Стратегия развития тоннелестроения в России
 Скачать 2.82 Mb.
|
15 для половины обделки) точек и определим их положение в системе координат. Для каждой точки определим координаты х и у, а также толщину обделки. Полученные результаты представим в виде таблицы и туда же запишем значения коэффициентов отпора. |
) – на свод (грунт будет осыпаться по некоторому своду)
вертикальное давление;
горизонтальное давление;  | – | величина пролета L = B +2h· tg(  ); |
 | – | ширина обделки, м; |
 | – | высота обделки, м; |
 | – | высота свода обрушения  ; |
 | – | глубина заложения тоннеля; |
 | – | кажущийся угол внутреннего трения грунта в пределах сечения тоннельной обделки, принимаемый по данным исследования грунта, где  |
Нарастание напряжений после выработки.
Напряжения в грунте воспринимает сама обделка
Работа вместе с обделкой (грунт находится в равновесном состоянии)
глубина заложения тоннеля,
прочностные и деформативные характеристики грунта,
характер и степень трещиноватости грунтового массива,
степень его обводненности.
) Расчет обделок по схеме стержневой конструкции в упругой среде (методика Метрогипротранса).Обделка туннеля, имеющая произвольную форму и окруженная упругой средой, является бесконечное число раз статически неопределимой системой, точное определение усилий и реакций в которой невозможно в настоящее время. Для определения внутренних усилий в обделке используют численные методы дающие приближенное решение.
21. Выбор и обоснование расчетных схем. Определение нагрузок.
В основу расчетной схемы положены следующие допущения:
• Плавное очертание оси обделки заменяются вписанным стержневым многоугольником переменной жесткости.
• Распределенные внешние нагрузки заменяются сосредоточенными в узлах многоугольника усилиями.
• Сплошная грунтовая среда заменяется отдельными упругими опорами, расположенными в вершинах многоугольника, перпендикулярно наружной поверхности обделки. (среда упругая)
• Силы трения, возникающие в пятах разомкнутой обделки, в расчетной схеме заменяются запретом перемещения узлов пяты по горизонтали.
Расчетную схему обделки выбирают в соответствии с характером конструкции и окружающих пород, а также в зависимости от условий работ, на всех стадиях производства которых обделка в целом или ее отдельные части должны обладать достаточной прочностью и устойчивостью. Свод, опирающийся на породу. Простейшей тоннельной обделкой является свод, опертый непосредственно на стены выработки. Подъем таких сводов, как правило, невелик по сравнению с величиной пролета.
С
вод, опирающийся на вертикальную стену. Если верхний свод подковообразной обделки, сооруженный в мягких породах, не переходит плавно в стены, а примыкает к ним под углом, точки его оси под действием распора смещаются в горизонтальном направлении в сторону породы и одновременно испытывают вертикальные смещения, обусловленные осадкой стен. Свод в упругой среде. При деформации под нагрузкой верхняя часть свода подковообразной обделки выходит из упругого контакта с окружающими породами. На остальном протяжении обделка вдавливается в породу, вызывая со стороны последней упругий отпор, пропорциональный радиальным деформациям, и силы трения. Форма и протяжение эпюр этих усилий неизвестны и подлежат определению в ходе расчета.
Нагрузки.
П
о продолжительности действия:- постоянные (горное давление, масса обделки, гидростатическое давление);
- временные (масса транспорта, морозное пучение грунта, температурное напряжение);
- особые (сейсмические, взрывные, нагрузки, вызванные неравномерными деформациями основания).
Наибольшее практическое значение имеет расчет на основное сочетание нагрузок. На другие случаи сочетаний нагрузок обычно производят лишь проверку.
Все нагрузки, являются нормативными. Расчет тоннельных обделок по 1 группе пред. состояний (на прочность и устойчивость) производят на расчетные нагрузки и в дальнейшем расчет ведут на 1 п.м.
, где h1-высота свода, γ-объемная масса грунта. (верт.нагрузка)
, (гор.нагрузка)где h-высота выработки; φк - кажущийся угол внутреннего трения грунта в пределах сечения тоннельной обделки.
Нагрузка от гидростатического давления
hw - уровень грунтовых вод.Нагрузка от собственного веса обделки.
