Приложение 4
Расчетные характеристики грунтов массива
Коэффициент крепости грунта
При определении горного давления по схеме сводообразования основной характеристикой грунтов является коэффициент крепости по М.М.Протодъяконову. В курсовом проектировании при отсутствии результатов инженерных изысканий расчетную величину коэффициента крепости f для нескальных грунтов можно принимать по таблице 1.
Таблица 1.Коэффициент крепости нескальных грунтов /15/
Вид грунта и его состояние |
Коэффициент крепости f |
|
|
Глины твердые литифицированные (сланцевые, |
|
мергелистые, аргиллитовые) |
1,0 |
Глины твердые переуплотненные типа |
|
верхнекаменноугольных или протерозойских |
0,9 |
Крупнообломочные грунты с супесчано- |
|
песчанистым заполнением, глины и суглинки |
|
твердые |
0,8 |
Пески плотные маловлажные или супесчано- |
|
суглинистые грунты |
0,7 |
Глины и суглинки полутвердой консистенции |
0,6 |
Для скальных грунтов расчетное значение коэффициента крепости определяется с учетом степени трещиноватости и трещинной пористости грунтов в массиве по формуле [15]:
f=fn·α·k,
где fn — нормативное значение коэффициента крепости; α - коэффициент учета трещиноватости массива;
k - коэффициент учета водопритока, расположения трещин и способа проходки.
Если нормативное значение коэффициента крепости не указано в задании, то его определяют по формуле:
fn=0,1Rc,
где Rс временное сопротивление одноосному сжатию образца, МПа. При отсутствии опытных данных величину Rс, можно принимать по табл. 2.
Коэффициент α зависит от степени трещиноватости и трещинной пустотности грунта в массиве. Значения коэффициента α приведены в табл.3 в
88
Таблица 2. Значения характеристик грунтов
Категориипо СНиП |
|
|
|
Удельныйвес γ м/кНм, |
, |
Кажущийсяугол внутреннего тренияφ |
|
|
|
|
|
-5 |
|
|
|||
Степень |
Грунты |
Коэфф. крепостиf |
·10 |
Коэфф. Пауссонаν |
Сопротивле |
|||
Козфф. удельного отпораК м/кНм |
||||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
крепости |
|
|
3 |
3 |
|
|
ние |
|
|
|
|
|
|
одноосному |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сжатию Rc, |
|
|
|
|
|
|
|
|
МПа |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
XI |
Высшей |
Плотные и вязкие кварциты |
|
|
|
|
|
|
|
степени |
и бальзамиты |
20-25 |
28-30 |
>10 |
87 |
0,09-0,14 |
>150 |
|
крепкие |
|
|
|
|
|
|
|
XОчень Очень крепкие граниты, крепкие кремнистый сланец, самые крепкие известняки, крепкий
|
|
конгломерат |
|
|
15 |
26-27 |
10 |
85 |
0,10-0,20 |
130-150 |
IX |
Крепкие |
Гранит (плотный), |
|
очень |
|
|
|
|
|
|
|
|
крепкие |
песчаники |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
известняки, |
|
крепкий |
|
|
|
|
|
|
|
|
конгломерат |
|
|
10 |
25-26 |
5-6 |
82 |
0,14-0,20 |
90-120 |
VIII |
Крепкие |
Некрепкий |
|
гранит, |
|
|
|
|
|
|
|
|
известняки крепкие, |
крепкие |
|
|
|
|
|
||
|
|
песчаники |
и |
мрамор, |
|
|
|
|
|
|
|
|
доломит |
|
|
8 |
25 |
4-5 |
80 |
0,18-0,27 |
70-80 |
89
1 |
2 |
|
3 |
|
|
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
VII |
Довольно |
Обыкновенный |
песчаник, |
|
|
|
75 |
|
|
||
|
крепкие |
алевролиты |
|
|
|
6 |
24 |
3-4 |
0,18-0,30 |
60-70 |
|
VII |
Довольно |
Песчаные сланцы, сланцевые |
|
|
|
72 |
|
|
|||
|
крепкие |
песчаники |
|
|
|
5 |
25 |
2,5-3 |
0,25-0,30 |
50-60 |
|
VI |
Средние |
Крепкий глинистый сланец, |
|
|
|
70 |
0,27-0,32 |
|
|||
|
|
некрепкий |
песчаник |
и |
4 |
28 |
2-2,5 |
40-50 |
|||
|
|
известняк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
Средние |
Сланцы некрепкие, плотный |
|
|
|
70 |
0,27-0,30 |
|
|||
|
|
мергель |
|
|
|
3 |
25 |
3,0 |
30-40 |
||
VДовольно Мягкий сланец, мягкий мягкие известняк, обыкновенный
|
|
мергель |
|
2 |
24 |
2,5 |
65 |
0,27 |
20-30 |
V-VI |
Довольно Щебенистый |
грунт, |
|
2,5 |
60 |
|
|
||
|
мягкие |
отвердевшая глина |
1,5 |
18-26 |
0,25-0,27 |
15-20 |
|||
IV-II |
Мягкие |
Глина |
плотная, глинистый |
|
1,5-2,0 |
45 |
0,40 |
|
|
|
|
грунт |
|
1,0 |
18 |
10-15 |
|||
II-I |
Мягкие |
Легкая |
песчаная |
глина, |
|
1,0-1,5 |
40 |
0,30-0,35 |
|
I |
Сыпучие |
гравий |
|
0,8 |
16 |
- |
|||
Крупнообломочные |
грунты, |
|
0,7-1,0 |
27 |
- |
|
|||
|
|
пески |
|
0,5 |
17 |
- |
|||
90
зависимости от сопротивления грунта одноосному сжатию Rс и категории скального грунта по трещиноватости (табл. 4).
