Механічні процеси у ґрунтовому масиві при горизонтальних виробках (огляд) - Лучко, Йосип Йосипович; Бубняк, Т. І.; Кравець, Іван Богданович (Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020)
UK: Мета. Метою роботи є огляд та аналіз існуючих науково-технічних джерел, які присвячені методам і способам горизонтальних виробок та технологічним процесам, які проходять у ґрунтовому масиві при прокладці інженерних комунікацій на основі досвіду провідних організацій. Дослідити ефективність застосування того чи іншого способу безтраншейної прокладки труб та інженерних комунікацій у сучасних умовах будівництва. Методика. На основі аналізу сучасних методів і способів силового впливу на ґрунтовий масив та механічних і технологічних процесів, які відбуваються у ґрунтовому масиві при горизонтальних виробках методом статичного проколу та методом продавлювання. Сформулювати загальні відомості про процеси в ґрунтовому масиві та вплив основних динамічних властивостей ґрунтів на вказані процеси. На основі відомих і існуючих даних для подальших досліджень ми сформулюємо основні теоретичні засади та відповідні припущення для дослідження механічних процесів при проведення горизонтальних виробок тим чи іншим більш ефективним способом ущільнення ґрунтового масиву. Також вивести нестаціонарні рівняння руху ґрунту із врахуванням коефіцієнта тертя до зовнішньої поверхні труби, та сформулювати розрахункову схему для виведення розрахункових рівнянь рівноваги ґрунтового масиву. Результати. Виконано аналіз вітчи-зняних та закордонних науково-технічних джерел щодо безтраншейних способів прокладки інженерних комунікацій. Зокрема, у вступі описано загальні відомості та актуальність і постановка проблеми дослідження механічних процесів у ґрунтовому масиві при горизонтальних виробках. Розглянуто основні дані літературних джерел, які дали змогу проаналізувати основні методи та способи прокладки інженерних комунікацій та змогу оцінити ефективність застосування того чи іншого способу в конкретній ситуації і умовах. Ґрунтовно проаналізовано можливості ефективного застосування методу статичного проколу методу продавлювання залежно від діаметра виробки. Сформульовані основні задачі, які необхідно розв’язати у майбутньому. Наукова новизна. В даній статті на основі аналізу науково-технічних джерел силового впливу на суцільний ґрунтовий масив, вдалось узагальнити результати досліджень впливу механічних і технологічних процесів на ґрунтовий масив. Зокрема, дослідити механічні процеси ущільнення ґрунтового масиву при виконанні виробки методом статичного проколу і методом продавлювання та встановити їх ефективність при прокладці підземних інженерних комунікацій закритим способом. Також, вперше досліджено вплив основних динамічних властивостей ґрунтів на процеси, які проходять у ґрунтовому масиві, при дії силового навантаження використовуючи той чи інший метод підземної виробки. Практична значимість. На підставі аналізу науково-технічних джерел силового впливу на ґрунтовий масив отримано дані про можливості ефективно застосовувати закриті (безтраншейні) способи прокладки водопропускних труб, каналізації, теплових трас, підземних переходів під залізничними та автомобільними дорогами та інших інженерних комунікацій, це особливо актуально для мегаполісів, але не всебічно вивчений цей напрямок і деякі аспекти потрібно досліджувати і уточнювати для подальшого практичного застосування.

