Примечания.

1. Нумерация участков и колец обделки- по ходу километров;

2. Длина кольца - 10 метров обделки;

3. L - длина развития дефекта (м);

4. δ - ширина раскрытия трещины (мм);

5. А - площадь развития дефекта (м²);

6. h — глубина развития дефекта (сколы, раковины) (см);

7. Обводненность оценивалась по 12-ти бальной шкале, где:

1 балл - сухо; 2-4 балла - влажно; 5-7 баллов - мокро; 8-10 баллов - капеж; 11-12 баллов – течь

Указаны в деформационной ведомости неисправности также приведены на её развёртке (Приложение А).

3.2. Габаритность

Рисунок 3.2 Негабаритность тоннеля

Вывод по разделу (оценка технического состояния).

1. Тоннель не соответствует габариту приближения строения «С»

2. Категория по ремонтопригодности - категория.

3. По всему периметру тоннельной обделки множество трещин, что требует полную замену обделки.

4. Наличие течей и обводненности в тоннеле затрудняет его эксплуатацию в осенне–зимний период.

По выводу раздела подводим итог, тоннелю требуется выполнение ремонто-восстановительные работы уровня реконструкция.

4. Проектирование новой тоннельной обделки.

Новая тоннельная обделка представлена на рисунке 4.1

Рисунок 4.1. Проектируемая тоннельная обделка

5.Определение нагрузок действующие на тоннельную обделку

Для определения нагрузок были выбраны характерные сечения тоннеля:

1. В крепости породы f=2, когда свод обрушения образуется.

2. В крепости породы f = 3, когда свод обрушения образуется.

3. В крепости пород f = 0,8, когда свод обрушения не образуется (портальные участки тоннеля длинной от 20 – 30 м).

5.1. Определение вертикальных и горизонтальных расчетных нагрузок в крепости f = 2

Исходные данные для расчета нагрузок:

• Крепость породы: f = 2

• Кажущийся угол внутреннего трения: ϕ^к = 63 град.

• Удельный вес грунта: ɣ = 24 кН/м³

Схема действующих нагрузок на тоннельную обделку приведена на рисунке 5.1

Рисунок 5.1 Схема нагрузок

Расчеты производятся согласно пункту [7]

Нормативные равномерно распределенные нагрузки: вертикальную - и горизонтальную - , кН/м , в условиях сводообразования определять по формулам:

; (5.1)

, (5.2)

где - высота свода обрушения над верхней точкой обделки, м (рисунок 5.1);

ɣ - нормативный удельный вес грунта, кН/м ;

h - высота выработки, м;

ϕ^к – кажущийся угол внутреннего трения грунтового массива в пределах сечения тоннельной обделки, градус.

Высоту свода обрушения над верхней точкой обделки в условиях сводообразования (рисунок 5.1) для нескальных необводненных грунтов определять по формуле:

, (5.3)

где - величина пролета свода обрушения, определяемая по формуле

; (5.4)

- коэффициент крепости;

- величина пролета выработки, м

Расчет:

,

,

,

,

Для нахождения расчетных нагрузок, необходимо домножить нормативные нагрузки на коэффициент надежности.

, (5.5)

, (5.5)

;

5.2. Определение вертикальных и горизонтальных расчетных нагрузок в крепости f = 3

Исходные данные для расчета нагрузок:

• Крепость породы: f = 3,

• Кажущийся угол внутреннего трения: ϕ^к = 71 град.,

• Удельный вес грунта: ɣ = 24 кН/м³;

Порядок расчета производится аналогично п.5.1.

