TUST: Разработан новый метод моделирования пластичности грунта

Инфраструктура часто повреждается из-за природных, таких как наводнения или землетрясения, и техногенных, — подземные строительные работы, выемка грунта, — геотехнических опасностей.

В гражданском строительстве и управлении стихийными бедствиями активно исследуются методы предотвращения таких рисков. Учёные ищут более эффективные способы защиты от масштабных деформаций.

Компьютерное моделирование, в частности метод моделирования движущихся частиц (MPS), помогает анализировать деформации даже на больших территориях. Эти методы становятся всё популярнее, но их ещё не применяли для прогнозирования поведения грунта при проектировании или строительстве.

Группа исследователей из Технологического института Шибаура под руководством профессора Шинья Иназуми изучила загадки, связанные со щитовым проходчеством под давлением грунта (EPB). В этом методе создания туннелей выкопанным грунтом укрепляют забой. Чтобы грунт не пропускал воду и был транспортабельным, его смешивают с пеной или суспензией.

Исследование опубликовано в журнале Tunnelling and Underground Space Technology.

Команда признала, что, несмотря на популярность техники, мало известно о влиянии пластичности илистого грунта на давление внутри проходческой камеры.

Если мы изучим эти факторы, то сможем избежать деформаций грунта и эффективно управлять осадками при прокладке тоннеля.

Городские центры всё больше зависят от подземной инфраструктуры. Поэтому мы хотели создать инструмент прогнозирования, который повысит устойчивость городской инфраструктуры и снизит затраты из-за нестабильной работы тоннелей. Это поможет эффективно управлять пластичностью грунта, — говорит профессор Иназуми.

Поскольку исследовательская лаборатория придерживается целей ООН в области устойчивого развития, они также изучили влияние выемки материала и использования химических добавок на экологию. Цель исследования — найти способы сделать строительные проекты более устойчивыми.

Экспериментальная установка включала в себя герметичный резервуар с грунтом, имитирующий камеру. В щитовой проходческой машине был установлен перемешивающий отвал, который состоял из нисходящей и восходящей ступеней. Давление на грунт измерялось с помощью двухпарного датчика.

Эта система вместе с компьютерным моделированием процесса проходки тоннеля (MPS) позволила точно измерить изменения давления на грунт при перемешивании илистого грунта.

Исследователи выяснили, что давление на грунт помогает анализировать пластичность грунта и связанные с ней факторы: прочность на сдвиг и величину просадки. Они влияют на стабильность тоннеля и работу оборудования.

Система CAE-анализа, предложенная командой, отражает экспериментальные данные. Это подтверждает её пригодность для оценки и визуализации пластичности илистого грунта при прокладке тоннеля.

Оценить давление на грунт в полевых условиях сложно и дорого.

Мелкомасштабный модельный эксперимент, дополненный компьютерными расчётами, поможет оптимизировать проходческие операции щита EPB и улучшить стратегии управления осадками. Это откроет новые возможности для повышения безопасности и эффективности подземных строительных работ, особенно в городах.

Это исследование поможет строить метро, подземные коммуникации и дороги, не сильно повреждая грунт.

Наша стратегия также позволит сделать более безопасными районы, где есть угроза землетрясений или других геотехнических проблем, и минимизировать вред от прокладки тоннелей, — заключает профессор Иназуми.

17.09.2024


Подписаться в Telegram



Безопасность

В ТИСБИ назвали облачные технологии рискованными для банков
В ТИСБИ назвали облачные технологии рискованными для банков

В финансовой сфере обнаружили новые проблемы, ...

New Atlas: Башня RainStream сможет спасти город от пожара
New Atlas: Башня RainStream сможет спасти город от пожара

Когда лесной пожар приближается к городу,...

В МФТИ создали флешку с защитой от взлома и кражи данных
В МФТИ создали флешку с защитой от взлома и кражи данных

Флеш-карта, разработанная сотрудниками кафедры...

