Применение информационных моделей искусственных сооружений для мониторинга и прогноза безопасной эксплуатации в криолитозоне

Вопросы, связанные с эксплуатацией искусственных сооружений (ИССО) в северной строительно-климатической зоне, которая охватывает 40 % территории Российской Федерации и 80 % территории Дальнего Востока России, являются важными во всех аспектах. При этом речь идет не только о существующих искусственных сооружениях транспортной инфраструктуры, но и о строящихся, а также об объектах, строительство которых планируется. К примеру, на территории, находящейся в ведении Дальневосточной железной дороги, на 1 км пути приходится один объект, относящийся к малым ИССО; данные объекты расположены в криолитозоне, что накладывает дополнительные требования по контролю за техническим состоянием и проведению дополнительных мероприятий, направленных на предотвращение перехода конструкций объекта в аварийное состояние. Существующие на сегодняшний день способы мониторинга технического состояния позволяют контролировать и с высокой степенью достоверности прогнозировать возможные условия, причины и последствия возникновения инцидентов, тем не менее, с учетом роста возможности цифрового моделирования, визуализации и прогнозирования, целесообразно использовать все имеющиеся возможности для формирования информационных моделей объектов ИССО для наиболее эффективного сохранения их работоспособного состояния.

В статье рассматривается пример численного моделирования основания и фундамента ИССО, приведено решение численной задачи по распределению тепловых полей, выполнено решение численной задачи с прогнозом изменения во временной перспективе. Целью настоящего исследования являлась оценка возможных негативных событий на различных этапах жизненного цикла ИССО и построение цифровой модели для прогноза безопасной эксплуатации.

В результате получена цифровая модель фундаментов, которая может быть использована для решения различных задач, приведено обоснование целесообразности построения информационных моделей сооружений транспортной инфраструктуры.

1. СП 274.1325800.2016. Мосты. Мониторинг технического состояния. Москва : Стандартинформ, 2016. 45 с.

2. СП 333.1325800. 2020. Информационное моделирование в строительстве. Правила формирования информационной модели объектов на различных стадиях жизненного цикла. Москва : Стандартинформ, 2021. 190 с.

3. Скворцов А. В. Модели данных BIM для инфраструктуры // САПР и ГИС автомобильных дорог. 2015. № 1 (4). URL: https://www.cadgis.ru/2015/4/CADGIS-2015-1(4)-02.Skvortsov(BIM-models-for-infra).pdf (дата обращения: 25.05.2024).

4. Бокарев С. А., Ращепкин А. А., Кошлань Ю. И. Электронное учебное пособие по строительству мостов с элементами 3-d моделирования // Науковедение : интернет-журнал. 2013. № 3. URL: https://naukovedenie.ru/PDF/104tvn313.pdf (дата обращения: 25.05.2024).

5. Зайнагабдинов Д. А., Басов В. В. Проектирование и изготовление натурной модели плиты безбалластного мостового полотна // Молодая наука Сибири. URL: https://ojs.irgups.ru/index.php/mns/article/view/753 (дата обращения: 25.05.2024).

6. Прочностной мониторинг мостовых сооружений и особенности его применения. Часть 2. Непрерывный мониторинг состояния мостовых сооружений / И. Г. Овчинников, И. И. Овчинников, О. И. Нигаматова, Е. С. Михалдыкин // Транспортные сооружения. 2014. Т. 1, № 2. URL: https://t-s.today/PDF/01TS214.pdf (дата обращения: 25.05.2024).

7. ГОСТ 25100–2020. Грунты. Классификация. Москва : Стандартинформ, 2020. 43 с.

8. СП 25.13330.2020 СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. Москва : Стандартинформ, 2021. 110 с.

9. СП 35.13330.2011. Мосты и трубы : актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84*. Москва : Минрегион РФ, 2011. 341 с.

10. Кудрявцев С. А., Петерс А. В., Шестаков И. В. Численное моделирование процессов промерзания и оттаивания при определении толщины теплоизоляции фундаментов // Сборник научных статей по итогам работы Международного научного форума «Наука и инновации – современные концепции». 2020. Т. 2. 110–120 с.

11. Geotechnical monitoring bearing capacity boring pile foundations of bridge during permafrost degradation / S. A. Kudryavtsev, T. Y. Valtseva, I. I. Gavrilov, Zh. I. Kotenko, N. Sokolova // Journal of Physics : Conference Series. 2. Series “Deep Foundations and Geotechnical Problems of Territories, DFGC 2021”. 2021. URL: https://www.researchgate.net/publication/352499215 Geotechnical monitoring bearing capacity boring pile foundations of bridge during permafrost degradation (дата обращения: 25.05.2024).

12. Влияние изменений физико-механических характеристик основания на жизненный цикл зданий и сооружений в южных районах Дальнего Востока / С. А. Кудрявцев, Т. Ю. Вальцева, А. А. Петерс [и др.] // Материалы IX Всероссийской научно-практической конференции «Инженерное дело на Дальнем Востоке России». Владивосток, 2024. 534 с.

13. СП 22.13330.2016. Основания зданий и сооружений. Москва : Министерство строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации, 2016. 186 с.

14. Кудрявцев С. А., Сахаров И. И., Парамонов В. Н. Промерзание и оттаивание грунтов практические примеры и конечноэлементные расчеты. Санкт-Петербург : Геореконструкция, 2014. 248 с.