2020-04-20
419
Рисунок 3.7 – Диаграмма взаимодействия крепи с породным массивом
Базовое представление о взаимодействии обделки и породного массива:
Размеры зоны пластических деформаций (зоны разрушенных пород) вызванных строительством тоннеля, а также величины смещений контура тоннеля, можно контролировать за счет ввода обделки в работу или при выполнении расчетов, за счет величины внутреннего давления действующего на контуре тоннеля 
. При этом величина зависит от жесткости обделки и момента ввода обделки в работу.
Крепление транспортных тоннелей, проводимых через слабые, тектонически нарушенные породы, обычно осуществляется анкерной крепью, металлическими арками и рамами, набрызгбетоном или монолитным бетоном и железобетоном. Взаимодействие обделки и породного массива представлено ниже (рисунок 3.7).
Рисунок 3.8 – Работа жесткой и податливой обделок в породном массиве
Предполагая, что обделка устанавливается на некотором расстоянии от лба забоя тоннеля, смещения на контуре тоннеля в момент установки обделки 
тогда найдем воспользовавшись приведенной выше зависимостью (рисунок 3.3). Отпор (реакцию) установленной обделки на деформации породного массива в окрестности тоннеля зависит от жесткости обделки (системы крепления) 
(рисунок 3.7). Смещения породного контура при достижении несущей способности обделки можно найти
|
|
|
| (3.11) |
где 
– несущая способность обделки.
Несущая способность является достаточной, если величина больше величины 
, характеризующей величину радиальной нагрузки действующей на обделку. Коэффициент запаса несущей способности крепи можно найти по следующей зависимости
| (3.12) |
Несущая способность обделки:
В работах [7, 8] представлены уравнения для определения несущей способности металлических крепей, набрызгбетонной обделки и бетонной обделки, а также анкерной крепи. Все уравнения получены тоннеля проводимого через породный массив в гидростатическом поле напряженного состояния. Предполагается, что обделка устанавливается вплотную к породному контуру без зазоров и сразу же вступает в работу. Породный массив сложен изотропными породами.
Металлическая крепь. Максимальная несущая способность металлической крепи определим по следующей зависимости
| (3.13) |
где 
– площадь поперечного сечения металлического профиля; 
– предел текучести стали; 
– расстояние между рамами (кольцевыми элементами); 
– радиус тоннеля.
Жесткость металлической крепи найдем
| (3.14) |
где 
– модуль упругости стали.
Бетонная или набрызгбетонная обделка. Несущая способность бетонной или набрызгбетонной обделки определяется
|
|
|
| (3.15) |
где 
– прочность бетона или набрызгбетона одноосному сжатию; 
– толщина обделки.
Рисунок 3.9 – Схема к расчету металлической крепи
Жесткость бетонной или набрызгбетонной обделки
| (3.16) |
где 
– модуль упругости бетона; 
– коэффициент Пуассона бетона.
Рисунок 3.10 – Схему к расчету набрызгбетонной и бетонной крепи
Анкерное крепление. Анкерное крепление по способу взаимодействия с массивом можно подразделить на два вида. Первый вид анкерного крепления связан с породным массивом по всей его длине, работает совместно с ним и упрочняет его. Второй вид анкерной крепи закрепляется в породный массив в краевой части анкера. Такой вид анкерного крепления препятствует смещениям породного массива на контуре тоннеля, что можно с некоторыми допущениями, представить, как давление, действующее на внутреннем контуре тоннеля.
Несущая способность второго вида анкерного крепления в виде эквивалентной величины давления можно определить по следующей зависимости
| (3.17) |
где 
– несущая способность анкера; 
– шаг расстановки анкеров в поперечном направлении; – шаг расстановки крепи в продольном направлении.
Жесткость анкерного крепления
| (3.18) |
где 
– длина анкера; 
– диаметр анкера.
Область применения рассмотренных методик оценки несущей способности крепи с учетом приведенных выше допущений весьма ограничена.
Курсовой проект
по дисциплине “Геомеханика”
