Горное давление – давление со стороны грунта на обделку.

Горное давление нарастает чаще всего постепенно. Характер его развития зависит от свойства грунтов.

Состояние выработки, при котором на ее контуре не возникает обрушений или чрезмерных смещений в течение определенного промежутка времени, называется устойчивым.

В случае, когда возникает обрушение по фронту выработки, говорят о потери устойчивости. Наиболее наглядная форма потери устойчивости это вывалыобразования.

---

Формы:

а) – на полный вес столба (q = γh);

б ) – на свод (грунт будет осыпаться по некоторому своду)

в) – отдельный вывал.

В случае (а) горное давление считается на полный вес столба грунта

В случае (б) горное давление считается по теории М.М. Протодьяконова.

Определение вертикальной и горизонтальной нагрузок в случае (б):

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

В случае (в) горное давление считается так, что на 1/4 пролета (В) прикладывается вес вывала, т.е вес вывала принимают равным весу свода q = γh

Степень устойчивости незакрепленной выработки зависит от:

- физико-механических характеристик грунта;

- структуры массива и степени его нарушенности;

- пролета и формы выработки;

- глубины заложения выработки.

Коэффициент крепости f определяется как отношение касательных и нормальных напряжений в момент предельного равновесия:



В зависимости от крепости грунта выбираем определенную обделку.

Характер взаимодействия грунта и обделки:

1. 
   Нарастание напряжений после выработки.
   
2. 
   Напряжения в грунте воспринимает сама обделка
   
3. 
   Работа вместе с обделкой (грунт находится в равновесном состоянии)
   

17. Особенности проектирования верхнего строения пути в ж.д. тоннелях.

Железнодорожный путь в тоннеле и на подходах к нему на расстояние не менее 200 метров укладывается на щебеночном балласте при толщине балласта под шпалой не менее 35 см.

Не допускается укладка в тоннелях рельсов легче типа Р50. В тоннелях длиной более 300 метров необходимо укладывать бесстыковой путь (плетями длиной до 800 метров). В коротких тоннелях – рельсы длиной 25 метров.

Путь проектируют, как правило, на железобетонных шпалах. Эпюра шпал 2000 шт/км.

Разрешается устройство пути в тоннеле на бетонном основании с применением скреплений раздельного типа и прокладок амортизаторов.

Используют промежуточные скрепления видов: раздельное, полураздельное, нераздельное. Наиболее эффективным считается раздельное, но сейчас стараются применять полимерные.

Щебень должен быть из твёрдых пород (граниты, базальты, стекловидные известняки) с пределом прочности на сжатие не ниже 8000 Н/см². Фракция 25 – 70 мм, загрязнённость не более 1%.

Также в тоннелях устраивают лотки (односторонние и двухсторонние).

18. Конструкции обделок тоннелей, сооружаемых закрытым способом.

Конструкцию тоннельной обделки выбирают в зависимости от характера грунтов (крепость, трещиноватость, водоносность и сопротивление выветриванию) с учетом наиболее целесообразного способа производства работ.

Тип обделки из монолитного бетона и железобетона определяется формой и характерными размерами ее поперечного сечения. На выбор типа такой обделки влияют многочисленные факторы, которые могут отличаться значительной изменчивостью по трассе тоннеля.

К таким факторам относятся:

• 
  глубина заложения тоннеля,
  
• 
  прочностные и деформативные характеристики грунта,
  
• 
  характер и степень трещиноватости грунтового массива,
  
• 
  степень его обводненности.
  

Различные комбинации этих факторов требуют почти в каждом случае индивидуального подхода при проектировании конструкции обделки из монолитного бетона.

1. В монолитных, невыветриваемых и неводоносных крепких скальных грунтах, f >10, без трещин и прослоек тоннельная выработка может быть оставлена без обделки.

В очень крепких скальных грунтах (f >10), но выветриваемых либо обводненных бывает достаточно устройства облицовочной обделки из набрызгбетона или монолитного бетона минимальной толщины.

