Розробка програмного засобу для прогнозування тиску ґрунтових вод у зоні підземних споруд циліндричної форми

Розробка програмного засобу для прогнозування тиску ґрунтових вод у зоні підземних споруд циліндричної форми = Development of software for predicting the pressure of groundwater in the area of underground structures of cylindrical form / О. В. Наумук, Є. Г. Прокоф’єв, Ю. О. Сіциліцин, А. В. Чорна, О. С. Корецький // Shipbuilding & Marine Infrastructure. – 2018. – № 2 (10). – С. 227–233.Анотація. Проаналізовано та відображено теоретичне обґрунтування потреби розробки програмного засобу прогнозування тиску ґрунтових вод на підземні споруди циліндричної форми. У ході дослідження був описаний процес розробки програмного засобу прогнозування тиску ґрунтових вод у зоні підземних споруд циліндричної форми. Під час розробки алгоритму майбутнього програмного засобу було визначено основні хімічні та фізичні характеристики ґрунтів, які доцільно враховувати під час прогнозування тиску ґрунтових вод: швидкість фільтрації, фізико-хімічні властивості ґрунту, інфільтраційне підживлення (дощі, танення снігу), робота тиску з водойм та інших джерел. Інші фактори вважаються неважливими під час прогнозування. Наведено етапи процесу розробки математичної моделі програмного засобу. Проаналізовано основні ґрунти, їх фізичні властивості, рівень пористості, перерозподіл тиску в пласті, капілярність тощо. Подано використані формули розрахунку впливу ґрунтових вод на фізичні особливості різних ґрунтів, що застосовувалися під час розробки математичної моделі програмного засобу, проведено модифікацію наявних формул та розроблено математичний апарат прогнозування тиску ґрунтових вод у зоні підземних споруд циліндричної форми, який базується на формулах Дарсі, Щелкачьова, основній формулі в теорії пружного режиму фільтрації рідини та ін. Розкрито процес розробки програмного засобу прогнозування впливу ґрунтових вод на підземні споруди циліндричної форми та елементи створеного програмного засобу. Відображено результати тестувань готового програмного засобу на прикладі прогнозування тиску ґрунтових вод на споруду за внесення до моделі розрахунку даних точних значень використаного типу ґрунту. Результати розробки є основою для майбутніх доробок та покращення точності прогнозування тиску ґрунтових вод у зоні підземних споруд циліндричної форми і можуть бути застосовані як шаблон майбутніх розробок програмних засобів прогнозування тиску ґрунтових вод на підземні споруди.Abstract. The theoretical substantiation of the need to develop a software for predicting groundwater pressure on underground structures of cylindrical shape has been analyzed and reflected. In the course of the study, the process of developing a software for predicting groundwater pressure in the area of underground structures of a cylindrical shape was described. During the development of the algorithm of the future software, the basic chemical and physical characteristics of the soil were determined which should be taken into account when forecasting the pressure of groundwater, namely: the rate of filtration, the physical and chemical properties of the soil, the infiltration (raining, melting of the snow), the work of pressure from the reservoirs and other sources. Other factors are considered unimportant in forecasting. The stages of the process of developing a mathematical model of a software tool are shown. The basic soils, their physical properties, the level of porosity, the redistribution of pressure in the reservoir, the capillarity, etc. were analyzed. The work used to elucidate the used formulas for calculating the influence of groundwater on the physical features of different soils used in the development of a mathematical model of a software tool, modification of existing formulas was carried out, and a mathematical apparatus for predicting groundwater pressure in a zone of underground structures of a cylindrical shape, based on the Darcy formulas, Shhelkachyov, the main formula in the theory of elastic fluid filtration regime and others. The process of development of software for forecasting the impact of groundwater on underground structures of cylindrical shape and elements of the created software tool is revealed. The results of tests of the finished software on the example of prediction of groundwater pressure on the structure are presented in the model when calculating exact values of the used soil type. The results of the development are the basis for future developments and improve the accuracy of prediction of groundwater pressure in the area of underground structures of a cylindrical shape and can be used as a template for the future development of software for predicting groundwater pressure on underground structures.Аннотация. Проанализировано и отражено теоретическое обоснование необходимости разработки программного средства прогнозирования давления грунтовых вод на подземные сооружения цилиндрической формы. В ходе исследования был описан процесс разработки программного средства прогнозирования давления грунтовых вод в зоне подземных сооружений цилиндрической формы. При разработке алгоритма будущего программного средства были определены основные химические и физические характеристики грунтов, которые целесообразно учитывать при прогнозировании давления грунтовых вод: скорость фильтрации, физико-химические свойства грунта, инфильтрационная подкормка (дожди, таяние снега), работа давления из водоемов и других источников. Другие факторы считаются неважными при прогнозировании. Приведены этапы процесса разработки математической модели программного средства. Проанализированы основные грунты, их физические свойства, уровень пористости, перераспределение давления в пласте, капиллярность и тому подобное. Поданы использованные формулы расчета влияния грунтовых вод на физические особенности различных грунтов, которые применялись при разработке математической модели программного средства, проведено модификацию имеющихся формул и разработан математический аппарат прогнозирования давления грунтовых вод в зоне подземных сооружений цилиндрической формы, основанный на формулах Дарси, Щелкачёва, основной формуле в теории упругого режима фильтрации жидкости и др. Раскрыто процесс разработки программного средства прогнозирования влияния грунтовых вод на подземные сооружения цилиндрической формы и элементы созданного программного средства. Отражены результаты тестирования готового программного средства на примере прогнозирования давления грунтовых вод на сооружение за внесение в модель расчета данных точных значений использованного типа грунта. Результаты разработки являются основой для будущих доработок и улучшения точности прогнозирования давления грунтовых вод в зоне подземных сооружений цилиндрической формы и могут быть применены в качестве шаблона будущих разработок программных средств прогнозирования давления грунтовых вод на подземные сооружения