Управление рисками оседания насыпи на мягком грунте: передовые методы с интеграцией 3D FEA и спутникового дистанционного зондирования (InSAR

В современном быстро развивающемся мире спрос на инфраструктуру растет беспрецедентными темпами. Это привело к строительству различных важных сооружений, таких как дороги, автомагистрали, железные дороги, мосты и набережные. Однако строительство этих сооружений на слабом или мягком грунте представляет собой уникальный набор проблем. Одной из наиболее важных задач является обеспечение того, чтобы, например, перемещение и деформация насыпей оставались в допустимых пределах, чтобы обеспечить их устойчивость и работоспособность.

Для решения этих проблем необходимо провести надлежащий инженерный анализ и оценку, учитывающую влияние этапов строительства, последовательности нагружения и взаимодействия структур грунта. Точные прогнозы перемещения и расселения также имеют решающее значение для обеспечения успеха проекта.

В этом тематическом исследовании мы показываем, как анализ метода конечных элементов (МКЭ) в сочетании с дистанционным мониторингом InSAR помог безопасно и экономично завершить проект строительства насыпи на мягком грунте и торфе. Сочетание анализа FEM и дистанционного мониторинга InSAR обеспечило полное понимание поведения грунта и позволило в режиме реального времени отслеживать движения и деформации насыпи.

В следующих разделах мы обсудим этот практический пример более подробно и углубимся в инновационные решения, используемые для преодоления проблем, связанных со строительством насыпей на мягком грунте.

Тематическое исследование

Робройстон, расположенный в Глазго, Шотландия, в настоящее время переживает всплеск развития благодаря строительству 1600 новых домов. Кроме того, новый железнодорожный вокзал будет удобно расположен рядом с автостоянкой, расположенной у трассы М80. Для обеспечения такого роста необходима соединительная дорога между существующей развязкой M80 и новой станцией и автостоянкой. Эта соединительная дорога предполагает строительство насыпи, что и является предметом нашего тематического исследования.

Проблемы проекта

Строительство насыпи является ключевым аспектом проекта, требующим углубленного анализа окружающей местности, состава почвы и дренажных систем. Однако неоднородный характер грунтовых условий под насыпью Робройстона представлял собой серьезную проблему. На участке находилась старая зола и несколько карманов мягкого торфа, что еще больше усложняло процесс строительства. Поэтому меры по улучшению грунта имели решающее значение для предотвращения возможной неравномерной осадки, которая могла бы привести к искажению дорожного покрытия.

Кроме того, отсутствие надежных данных от ранее установленных приборов мониторинга населенных пунктов, в частности датчиков гидростатического профиля (ГПГ), еще больше усложняет ситуацию.

Стратум®

Решение TensarTech Stratum в сочетании с 3D FEA (PLAXIS 3D) и мониторингом InSAR предлагает экономичное и эффективное решение для улучшения грунтовых условий. Stratum — это метод улучшения грунта, который состоит из матрацев из георешеток, которые создают трехмерную сотовую структуру, которая равномерно распределяет нагрузку, сводя к минимуму дифференциальную осадку, и обеспечивает экономию материалов, труда и времени на установку, обеспечивая при этом структурно прочную насыпь.

3D FEA (PLAXIS 3D) обеспечивает детальную оценку устойчивости и несущей способности, а мониторинг InSAR обеспечивает детальное обнаружение движения и осадки грунта. Вместе эти технологии обеспечивают надежное и безопасное решение для долговечных насыпей.

ФЭМ и ИнСАР

После реализации мероприятий по улучшению почвы необходимо было разработать соответствующий метод анализа для обеспечения устойчивости и безопасности насыпи. Наша команда провела обширный анализ данных об объекте и тщательное рекогносцировочное исследование для разработки набора геологических сценариев и моделей, учитывающих изменчивость и неопределенность грунтовых условий.
Затем мы применили 3D-анализ метода конечных элементов (МКЭ) с использованием программного обеспечения PLAXIS 3D для выполнения параметрических исследований и исследований чувствительности. Эти анализы включали модель ползучести мягкого грунта для прогнозирования диапазона дифференциальных движений в поперечном и продольном направлениях, включая зависящие от времени (деформации ползучести) торфяных материалов. Это позволило нам спрогнозировать потенциальные движения грунта в нескольких геологических сценариях и помочь обеспечить структурную целостность насыпи.

Мы также использовали технологию дистанционного зондирования, называемую интерферометрическим радаром с синтезированной апертурой (InSAR), для дальнейшего расширения наших возможностей мониторинга. Это позволило нам осуществлять экономичный мониторинг в режиме реального времени, охватывающий весь участок набережной после завершения строительства. Измерения InSAR предоставили ценную информацию о фактически произошедших деформациях и осадках и показали, что они находились в пределах диапазона, предсказанного анализом FEM.

Благодаря этим инновационным и научно обоснованным методам анализа и мониторинга мы смогли подтвердить, что никаких дальнейших мер по смягчению последствий поселений не требуется. Наша приверженность использованию передовых технологий и подходов обеспечила безопасность, устойчивость и устойчивость набережной Робройстона и ее способность выдерживать требования современного транспорта.

Преимущества

Мы рады сообщить, что мы успешно подтвердили эффективность выбранного метода улучшения грунта Stratum с помощью инновационных и экономически эффективных методов. Объединив наш анализ FEM с мониторингом InSAR, мы смогли точно отслеживать работу насыпи, не требуя обширных и дорогостоящих исследований на месте.

Наш комплексный подход к анализу и мониторингу позволил нам продемонстрировать надежность метода Stratum и его способность давать результаты, сравнимые с другими методами улучшения грунта, а также обеспечить значительную экономию средств до 500 тысяч фунтов стерлингов для городского совета Глазго. Кроме того, использование нами метода Stratum обеспечивает повышенную надежность строительства и снижение воздействия на окружающую среду, что делает его устойчивым и ответственным выбором. Мы гордимся тем, что внесли свой вклад в устойчивое развитие региона Глазго, и надеемся и дальше предоставлять инновационные и эффективные решения для наших клиентов.

Заключение

В заключение мы продемонстрировали, что сочетание мониторинга InSAR с анализом FEM является высокоэффективным подходом для создания надежных и экономически эффективных геотехнических проектов. Используя передовые технологии и инновационные решения, мы предоставили нашим клиентам более полное понимание предлагаемых решений, что в конечном итоге привело к экономии затрат и повышению безопасности.
Наше стремление предоставлять устойчивые и ответственные решения позволило нам служить обществу, одновременно обеспечивая значительные преимущества для наших клиентов и инженеров. Сокращая затраты и экономя время, мы можем предложить эффективные решения, которые можно быстро реализовать.

В целом, мы считаем, что сочетание мониторинга InSAR с анализом FEM представляет собой революционный подход к геотехническому проектированию, который будет становиться все более важным в ближайшие годы. Продолжая изучать современные технологии и подходы, мы по-прежнему стремимся обеспечить наилучшие результаты для наших клиентов, инженеров и общества.