<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">vestniktgasu</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1607-1859</issn><issn pub-type="epub">2310-0044</issn><publisher><publisher-name>Tomsk State University of Architecture and Building</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.31675/1607-1859-2023-25-2-183-190</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">vestniktgasu-1373</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ, ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>BASES, FOUNDATIONS AND SUBSTRUCTURES</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>О напряженном состоянии грунта на забое выработки</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Soil stress state at the roadhead</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Козловский</surname><given-names>В. С.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kozlovskii</surname><given-names>V. E.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Козловский Владимир Евгеньевич, канд. техн. наук, доцент</p><p>190031, г. Санкт-Петербург, Московский пр., 9</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Vladimir E. Kozlovskii, PhD, A/Professor</p><p>9, Moskovskii Ave., 190031, Saint-Petersburg, Russia </p></bio><email xlink:type="simple">Koslovskii@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Колмогорова</surname><given-names>С. С.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kolmogorova</surname><given-names>S. S.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p> Колмогорова Светлана Сергеевна, канд. техн. наук, доцент кафедры "Основания и фундаменты"</p><p>190031, г. Санкт-Петербург, Московский пр., 9</p></bio><bio xml:lang="en"><p> Svetlana S. Kolmogorova, PhD, A/Professor</p><p>9, Moskovskii Ave., 190031, Saint-Petersburg, Russia </p></bio><email xlink:type="simple">Kolmogorovass@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Колмогоров</surname><given-names>С. Г.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kolmogorov</surname><given-names>S. G.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p> Колмогоров Сергей Гаврилович, канд. техн. наук, доцент</p><p>196601, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, Петербургское шоссе, 2</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Sergey G. Kolmogorov, PhD, A/Professor</p><p>2, Peterburgskoe shosse, 196601, Pushkin, Saint-Petersburg, Russia </p></bio><email xlink:type="simple">Kolmogorovsg@list.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>Санкт-Петербургский государственный аграрный университет</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Saint-Petersburg State Agrarian University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2023</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>20</day><month>03</month><year>2023</year></pub-date><volume>25</volume><issue>2</issue><fpage>183</fpage><lpage>190</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Козловский В.С., Колмогорова С.С., Колмогоров С.Г., 2023</copyright-statement><copyright-year>2023</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Козловский В.С., Колмогорова С.С., Колмогоров С.Г.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Kozlovskii V.E., Kolmogorova S.S., Kolmogorov S.G.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/1373">https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/1373</self-uri><abstract><p>Выбор оптимальной формы инструмента для резки грунта является актуальной задачей для горнопроходческих отраслей строительства, поиска и добычи полезных ископаемых, а также в сфере почвообработки для сельского хозяйства. Форма забоя выработки при имеющейся нагрузке определяет момент наступления предельного состояния грунта и глубину его развития в призабойной области. Изменяя контур зоны обработки грунта, можно повысить эффективность проходки, снизить усилие подачи и износ инструмента.Целью работы является создание алгоритма расчета забоя выработки сложной формы и определения напряженно-деформированного состояния массива грунта вблизи него при минимальном количестве граничных условий, отсутствии дискретизации всей области на элементы и аппроксимации между узлами. Требуется проиллюстрировать возможности предложенной методики тестовыми задачами для контура забоя и призабойной области.Численная модель краевой задачи основана на интегральной формулировке задачи теории упругости Кельвина и использует метод потенциала в форме фиктивных нагрузок и разрывных смещений, что позволяет снизить размерность задачи, учесть симметрию, получить более компактную систему уравнений и иметь точные решения в любой точке области.Проведена оценка напряженного состояния на контурах выработок различной формы и в призабойной зоне грунтового массива, дана последовательность оценки потери грунтом прочности по Мору – Кулону.Предложенная методика решения краевой задачи рекомендована как экспресс-метод оценки напряженного состояния вблизи выработки произвольной формы в бесконечных областях с возможностью учета симметрии и реализации в среде Excel.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Choosing the optimum tool shape for soil cutting is an urgent task for shaftsinking and tunnelling as well as in soil treatment for agriculture. The roadhead shape at the available load determines the stress-strain state of soil and development depth in the bottomhole area. By changing the roadhead contour, the penetration efficiency can be increased, while the feed force and tool wear can be reduced.Purpose: The aim of the work is to create the roadhead calculation algorithm and determine the stress-strain state of soil near it with a minimum number of boundary conditions, no discretization of the entire region into elements and approximation between nodes.Design/methodology: Test tasks for the proposed methodology for the roadhead and the bottom-hole area. The numerical model of the boundary conditions is based on the integral formulation of the Kelvin elasticity theory problem and uses the potential method as fictitious loads and discontinuous displacements, that makes it possible to minimize the problem with regard to symmetry, obtain a more compact system of equations and give accurate solutions at any domain point.Research findings: The assessment of the stress state of the roadhead of various shape and the bottom-hole zone of soil; loss of soil strength calculated according to the Mohr–Coulomb theory.Originality/value: The proposed method for solving the boundary value problem is recommended as an express method for estimating the roadhead stress state of an arbitrary shape in infinite regions with regard to the symmetry and implementation in Excel.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>забой выработки</kwd><kwd>напряженно-деформированное состояние грунта</kwd><kwd>закон Кулона – Мора</kwd><kwd>метод фиктивных нагрузок</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>roadhead</kwd><kwd>stress-strain state</kwd><kwd>Mohr–Coulomb theory</kwd><kwd>pseudo-load method</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Зеленин А.Н. Физические основы теории резания грунтов. Москва; Ленинград: Изд-во АН СССР, 1950. 354 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zelenin A.N. Physical foundations of soil cutting theory. Moscow, Leningrad, 1950. 354 p. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Крауч С., Старфилд А. Методы граничных элементов в механике твёрдого тела. Москва: Мир, 1987. 328 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Crouch S.L., Starfield A.M. Boundary element methods in solid mechanics. Moscow: Mir, 1987. 328 p. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Кавказский В.Н., Козловский В.Е. и др. Программа расчёта выработки методом граничных элементов. № свид. о гос. рег. RU2020663522 ; дата рег. 21.10.2020.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kavkazsky V.N., Kozlovsky V.E., et al. Pit analysis by boundary element method. RF State Registration Certificate N RU2020663522, 2020. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Безуйен А., Талмон А.М. Давление грунта на режущее колесо EPB-щита / под ред. Ким, Бан. Сеул, Корея, 2014. С. 523–529.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Talmon A.M., Bezuijen A. Soil pressures at the cutting wheel and the pressure bulkhead of an EPB-shield. Seoul, Korea, 2014. Pp. 523–529.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
