6.Гірничий тиск та його розрахунок.

Тиск ґрунтів на підземну конструкцію – гірничий тиск не залежить від глибини закладення виробки. Це дає можливість споруджувати тунелі на значній глибині порівняно легкі обробки сводчатого обрису. Своєчасна установка крепі призупиняє залишкові деформації обрису виробки та сприяє збереженню несучої здатності оточуючих ґрунтів. Несвоєчасна установка крепі та застосування податливих конструкцій викликають розвиток залишкових деформацій. Існує багато гіпотез гірничого тиску, але найбільш розповсюджена гіпотеза проф.М.М.Протодьяконова. Об’єднуюча характеристика – коефіцієнт міцності f. На рівні верха обробки прогін цієї зони L=B+2htg(45-φ/2), де B – прогін виробки з врахуванням приймаємого в залежності від способу розробки грунту від 5 до 15 см , h – висота виробки. Вище свода тиску знаходиться несучий свод, міцність якого повинна витримувати тиск вищезалягаючих більш слабкіших ґрунтів. Висота своду тиску h₁=L/2f. Умовою застосування цієї формули є наявність над виробкою достатньо потужного несучого своду, спроможного витримати навантаження від маси вище розташованих слабких ґрунтів. Практично вважають можливим застосування цієї формули, якщо товщина несучого своду, розрахована від денної поверхні або низу шару слабких порід, дорівнює висоті свода тиску та більше неї. При недостатній міцності несучого своду гірничий тиск на тунельну обробку визначається повною вагою вищезалягаючого стовпа ґрунтів. Гірничий тиск можливо визначати двома способами, вимірюючи напруження та деформації в обробці з наступним переходом до навантажень або контактні напруження, що виникають по зовнішньому обрису обробки. Перший спосіб містить багато невизначеностей, а саме характер розподілу тиску, вплив на напружений стан обробки умов монтажу та початкових напружень в елементах обробки. Другий спосіб – найбільш зручний, універсальний та най розповсюджений. Для визначення контактних напружень по обрису обробки застосовують мессдози, дія яких заснована на різних фізичних принципах. Мессдози, встановлені по обрису виробки, показують значення нормальних складових тиску, що діє на обробку. Найпростіші та надійні – струнні мессдози. Перед застосуванням мессдозу піддають тиску у тарировочній камері, у результаті чого отримують графік залежності тиску та частоти коливань струни. При визначенні гірничого тиску велике значення має заповнення зазору між обробкою та грунтом, яке забезпечує рівномірний розподіл тиску по обрису обробки та включення усіх мессдоз у роботу. Вимір гірничого тиску в натурі є найкращим способом визначення дійсних навантажень на підземні споруди. Експерименти у підземних виробках не дають можливості скласти умови, необхідні для перевірки теорії та видалення впливу різних факторів на результати експерименту. Тому для розвитку теорії гірничого тиску великий вплив мають роботи у лабораторних умовах.

7.Матеріали для спорудження тунельних обробок.

Матеріали повинні бути міцними, довговічними, вогнестійкими, забезпечувати можливість максимальної механізації робіт при їх застосуванні. При виборі матеріалу треба враховувати економічний аспект та умови району будівництва. Найбільше розповсюдження у якості матеріалу для тунельних обробок має монолітний бетон, який має ряд переваг. Це безшовність обробки, яка сприяє її водонепроникності, можливість у сприятливих умовах повністю механізувати переміщення та укладку бетонної суміші, застосування для її приготування місцевих матеріалів (щебінь, пісок). Недоліком є необхідність витримки бетонних сводів на кружалах до досягнення достатньої міцності, невелика хімічна стійкість проти дії агресивних підземних вод та водопроникність. В тунельних конструкціях застосовують бетони з класами за міцністю В20-В40 та вмістом цементу не менше 240кг/м³. Товщину елементів монолітних тунельних обробок призначають не менше 20 см. Застосування монолітного бетону найкраще у м’яких та слабких грунтах, що потребують спорудження тунельних обробок частинами, в скальних грунтах, що розробляються підривним способом. Недоліком бетону є його мала міцність на розтяг, яка складає не більше 10% міцності на стиск при вигині. Цей недолік виправляють за допомогою армування. Монолітні залізобетонні обробки та портали тунелів застосовують рідко,наприклад, при будівництві гідротехнічних тунелів або на ділянках сильного гірничого тиску та в районах з сейсмічністю 7балів та вище. Перспективним матеріалом для спорудження обробок в монолітних та тріщинуватих, але вивітруємих грунтах є набризкбетон.