Гг. Инструкция и методические указания к лабораторной работе 1
 Скачать 75.48 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова» Кафедра разработки месторождений полезных ископаемых Строительная геотехнология Инструкция и методические указания к лабораторной работе №1 «Нагрузки, действующие на тоннельные обделки (крепь горных выработок)» для студентов очной и заочной форм обучения Магнитогорск 2016 г. Составитель: П.В. Волков Строительная геотехнология: методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Строительная геотехнология» для студентов всех специальностей - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2016. -8 с. Рецензент © Волков П.В., 2016 Лабораторная работа №1 НАГРУЗКИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ТОННЕЛЬНЫЕ ОБДЕЛКИ (КРЕПЬ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК) Цель работы Наблюдение и фиксация течения геомеханических процессов, происходящих при проведении горных выработок различного функционального назначения Исходные данные: Ширина выработки В=1,5м+0,2*№ варианта, м; Высота выработки H =1,7м+0,3*№ варианта, м; Глубина расположения выработки H1=100м+10м*№ варианта, м; Угол внутреннего трения φ=38°; Коэффициент крепости пород f=5+0,5*№ варианта; Удельный вес пород γ=1,5+0,1*№ варианта, т/м3. Задание Начертить по исходным данным и расчетным формулам подземное сооружение. Обозначить размеры сооружения. Рассчитать нормативные вертикальные и горизонтальные нагрузки. Построить свод естественного равновесия, показать нагрузки на обделку подземного сооружения. Нормативные документы Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности "Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых" В работе принимается прямоугольно – сводчатая форма поперечного сечения (рис. 1).  Рисунок 1 – Прямоугольно – сводчатая форма поперечного сечения В работе для крепления выработки используется анкерная и набрызгбетонная крепь. При анкерной и набрызгбетонной крепи и в выработках без крепи высота сводаh0 принимают в зависимости от коэффициента крепости пород по шкале М. М. Протодьяконова: при f ≤ 12 высота свода ho = В /3, м; при f >12 высота свода ho = В /4, м., где В- ширина выработки, f - коэффициента крепости пород по шкале М. М. Протодьяконова. Высота вертикальной стенки h от почвы выработки до пяты свода определяется разностью между общей высотой выработки H и высотой свода ho: h = H- ho, м. Кривая трёхцентового (коробового) свода образуется тремя дугами: осевой R и двумя боковыми r. Расчет радиусов свода в зависимости от его высоты, а также площади поперечного сечения выработки вчерне приведены в таблице 1. Таблица 1 - Радиусы свода и площадь поперечного сечения выработки вчерне
Нагрузки, действующие на тоннельные обделки, определяют в зависимости от глубины заложения и размеров выработки, климатических, инженерно-геологических и сейсмических условий строительства, конструкции обделки, способа производства работ, а также от вида транспортных средств. Все виды нагрузок делят на: постоянные, оказывающие на обделку регулярное воздействие; временные, характеризующиеся периодическим длительным или кратковременным воздействием и особые, возникающие в результате каких-либо аварийных ситуации. К постоянным нагрузкам относят собственный вес конструкции, вертикальное и горизонтальное горное давление, внешнее гидростатическое давление. Временные нагрузки включают в себя воздействия колебаний температуры, ползучести и усадки бетона, морозного пучения породы, а также нагрузки производственного и эксплуатационного характера: давление раствора при нагнетании за обделку, вес оборудования и материалов, нагрузки от движения наземного и внутритоннельного транспорта и ряд других воздействий. В качестве особых нагрузок и воздействии принимают сейсмические и ударные воздействия, а также различные нагрузки аварийного характера. Все нагрузки могут действовать одновременно или в разные моменты времени в различных сочетаниях. Поэтому, при статических расчетах выявляют наиболее неблагоприятные сочетания, при действии которых в обделке возникают наибольшие внутренние усилия. В работе расчет обделки допускается производить только на основные сочетания нагрузок, состоящих из постоянных нагрузок и воздействий. При глубоком заложении тоннелей в устойчивых породах нормативное горное давление определяют в соответствии с гипотезой проф. М.М. Протодьяконова, по которой вертикальное горное давление на обделку создается весом породы, заключенной в пространстве, ограниченном сверху контуром свода давления, а по бокам – плоскостями обрушения (рис 2).  Рисунок 2 – Схема к расчету горного давления по гипотезе проф. М.М. Протодьяконова Величину пролета L и свода обрушения h1 определяют по формулам:  (2) (3)где L –пролет свода давления, м; B – ширина выработки, м; h - высота боков выработки, м; φ – угол внутреннего трения породы, град;  - высота свода давления, м; f – коэффициент крепости породы.Для практических расчетов вертикальное горное давление принимают равномерно распределенным по пролету, а горизонтальное горное давление - по высоте выработки и определяют по формулам Вертикальное горное давление:  (4)Горизонтальное горное давление:  (5)где  - нормативное вертикальное горное давление, т/м2;  - нормативное горизонтальное горное давление, т/м2, γ – удельный вес породы, т/м3.Нагрузку от давления воды определяют по законам гидростатики в зависимости от уровня подземных вод над обделкой тоннеля. Если ниже горизонта воды залегает водонепроницаемая порода (песок, супесь), то нормативную величину горного давления принимают в виде совместного действия гидростатического напора и давления пород во взвешенном состоянии. Следует иметь в виду, что гидростатическое давление улучшает статическую работу обделки, вызывая сжимающие усилия и уменьшая изгибающие моменты от горного давления. В связи с возможным уменьшением гидростатического давления во времени возникает опасность переоценки несущей способности рассчитываемой обделки. Поэтому гидростатическое давление следует учитывать только при гарантированном расположении уровня подземных вод выше подошвы тоннеля и при соблюдении условий водонепроницаемости обделки. Нормативную нагрузку от собственного веса конструкции вычисляют по проектным размерам и удельному весу материалов обделок тоннелей. Одной из особенностей расчета тоннельных обделок является учет упругого отпора окружающих обделку пород, возникающего в результате деформации обделки под действием вертикальных нагрузок. Упругий отпор учитывают при сооружении тоннелей в породах, способных оказывать сопротивление деформациям конструкции. При этом упругий отпор определяют только на той части контура обделки, которая под действием нагрузок может перемещаться в сторону породы. В слабых, рыхлых и неустойчивых породах (примерно при f < 1,5), не оказывающих существенного сопротивления деформациям обделки, упругий отпор не учитывают, а в расчет вводят горизонтальное давление породы. Все рассмотренные нагрузки являются нормативными. При расчете тоннельных обделок по предельному состоянию надлежит использовать расчетные нагрузки, величины которых получают путем умножения нормативных значений на соответствующие коэффициенты надежности по нагрузке:  , т/м2 (6)где P- расчетная вертикальная нагрузка на обделку тоннеля, т/м2; Qн – максимальное значение нормативной нагрузки, полученное по формулам 4 или 5;  - коэф. надежности по нагрузке (принимается 1,25);  - коэффициент для главных вскрывающих выработок равен 1,1, для остальных – 1;  - коэффициент условий проведения выработок, при БВР равен 1. | |||||||||||||||||||||||||