- •ОглавлеНие
- •Предисловие
- •1. Принципы проектирования
- •1.1 Общие положения
- •1.2. Классификация подземных сооружений
- •По назначению:
- •1.3. Структурная схема проектирования
- •1.4. Функции заказчика, проектировщика, строителя (подрядчика)
- •Проект предприятия (сооружения)
- •1.5. Задание на проектирование
- •1.6. Технико-экономическое обоснование (проект)
- •1.7. Рабочая документация
- •1.8. Рабочий проект. Типовые и экспериментальные проекты
- •2. Методы инженерного проектирования
- •2.1. Исходные данные для проектирования
- •2.2. Научное обеспечение проектирования и строительства подземных сооружений
- •Закон тождества требует сохранения в процессе умозаключений одного и того же содержания каждого понятия. Нельзя произвольно менять содержание и объем понятий.
- •2.3. Нормативная база проектирования
- •2.4. Формирование идеи проектного решения и инженерный анализ
- •Инженерный анализ выполняют с целью получения из множества возможных решений одного – наилучшего. Анализ выполняется поэтапно.
- •2.5. Оптимизация и принятие решений
- •Сравнение вариантов железнодорожной линии по приведенным затратам
- •2.6. Системы автоматизированного проектирования
- •3. Проектирование конструкций подземных сооружений
- •3.1. Общие положения
- •3.2. Требования к материалам обделок пс
- •Классы бетона по прочности для подземных сооружений
- •3.3. Выбор конструктивно-технологического типа крепи (обделки)
- •3.4. Принципы расчета крепей подземных сооружений
- •4. Проектирование организации строительства
- •4.1. Общие положения
- •4.2. Организационно-технологические схемы
- •4.3. Схемы вскрытия подземных сооружений
- •4.4. Технологические схемы строительства пс
- •4.5. Подготовка производства и документация
- •4.6. Обеспечение качества смр и охраны окружающей среды. Оперативно-диспетчерское управление
- •4.7. Проектирование технологии строительства подземных сооружений
- •Рекомендательный библиографИческий список
- •Приложение 1 (обязательное) структура системы нормативных документов в строительстве сНиП 10-01-94
3.4. Принципы расчета крепей подземных сооружений
Крепь (обделка) выработки в процессе ее строительства и эксплуатации подвергается различным нагрузкам и воздействиям, которые согласно действующим строительным нормам [10-12; 17] делят по продолжительности действия на постоянные и временные (длительные, кратковременные и особые).
К постоянным нагрузкам относят: горное давление или вес насыпного грунта; гидростатическое давление; собственный вес конструкций; вес зданий и сооружений в зоне их воздействия на подземную конструкцию; сохранившиеся усилия от обжатия (разжатия) крепи и давления щитовых домкратов.
К длительным временным нагрузкам и воздействиям относят: вес стационарного оборудования; температурные климатические воздействия; силы морозного пучения; воздействия усадки и ползучести бетона; усилия начального обжатия (разжатия) крепи.
К кратковременным относят нагрузки и воздействия от внутритоннельного и наземного транспорта; строительных процессов (нагнетания раствора за крепь; воздействия проходческого и другого строительного оборудования, в том числе давление щитовых домкратов; волновое воздействие при транспортировке опускных секций подводных тоннелей и гидростатическое давление при их погружении и т.п.).
Особыми считают нагрузки и воздействия сейсмического и взрывного характера, сдвиговых деформаций в массиве и т.д.
Расчет несущих подземных конструкций выполняют по предельным состояниям первой и второй групп на основные сочетания постоянных, длительных, некоторых кратковременных и одной из особых.
Для расчета крепи составляют расчетную схему, которая включает в себя конструктивную схему крепи и схему ее нагружения. Многообразие конструкций крепи (см. раздел 3.1), схем их взаимодействия с массивом пород и методик расчета обуславливает многообразие расчетных схем. По характеру взаимодействия массива и крепи выделяют две группы схем: заданных нагрузок и совместного деформирования.
В первой группе схем нагрузка на крепь рассматривается как внешняя сила, величина которой не зависит от деформационно-силовой характеристики крепи и определяется по одной из следующих методик расчета горного давления1: сверху – по схемам полного или неполного веса столба породы; вывалообразования в форме свода или трапеции (в слоистых породах); с боков – по схеме давления от призмы сползания (как давление грунта на подпорную стенку) (рис.3.2).
Во второй группе схем характер и давление на крепь зависят от ее деформационно-силовой характеристики и геометрической изменяемости. Чаще всего используют схему, при которой активная нагрузка на сводчатую или кольцевую крепь действует на верхнюю часть периметра по дуге с центральным углом 90-120, а на остальной части крепи возникает упругий отпор (рис.3.3). Его величина зависит от смещения точек на внешнем контуре крепи. При неустойчивых породах в боках выработки в схему вводят активное боковое давление пород, а при наличии грунтовых вод – и гидростатическое давление со всех сторон.
При опасности воздействия на окружающий выработку массив пород и на крепь особых видов нагрузки (сейсмической, взрывной, и т.п.) следует ввести одну из них в расчетную схему.
а
б
B + 2C
D
B
T
G2
T
D
B
C
G1h
в
B
г
G3h
B + 2C
C
Рис.3.2.
Схемы заданных нагрузок на крепь: а
– полный вес столба породы q = G1/B
при
Н (1,0-1,5)В;
б
– то же неполный вес q = (G1 – 2T)/(B + 2C)
при Н (1,5-3,0)В;
в
и г
– сводообразного и трапециевидного
вывала q = hc
при H 2hc
а
б
в
1
3
4
5
6
7
2
Рис.3.3.
Схемы нагружения крепи при совместном
ее деформировании
с
массивом пород: а
– сводчатая крепь; б
– кольцевая крепь; в
– сводчатая
на
массивных опорах с последующим
возведением обратного свода