, где G –вес свода обделки; В–ширина обделки. 22. Горный способ сооружения тоннелей. Схемы раскрытия забоя на полное сечение.
Процесс сооружения тоннеля состоит из двух основных операций: проходки выработки, т.е. удаления породы из пространства, предназначенного для размещения тоннеля, и возведения тоннельной конструкции — временная крепь и постоянная обделка.
Временную крепь (из дерева, стали или железобетона) применяют с целью предотвращения остаточных деформаций контура выработки и связанного с ними развития горного давления. Поэтому крепь должна иметь достаточную жесткость, устанавливать ее нужно как можно скорее после обнажения породы, с плотным примыканием к породе. Период пребывания выработки на временной крепи, как правило, следует уменьшать до минимума, так как, только сооружение постоянной обделки с заполнением зазора за ней нагнетанием цементного раствора обеспечивает стабилизацию напряженного состояния горного массива вокруг тоннеля.
Обычно проходку выработки начинают из предпортальной выемки, лобовой откос которой закрепляют для предотвращения возможности обрушения (крепление врезки). После того как забой опережающей выработки достаточно продвинулся, приступают к раскрытию выработки полного сечения. Этот процесс, называемый расширением, выполняют, начиная с входного участка или из опережающей выработки. В последнем случае устраивают так называемую рассечку, из которой ведут проходку в одну или обе стороны, обеспечивая один или два промежуточных забоя. Удаление забоя опережающей выработки от участка расширения носит название опережения.
В зависимости от свойств горных пород и размеров сечения выработки ее раскрывают за один прием или по частям. В первом случае площадь забоя равна площади всего сечения 1 выработки (а), в которой возводят тоннельную обделку 2. Во втором случае в первую очередь проходят опережающую выработку 1 меньшего сечения (б), используя которую как базу для развертывания проходческих работ, расширяют сечение до проектных размеров 2, 4, 5, 7. Тоннельную обделку сооружают по частям 3, 6, 8 в процессе раскрытия выработки.
23. Основные операции проходческого цикла при горном способе сооружения тоннелей в составе тоннельных пересечений.
В состав работ на забое входят: основные проходческие операции; взрывные работы и вентиляция; составление геологической документации.
Основные проходческие операции включают: бурение шпуров; уборку породы; крепление горной выработки; вспомогательные операции (монтаж оборудования, устройство освещения, водоотвод, настилка путей и др.). Все эти работы выполняются в определенной последовательности горнопроходческой бригадой.
Горнопроходческий цикл – это повторяющаяся совокупность основных проходческих операций, выполняемых в определенной последовательности между двумя взрывными отбойками породы в забое горной выработки.
Интервал горной выработки, который проходится за один горнопроходческий цикл, называется «заходка».
В горном деле заряды размещаются в специальных горных выработках, чаще всего в специальных скважинах. При диаметре скважин до 75 мм и глубине до 5 м их называют шпурами, при более значительных размерах — взрывными скважинами; относительно редко взрыв вещества размещают непосредственно в специальных горных выработках, называемых минными.
Основные операции проходческого цикла при щитовом способе сооружения тоннелей в составе тоннельных пересечений.
Щитовой способ сооружения тоннелей основан на применении в забое тоннеля специального агрегата - проходческого щита. Щит представляет собой подвижную металлическую крепь, надёжно ограждающую забойную зону от окружающего грунтового массива. Под его защитой выполняются основные операции проходческого цикла: разработка грунта, крепление забоя, транспортировка грунта и материала, возведение обделки. Форма поперечного сечения щита повторяет очертание тоннельной обделки и, как правило, круговая. Щиты целесообразно использовать при проходке тоннелей в неустойчивых грунтах, где требуется обязательное крепление призабойного пространства.
В состав комплекса с механизированными щитами входят щит с исполнительным рабочим органом и породопогрузочными устройствами, система транспортеров для выдачи грунта, подъемно-транспортное оборудование для подачи к щиту строительных материалов и изделий, укладчик тоннельной обделки, а также технологические тележки, подвижные платформы и транспортные средства. Машины и механизмы, расположенные за щитом, состоят из оборудования для возведения обделки, передвижной технологической платформы, транспортного моста для ленточного транспортёра, средств для транспортировки грунта из тоннеля, гидравлического и электрического оборудования.