Анализ инженерно-геологических условий строительства тоннеля

Кафедра строительства горных предприятий и подземных сооружений

 

                                                     Допущены

                                                     к проведению занятий в 2017-2018 уч.году

                                                     Заведующий кафедрой СГП и ПС

                                                     профессор

А.Г. Протосеня

                 «01» сентября 2017 г.

Методические указание

По выполнению курсового проекта

По учебной дисциплине

«ГЕОМЕХАНИКА»

 

Специальность (направление подготовки): 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений»

Специализация (профиль): «Строительство подземных сооружений».

Разработал: доцент Карасев М.А.

Обсуждены и одобрены на заседании кафедры

Протокол № 17 от 28 августа 2017 г.

 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2018

 

Курсовой проект по дисциплине

Геомеханика

 

тема: Геомеханическое обоснование строительства тоннеля в слабых трещиноватых горных породах

Оглавление

Введение. 4

1.  Анализ инженерно-геологических условий строительства тоннеля.. 5

1.1. Методика определение механических свойств горной породы... 5

1.1.1. Построение паспорта прочности согласно условию прочности Кулона-Мора 6

1.2. Построение паспорта прочности на основании условия прочности Протодъяконова. 6

1.3. Построение паспорта прочности на основании условия прочности Хока-Брауна 9

1.2. Методика определение механических свойств породного массива. 11

1.2.1. Оценка нарушенности породного массива по критерию .. 11

1.2.2. Определение механических свойств породного массива. 15

2.  Анализ напряженно-деформированного состояния породного массива. 20

2.1. Определение начального напряженного состояния породного массива. 20

2.2. Определение напряженно-деформированного состояния в окрестности тоннеля 20

3.  Анализ взаимодействия обделки с породным массивом.. 22

3.1. Определение размера зоны предельного состояния.. 22

3.2. Построение диаграммы развития радиальных смещений контура тоннеля в зоне влияния проходческих работ. 22

3.3. Определение нагрузки на крепь и параметров крепи.. 27

 

 

 

 

Введение

Целью курсового проекта является закреплениие студентами навыков, полученных при изучении дисциплины геомеханика, включая разделы в которых выполнялось изучение механических свойств горных пород, формирование начального напряженного состояния, оценка структурной нарушенности породного массива естественной трещиновотастью, а также прогноз изменения напряженно-деформированного состояния в окрестности строительства подземных сооружений.

В курсовом проекте рассматривается сооружение горизонтального тоннеля кругового поперечного сечения в породном массиве, нарушенном естественной трещиноватостью. Необходимы выполнить анализ геомеханической обстановки в окрестности сооружаемого тоннеля, который заключается в обработке результатов инженерно-геологических изысканий (исходные данные к курсовому проекту) с целью получения параметров необходимых для выполнения последующих расчетов. Целью расчетов является определения характера деформирования породного массива в окрестности сооружаемого тоннеля на основании анализа изменения его напряженного состояния. Необходимо получить зависимость развития радиальных смещений породного контура на стадии его строительства.

 

Таким образом в задачи курсового проекта входит:

· обработка результатов инженерно-геологических изысканий и определение механических свойств породного массива;

· анализ напряженно-деформированного состояния породного массива в окрестности тоннеля;

· построение зависимости развития радиальных смещений породного контура на стадии строительства тоннеля;

· анализ взаимодействия обделки с породным массивом и предварительный выбор ее параметров.

Анализ инженерно-геологических условий строительства тоннеля

При выполнении геомеханических расчетов необходимо задаться механическими свойствами рассматриваемой среды. Под механическими свойствами понимаются деформационные свойства горной породы, которые чаще всего характеризуется модулем деформации и коэффициентом поперечной деформации, а также прочностными свойствами, которые должны быть определены с учетом принятого для расчета критерия прочности горной породы. Очевидно, что при определении механических свойств должна быть учтена и структурная нарушенность породного массива, которая оказывает существенное влияние на прочностные и деформационные свойства среды. Учет структурной нарушенности может быть выполнен двумя способами. Первый заключается в задании структурной нарушенности в явном виде, что позволяет детализировать геомеханические процессы, вызванные строительством подземного сооружения. Однако такой способ прогноза геомеханического анализа предъявляет серьезные требования к качеству исходных данных, которых, как показал анализ материалов инженерно-геологических изысканий недостаточно. Другой способ оцени структурной нарушенности заключается в определении коэффициента структурного ослабления породного массива по одной из эмпирических методик. Такой коэффициент структурного ослабления должен быть найден как для учета нарушенности на деформационные, так и прочностные свойства среды. Преимуществом данного способа является возможность количественной оценки структурной нарушенности породного массива по качественным признакам.