СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ГРУНТА В СЛОЖНОКЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ | Ермачков Давид Игоревич. Работа №210624

МиНИСТЕРСТВО науки и высшего образования РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«тюменский индустриальный университет»

Строительный институт

Кафедра автомобильного транспорта, строительных и дорожных машин

СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ГРУНТА В СЛОЖНОКЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Статья по научной исследовательской работе

Направления подготовки

08.04.01 Строительство

Выполнил студент АСМ 18-1

Ермачков Д.И.

Тюмень, 2019

Теоретическая часть

Понятие «геотехнический мониторинг» появилось в нормативной литературе относительно недавно, с выходом в свет первых редакций московских (1998) и петербургских (1996) геотехнических норм. В них были формализованы естественные требования, касающиеся необходимости контроля состояния застройки вокруг объекта нового строительства или сложной реконструкции, а также сохраняемых конструкций самого реконструируемого здания. Естественность этих требований проистекала из необходимости реализации принципа «Не навреди!» при ведении строительной деятельности в условиях сложившейся городской застройки.

Надо сказать, что строительство в условиях плотной городской застройки (а тем более устройство подземных сооружений и этажей) является существенно более сложной задачей, чем «в чистом поле». Здесь критерием правильности принятых решений является обеспечение не только безопасности возводимого объекта, но и сохранности окружающей застройки. Больший осадок историческое здание не выдержит, и в нем возникнут опасные трещины. Таким образом, строительство в условиях сложившейся городской застройки должно осуществляться с поистине ювелирными допусками по осадкам соседних зданий. Для решения такой задачи требуются определенные усилия всех участников строительного процесса. Прежде всего требуется высокая точность и надежность геотехнических расчетов.

Главным условием достижения необходимой точности геотехнических расчетов является высокий уровень достоверности определения параметров физико-механических свойств грунтов.

Для того чтобы проследить за реальным состоянием окружающей застройки при строительстве объекта, развитием ее деформаций, соблюдением щадящих технологических режимов строительства и нужен геотехнический мониторинг. Подробные требования к объему и составу мониторинга внесены в общефедеральный свод правил «Основания зданий и сооружений».

Под мониторингом обычно понимается непрерывный процесс наблюдений и регистрации параметров объекта в сравнении с заданными критериями. Различают мониторинг состояния и параметров. Целью первого является отслеживание тенденций, указывающих на возникновение предельного состояния для принятия оперативных мер по стабилизации ситуации. Второй нацелен на наблюдение за определенными параметрами. Мониторинг состояния предусматривает наличие некой экспертной системы, позволяющей оценивать состояние объекта и принимать дальнейшие решения.

По СП «Основания зданий и сооружений» геотехнический мониторинг –это комплекс работ, основанный на натурных наблюдениях за поведением вновь возводимого или реконструируемого сооружения, его основания, в том числе окружающего (вмещающего) объект грунтового массива, и окружающей застройки. При проведении геотехнического мониторинга согласно СП решаются следующие задачи:

систематическая

ф

иксация изменений контролируемых

параметров

сооружений

и геологической среды;

своевременное

выявление

отклонений контролируемых параметров

(в том числе

изменений, нарушающих

ожидае

мые

тенденции)

конструкций

строящегося (реконструируемого) объекта и его основания от

заданных проектных

значений, параметров грунтового массива и окружающей застройки-от значений, полученных в результате геотехнического прогноза;

анализ степени опасности выявленных отклонений контролируемых параметров и установление причин их возникновения;

разработка мероприятий, предупреждающих и устраняющих выявленные негативные процессы или пр

ичины, которыми они обусловлены.

Теоретико-методические основы исследования проблемы, формирование теоретико-концептуального базиса исследования проблемы.

Данная проблема является уникальной, поскольку на территории Российской Федерации существует единственная автоматизированная система мониторинга, включающая в себя часть тех измерений, который мы предоставляем. Помимо этого, данная система стоит очень дорого, и редко какая строительная организация может себе это позволить. Так же, уникальность нашей системы состоит в том, что она полноценно работает и функционирует в сложных климатических условиях. Так как, наша страна развивается во всех направления, и строительство специализированных учреждений и обычных домов не является исключением, следует понимать, что строительство будет развиваться в сложных климатических условиях. Для этого, больше не существует необходимости проводить измерения каждый день вручную. Стоит просто установить автоматизированную систему мониторинга и появляется возможность производить выборку данных с момента установки системы по сей день.

В качестве показателя проекта выступает уникальность и необходимость данной системы.

Характеристика сущности и современного состояния исследуемой проблемы, причин ее возникновения и динамики развития, подходы к решению проблемы, существующий опыт ее решения с учетом теоретических разработок и мировой и отечественной практики, анализ и систематизация соответствующего категориального аппарата.

На современном этапе при проектировании оснований и фундаментов, возводимых в сложных геотехнических условиях с применением технологии искусственного замораживания грунтов, требуется применение компьютерного моделирования для прогнозирования температурных полей и механических свойств грунтов. При выполнении теплотехнических расчетов грунтов необходимо учитывать замерзание и оттаивание грунтов с расчетом конвективной теплопередачи, миграции влаги к фронту промерзания, а также работу охлаждающих устройств.

Для компьютерного моделирования искусственного замораживания грунтов в НПО «Фундаментстройаркос» используется специализированное программное обеспечение - «ФСА - прогноз» (на базе программы «Frost 3D Universal»). На сегодняшний день данная программа является самой современной и точной из всех существующих аналогов.

«ФСА – прогноз» позволяет при помощи расчётных методов оценить, как поведут себя вечномерзлые грунты в основании здания, газовой скважины, опоры трубопровода и др. в реальных условиях эксплуатации. Моделирование помогает убедиться в эффективности и надежности принятых проектных решений с минимальными временными и материальными затратами.

Возможности_программы:
• создание трехмерной расчетной области с учетом рельефа местности и строения грунтов;

• учет содержания незамерзшей воды в грунте и фазового перехода вода-лед;

• возможность учета конвективного переноса тепла при заданной постоянной скорости фильтрации в грунте;

• учет влияния толщины снежного покрова;

• возможность учета работы охлаждающих устройств – термостабилизаторов, глубинных СОУ, систем ГЕТ и ВЕТ;

• учет влияния внешних тепловых воздействий – солнца или газового факела.

В программе «ФСА-прогноз» можно проводить многолетнее прогнозирование состояния вечномерзлых пород в основании зданий и сооружений с учетом изменения множества факторов, таких как техногенное воздействие, изменение климата и условий эксплуатации.

Аналитическая часть

На первом этапе предлагается опробовать разработанную мониторинговую систему на маломасштабной модели земляного полона автомобильной дороги с имитацией многолетнемерзлых грунтов. Лабораторный эксперимент планируется проводить на базе центральной научно-исследовательской лаборатории «Строительство на вечной мерзлоте» Тюменского индустриального университета.

На основе лабораторных испытаний будет производиться корректировка и отладка системы.

Аналитическая часть

На первом этапе предлагается опробовать разработанную мониторинговую систему на маломасштабной модели земляного полона автомобильной дороги с имитацией многолетнемерзлых грунтов. Лабораторный эксперимент планируется проводить на базе центральной научно-исследовательской лаборатории «Строительство на вечной мерзлоте» Тюменского индустриального университета.

На основе лабораторных испытаний будет производиться корректировка и отладка системы.

Заключение

Система по мониторингу является востребованной и уникальной ввиду универсальности использования, а также ввиду отсутствия на рынке системы которая содержала бы в себе все датчики одновременно.