Расчет:

,

,

,

,

;

5.3. Определение вертикальных и горизонтальных расчетных нагрузок в крепости f = 0,8 (Южный портал)

Исходные данные для расчета нагрузок:

• Крепость породы: f = 0,8,

• Кажущийся угол внутреннего трения супеси: ϕ^к = 38 град.,

• Кажущийся угол внутреннего трения аргиллита: ϕ^к = 71 град.,

• Удельный вес глины: ɣ_с = 18 кН/м³,

• Удельный вес аргиллита: ɣ_а = 24 кН/м³,

• Мощность супеси (глины): h_c = 2,76м,

• Мощность аргиллита: h_а = 4,88м;

Схема действующих нагрузок на тоннельную обделку приведена на рисунке 5.2

Рисунок 5.2. Схема действующих нагрузок

Расчеты производятся согласно пункту [7]

В неустойчивых грунтах, в которых сводообразование невозможно (водонасыщенные несвязные и слабые глинистые грунты), нагрузки принимать с учетом давления всей толщи грунтов над тоннельным сооружением. Нормативную вертикальную и горизонтальную нагрузки и , кН/м , определять в таких случаях по формулам:

, (5.6)

; (5.7)

где - нормативный удельный вес грунта соответствующего слоя напластования, кН/м ,

- толщина соответствующего слоя напластования, м,

- число слоев напластований,

к - кажущийся угол внутреннего трения грунтового массива в пределах сечения тоннельной обделки, градус;

Расчетные нагрузки находятся аналогично п.5.2.

;

5.4. Определение вертикальных и горизонтальных расчетных нагрузок в крепости f = 0,8 (Северный портал)

Исходные данные для расчета нагрузок:

• Крепость породы: f = 0,8,

• Кажущийся угол внутреннего трения супеси: ϕ^к = 38 град.,

• Кажущийся угол внутреннего трения алевролита: ϕ^к = 71 град.,

• Удельный вес глины: ɣ_с = 18 кН/м³,

• Удельный вес алевролита: ɣ_а = 25 кН/м³,

• Мощность супеси (глины): h_c = 2,98м,

• Мощность алевролита: h_а = 4,66м;

Расчет производится аналогично п.5.3.

;

Результаты по расчету нагрузок занесены в таблицу 5.1

Таблица 5.1. Вертикальные и горизонтальные нагрузки

Крепость породы (сводообразование)		Вертикальное давление			Горизонтальное давление
f=0,8 Свод не образуется	Северный портал	170,14	1,1	187,154	12,54	1,2	15,048
	Южный портал	166,8	1,1	183,48	11,83	1,2	14,196
f = 2		66	1,6	105,6	7,75	1,2	9,3
f = 3		40,08	1,6	64,13	3,28	1,2	3,94

6. Расчет тоннельной обделки

Расчет тоннельной обделки подковообразного очертания производится по предельным состояниям на основе методов строительной механики, теории упругости и механики грунтов, а также с учетом инженерно-геологических особенностей горных пород, прорезаемых тоннелем.

6.1. Составление исходных данных для расчета

Исходные данные для нахождения нагрузок, действующие на тоннельную обделку, представлены в таблице 6.1

Таблица 6.1. Исходные данные для расчета

Исходные параметры		Величина
Коэффициент крепости породы (f)		0,8	2
Угол внутреннего трения ϕк (град)		38	63
Удельный вес грунта кН/м3		18	24
Коэффициент отпора за стеной Кс кН/м3		40000	240000
Коэффициент отпора под подошвой Кп кН/м3		92829	556975
Ширина выработки В, м		7,3
Высота выработки Н, м		8,55
Коэффициент условия работы горного массива Кр		1,0	1,0
Модуль упругости материала В30		32500000
Глубина залегания, м	hc	2,76	22
	hа	4,88	14
Всего		7,64	36
Количество расчетных сечений		8

Исходные данные координат сечений взяты по чертежу (Рис. 6.1)

Рис.6.1. Координаты сечений

Координаты и толщины обделки представлены в таблице 6.2.

Таблица 6.2. Координаты и толщина обделки

№ точек	х (м)	у (м)	Н (м)	(град.)
0	0	0	0,55	0
1	1,227	0,233	0,545	27
2	2,199	1,021	0,6	47
3	2,874	2,075	0,638	65
4	3,205	3,286	0,656	81
5	3,311	4,534	0,642	89
6	3,282	5,785	0718	93
7	3,192	7,032	0,918	97
8	3,041	8,248	1,182	90

6.2. Результаты расчета

Для породы крепостью f = 2