ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 187
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
, определенного с учетом сцепления между частицами породы.
Кажущийся коэффициент трения равен отношению касательного τ и нормального σ напряжений на контакте между частицами породы в момент предельного равновесия, т.е.
где φ — действительный угол внутреннего трения породы.
В скальных породах истинное сцепление с определяется силами молекулярного сцепления. В этом случае проф. М.М. Протодьяконов рекомендует определять коэффициент крепости породы в зависимости от ее кубиковой прочности R (кгс/см2) на раздробление: f =
Сводообразование – грунт осыпается по своему естественному своду.
Условие применения:
Глубина заложения больше 2 высот свода.
Пролет свода естественного равновесия определяется по формуле:
Высота свода определяется по формуле:
Нормативное вертикальное горное давление определяется по формуле:
Нормативное горизонтальное горное давление определяется по формуле:
Наиболее наглядная форма потери устойчивости - это вывалообразования (под действием собственного веса блоков грунта, отделившихся от массива).
В призабойной части выработки именно вывалообразование (обрушение пород) является основным геомеханическим процессом, вызывающим нарушение ее эксплуатационного состояния.
Вывал удерживается сцеплением, а вес грунта давит вниз.
Основными направлениями в предупреждении вывалообразований являются:
Таким образом, для предупреждения вывалообразований работы по укреплению пород целесообразно проводить при смещениях породных обнажений до 170-270 мм на глубину 1,5 м и более. Это позволит предупредить развитие радиальных трещин, образуя слой омоноличенной породы (в пределах приконтурной зоны массива) толщиной 16-20 см.
Возводимая в качестве временной набрызгбетонная крепь предупреждает вывалообразования в призабойной части выработки.
Рациональным для временной крепи является набрызгбетонная смесь с добавлением в качестве ускорителя схватывания фтористого натрия в количестве 4 %. Этот состав смеси обеспечивает раннюю прочность 0,75 МПа через 1 час после возведения крепи, при этом достигается высокая механизации работ. Набрызгбетонное покрытие породных обнажений для предупреждения вывалообразований целесообразно применять в породах прочностью на сжатие 40…80 МПа, различной степени нарушенности.
Горное давление – объёмная сила, которая вызывает деформации обнажений грунтов в выработках, в следствие изменения их первоначального напряжённого состояния.
Гипотезы горного давления:
Гипотеза полного веса столба пород.
На подземное сооружение действие расположенного над тоннелем столба грунтов.
Область применения: - для малых глубинн, - в сыпучих, - слабых грунтах.
,
Н- глубина заложения тоннеля
.
М.М. Протодьяконовым предложена теория для широкого диапазона грунтов — от слабых до крепких скальных. В качестве объединяющей их характеристики в этой теории принят коэффициент f крепости, являющийся кажущимся коэффициентом трения, т.е. тангенсом угла φ внутреннего трения, определенного с учетом сцепления между частицами породы.
Кажущийся коэффициент трения равен отношению касательного τ и нормального σ напряжений на контакте между частицами породы в момент предельного равновесия, т.е.
где φ — действительный угол внутреннего трения породы.
В скальных породах истинное сцепление с определяется силами молекулярного сцепления. В этом случае проф. М.М. Протодьяконов рекомендует определять коэффициент крепости породы в зависимости от ее кубиковой прочности R (кгс/см2) на раздробление: f =
Сводообразование – грунт осыпается по своему естественному своду.
Условие применения:
Глубина заложения больше 2 высот свода.
Пролет свода естественного равновесия определяется по формуле:
Высота свода определяется по формуле:
Нормативное вертикальное горное давление определяется по формуле:
Нормативное горизонтальное горное давление определяется по формуле:
Расчетная схема представляет собой многоугольник, описанный по центрам тяжести сечений элементов. Упругие пружины в узлах многоугольника характеризуют взаимодействие конструкции с грунтом (грунтовая среда упругая).
Для расчета системы на ЭВМ:
.
Определение нормативных и расчетных нагрузок
Величину горного давления в зависимости от коэффициента крепости принимаем в соответствии с теорией сводообразованияМ.М. Протодьяконова.
Пролет свода естественного равновесия определяется по формуле:
Высота свода определяется по формуле:
Нормативное вертикальное горное давление определяется по формуле:
Нормативное горизонтальное горное давление определяется по формуле:
Собственный вес обделки определится по формуле:
где G-вес сводчатой части обделки;
Определим расчётные нагрузки посредством умножения нормативных на коэффициенты перегрузки:
Коэффициент упругого отпора в сводчатой части выработки:
Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала и ремонтных бригад во время прохождения поезда в железнодорожном тоннеле устраиваются ниши.
