Специалисты Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» (НИТУ «МИСиС») выявили факторы разрушения несущих конструкций подземных тоннелей, которые позволят разработать меры по их предотвращению и удешевлению эксплуатации и строительства метро и других подземных сооружений. Результаты опубликованы в журнале IOP Conference Series: Materials Science and Engineering.
Дефекты несущих конструкций подземных сооружений способны привести к авариям и дорогостоящим ремонтам, расходы на которые составляют от 25% до 100 % от стоимости строительства. Поэтому важнейшая задача в области проектирования подземных сооружений — сделать обделку более долговечной.
«Качество строительства, срок службы и капитальные затраты зависят от типа обделки и технологии ее возведения», — сообщила профессор кафедры «Строительство подземных сооружений и горных предприятий» НИТУ «МИСиС» Елена Куликова.
«Раскрытие механизма образования дефектов в футеровке (внутренней обделке) позволяет разработать меры по предотвращению их образования и удешевить эксплуатацию и строительство подземных сооружений», — рассказала она.
Исследования показали, что в конструкциях подземных объектов дефекты возникают, в основном, из-за фильтрационного воздействия воды.
«В тоннелях глубокого заложения места фильтрации воды сосредоточены на боковых частях тоннеля; в тоннелях мелкого заложения — почти на уровне лотка тоннеля и у перекрытия. Места фильтрации находятся вблизи стыка изоляции и шва бетонирования», — прокомментировала Елена Куликова.
По данным ученых, ключевые факторы, приводящие к разрушениям, — это гидроабразивное изнашивание лотковой части тоннеля, выщелачивание свободной извести из бетона под действием внешних грунтовых вод, а также газовая и химическая коррозия, вызванная агрессивными жидкостями, протекающими по тоннелям.
Эти факторы, вместе или по отдельности, приводят обделку тоннелей в аварийное состояние или выводят ее из строя на долгое время.
По словам ученых, при проектировании и установке несущих конструкций подземных сооружений особое внимание нужно уделить выбору материалов конструкций и гидроизоляции, а также технологическим приемам организации водонепроницаемых стыков между блоками бетонирования.
Для анализа геомеханических и фильтрационных процессов ученые использовали методы классической механики твердого тела, законы течения жидкостей и теорию аварийного риска. Они также провели статистическую обработку экспериментальных данных, полученных при обследовании более 10 типов канализационных тоннелей общей протяженностью 67 км и более 70 тоннелей с обделкой из сборных железобетонных конструкций.
