання процесів взаємодії рухомого складу з повітряним середовищем із огляду безпеки на транспорті. Розглянуто заходи щодо покращення техніко-економічних показників, санітарно-гігієнічних умов, пожежної безпеки на поїздах у тунелі, а також визначено шляхи підвищення ефективності вентиляції в тунелях, зменшення шуму, динамічних навантажень на панелі та інших елементів стін тунелів. Визначено оптимальні програми рухомого складу, акцентовано на неоднорідності повітряного середовища. Наведено техніко-експлуатаційні характеристики рухомого складу. Визначено вплив збурень повітряного середовища на базові характеристики рухомого складу. Проаналізовано методи визначення характеристик рухомого складу з урахуванням неоднорідності повітряного середовища. Наведено модель взаємодії рухомого складу та елементів споруд тунелю з повітряним середовищем. Визначення повітряний опір поїзду у тунелі з урахуванням збурення повітряного середовища. Обгрунтовано достовірність впливу неоднорідності повітряного середовища на тягове розрахування рухомого складу в тунелі.

Наведено аналіз стану верхньої будови колії Харківського метрополітену, обраний необхідний мастильний матеріал та розроблена стаціонарна система змащування рейок в бокових ділянках.

На основі аналізу результатів комп'ютерного моделювання та лабораторних досліджень у науковій роботі необхідно встановити залежність впливу змін гідравлічного рівня грунтових вод на стійкість обробки тунелів метрополітену за рахунок розвитку деформацій оточуючого намивного масиву. Методичну основу комплексу досліджень складають аналіз та узагальнення відомих наукових результатів та практичного досвіду прогнозування і попередження деформацій обробок тунелів та оточуючого грунтового масиву, а також комп'ютерне моделювання критичного напружено-деформованого стану обробки тунелю при зміні гідравлічного рівня грунтових вод. В процесі технологічного спорудження та під дією безнапірних підземних вод при експлуатації тунелів ліній метрополітену мілкого закладання стійкість суцільно-секційної обробки забезпечується завдяки рівномірному гідростатичному обтисканню обробки, при цьому осідання тунелю знаходяться в межах допустимих значень. Результати досліджень показують, що при зміні рівня підземних вод по обидва боки тунелю може виникати різний гідростатичний тиск. При цьому з'являється перерозподіл напружень грунтового масиву навколо поперечного перерізу тунелю, а це, в свою чергу, призводить до виникнення додаткових нерівномірних деформацій та розкриття тріщин обробки тунелю під час експлуатації. Встановлено вплив зміни гідростатичного тиску, що може виникати внаслідок коливання рівня підземних вод, на суцільно-секційну обробку тунелів ліній метрополітену мілкого закладання через вторинне осідання грунту. Визначені умови виникнення вторинного осідання грунту та встановлено характер протікання деформацій у період експлуатації тунелів мілкого закладання. На стадії проектування ліній метрополітену мілкого закладання необхідно враховувати можливість нерівномірного осідання від дії гідростатичного тиску в період експлуатації. Це дозволить уникнути додаткових деформацій у сезонний період, зменшити кількість поточних ремонтів, підвищити надійність та збільшити термін експлуатації конструкцій обробки тунелів.

Эксплуатация линий метрополитена имеет свои особенности. Наиболее ответственным элементом пути являются рельсы, в которых особенно напряженное место - стыки. Уменьшение количества болтовых соединений стыков существенно снижает вероятность образования дефектов в рельсах. Приведен опыт Института электросварки по применению в киевском метрополитене нового способа соединения рельсов - автоматической электродуговой сварки ванным способом плавящимся мундштуком. Он обеспечивает большую производительность сварки по сравнению с алюмотермитной сваркой и требуемые механические свойства соединений. Восстановление поверхностей рельсов и деталей стрелочных переводов рекомендуется выполнять полуавтоматической дуговой наплавкой самозащитной порошковой проволокой.

Індекс рубрикатора НБУВ: О811.1-082.1/9

Рубрики:

Шлях метрополітену

Шифр НБУВ: РА431620 Пошук видання у каталогах НБУВ