6.4. Проверка расчета на прочность сечений обделки по предельным состояниям.

Для проверки прочности сечения конструкции необходимо провести расчет по предельным состояниям. Сущность метода заключается в том, что прочность сечения элементов конструкции устанавливается на основании сопоставления величин, полученных в статическом расчете и предельных усилий, которые способно выдержать, то или иное сечение конструкции. Предельное усилие в сечении зависит от материала элементов, конструкции, геометрических размеров сечения, коэффициент условия работы материала, от эксцентриситета положения нормальной силы.

Расчет проводится по первому предельному состоянию. В данном случае проверяем на прочность. Расчет по второму предельному состоянию производиться в особых условиях. Проверка конструкций проводится в двух сечениях в замке свода и в стене обделки, где эксцентриситет максимальный.

Стержень 6: бетонную обделку рассчитываем без учёта сопротивления растянутой зоны из предположения, что предельное состояние наступает в момент разрушения сжатой зоны бетона. Тогда продольная сила определяется по формуле:

где m - коэффициент условия работы (m=0,9);

k - коэффициент, учитывающий вид бетона ( k=1 );

R_пр - расчетное сопротивление бетона сжатию ( Rпр=900 тс/м2 );

b - ширина сечения ( b=1,00 м );

h - высота сечения ( м );

Производим проверку: Nп=92,77 т > N=45,47 т,

условие выполняется, а значит прочность обделки обеспечена.

Стержень 1: определяем величину эксцентриситета:

е₀=0,6718 м ≤ 0,9*y=0,9*0,27=0,246 м;

где y – расстояние от центра тяжести сечения до наиболее сжатого слоя бетона обделки.

Условие не выполняется, в этом случае работа сечения обделки приближается к работе изгибаемых элементов.

В этом случае проверка прочности сечения производится по формуле:

;

где Rр - расчетное сопротивление бетона растяжению ( Rр=75тс/м2 ).

Производим проверку: M=15,73 тс*м ≤ Мп=57 тс*м.

Проверка выполняется, следовательно, прочность обделки обеспечена.

7. Производство работ по сооружению тоннеля. Обоснование выбора способа производства работ на участках

Горный способ предусматривает разработку грунта в забое с временным креплением частей выработки и последующем возведением постоянной тоннельной конструкции – обделки. В зависимости от особенностей залегания и физико-механических свойств грунтов, а также от размеров сечения горной выработки её проходка осуществляется либо за один приём, либо по частям. Причём разработку грунта производят либо буровзрывным способом, либо с применением ручного механизированного инструмента (отбойных молотков) или комбайнами.

Способ производства работ определяется в зависимости от инженерно-геологических условий, размеров выработки, конструкции обделки и длины тоннеля. Разнообразие перечисленных факторов не позволяет однозначно установить границы областей применения тех или иных способов работ. Здесь открываются довольно широкие возможности варьирования технико-экономического сравнения различных технологических приёмов, схем и их сочетаний.

Наиболее целесообразны способы, обеспечивающие:

• проходку с раскрытием выработки на всё сечение либо с минимальным числом последовательно разрабатываемых элементов сечения;

• поточный метод организации работ с развёртыванием их по длине тоннеля;

• максимальную механизацию проходческих работ на основе использования современных высокопроизводительных механизмов и оборудования;

• применения контурной крепи из набрызгбетона, анкеров или стальных арок;

• возведение обделки за один – два приёма с применением механизированных комплексов, включающих секционную инвентарную передвижную опалубку, высокопроизводительное бетоноукладочное оборудование и средства доставки бетонной смеси;

• возможность проходки тоннельных выработок со средней скоростью в скальных грунтах с коэффициентом крепости более 4 – 100-150 м в месяц, в грунтах с коэффициентом крепости от 2 до 4 – 50-100 м в месяц, в грунтах с коэффициентом крепости менее 2 – 30-40 м в месяц.