13. Вентиляция тоннельных пересечений на железнодорожных магистралях.

При отсутствии в тоннеле движения воздуха его качество ухудшается за счет повышения влажности и поступления из окружающих пород газов, проникающих через обделку. Во время эксплуатации тоннеля происходит загрязнение воздуха продуктами сгорания топлива (дымовые и выхлопные газы). Одновременно в тоннеле повышается температура.

Для обеспечения нормальных условий труда обслуживающего персонала, поездных и ремонтных бригад необходима постоянная подача свежего наружного воздуха (проветривание), уменьшающая влажность в тоннеле, снижающая концентрацию вредных примесей до допустимых пределов и удаляющая теплоизбытки.

Согласно СНиП II-Д.3-62 концентрация вредных газов, выделяющихся в железнодорожных тоннелях, должна быть снижена до предельно допустимой концентрации (ПДК) не позднее чем через 15 мин после выхода поезда из тоннеля.

Если вредные газы производят на организм человека сходные биологические действия (например, окись углерода и окислы азота), необходимо снизить концентрацию каждого из них в отдельности до ПДК, а требуемые для этого объемы свежего воздуха просуммировать.

Железнодорожные тоннели. Во время движения поезда и нагнетания свежего воздуха в тоннель вредные газы не только разбавляются, но и вытесняются из тоннеля при концентрациях более высоких, чем ПДК. Моменту выхода локомотива из тоннеля соответствует начальная концентрация (г/м³) вредного газа в тоннеле

,(24)

где С_к — ПДК вредного газа, существующая в тоннеле в момент входа локомотива, г/м³;

М — количество вредного газа, выделенное локомотивом в тоннеле, г;

V — объем внутреннего пространства тоннеля, м³.

Для того чтобы к концу расчетного времени проветривания t_к = 0,25 ч в тоннеле установилась концентрация вредного газа С_к,необходимо подавать в тоннель Q м³/ч свежего воздуха.

По формуле проф. А. Н. Селиверстова необходимый объем проветривания (м³/ч)

.(25)

Эта формула применима, если интервал времени Т между поездами больше или равен интервалу проветривания, т.е. каждый поезд входит в уже полностью проветренный тоннель:

T ≥ t_x + t_н,(26)

где t_x — время хода поезда по тоннелю, ч.

Естественное проветривание тоннелей. Объем воздуха, необходимый для создания в тоннеле нормальных санитарно-гигиенических условий, обеспечивается в результате естественного или искусственного проветривания.

Возможность естественного проветривания определяется длиной и сечением тоннеля, родом тяги подвижного состава, характером продольного профиля и плана тоннеля и подходов к нему, расположением тоннеля относительно направления господствующих ветров.

Факторами, способствующими возникновению в тоннеле естественной тяги воздуха, являются: различие барометрических давлений у порталов тоннеля, достаточно устойчивые ветровые потоки вдоль его оси и расположение порталов на разных уровнях при наличии разности температур наружного и внутреннего воздуха.

15.Начальное напряженное состояние грунтового массива. Понятие о горном давлении.

Природное напряженное состояние ненарушенного грунтового массива называют начальным напряженным состоянием. То есть до проведения выработки горный массив находится в состоянии устойчивого равновесия и его напряженное состояние определяется в общем случае силами тяжести горных пород, а также трудноучитываемыми тектоническими и температурными факторами.

Рассмотрим напряженное состояние кубика со стороной, равной единице измерения на глубине H от поверхности.

Он находится в условиях всестороннего сжатия, характеризующегося напряжениями σz, σx, σу. Поскольку среда принимается однородной, а оси координат произвольны, напряжения σx и σу равны.

_х = _х^/ + _х^// ;

_y = _y^/ + _y^//;

_z = _z^/ +_z^//

_x^/,_y^/,_z^/ - главные нормальные напряжения, вызванные гравитационным силовым полем

_x^//,_y^//,_z^// - нормальные напряжения, вызванные тектоническими

силовыми полями.

Вертикальная составляющая σy определяется массой столба породы единичной площади высотой Н:

_y^/ = H

Поскольку среда принимается однородной, а оси координат произвольны, напряжения σx и σz равны.

 - коэффициент бокового давления в массиве, 0<<1

Породы, слагающие горный массив, можно рассматривать как линейно-деформируемые и, следовательно, использовать для определения их напряженного состояния методы теории упругости. В этом случае величина коэффициента  бокового давления  может быть выражен через модуль поперечной деформации

Напряжения, возникающие в массиве горных пород, окружающих выработку, под действием силы собственного веса породы, тектонических сил и разности температур, называют горным давлением, а различные механические явления, происходящие в результате воздействия на горные породы этих напряжений, — проявлениями горного давления, которые могут быть в виде: 1) упругого или упруговязкого смещения пород без их разрушения; 2) вывалообразования (местного или регулярного) в слабых, трещиноватых и мелкослоистых породах; 3) разрушения и смещения пород (в частности, вывалообразования) под влиянием предельных напряжений в массиве по всему периметру сечения выработки или на отдельных его участках; 4) выдавливания пород в выработку вследствие пластического течения, в частности, со стороны почвы (пучение пород).