1. Упругая (модель линейно деформируемой среды);

2. Пластические;

3. Реологические и др.

В практике проектирования применяют достаточно простой инженерный метод статического расчета обделок на заданные нагрузки с использованием модели местных деформаций, основанной на предложенной Винклером гипотезе о прямой пропорциональности между давлением и местным перемещением грунта. При расчетах по этому методу вначале определяют все действующие на обделку нагрузки, а затем рассчитывают ее на эти нагрузки как стержневую систему методом сил или перемещений строительной механики.

Статический расчет обделок методом сил получил название метода Метропроекта. Он достаточно универсален и позволяет рассчитывать как монолитные, так и сборные обделки постоянной и переменной по контуру жесткости в грунтах, обладающих упругими свойствами.

3. Расчет обделки

3.1. Горное давление на обделки, сооружаемые подземным способом

Способ определения горного давления на обделки тоннелей, сооружаемых горным и щитовым способами, зависит от возможности сводообразования в грунте над горной выработкой. Поэтому сначала необходимо вычертить возможный контур обрушения в соответствии с гипотезой сводообразования профессора М.М. Протодьяконова.

Исходные данные:

№ грунта – 16;

Наименование породы – гнейсы крупнозернистые выветрившиеся;

Нормативный коэффициент крепости – 3,2;

Удельный вес грунта – 25 кН/м³;

Расстояние между трещинами В_т – 0,2 м;

Кажущийся угол внутреннего трения породы – 60 град;

Уровень грунтовых вод выше УГР – 20 м;

Коэффициент фильтрации – 0,5…1,0 м/сут.

Высота свода обрушения грунта:

h₁ = ,

где B – пролет свода обрушения, м;

f – расчетный коэффициент крепости грунта.

где – нормативное значение коэффициента крепости;

– коэффициент трещиноватости массива;

– коэффициент учета водопритока, расположения трещин и способа проходки.

Пролет свода обрушения в случае выработок сводчатого очертания:

B =

где b, h — ширина и высота тоннельной выработки, м;

φ – значение кажущегося угла внутреннего трения грунта, град.

Рис. 3.1.1. Схемы для определения горного давления по гипотезе профессора М. М. Протодьяконова при сводообразовании:

1 – контур выработки; 2 – свод давления; 3 – свод обрушения; 4 – несущий свод;

5 – граница слоя слабого неустойчивого грунта; 6 – обделка тоннеля

Нормативная равномерно распределенная вертикальная нагрузка:

q_n =

где  - удельный вес грунта, кН/м³.

Нормативная равномерно распределенная по высоте горизонтальная нагрузка:

p_n =

где ξ_а – коэффициент активного бокового давления грунта:

ξ_а =

3.2. Гидростатическое давление

В данном курсовом проекте грунтовые условия в частности уровень грунтовых вод h_ω и коэффициент фильтрации k_ф позволяют не учитывать гидростатическое давление при статическом расчете обделки, при условии выполнения определенных мероприятий по понижению УГВ.

Для понижения УГВ в курсовом проекте предусмотрены две дренажные трубы диаметром (d = 0,3 м) расположенные по подошве обделки, но не включенные в ее состав. Трубы имеют перфорацию для приема грунтовых вод внутрь самих труб.

3.3. Определение расчетных значений нагрузок

При расчете тоннельных обделок по первой группе предельных состояний (на прочность и устойчивость обделки, и прочность стыков сборных обделок) расчетные нагрузки определяют путем умножения нормативных значений на коэффициенты надежности по нагрузке

q =

p =

где _f – коэффициент надежности по нагрузке.