2. В необводненных слаботрещиноватых скальных грунтах с коэффициентом крепости f ≥ 6 ÷ 8 достаточно возвести несущую конструкцию в виде полого бетонного свода, опирающегося на уступы грунта. Стены выработки предохраняет от выветривания облицовка из набрызгбетона толщиной 5 ÷ 10 см.

3. В менее устойчивых трещиноватых скальных грунтах (f < 6 ÷ 8) несущей конструкцией необходимо закрепить выработку по всему периметру и обделка приобретает форму подъемистого свода. При отсутствии бокового горного давления стены подковообразной обделки могут проектироваться вертикальными, а свод очерчивается по круговой кривой (однопутные железнодорожные тоннели)

4. При воздействии вертикального и бокового горного давления обделки f < 4 однопутных железнодорожных тоннелей имеют внутреннее очертание в виде подъемистого свода, контур которого очерчивается по пяти - или трехцентровой коробовой кривой.

19. Гидроизоляция тоннельных обделок, сооружаемых закрытым способом.

Наиболее распространенными способами герметизации тоннелей в водоносных грунтах являются нанесение торкрета и устройство оклеечной гидроизоляции.

Торкрет. Торкрет-слой плотного цементно-песчаного раствора наносят на внутреннюю поверхность обделки с помощью пневматической цемент пушки (1,5 м3/ч). Давлением сжатого воздуха сухая смесь цемента и песка подается по гибкому шлангу и после увлажнения в нем водой с силой набрызгивается на изолируемую поверхность.

Материалами для торкретирования служат чистый песок крупностью до 5 мм и цемент марки не ниже 300, подбираемый с учетом агрессивности подземных вод. При напорах подземных вод, превышающих 0,6 кПа, торкретный слой армируют сеткой из проволоки диаметром 3-5 мм, прикрепляемой к обделке анкерами, которые располагаются через 40 см.

Оклеечная гидроизоляция. Оклеечная гидроизоляция состоит из нескольких слоев рулонного материала, соединенных и наклеенных на изолируемую поверхность пластичной водонепроницаемой массой. Изнутри тоннеля гидроизоляция, подвергающаяся наружному гидростатическому давлению, поддерживается железобетонной оболочкой, воспринимающей это давление. В качестве гибких изолирующих материалов используется гидроизол (асбестовый картон, пропитанный нефтяным окисленным битумом), а также стеклорубероид и стеклобит – новые материалы, обладающие большей механической прочностью, чем гидроизол.

Число слоев рулонного материала в изоляционном покрытии определяют в зависимости от напора подземных вод, но назначают не менее трех слоев гидроизола.

20. Принципы расчета обделок транспортных тоннелей, сооружаемых закрытым способом.

2 метода:

1) Метод конечных элементов – более точный, но более трудоемкий (моделируем состояние обделки в грунте).

2 ) Расчет обделок по схеме стержневой конструкции в упругой среде (методика Метрогипротранса).

Расчет:

1. Определяем внутренние размеры тоннеля

2. Выбор формы сечения тоннеля.

3. Составление эскиза конструкции обделки и выбор материалов для ее возведения.

4. Определение нормативных и расчетных нагрузок.

5. Статического расчет.

Для статического расчета обделки выделим на срединной линии обделки количество (

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.

---

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 h_w - 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.

---

Смотрите также файлы

• Практическая работа по теме 5 Ценностносмысловая позиция учителя Вариативное задание 1.docx

• Отчет о прохождении производственной практики (по профилю специальности) по профессиональному модулю пм. 04 Выполнение работ по одной или нескольким профессиям рабочих, должностям служащих.pptx

• Атлетическая гимнастика и ее влияние на организм человека.docx

• Практическая работа Расчеты составов газовых смесей Дисциплина Химическая технология нефти и газа.docx

• Отчет о прохождении учебной практики по профессиональному модулю пм. 01 Организация и управление торговосбытовой деятельностью в период с 12.pptx