RU: Цель. Целью работы является обзор и анализ существующих научно-технических источников, посвященных методам и способам горизонтальных выработок, и технологическим процессам, которые проходят в грунтовом массиве при прокладке инженерных коммуникаций на основе опыта ведущих организаций. Исследовать эффективность применения того или иного способа бестраншейной прокладки труб и инженерных коммуникаций в современных условиях строительства. Методика. На основе анализа современных методов и способов силового воздействия на грунтовый массив и механических и технологических процессов, которые происходят в грунтовом массиве при горизонтальных выработках методом статического прокола и методом продавливания. Сформулировать общие сведения о процессах в грунтовом массиве и влияние основных динамических свойств почв на указанные процессы. На основе известных и существующих данных для дальнейших исследований мы сформулируем основные теоретические основы и соответствующие предположения для исследования механических процессов при проведении горизонтальных выработок тем или иным более эффективным способом уплотнения грунтового массива. Вывести нестационарные уравнения движения грунта с учетом коэффициента трения к наружной поверхности трубы, и сформулировать расчетную схему для вывода расчетных уравнений равновесия грунтового массива. Результаты. Выполнен анализ отечественных и зарубежных научно-технических источников по бестраншейных способах прокладки инженерных коммуникаций. В частности, во введении описаны общие сведения и актуальность и постановка проблемы исследования механических процессов в грунтовом массиве при горизонтальных выработках. Сформулированы цель и методику исследований. Рассмотрены основные данные литературных источников, которые позволили проанализировать основные методы и способы прокладки инженерных коммуникаций и оценить эффективность применения того или иного способа в конкретной ситуации и условиях. Основательно проанализированы возможности эффективного применения метода статического прокола метода продавливания в зависимости от диаметра выработки. Сформулированы основные задачи, которые необходимо решить в будущем и установить критерии их использования для исследования механических процессов при проведении горизонтальных выработок способом уплотнения грунтового массива. Научная новизна. В данной статье на основе анализа научно-технических источников силового воздействия на сплошной грунтовый массив, удалось обобщить результаты исследований влияния механических и технологических процессов на грунтовый массив. В частности, исследовать механические процессы уплотнения грунтового массива при выполнении выработки методом статического прокола и методом продавливания и установить их эффективность при прокладке подземных инженерных коммуникаций закрытым способом. Также, впервые исследовано влияние основных динамических свойств почв на процессы, проходящие в грунтовом массиве, при действии силовой нагрузки используя тот или иной метод подземной выработки. Практическая значимость. На основании анализа научно-технических источников силового воздействия на грунтовый массив получены данные о возможности эффективно применять закрытые (бестраншейные) способы прокладки водопропускных труб, канализации, тепловых трасс, подземных переходов под железнодорожными и автомобильными дорогами и других инженерных коммуникаций, это особенно актуально для мегаполисов, но не всесторонне изучен это направление и некоторые аспекты нужно исследовать и уточнять для дальнейшего практического применения.

EN: Purpose. The aim of the work is to review and analyze the existing scientific and technical sources, which are devoted to the methods and techniques of horizontal workings and technological processes that take place in the soil during the laying of utilities based on the experience of leading organizations. Investigate the effectiveness of a particular method of trenchless pipe laying and engineering communications in modern construction conditions. Methodology. Based on the analysis of modern methods and technics of force influence on the soil mass and mechanical and technological processes occurring in the soil mass at horizontal workings by static puncture and pushing method. Formulate general information about the processes in the soil mass and the influence of the main dynamic properties of soils on these processes. On the basis of known and existing data for further research, we will formulate the basic theoretical principles and appropriate assumptions for the study of mechanical processes in the conduct of horizontal workings in one or another more effective way of compacting the soil mass. Also, derive non-stationary equations of soil motion taking into account the coefficient of friction to the outer surface of the pipe, and formulate a design scheme for the output of the calculated equations of equilibrium of the soil mass. Findings. The analysis of domestic and foreign scientific and technical sources on trenchless methods of laying utilities is performed. In particular, the introduction describes the general information and the relevance and formulation of the problem of studying mechanical processes in the soil mass at horizontal workings. The purpose and methods of research are formulated. The basic data of literature sources are considered, which made it possible to analyze the main methods and technics of laying engineering communications and the ability to assess the effectiveness of a particular method in a specific situation and conditions. The possibilities of effective application of the static puncture method of the punching method depending on the working diameter are thoroughly analyzed. The main tasks that need to be solved in the future and set the criteria for their use for the study of mechanical processes during horizontal workings by compacting the soil mass are formulated. Scientific originality. In this article, based on the analysis of scientific and technical sources of force influence on a solid soil, we managed to generalized the results of studies of the impact of mechanical and technological processes on the soil. In particular, to investigate the mechanical processes of soil compaction during excavation by static puncture and punching and to establish their effectiveness in the laying of underground utilities in a closed way. Also, for the first time the influence of the main dynamic properties of soils on the processes that take place in the soil mass, under the action of power load using a particular method of underground mining was investigated. Practical value. Based on the analysis of scientific and technical sources of force impact on the soil, data obtained about the possibility of effectively using closed (trenchless) methods of laying underground pipes, sewers, heating mains, underpasses under the railways and highways and other utilities, this is especially true for cities, but this area has not been thoroughly studied and some aspects need to be investigated and clarified for further practical application.
Механические процессы в грунтовом массиве при горизонтальных выработках (обзор)
Mechanical Processes in the Soil Mass for Horizontal Developments (Review)
І. Кравець: ORCID 0000-0002-2239-849X, Й. Лучко: ORCID 0000-0002-3675-0503
Keywords: продавлювання; прокол ґрунту; ґрунтовий масив; проходка; виробка; продавливание; прокол грунта; грунтовый массив; проходка; выработка; pushing; soil puncture; soil mass; drilling; excavation; КМТ