Диссертация (1173128), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Второе слагаемое сопротивления И',р в формуле (2.4), зависящее от сцепления на контакте со, учитывается не всегда. При продавливании в несвязных 19~Р ~ ~0 При его нарушении в формулу для определения сопротивления продавливания (2.4) вместо коэффициента трения го подставляется тангенс угла внутреннего трения грунта 1ду, а сцепление на контакте со заменяется сцеплением с грунта. При продавливании скольжение на контакте носит характер статического песчаных грунтах им можно пренебречь.
В связных глинистых грунтах сцепление способно привести к существенному росту сил сопротивления. В этих условиях необходимо различать трение покоя и трение скольжения. В состоянии покоя сопротивление сдвигу возрастает в сравнении с процессом скольжения из-за усиления адгезионных связей между обделкой и окружающим грунтом. В практике строительства используется технологический прием уменьшения сопротивления продавливанию во время длительных перерывов в работе, состоящий в периодических проталкиваниях обделки на небольшие расстояния. Такое средство препятствует восстановлению нарушенных адгезионных связей и сводит сцепление на контакте к минимальной величине.
Необходимость учета сцепления с0 должна анализироваться в каждом конкретном случае. Однако вопрос количественной оценки сил сцепления связного грунта и обделки тоннеля нуждается в дальнейших исследованиях. Таким образом, усилие продавливания тоннеля в большой степени зависит от характеристик трения на контакте — от сцепления и от коэффициента трения. Чтобы повысить надежность и точность расчета усилия продавливания, необходимо при проектировании проводить детальные инженерно-геологические изыскания для более полного выявления геологического строения грунтовой толщи и дополнительно к обычным измерениям физико-механических свойств грунта определять характеристики трения для каждого вида грунта, залегающего на участке продавливания.
2.1.3. Определение лобового сопротивления Существуют три методики определения лобового сопротивления внедрению ножевой части тоннельной секции в грунт: аналоговая, экспериментальная и расчетно-теоретическая [7, 16, 181. Аналоговая методика базируется на результатах накопленного опыта работ по продавливанию тоннелей в сходных (аналогичных) условиях. Получаемые оценки по большей степени приблизительные и не отличаются высокой точностью. И'л.с 5н.стлп (2.10) где он, — площадь поверхности торца ножевой секции со стороны вреза, м; т — удельное лобовое сопротивление грунта на срез, кН!м; т = 4йс~; й, — предел прочности грунта на сжатие, кН~м; п — коэффициент надежности, п = 2.
При этом используются опытные данные, не учитывающие многие факторы, оказывающие влияние на итоговую величину лобового сопротивления, что искажает реальную ситуацию. Согласно теории предельного равновесия грунтовой среды, в основе которой лежит критерий прочности Мора — Кулона, равновесие грунтового 50 Экспериментальная методика предусматривает натурные измерения усилий, возникающих при продавливании ножевой части тоннельной секции (осуществлено на Московском метрополитене при строительстве пешеходного тоннеля под насыпью железной дороги у ст.
«Ботанический сад»). Усилия продавливания измеряют с помощью датчиков, размещенных в зоне сопряжения ножевой части с обделкой тоннеля. Применяют также физическое моделирование с исследованием объемной модели на стенде и пересчетом результатов измерений на основе положений теории подобия. Расчетно-теоретическая методика предусматривает один из двух следующих подходов: 1) расчет лобового сопротивления внедрению ножевой части тоннельной секции в грунт на основе удельных значений, полученных экспериментально в процессе опытов; 2) применение в расчете фундаментальных теоретических положений взаимодействия строительного оборудования, сооружаемого объекта и грунтового массива. В случае использования удельного сопротивления расчет лобового сопротивления й'л, можно определить по формуле 121) массива на произвольной элементарной площадке сохраняется при условии [13, 17, 46, 58, 59, 601 ~т„~ < п„19ср+ с, (2.11) где т„и а„— нормальная и касательная составляющие напряжения Р соответственно; 1дд — угол внутреннего трения грунта; с — удельное сцепление.
