Научный журнал Байкальского государственного университета
System Analysis &
Mathematical Modeling
Издается с 2019 года
Menu
РусскийEnglish

Информация о статье

Название статьи:

Численное моделирование мощности заряда в математической модели уплотнения гидровзрывом просадочных грунтов

Авторы:
Тарасенко Е.О., кандидат физико-математических наук, доцент, кафедра вычислительной математики и кибернетики, https://orcid.org/0000-0002-6227-6999, Северо-Кавказский федеральный университет, 355017, Российская Федерация, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1, galail@mail.ru,

Тарасенко Г.В., студент, департамент цифровых, робототехнических систем и электроники, https://orcid.org/0009-0005-3783-8290, Северо-Кавказский федеральный университет, 355017, Российская Федерация, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1
В рубрике:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Год: 2026 Том: 8 Номер журнала: 2
Страницы: 216-228
Тип статьи: Научная статья
УДК: 51-7
DOI: 10.17150/2713-1734.2026.8(2).216-228; EDN: VYWVNJ
Аннотация:
Просадочные грунты имеют значительное территориальное распространение в мире. Они зафиксированы в России, Китае, странах Средней Азии и др. Обладают большой мощностью залегания, которая может достигать 50 м, в отдельных территориях и до 100 м. Устранение просадочности грунтов является актуальным исследованием теории и практики. Позволяет увеличить длительность эксплуатации и прочность зданий, сооружений. Реализуется на этапе их проектировании и возведении. Актуальность работы обусловлена необходимостью предварительного математического исследования уплотнения просадочных грунтов глубинными гидровзрывами для снижения временных и экономических затрат. В рамках математического моделирования уплотнения грунтов возникает обратная задача - оценка мощности заряда взрывчатого вещества. Мощность заряда зависит от физических и плотностных свойств грунтов. Одним из которых является коэффициент диффузии атомов газа, образуемого при гидровзрыве, в грунте. Определить его значение не представляется возможным в полевых условиях. Цель работы: методом аппроксимационных полиномов численно оценить мощность заряда взрывчатого вещества, зависящую от физических и плотностных свойств грунта, при уплотнении гидровзрывом просадочных геологических систем. Для достижения цели использованы методы математического и численного моделирования. Математическая модель глубинного уплотнения гидровзрывом геологической системы описывается начально-граничной задачей с дифференциальным пространственным параболическим уравнением в частных производных. Построение решения модели реализовано на основе применения аппарата аппроксимационных полиномов, описывающих коэффициенты диффузии. В рамках математического моделирования инженерно-геологического процесса уплотнения гидровзрывом решена обратная задача оценки мощности заряда взрывчатого вещества методом аппроксимации пространственных координат. Решение учитывает физические и плотностные свойства геологической системы. Реализовано численное моделирование мощности заряда взрывчатого вещества при различных значениях плотности уплотнённого грунта. Проведён вычислительный эксперимент численной оценки мощности заряда, который показал адекватность экспериментальным данным.
Ключевые слова: просадочный грунт, уплотнение, глубинный гидровзрыв, мощность заряда, аппроксимация, численное моделирование
Скачать полный текст статьи
Список цитируемой литературы:
  • Трофимов В.Т. Опорные инженерно-геологические разрезы лессовых пород Северной Евразии / В.Т. Трофимов, С.Д. Балыкова, Т.В. Андреева. - Москва : КДУ, 2008. - 607 с. - EDN QKGVKL.
  • Li Y. A Review of Shear and Tensile Strengths of the Malan Loess in China / Y. Li. - DOI 10.1016/j.enggeo.2017.02.023 // Engineering Geology. - 2018. - Vol. 236. - P. 4-10.
  • Галай Б.Ф. Уплотнение просадочных грунтов глубинными взрывами / Б.Ф. Галай. - Ставрополь : Сервисшкола, 2015. - 240 с.