TUST: Разработан новый метод моделирования пластичности грунта
TUST: Разработан новый метод моделирования пластичности грунта

Инфраструктура часто повреждается из-за природ...

Advanced Materials: Созданы гели, которые защитят дома во время лесных пожаров
Advanced Materials: Созданы гели, которые защитят дома во время лесных пожаров

Из-за изменения климата пожароопасные сезоны с...

ACS: Некоторые книги, изданные в прошлых веках, опасны для здоровья
ACS: Некоторые книги, изданные в прошлых веках, опасны для здоровья

Если вы увидите ярко раскрашенные книги в...

Акулы чаще нападают на людей не потому, что стали кровожаднее
Акулы чаще нападают на людей не потому, что стали кровожаднее

В 2023 году по всему миру увеличилось кол...

Journal of Conflict Archaeology: Впервые исследован кратер Первой мировой войны
Journal of Conflict Archaeology: Впервые исследован кратер Первой мировой войны

Впечатляющий подрыв взрывчатки на редуте ...

Ученые США выясняют, кто покупает оружие чаще остальных
Ученые США выясняют, кто покупает оружие чаще остальных

Обучение стрельбе из пистолета на ор...

Университет Калифорнии в Сан-Диего: Против скама нет приема
Университет Калифорнии в Сан-Диего: Против скама нет приема

Отправить письмо с поддельным адресом про...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Платиновая корона и танец молекул: как газы меняют структуру материала
Платиновая корона и танец молекул: как газы меняют структуру материала
PRSBBS: Почему макаки чешутся перед плохими решениями
PRSBBS: Почему макаки чешутся перед плохими решениями
13 миллиардов лет назад: как темная материя управляла галактиками
13 миллиардов лет назад: как темная материя управляла галактиками
Луна, птицы и бактерии: как наука стала главным героем дня в Казани
Луна, птицы и бактерии: как наука стала главным героем дня в Казани
День науки в КАИ: двигатели, стартапы и квантовые технологии
День науки в КАИ: двигатели, стартапы и квантовые технологии
Ферменты против похмелья: как новый сенсор изменит медицину и не только
Ферменты против похмелья: как новый сенсор изменит медицину и не только
Сок под микроскопом: ученые научились ловить опасный гербицид за 20 минут
Сок под микроскопом: ученые научились ловить опасный гербицид за 20 минут
Молодые ученые против COVID-19 и хронических ран: как открытия изменят медицину
Молодые ученые против COVID-19 и хронических ран: как открытия изменят медицину
Питомниковый кашель больше не проблема: появились быстрые тесты для собак
Питомниковый кашель больше не проблема: появились быстрые тесты для собак
10 секунд до чистоты: история устройства, которое изменило дезинфекцию
10 секунд до чистоты: история устройства, которое изменило дезинфекцию
Сорняк-разрушитель или лекарство будущего: ученые открыли секрет рейнутрии
Сорняк-разрушитель или лекарство будущего: ученые открыли секрет рейнутрии
CARMA II — автономный робот, который делает ядерные объекты безопаснее
CARMA II — автономный робот, который делает ядерные объекты безопаснее
Энергия будущего: низкотемпературная плазма и ее невероятные возможности
Энергия будущего: низкотемпературная плазма и ее невероятные возможности
От идеи до Росатома: история успеха проекта RSP
От идеи до Росатома: история успеха проекта RSP
От лаборатории к реальности: как кристаллы времени заряжают мир
От лаборатории к реальности: как кристаллы времени заряжают мир

Новости компаний, релизы

Школьников и студентов Хабаровского края приглашают написать всероссийский диктант «Наука во имя Победы»
Три представительницы Республики Татарстан стали победителями Всероссийского конкурса Знание.Лектор
Калужан приглашают к участию в XIII сезоне Международного инженерного чемпионата CASE-IN
В Калуге обсудили меры поддержки молодых учёных региона
Молодых и заслуженных ученых наградили в Хабаровске