Условие предельного равновесие имеет вид ~т„~ = о„1ц<р+ с. (2.12) 51 Предполагается, что это равенство в случае ПНС удовлетворяется в каждой точке грунтового массива указанной зоны. Решением задач предельного равновесия занимались ученые Белзецкий С.И., Крей Г., Герсеванов Н.М., Пузыревский Н.П., Фелениус В., Прокофьев И.П., Безухов Н.И., исходя из следующих допущений [38, 971: 1) образование поверхности сдвига (скольжения) части массива грунта; 2) образование элементарной площадки в каждой точке зоны сдвига грунта с соблюдением условия предельного равновесия, формирование поверхности скольжения и их сетки.
Окончательный вид этой теории придал в 1939 году В.В. Соколовский [52, 531, составивший общие дифференциальные уравнения для случая плоского предельного напряженного состояния (ПНС) и предложивший приближенный численный метод для их решения, позволяющий охватить всю совокупность основных практических задач для предельного равновесия грунта. Очередным шагом, способствовавшим развитию теории равновесия грунтовой среды, стало предложенное В.Г. Березанцевым [41 решение осесимметричной задачи ПНС.
Применительно к задачам тоннелестроения в России проблему ПНС грунтов первым рассмотрел Н.А. Цытович, решая задачу о лобовом Р2 = к '1йя+ %~+ йь+ Р 0) (2.13) где к — коэффициент надежности; Л~ — усилия внедрения козырька ножевой части, кН; Я~ — усилия внедрения лотка ножевой части, кН; Нь — усилия внедрения вертикальных элементов ножевой части, кН; Я вЂ” давление в рабочем забое для поддержания давления в грунте и удерживания его от обрушения внутри тоннеля, кН!м~; Š— площадь забоя, м~.
52 сопротивлении герметичному щитовому агрегату, движущемуся в неустойчивом водоносном грунте [381. Широкие исследования и разработку методик расчета лобового сопротивления движению проходческого щита вели В.П. Самойлов и Е.А. Демешко [19, 20, 43, 441. Для определения величины лобового усилия, возникающего при продвижении ножевого кольца в сыпучих грунтах, разработана методика, изложенная в работах [18, 201. Эта методика дала хорошие результаты применительно к задачам расчета домкратной станции в случае проходческого щита круглого очертания. Но ее нельзя применять в расчетах прямоугольного щита вследствие имеющего место при этом специфического характера ПНС грунта. Исследование сопротивления в забое для расчетов прямоугольных крупногабаритных секций обделки тоннеля выполнено Г.В. Мосоловым [381.
Лобовое усилие Р~ разделяется на усилие внедрения козырька ножевой части, усилие внедрения лотка ножевой части, усилие внедрения вертикальных элементов ножевой части и давление пригруза, прикладываемое вручную, механически или сжатым воздухом в рабочем забое для поддержания давления в грунте и удерживания его от обрушения внутри тоннеля (рисунок 2.1), рассчитанное по формуле: Рисунок 2.1. Конструкция головной секции ножевой части для продавливания крупногабаритных секций: 1 — клиновидный ножевой элемент (козырек); 2— клиновидный ножевой элемент (боковые стены); 3 — горизонтальная перегородка; 4 — вертикальные перегородки; 5 — клиновидный ножевой элемент (лоток) 2.2. Методы определения деформаций поверхности земли при строительстве тоннелей методом продавливания 2.2.1.
Общие положения Продавливание тоннеля сопровождается деформациями грунта в массиве и дневной поверхности, и если их не ограничить, результатом может стать повреждение соседних сооружений (как под землей, так и на поверхности) [33, 82, 94, 108). Указанные деформации есть результат множества факторов, в том числе инженерно-геологические условия, местоположение тоннеля по глубине, технология строительства и др. Эти деформации образуют три группы: деформации перед забоем и над ним (рисунок 2.2, а), деформации параллельно оси тоннеля (рисунок 2.2, 6) и деформации, связанные с изменением геометрии обделки тоннеля (рисунок 2.2, в).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
