книги из ГПНТБ / Газиев Э.Г. Механика скальных пород в строительстве

у— объемный вес горной породы;

с— сцепление.

Как видно из этой зависимости, горное давление на крепь или обделку будет образовываться только в слу­ чае, если

из образования над кровлей выработки в породе есте­ ственного свода давления, способного воспринять дав­ ление вышележащей толщи пород. Таким образом,

1 Фактически здесь необходимо учитывать приведенный угол обобщающий как угол внутреннего трения, так и сцепление в скаль­ ной породе.

130

Давление, оказываемое весом породы под сводом давления на крепь или обделку кровли выработки, бу­ дет равно:

лучается линейная зависимость горного давления от ши­ рины В, определяемой уравнением (161).

Величина параметра / определяется как по формуле (171) или (172), так и по табл. 10 в зависимости от ти­ па и состояния горной породы.

Следует отметить, что использование приведенных выше уравнений правомерно лишь в случае глубокого заложения выработки, когда образующийся свод давле­ ния над кровлей выработки не выходит на дневную по­ верхность горного массива.

Эта теория нашла весьма широкое распространение в отечественной практике туннелестроения и была неод­ нократно проверена экспериментальными методами. Хо­ рошие результаты с некоторым запасом были получены также при использовании этой теории на строительстве метрополитена в Будапеште [76] .

Метод В. М. Мосткова. Этот метод базируется на предположении, что вокруг подземной выработки в скальной породе образуется ослабленная зона нарушен­ ной породы, которая в первом приближении может рас­ сматриваться как сыпучая среда, находящаяся в пре­ дельном равновесии.

Для обеспечения устойчивости выработки к ее внут­ реннему контуру прикладывается равномерно распреде­ ленная нагрузка, равная реакции крепи, соответствую­ щей по величине радиальному горному давлению на крепь или облицовку выработки.

Решая совместно уравнения прочности и уравнения равновесия скальной породы в нарушенной зоне, полу­

135

О 0,2 0,4 0,6 0,8 IQ 1,2 W tgf

Рис. 62. График для определения радиуса внеш­ ней границы нарушенной зоны

136

При наличии экспериментальных данных по исследо­ ванию глубины зоны нарушенных пород вокруг выра­ ботки величину R/Ro следует определять по этим данным.

На предварительных стадиях проектирования глуби­ на нарушенной зоны может быть вычислена по формуле

Для выработок некругового очертания глубина на­ рушенной зоны над кровлей выработки может быть оп­ ределена по зависимости

Метод Э. Г. Газиева. Как было отмечено ранее, на процесс формирования горного давления оказывает боль­ шое влияние жесткость крепи или обделки, воспринима­ ющей эту нагрузку, а также время и методы ее установ­ ки или возведения. Поскольку все эти факторы еще не могут быть учтены аналитически, настоящий метод по­ строен на использовании результатов эксперименталь­ ных исследований и, таким образом, является экспери­ ментально-аналитическим [2, 37—39].

Рассмотрим подземную выработку произвольной формы с установленной в ней крепью или обделкой. Целью исследования является определение нормального контуру крепи горного давления, которое в общем слу­ чае может быть асимметричным вследствие косослоистой структуры скальной породы, тектонических подви­ жек или аномалии естественного напряженного состоя­ ния.

Для описания закономерностей распределения горно­ го давления могут быть использованы произвольные функции q\(y); <7г(*); Чз(у), представленные степенными или тригонометрическими рядами (рис. 63). Пусть, на­ пример,

137

Определение величины и закономерности распределе­ ния горного давления заключается в установлении неиз-

Рис. 63. Расчетная схема для определения закономер­ ности распределения горного давления вокруг выра­ ботки

вестных коэффициентов: а0, аи а2, b0, bu Ь2, с0, Си

с2, -

Рассмотрим поведение крепи (или обделки) под дей­ ствием нагрузок qi, <?2 и <7з.

Нормальная сила в любом сечении крепи может быть

138

ДЛЯ определения n неизвестных коэффициентов гор­ ного давления необходимо составить п уравнений, для чего требуется знание п величин нормальной силы в раз­ личных поперечных сечениях крепи, после чего задача решается на электронно-вычислительной машине.

Величины нормальной силы в различных поперечных сечениях крепи могут быть определены при помощи электрических тензодатчиков, наклеенных на нейтраль­ ной оси крепи. При этом совершенно не обязательно ус­ танавливать тензодатчики в п поперечных сечениях кре­ пи, так как определение нормальной силы в 8—10 сече­ ниях позволяет построить эпюру нормальной силы и, та­ ким образом, интерполировать значения практически для любого желаемого количества сечений.

Настоящий метод позволяет решать следующие две практические задачи:

1) определение оптимального расстояния (пролета) между секциями крепи в процессе строительства тун­ неля;

2) определение необходимой толщины облицовки в любом заданном сечении туннеля.

В первом случае исследование ведут на ряде измери­ тельных крепей, расставленных на различном расстоянии одна от другой, что позволяет определить оптимальное расстояние исходя из развиваемого горного давления и поведения крепи под нагрузкой.

Для решения второй задачи результаты измерения горного давления на крепях, как правило, не могут быть использованы, во-первых, потому что жесткость облицов­ ки во много раз превышает жесткость крепи, и, во-вто­ рых, потому, что облицовку возводят не в момент уста­ новки крепи, а нередко спустя несколько месяцев после начала проходки туннеля, в результате чего скальная по­ рода на контуре выработки успевает частично деформи­ роваться. В связи с этим для выявления горного давле­ ния на определенном отрезке туннеля возводят обделки различной толщины, в теле которых оставляют металли-

139