DOI: https://doi.org/10.15802/bttrp2017/158445

ОБҐРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ ДИСКРЕТИЗАЦІЇ ПРИ ЧИСЕЛЬНОМУ АНАЛІЗІ ТУНЕЛІВ НЕКОЛОВОГО ОКРЕСЛЕННЯ

V. P. KUPRIY, O. L. TIUTKIN, P. YE. ZAKHARCHENKO

Анотація


Мета. В статті досліджено вплив на напружено-деформований стан дискретизації скінчено-елементної моделі в чисельному аналізі тунелів неколового окреслення. Методика. Для досягнення поставленої мети, авторами було розроблено три скінчено-елементні моделі калотної частини виробки при будівництві двоколійного залізничного тунелю. В кожній з моделей в програмному комплексі «Ліра» конкретним чином було дискретизовано зону взаємодії з тимчасовим кріпленням. Після створення моделей, проводився їх чисельний аналіз із детальним дослідженням його результатів. Результати. Отримано значення деформацій і напружень скінчено-елементних моделей по горизонтальній і вертикальній осям, а також максимальні значення моментів і поздовжніх сил в тимчасовому кріпленні. Проведено порівняльний аналіз отриманих значень. Побудовані графіки закономірностей вказаних результатів від особливостей дискретизації двох моделей. Досліджено третю скінчено-елементну модель з радіальною розбивкою вузлів у зоні взаємодії тимчасового кріплення з оточуючим ґрунтовим масивом. Наукова новизна. Встановлено, що при чисельному аналізі НДС тунельної оправи неколового окреслення його результати суттєво залежать від форми, розмірів та конфігурації застосовуваних скінчених елементів, від розмірів розрахункової області ґрунтового масиву, а також від умов його закріплення (граничних умов). Практична значимість. Визначено особливості дискретизації та необхідні розміри розрахункової області ґрунтового масиву при моделюванні системи «оправа – ґрунтовий масив», що забезпечують достатню точність розрахунку параметрів напружено-деформованого стану оправи.


Ключові слова


метод скінчених елементів; тунель неколового окреслення; дискретизація; напружено-деформований стан

Повний текст:

PDF

Посилання


REFERENCES

Gorodetskiy A. S., Zavoritskiy V. I., Lantukh-Lyashchenko A. I., Rasskazov A. O. Metod konechnykh elementov v proektirovanii transportnykh sooruzheniy [The finite element method in the design of transport structures]. Moskow, Transport Publ., 1981. 143 р.

Fadeev A. B. Metod konechnykh elementov v geomekhanike [Finite element method in geomechanics]. Mos-kow, Nedra Publ., 1989. 260 р.

Nemchinov Yu. I. Metod prostranstvennykh konechnykh elementov [The method of spatial finite elements]. Kyjiv, NIISK Publ., 1995. 368 р.

Perelmuter A. V., Slivker V. I. Raschetnye modeli sooruzheniy i vozmozhnost ikh analiza [Calculation models of constructions and possibility of their analysis]. Kyjiv, Stal Publ., 2002. 600 p.

Petrenko V. D., Tyutkin A. L., Petrenko V. I. Obzor analiticheskikh i eksperimentalnykh metodov issledovaniya vzaimodeystviya massiva i krepi [Review of analytical and experimental methods of research of co-operation of massif and support]. Mosty ta tuneli: teorija, doslidzhennja, praktyka – Bridges and tunnels: theory, research, practice, 2012, issue 1, pp. 75-81.

Kuprii V. P., Kulazhenko Ye. Yu., Hudkova A. S. Modeliuvannia sumisnoi roboty konstruktsii kriplennia kotlovanu ta gruntu z zastosuvanniam metodu skinchenykh elementiv (MSE) [Simulation of the joint operation of the foundation foundation and soil fixation using the finite element method (FEM)]. Mosty ta tuneli: teorija, doslidzhennja, praktyka – Bridges and tunnels: theory, research, practice, 2015, issue 7,

pp. 19-26.

Petrenko V. D., Tyutkin A. L. K voprosu o diskretizatsii konechno-elementnykh modeley [On the question of discretization of finite element models]. Stroitelstvo. Materialovedenie. Mashinostroenie – Construction. Materials Science. Mechanical engineering, 2002, issue 18, pp. 123-128.

Tiutkin O. L., Pedosenko T. A. Praktychni osnovy stvorennia modeli stantsii metropolitenu metodom avtomatychnoi trianhuliatsii [Practical bases for creating a model of a subway station by the method of automatic triangulation]. Tezy 75 Mizhnar. nauk.-tekhn. konferentsii «Problemy ta perspektyvy rozvytku zaliznychnoho transportu» [Abstracts 75 International Sci.-Tech. Conference «Problems and Prospects for the Development of Railway Transport»]. Dnipropetrovsk, 2015, pp. 285-286.

Tiutkin O. L., Biziaiev V. M. Avtomatychna trianhuliatsiia dlia vyrishennia zadach poshuku NDS vzaiemovplyvaiuchykh vyrobok [Automatic triangulation for solving search problems for VAT interfacing workings]. Tezy 76 Mizhnar. nauk.-tekhn. konferentsii «Problemy ta perspektyvy rozvytku zaliznychnoho transportu» [Abstracts 76 International Sci.-Tech. Conference «Problems and Prospects for the Development of Railway Transport»]. Dnipropetrovsk, 2016, pp. 169-170.

Kuprii V. P., Somkina Ye. V. Optymizatsiia rezhymu roboty tymchasovoho kriplennia pid chas budivnytstva hirnychoho tuneliu [Optimization of the mode of temporary fixing during the construction of a mining tunnel]. Tezy 76 Mizhnar. nauk.-tekhn. konferentsii «Problemy ta perspektyvy rozvytku zaliznychnoho transportu» [Abstracts 76 International Sci.-Tech. Conference «Problems and Prospects for the Development of Railway Transport»]. Dnipropetrovsk, 2016, pp. 199-201.

Zenkevich O. Metod konechnyh jelementov v tehnike [Finite element method in engineering]. Moskow, Mir Publ., 1975. 542 p.

Rikards R. B. Metod konechnyh jelementov v teorii obolochek i plastin [The finite element method in the theory of shells and plates]. Riga, Zinatne Publ., 1988. 284 p.

Cheon D. S., Choi S. O., Jeon Y. S., Ryu C. Numerical analysis of geotechnical parameters on subsidence due to underground mining. Underground Space Use: Analysis of the Past and Lessons for the Future, Erdem & Solak, 2005. London, Taylor & Francis Group, 2005, pp. 245-251.

Irons B. M. The superpatch theorem and other proposition relating to the patch tests. Proc. of the 5th Canadian Congress of Applied Mechanics, Fredericton, 1975, pp. 651-652.

Pang C. H., Yong K. Y., Dasari G. R. Some considerations in finite element analysis of tunneling. Underground Space Use: Analysis of the Past and Lessons for the Future, Erdem & Solak, 2005. London, Taylor & Francis Group, 2005, pp. 1149-1154.




ISSN 2413-6212 (Online)

ISSN 2227-1252 (Print)