РЕАКЦІЯ ТУНЕЛЮ НА РУХ ҐРУНТУ ЗА ДОПОМОГОЮ СПРОЩЕНОЇ МОДЕЛІ

Анотація

Мета: провести аналіз виконується шляхом модальної суперпозиції реакції спрощеної моделі, що містить з'єднані згинальні та зсувні балки, що підтримуються пружинами типу Вінклера.

Завдання: показати спрощену модель з використанням сполучених балок Бернуллі та зсуву, що підтримуються пружинами типу Вінклера, для системної ідентифікації тунелів, схильних до рухів ґрунтів, викликаних землетрусами. Вводиться формулювання моделі та виводяться рішення у замкнутій формі для рівняння модальної характеристики та форми мод.

Методи дослідження: вводиться формулювання моделі та виводяться рішення у замкнутій формі для рівняння модальної характеристики та форми мод. Останні перевіряються за наслідками чисельних моделей. Потім представлений алгоритм ідентифікації системи, що демонструє його здатність відновлювати параметри моделі, коли записані часові інтервали прискорення вздовж тунелю порушуються через шум, а розташування датчиків змінюється. Представлена структура може використовуватися для первинного та простого відновлення реакції тунелю за наявності даних моніторингу або для планування кампаній моніторингу у новозбудованих або існуючих тунелях.

Основні результати: використовуючи простий генетичний алгоритм і запропоновану спрощену модель, було показано, що ідентифікація системи може бути виконана для змінних умов. Модель була протестована для двох різних землетрусів різної частоти, а також параметрично досліджено вплив розподілу датчиків по довжині тунелю. Результати тестів були навмисно скомпрометовані шляхом додавання білого шуму Гауса з дисперсією, що дорівнює тій, що спостерігалася під час руху землі. Було помічено, що для значень α >3,0 (тобто, коли вплив зсувного променя є значущим), параметри моделі можуть бути успішно відновлені. Отже, для таких умов запропонований підхід можна використовувати для відновлення важливих динамічних властивостей тунелю (наприклад, T1 або α), а також взаємодії ґрунту та конструкції шляхом відстеження змін kb після землетрусів. Для значень < 3 балка Бернуллі з базою Вінклера є дійсним представленням, спостерігаючи відмінності з моделлю, що включає основу Пастернака, є маргінальними.

Наукова новизна: інший підхід до параметричної ідентифікації системи використання спрощених моделей. Для тунелів такі моделі зазвичай складаються з балок на незалежних пружинах типу Вінклера, що включають як чисельні так і аналітичні схеми. Однак сейсмічну реакцію континууму (тобто грунту) можна краще змоделювати, включивши поперечну балку над основою Вінклера, що дозволяє взаємодіяти між окремими пружинами, а не використовувати один шар незалежних пружин. У геотехнічній сейсмостійкості аналогічний підхід використовувався для оцінки сейсмічної реакції пальових фундаментів та підпірних стін.

Висновки та практичне завдання: різні розподіли датчиків і зменшена кількість датчиків не призвели до істотних відмінностей у кінцевих результатах. Це спочатку показує, що положення датчика не є домінуючим параметром для випадку пʼяти датчиків уздовж довжини тунелю, закріплених на обох кінцях, і однорідних умов грунту та інших припущень, зроблених у статті. Слід провести подальші тести на реальних даних і датчиках, щоб вивчити вплив інших аспектів, таких як шум датчика.

Ключові слова: пружини Вінклера, грунт; грунт; модель; представлений алгоритм ідентифікації системи.