Таблица 3. Коэффициент учета трещиноватости массива
Категория |
скального массива |
|
Значение коэффициента α при Rc, МПа |
|||||||||||
по трещиноватости |
|
|
10 |
|
20 |
|
|
40 |
|
80 |
|
|
100 |
|
I Практически нетрещиноватый |
|
1,7 |
|
1,4 |
|
|
1,2 |
|
1,1 |
|
|
1,0 |
||
II Малотрещиноватый |
|
|
1,4 |
|
1,2 |
|
|
0,9 |
|
0,9 |
|
|
0,8 |
|
III Среднетрещиноватый |
|
|
1,2 |
|
0,9 |
|
|
0,6 |
|
0,6 |
|
|
0,5 |
|
IV Сильнотрещиноватый |
|
|
0,9 |
|
0,7 |
|
|
0,4 |
|
0,4 |
|
|
0,3 |
|
V Раздробленный |
|
|
0,7 |
|
0,4 |
|
|
0,2 |
|
0,2 |
|
|
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Таблица 4. |
Категории скальных грунтов по трещиноватости |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Трещинная пустотность |
Kaтегория |
скального |
массива |
при |
густоте(шаге) |
|||||||||
|
|
трещин bт, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
>1,0 |
1-0,3 |
|
0,3-0,1 |
|
<0.1 |
|||||||
Малая (<0,3%) |
I |
|
|
II |
|
|
III |
|
|
|
|
IV |
||
Средняя (0,3-1,0%) |
II |
|
|
III |
|
|
IV |
|
|
|
|
V |
||
Большая (1,0-3,0%) |
III |
|
|
IV |
|
|
V |
|
|
|
|
V |
||
Очень большая (>3,0%) |
IV |
|
|
V |
|
|
V |
|
|
|
|
V |
||
Значения коэффициента учета дополнительных факторов (k) приведены в табл. 5.
Таблица 5. Значения коэффициента k
Факторы, |
влияющие |
на величину |
Значение коэффициента k |
|
коэффициента крепости грунта |
|
|
||
Трещины |
заполнены |
рыхлым |
или |
|
глиноподобным материалом |
|
0,8 |
||
Расположение трещин под углом к |
|
|||
оси тоннеля менее 45° |
|
|
0,9 |
|
Проходка |
выработки |
без |
|
|
буровзрывных работ |
|
|
1,2 |
|
В остальных случаях |
|
|
1,0 |
|
91
Коэффициент упругого отпора грунта.
При расчете обделок методом Метропроекта взаимодействие обделок с грунтом учитывается по гипотезе Винклера, при этом характеристикой упругого отпора грунта является коэффициент К, определяемый опытным путем (например, штамповым испытанием, с помощью парных камер).
Значение коэффициента упругого отпора для выработки радиусом 1м или штампа площадью 1м2 называют коэффициентом удельного упругого отпора или коэффициентом постели и обозначают К0, КНм/м3.
При отсутствии опытных данных в курсовом и дипломном проектировании коэффициент удельного упругого отпора может быть принят по табл. 2.
Расчетный коэффициент отпора, кН/м3,
К= К0 /Rср,
где - Rср = А/π - средний радиус выработки, м;
А — площадь поперечного сечения выработки, м2.
Для определения коэффициента отпора под пятами разомкнутой oбделки Кп , КН/м3, применяется эмпирическая формула:
Kп = |
|
K0 |
, |
||
1.34(1 |
−ν)B |
||||
|
|
||||
|
|
|
n |
|
|
где В — ширина пяты, м ν — коэффициент Пуассона грунта, принимаемый по табл. 2.
92