Ширина ниши – 2 метра,
Глубина – 1 метр,
Высота в шелыге – 2 метра.
Ниши располагают в шахматном порядке через 60 метров на каждой стороне тоннеля.
В тоннелях кругового очертания вместо ниш по всей длине тоннеля устраивается площадка на высоте до 1 метра от уровня грунтовых вод, шириной 0,7 метра.
Для хранения ремонтного оборудования и укрытия дрезины через каждые 300 метров по обеим сторонам железнодорожного тоннеля вместо ниш устраиваются камеры.
Ширина камеры 4 метра,
Глубина 2,5 метра,
Высота в шелыге – 2,8 метра.
При длине тоннеля 300-400 метра устраивается одна камера в середине тоннеля. В тоннеле длиной более 3 км предусматривают 1-2 камеры большей ширины (до 6 метров).
Железнодорожные тоннели протяженностью более 3000 м и автодорожные — более 1500 м должны иметь дополнительные эвакуационные выходы в рядом расположенные тоннели или в специально сооружаемые штольни безопасности, имеющие выходы на поверхность, либо иметь камеры безопасности (в автодорожных тоннелях), оборудованные герметичными затворами и местной вентиляцией.
Расстояние между эвакуационными выходами (сбойками) должно быть не более 300 м, а между камерами безопасности — не более 600 м.
Водоотвод. В горных тоннелях, имеющих одно- или двускатный продольный профиль выпуклого очертания, отвод воды осуществляется самотеком. Вода стекает к лоткам по выравнивающему бетонному слою, уложенному с поперечным уклоном 2%.
Кажущийся коэффициент трения равен отношению касательного τ и нормального σ напряжений на контакте между частицами породы в момент предельного равновесия, т.е.
где φ — действительный угол внутреннего трения породы.
В скальных породах истинное сцепление с определяется силами молекулярного сцепления. В этом случае проф. М.М. Протодьяконов рекомендует определять коэффициент крепости породы в зависимости от ее кубиковой прочности R (кгс/см2) на раздробление: f =
Сводообразование – грунт осыпается по своему естественному своду.
Условие применения:
Глубина заложения больше 2 высот свода.
Пролет свода естественного равновесия определяется по формуле:
Высота свода определяется по формуле:
Нормативное вертикальное горное давление определяется по формуле:
Нормативное горизонтальное горное давление определяется по формуле:
-
Прогноз устойчивости выработки по условию вывалообразования.
Наиболее наглядная форма потери устойчивости - это вывалообразования (под действием собственного веса блоков грунта, отделившихся от массива).
В призабойной части выработки именно вывалообразование (обрушение пород) является основным геомеханическим процессом, вызывающим нарушение ее эксплуатационного состояния.
Вывал удерживается сцеплением, а вес грунта давит вниз.
Основными направлениями в предупреждении вывалообразований являются:
-
выбор постоянной крепи с учетом удельной нагрузки от вывала; -
снижение степени деформаций окружающего выработку массива, приводящие к пучению пород почвы выработки; -
снижение степени радиального трещинообразования.
Таким образом, для предупреждения вывалообразований работы по укреплению пород целесообразно проводить при смещениях породных обнажений до 170-270 мм на глубину 1,5 м и более. Это позволит предупредить развитие радиальных трещин, образуя слой омоноличенной породы (в пределах приконтурной зоны массива) толщиной 16-20 см.
Возводимая в качестве временной набрызгбетонная крепь предупреждает вывалообразования в призабойной части выработки.
Рациональным для временной крепи является набрызгбетонная смесь с добавлением в качестве ускорителя схватывания фтористого натрия в количестве 4 %. Этот состав смеси обеспечивает раннюю прочность 0,75 МПа через 1 час после возведения крепи, при этом достигается высокая механизации работ. Набрызгбетонное покрытие породных обнажений для предупреждения вывалообразований целесообразно применять в породах прочностью на сжатие 40…80 МПа, различной степени нарушенности.
-
Основные гипотезы горного давления.
Горное давление – объёмная сила, которая вызывает деформации обнажений грунтов в выработках, в следствие изменения их первоначального напряжённого состояния.
Гипотезы горного давления:
-
Гипотеза полного веса столба пород и его части; -
Гипотеза М.М.Протодьяконова (гипотеза сводообразования) -
Гипотезы основанные на положениях механики сплошной среды.
Гипотеза полного веса столба пород.
На подземное сооружение действие расположенного над тоннелем столба грунтов.
Область применения: - для малых глубинн, - в сыпучих, - слабых грунтах.
