Визначення стійкості захисної ґрунтоцементної конструкції в ґрунтовому масиві при дії критичних вибухових впливів

Автор(и)

  • Наталя Сергіївна Ремез Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-8646-6527
  • Геннадій Іванович Гайко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-4263-5958
  • Вадим Олегович Броницький Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-3092-3418
  • Тетяна Володимирівна Гребенюк Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-9287-2919
  • Світлана Іванівна Гайко Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору Національної академії наук України, Україна https://orcid.org/0000-0002-3564-475X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.358194

Ключові слова:

вибухові хвилі, ґрунтовий масив, ґрунтоцементний екран, математичне моделювання, прогнозування стійкості

Анотація

Об’єктом дослідження є динамічна взаємодія ґрунту з перешкодою при вибуховому навантаженні. Розглянута проблема захисту підземних споруд мілкого закладання в ґрунтовому масиві від дії критичних вибухових впливів, актуальність якої значно зростає в умовах воєнних загроз. Розроблено методику чисельного вирішення завдання про вибух циліндричного боєзаряду на поверхні ґрунтового масиву з урахуванням взаємодії з ґрунтоцементною перешкодою. Це дозволило дослідити закономірності зміни хвильових процесів у ґрунті та перешкоді залежно від часу, маси заряду та глибини закладання екрану. Проведене чисельне моделювання хвильової взаємодії вибуху з ґрунтовим масивом та перешкодою. Визначене поле ізобар в різні моменти часу та визначені ізосейсми швидкості, які показують динаміку поширення хвиль вглиб ґрунтового масиву та зміни їх швидкості. Отримані залежності пікового напруження від глибини для різних мас боєзаряду (50, 150 і 500 кг), а також виникаючі пікові напруження та мінімальні безпечні горизонтальні відстані до епіцентру вибуху для перешкоди. Визначені залежності між прогином і тиском захисної ґрунтоцементної конструкції, що дає можливість прогнозувати стійкість захисного екрану при різній його товщині. Встановлено, що пікове напруження швидко спадає в міру віддалення від епіцентру вибуху. Для R < 3,7 м екран (перешкода) знаходиться в зоні високих напружень розтягання (σmax > 2 МПа), що призводить до дроблення, втрати форми та стійкості конструкції. Для R ≈ 7,4 м напруження розтягання знижується приблизно до 0,3–0,5 МПа. Ці величини слід розглядати як порогове значення для збереження тримальної (захисної) функції ґрунтоцементної перешкоди. Побудовано номограму для оцінки механічних властивостей ґрунтоцементної перешкоди, розташованої на визначеній глибині, при поверхневому вибуху боєзаряду різної маси в залежності від вмісту цементу. Це сприяє практичному управлінню стійкістю захисної конструкції шляхом корегування параметрів скріплювальної суміші. Доведена перспективність інженерного захисту підземних об’єктів шляхом утворення на шляху дії вибухової хвилі суцільного ґрунтоцементного екрану, утвореного шляхом струминної цементації ґрунтів

Біографії авторів

Наталя Сергіївна Ремез, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Доктор технічних наук

Кафедра геоінженерії

Геннадій Іванович Гайко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Доктор технічних наук

Кафедра геоінженерії

Вадим Олегович Броницький, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук

Кафедра геоінженерії

Тетяна Володимирівна Гребенюк, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук

Кафедра геоінженерії

Світлана Іванівна Гайко, Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору Національної академії наук України

Доктор філософії (PhD)