  • Braja M. Das. Advanced Soil Mechanics / Braja M. Das. - New York : Taylor & Francis Group, 2019. - 734 p.
  • Галай О.Б. Буденновск: геология и город / О.Б. Галай. - Ставрополь : Сервисшкола, 2022. - 318 с.
  • Литвинов И.М. Укрепление и уплотнение просадочных грунтов в жилищном и промышленном строительстве / И.М. Литвинов. - Киев : Будивельник. 1977. - 288 с.
  • Пантюшина Е.В. Лёссовые грунты и инженерные методы устранения их просадочных свойств / Е.В. Пантюшина. - EDN MSAYPU // Ползуновский вестник. - 2011. - № 1. - С. 127-130.
  • Ivanov P.L. Compaction of Cohesion Loess Soils by Explosives / P.L. Ivanov // Proceedings of the VI International Conference "Soil Mechanics and Foundation Engineering". - Monreal, 1966. - Vol. 3. - P. 352-354.
  • Liman A.K. Compaction of Cohesion Less Foundation Soils by Explosives / A.K. Liman // Civil Engineering. - 1940. - Vol. 10, iss. 4. - P. 9-15.
  • Dembicki Е. Consolidation of organic subsoil's by applying underground explosions for formations of vertical sands drains and generating dynamic overloading / Е. Dembicki, N. Kisielowa, R. Bona, R. Imiolek, A. Michowski, I. Semrau // Proceedings 9th International. Harbor Congress. - Antwerp, 1988. - P. 5165-5170.
  • Dynamic Consolidation of Organic Subsoil's by use of Hidden Underground Explosions / Е. Dembicki, N. Kisielowa, R. Bona [et al.] // Proceedings of the II Baltic Conference S. M. F. E. - Tallinn, 1988. - P. 273-277.
  • Keykhosropour L. Experimental Studies of Seismic Soil Pressures on Vertical Flexible, Underground Structures and Analytical Comparisons / L. Keykhosropour, A. Lemnitzer. - DOI 10.1016/j.soildyn.2018.12.012 // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. - 2019. - Vol. 118. - P. 166-178.
  • Dynamic response of a geotechnical rigid model container with absorbing boundaries / D. Lombardi, S. Bhattacharya, F. Scarpa, M. Bianchi. - DOI 10.1016/j.soildyn.2014.09.008 // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. - 2015. - Vol. 69. - P. 46-56.
  • Фридман А. Уравнения с частными производными параболического типа / А. Фридман. - Москва : Мир, 1968. - 428 с.
  • Тарасенко Е.О. Оценка плотностных свойств уплотняемой гидровзрывом геологической системы средствами численного моделирования / Е.О. Тарасенко. - EDN HEEFQJ // International Journal of Open Information Technologies. - 2025. - Т. 13, № 9. - С. 75-81.
  • Интерпретация прочностных характеристик грунта для численных исследований / А.А. Петраков, А.Ю. Прокопов, Н.А. Петракова, М.Д. Панасюк. - EDN FPBBPK // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. - 2021. - № 1. - С. 225-236.
  • Tarasenko Е.О. Mathematical Modeling of the Strength Properties of Lesses by the Method of Correlation-Regression Analysis / Е.О. Tarasenko. - DOI 10.22337/2587-9618-2024-20-1-171-181. - EDN UWBHLT // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. - 2024. - Vol. 20, iss. 1. - P. 171-181.
  • Тарасенко Е.О. Численное решение обратных задач при математическом моделировании геологических систем / Е.О. Тарасенко, А.В. Гладков. - DOI 10.18799/24131830/2022/1/3208. - EDN XFHDMD // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2022. - Т. 333, № 1. - С. 105-112.
  • Tarasenko Е.О. Numerical Simulation of Gas Atom Coordinate Dispersion in a Mathematical Model of Deep Blast Compaction for Subsidence Soils / Е.О. Tarasenko. - DOI 10.22337/2587-9618-2023-19-1-147-154. - EDN VEWCBW // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. - 2023. - Vol. 19, iss. 1. - P. 147-154.
  • Самарский А.А. Численные методы решения обратных задач математической физики / А.А. Самарский, П.Н. Вабищевич. - Изд. 3-е. - Москва : Изд-во ЛКИ, 2009. - 480 с.
  • Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2024617100 Российская федерация. Программа расчёта мощности заряда методом аппроксимации при уплотнении просадочных грунтов взрывом / Е.О. Тарасенко; заявитель и правообладатель Северо-Кавказский федеральный университет. № 2024615124; заявл. 14.03.2024; опубл. 28.03.2024.