Ученые НИТУ "МИСиC" выяснили, как предотвратить разрушение тоннелей метро

Ученые НИТУ "МИСиC" выяснили, как предотвратить разрушение тоннелей метро

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.

Справка о НИТУ "МИСиС"

НИТУ "МИСиС" в 2018 году отметил 100-летие со дня основания Московской горной академии, преемником которой является. Сегодня НИТУ "МИСиС" - один из наиболее динамично развивающихся научно-образовательных центров страны. Находясь в числе лидеров технологического образования России, НИТУ "МИСиС" также представляет собой полноценный научный центр. Согласно данным основных образовательных рейтингов, университет занимает 30-е место в мире в категории "Инжиниринг-Горное дело" (рейтинг QS) и 76-е место в "Инжиниринг- Металлургия" (рейтинг ARWU), в области материаловедения НИТУ "МИСиС" находится на 191-й позиции (рейтинг U.S. News).

Стратегическая цель НИТУ "МИСиС" к 2020 году укрепить лидерство по направлениям специализации: материаловедение, металлургия и горное дело, а также существенно усилить свои позиции в сфере био-, нано- и ИТ-технологий. В состав университета входит 9 институтов, 6 филиалов - четыре в России и два за рубежом. В НИТУ "МИСиС" обучаются более 17000 студентов из 75 стран мира. В университете действуют более 30 научно-исследовательских лабораторий и 3 инжиниринговых центра мирового уровня, в которых работают ведущие ученые России и мира. НИТУ "МИСиС" успешно реализует совместные проекты с крупнейшими российскими и зарубежными высокотехнологичными компаниями.