3.Расчет обделки.

3.1.Схема нагрузок на обделку.

Способ определения горного давления на обделки тоннелей, сооружаемых горным и щитовым способами, зависит от возможности сводообразования в грунте над горной выработкой. Поэтому сначала необходимо вычертить возможный контур обрушения в соответствии с гипотезой сводообразования профессора М.М. Протодьяконова.

Высота свода обрушения грунта:

h₁= ,

где B – пролет свода обрушения, м;

f – расчетный коэффициент крепости грунта.

где – нормативное значение коэффициента крепости;

– коэффициент трещиноватости массива;

– коэффициент учета водопритока, расположения трещин и способа проходки.

Пролет свода обрушения в случае выработок сводчатого очертания:

B =

где b, h— ширина и высота тоннельной выработки, м;

φ – значение кажущегося угла внутреннего трения грунта, град.

Рисунок 3.1.1. Схемы для определения горного давления по гипотезе профессора М. М. Протодьяконова при сводообразовании.

Проверяем условия H>2h₁50>2∙4,55=9,1.

Т.к. расстояние от обделки до поверхности земли более 2h₁, и коэффициент крепости грунта f< 4(f=3,2) , то горное давление определяется при сводооброзовании грунта по формуле q_n=γ·h₁.

Нормативная равномерно распределенная вертикальная нагрузка:

q_n =

где  - удельный вес грунта, кН/м³.

Нормативная равномерно распределенная по высоте горизонтальная нагрузка:

p_n =

где ξ_а – коэффициент активного бокового давления грунта:

ξ_а =

В данном курсовом проекте грунтовые условия в частности уровень грунтовых вод h_ω и коэффициент фильтрации k_ф позволяют не учитывать гидростатическое давление при статическом расчете обделки, при условии выполнения определенных мероприятий по понижению УГВ.

Для понижения УГВ в курсовом проекте предусмотрены две дренажные трубы диаметром (d = 0,3 м) расположенные по подошве обделки, но не включенные в ее состав. Трубы имеют перфорацию для приема грунтовых вод внутрь самих труб.

Определяем расчетные значения нагрузок. При расчете тоннельных обделок по первой группе предельных состояний (на прочность и устойчивость обделки, и прочность стыков сборных обделок) расчетные нагрузки определяют путем умножения нормативных значений на коэффициенты надежности по нагрузке

q =

p =

где _f – коэффициент надежности по нагрузке.

Строим схему нагрузок. Тоннельное сооружение представляет собой конструкцию, длина которой значительно превышает размеры поперечного сечения, поэтому обычно для расчета выделяют плоскую систему длиной 1 м. Если тоннельная конструкция состоит из сборных элементов, длину выделяемой плоской системы принимают равной размеру типовой секции-кольца или ширине сборного элемента.

Схема нагрузок представляет собой сочетание конструктивной схемы и внешних нагрузок. Конструктивная схема изображается в виде контура нейтральной оси обделки с обозначенными на нем конструктивными или технологическими шарнирами и их координатами. На ней указывается вид заделки опорных элементов.

Рис.3.1.2. Схема нагрузок обделки подковообразного очертания

Величина угла 2φ₀ назначается в зависимости от коэффициента крепости грунта и жесткости обделки. Для монолитных бетонных обделок подковообразногоочертания угол 2φ₀ равен 120° при коэффициенте крепости f = 3,2.