Посилання

  1. Remez, N., Bronytskyi, V., Hrebeniuk, T. (2024). Risk assessment for the development of the exemplified territories. POWER ENGINEERING: Economics, Technique, Ecology, 1. https://doi.org/10.20535/1813-5420.1.2024.300835
  2. Remez, N., Dychko, A., Bronytskyi, V., Hrebeniuk, T., Bambirra Pereira, R., Ekel, P. (2021). Simulation of the influence of dynamic loading on the stress-strain state of the natural and geoengineering environment. E3S Web of Conferences, 280, 01008. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202128001008
  3. Remez, N. S., Dychko, A. O., Hrebeniuk, T. V., Kraichuk, S. O., Pereira, R. B. (2022). Interaction behaviors of longitudinal and transverse seismic waves with underground objects. Book of Abstracts of the 3rd International Conference on Sustainable Futures: Environmental, Technological, Social and Economic Matters, 25. Available at: https://www.igns.gov.ua/wp-content/uploads/2022/05/book-of-abstracts_icsf-2022.pdf
  4. Haiko, H., Savchenko, I., Shelestov, A. (2025). Ensuring resilience and safety of the transportation system of Kyiv in planning the network of road tunnels. Case Studies on Transport Policy, 19, 101355. https://doi.org/10.1016/j.cstp.2024.101355
  5. Haiko, H., Hollander, J. B., Savchenko, I. (2025). Priority ranking of alternative Odesa metro plan variants: using modified morphological analysis method. International Journal of Urban Sciences, 29 (4), 910–938. https://doi.org/10.1080/12265934.2025.2452509
  6. Lin, Q., Feng, C., Gan, Y., Yuan, J., Jiao, W., Yang, Y. (2024). Study of Difference in Dynamic Response of Underground Structure at Different Blast Angles. Advances in Frontier Research on Engineering Structures II, 393–401. https://doi.org/10.1007/978-981-97-6238-5_32
  7. Krauthammer, T. (2008). Modern Protective Structures (Civil and Environmental Engineering). CRC Press. Available at: https://openlibrary.org/books/OL8125346M/Modern_Protective_Structures_%28Civil_and_Environmental_Engineering%29
  8. UFC 3-340-02. Structures to Resist the Effects of Accidental Explosions (2008). Washington. Available at: https://www.wbdg.org/FFC/DOD/UFC/ARCHIVES/ufc_3_340_02.pdf
  9. Belytschko, T., Liu, W. K., Moran, B., Elkhodary, K. I. (2014). Nonlinear finite elements for continua and structures. John Wiley & Sons. Available at: https://download.e-bookshelf.de/download/0004/0349/97/L-G-0004034997-0002588474.pdf
  10. Johnson, G. R., Holmquist, T. J. (1993). A computational constitutive model for concrete subjected to large strains, high strain rates, and high pressures. In: 14th International Symposium on Ballistics. Available at: https://ftp.lstc.com/anonymous/outgoing/jday/concrete/scanned_mat111.pdf
  11. Dowding, C. H. (2000). Construction Vibrations. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. Available at: https://openlibrary.org/books/OL8526402M/
  12. Mandal, J., Agarwal, A. K., Goel, M. D. (2020). Numerical Modeling of Shallow Buried Tunnel Subject to Surface Blast Loading. Journal of Performance of Constructed Facilities, 34 (6). https://doi.org/10.1061/(asce)cf.1943-5509.0001518
  13. Zhou, Q., He, H., Liu, S., Chen, X., Tang, Z., Liu, Y. et al. (2021). Blast resistance evaluation of urban utility tunnel reinforced with BFRP bars. Defence Technology, 17 (2), 512–530. https://doi.org/10.1016/j.dt.2020.03.015
  14. Kolsky, H. (1949). An Investigation of the Mechanical Properties of Materials at very High Rates of Loading. Proceedings of the Physical Society. Section B, 62 (11), 676–700. https://doi.org/10.1088/0370-1301/62/11/302
  15. Zhao, H., Yu, H., Yuan, Y., Zhu, H. (2015). Blast mitigation effect of the foamed cement-base sacrificial cladding for tunnel structures. Construction and Building Materials, 94, 710–718. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.07.076
  16. Remez, N. S., Dychko, A. O., Sini, L., Minaieva, Yu. Yu. (2025). Recovery of bombturations and unstable soils by drilling mixing technology. Scientific Notes of Taurida National V.I. Vernadsky University. Series: Technical Sciences, 2 (1), 284–290. https://doi.org/10.32782/2663-5941/2025.1.2/41
  17. Remez, N. S. (2019). Vzaiemodiya vybukhovykh khvyl z gruntamy i elementamy tekhnourbosystem. Kyiv: Tsentr uchbovoi literatury, 334.
  18. Remez, N., Haiko, H., Dychko, A., Boiko, V., Haiko, S., Antoniuk, O. (2024). Development of a mathematical model of dynamic soil deformation taking into account the variable coefficient of volumetric viscosity. E3S Web of Conferences, 567, 01010. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202456701010
  19. Remez, N., Haiko, H., Hrebeniuk, T., Woźniak, G. (2025). Assessment of the risks of dispersion of harmful gases during the detonation of non-Tentyl emulsion explosives. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1457 (1), 012020. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1457/1/012020
  20. Horpibulsuk, S., Rachan, R., Chinkulkijniwat, A., Raksachon, Y., Suddeepong, A. (2010). Analysis of strength development in cement-stabilized silty clay from microstructural considerations. Construction and Building Materials, 24 (10), 2011–2021. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.03.011
Визначення стійкості захисної ґрунтоцементної конструкції в ґрунтовому масиві при дії критичних вибухових впливів

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-04-30

Як цитувати

Ремез, Н. С., Гайко, Г. І., Броницький, В. О., Гребенюк, Т. В., & Гайко, С. І. (2026). Визначення стійкості захисної ґрунтоцементної конструкції в ґрунтовому масиві при дії критичних вибухових впливів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(7 (140), 62–71. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.358194

Номер

Том 2 № 7 (140) (2026): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2026 Natalia Remez, Hennadii Haiko, Vadym Bronytskyi, Tetiana Hrebeniuk, Svitlana Haiko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.