,Н- глубина заложения тоннеля
.М.М. Протодьяконовым предложена теория для широкого диапазона грунтов — от слабых до крепких скальных. В качестве объединяющей их характеристики в этой теории принят коэффициент f крепости, являющийся кажущимся коэффициентом трения, т.е. тангенсом угла φ внутреннего трения, определенного с учетом сцепления между частицами породы.
Кажущийся коэффициент трения равен отношению касательного τ и нормального σ напряжений на контакте между частицами породы в момент предельного равновесия, т.е.
где φ — действительный угол внутреннего трения породы.
В скальных породах истинное сцепление с определяется силами молекулярного сцепления. В этом случае проф. М.М. Протодьяконов рекомендует определять коэффициент крепости породы в зависимости от ее кубиковой прочности R (кгс/см2) на раздробление: f =
Сводообразование – грунт осыпается по своему естественному своду.
Условие применения:
Глубина заложения больше 2 высот свода.
Пролет свода естественного равновесия определяется по формуле:
Высота свода определяется по формуле:
Нормативное вертикальное горное давление определяется по формуле:
Нормативное горизонтальное горное давление определяется по формуле:
-
Гипотеза свода давления - исследующая механизм образования устойчивых сводчатых обнажений. -
Гипотеза свода обрушения – которые устанавливают конфигурацию и размеры отделяющегося от массива объёма породы.
-
Расчет обделок по схеме стержневой конструкции в упругой среде (метод Метрогипротранса). Алгоритм расчета.
Расчетная схема представляет собой многоугольник, описанный по центрам тяжести сечений элементов. Упругие пружины в узлах многоугольника характеризуют взаимодействие конструкции с грунтом (грунтовая среда упругая).
Для расчета системы на ЭВМ:
-
Определяем координаты узлов (из расчетной схемы). Если нет обратного свода, один из стержней пяты закрепляем от перемещений по оси Х, что соответствует силам трения, действующим по пяте обделки; -
Определяем вертикальные и горизонтальные нагрузки. Вертикальное горное давление принимаем равномерно распределенным по пролету выработки и определяем, как вес грунта при сводообразовании..
.
Определение нормативных и расчетных нагрузок
Величину горного давления в зависимости от коэффициента крепости принимаем в соответствии с теорией сводообразованияМ.М. Протодьяконова.
Пролет свода естественного равновесия определяется по формуле:
Высота свода определяется по формуле:
Нормативное вертикальное горное давление определяется по формуле:
Нормативное горизонтальное горное давление определяется по формуле:
Собственный вес обделки определится по формуле:
где G-вес сводчатой части обделки;
Определим расчётные нагрузки посредством умножения нормативных на коэффициенты перегрузки:
Коэффициент упругого отпора в сводчатой части выработки:
-
Внутренние обустройства железнодорожных тоннелей. Ниши, камеры, водоотводные устройства.
Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала и ремонтных бригад во время прохождения поезда в железнодорожном тоннеле устраиваются ниши.
Ширина ниши – 2 метра,
Глубина – 1 метр,
Высота в шелыге – 2 метра.
Ниши располагают в шахматном порядке через 60 метров на каждой стороне тоннеля.
В тоннелях кругового очертания вместо ниш по всей длине тоннеля устраивается площадка на высоте до 1 метра от уровня грунтовых вод, шириной 0,7 метра.
Для хранения ремонтного оборудования и укрытия дрезины через каждые 300 метров по обеим сторонам железнодорожного тоннеля вместо ниш устраиваются камеры.
Ширина камеры 4 метра,
Глубина 2,5 метра,
Высота в шелыге – 2,8 метра.
При длине тоннеля 300-400 метра устраивается одна камера в середине тоннеля. В тоннеле длиной более 3 км предусматривают 1-2 камеры большей ширины (до 6 метров).
Железнодорожные тоннели протяженностью более 3000 м и автодорожные — более 1500 м должны иметь дополнительные эвакуационные выходы в рядом расположенные тоннели или в специально сооружаемые штольни безопасности, имеющие выходы на поверхность, либо иметь камеры безопасности (в автодорожных тоннелях), оборудованные герметичными затворами и местной вентиляцией.
Расстояние между эвакуационными выходами (сбойками) должно быть не более 300 м, а между камерами безопасности — не более 600 м.
Водоотвод. В горных тоннелях, имеющих одно- или двускатный продольный профиль выпуклого очертания, отвод воды осуществляется самотеком. Вода стекает к лоткам по выравнивающему бетонному слою, уложенному с поперечным уклоном 2%.