поясняк (1204466), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Примечания. f – коэффициент крепости по М. М. Протодьяконову; γ – объемная масса горной породы или грунта; φк – угол внутреннего трения; Ку – удельный коэффициент упругого отпора; Кс – коэффициент упругого отпора за стеной обделки
4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТОННЕЛЬНЫХ ОБДЕЛОК
4.1 Назначение размеров тоннельной обделки
Форма и размеры транспортного тоннеля определяются заданными габаритами приближения строений или конструкций, инженерно-геологическими и гидрогеологическими условиями.
В задании на выполнение дипломного проекта необходимо запроектировать обделку двухпутного железнодорожного тоннеля.
Габарит двухпутного железнодорожного тоннеля «С» приведен на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 – Габарит приближения строения
двухпутного железнодорожного тоннеля
Тоннель находится на прямом участке пути, следовательно уширение габарита не требуется.
Между внутренним контуром обделки и угловыми точками габарита должны быть обеспечены зазоры, препятствующие появлению негабаритности. Эти зазоры должны приниматься в зависимости от крепости породы. Для пород с коэффициентом крепости по Протодьяконову М.М. f=0,8 и f=4,0 величину зазора принимаем 10 см, для пород с коэффициентом крепости f=6,0 и f=9,0 принимаем 15 см.
По внутреннему очертанию обделка должна быть однотипной на всей длине тоннеля, что способствует стандартизации механизмов, опалубки и оборудования
Толщина первого типа обделки в замковом сечении принимается равной 45 см, а второго – 35 см. Она зависит от класса бетона и коэффициента крепости породы по Протодьяконову М.М. В условной пяте, стене и по обрезу фундамента толщина обделки принимается равной толщине в замке, умноженной на соответствующие коэффициенты, толщины остальных сечений тоннельной обделки сведены в таблице 4.1. Конструкция обделок приведена на рисунках 4.2. – 4.3.
Таблица 4.1 – Толщина обделки в различных сечениях
| Тип тоннельной обделки | Толщина обделки в см | ||||
| Замковое сечение | Условная пята свода | Стена | Обрезу фундамента стены | Подошва фундамента стены | |
| Тип 1 | 45 | 65 | 74 | 115 | 84 |
| Тип 2 | 35 | 60 | 69 | 110 | 79 |
Рисунок 4.2 – Конструкция тоннельной обделки тип I и I-а
Рисунок 4.3 – Конструкция тоннельной обделки тип II
4.2 Определение нагрузок, действующих на тоннельную обделку
Нагрузки, действующие на тоннельную обделку, определяются в соответствии с [2].
Моделирование напряженно деформированного состояния обделок выполнялось при воздействии основного сочетания нагрузок:
– горное давление;
- собственный вес обделки.
Также при моделировании работы тоннельной обделки принималось во внимание, что она упруго взаимодействует с окружающими ее горными породами.
Схема к определению величины горного давления на основании гипотезы М.М. Протодьяконова приведена на рисунке 4.4.
Рисунок 4.4 – Схема определения горного давления по
гипотезе М. М. Протодьяконова
Пролёт свода обрушения определяется по формуле:
Высота свода обрушения для не скальных пород определяется по формуле:
где f – крепость породы по М. М. Протодьяконову, f=0,8.
В расчёте вертикальное и горизонтальное горное давление принимается равномерно распределённым и определяется формуле:
- вертикальное горное давление:
где 
- удельный вес породы, 
- горизонтальное горное давление:
Определение расчётных нагрузок.
Для определения расчётных нагрузок вертикального и горизонтального горного давления необходимо нормативную нагрузку умножить на коэффициент надежности:
Высота свода обрушения для скальных пород определяется по формуле:
где R– предел прочности грунта на сжатие в “куске”, МПа;
d– коэффициент, учитывающий влияние трещиноватости массива,
принимаем из [2].
Для породы по М. М. Протодьяконову, f=4,0, R=40 МПа и d=1.
Вертикальное и горизонтальное горные давления будут равны соответственно:
Все расчеты по определению горного давления сведены в таблицу 4.2.
Таблица 4.2 – Определение горного давления
| Порода | Коэффи-циент крепости f | Вертикальное горное давление | Горизонтальное горное давление | |||||||
| qн, кН/м2 | γf | qр, кН/м2 | pн, кН/м2 | γf | pр, кН/м2 | γf | pр, кН/м2 | |||
| Раздробленный песчаник с супесью и гравелисто-галечниковым заполнителем | 0,8 | 243,8 | 1,4 | 341,32 | 75,03 | 1,2 | 90,4 | 0,8 | 60,03 | |
| Песчаник трещиноватый | 4 | 36,883 | 1,6 | 59,012 | 1,98 | 1,2 | 2,38 | 0,8 | 1,59 | |
| Песчаник плотный | 6 | 24,031 | 1,6 | 38,45 | 0,75 | 1,2 | 0,91 | 0,8 | 0,60 | |
| Окварцованный сланец | 9 | 19,405 | 1,6 | 31,048 | 0,36 | 1,2 | 0,43 | 0,8 | 0,29 | |
4.3 Составление исходной информации для расчета тоннельной обделки на ЭВМ
Для расчёта тоннельной обделки на ЭВМ необходимо подготовить следующие исходные данные:
- глубина заложения тоннеля;
- коэффициент крепости породы по М. М. Протодьяконову –f;
- угол внутреннего трения породы - φ;
- удельный вес породы - γ;
- коэффициент упругого отпора за стеной обделки (Кс) и под подошвой (Кп);
- ширина выработки – В;
- коэффициент условий работы горного массива – Кр;
- модуль упругости материала, из которого изготовлена тоннельная обделка – Е;
- координаты центров тяжести;
- толщина расчётных сечений тоннельной обделки.
Для определения координат центров тяжести расчётных сечений и толщины тоннельной обделки в этих сечениях необходимо начертить тоннельную обделку и разбить её на конечные элементы.
Определённые заданием и расчётно–графическим путём исходные данные, удобно оформить в виде таблиц 4.3-4.5.
Таблица 4.3 – Исходные данные задачи
| Исходные параметры | Тип горной породы | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| Коэффициент крепости породы f | 0.8 | 4 | 6 | 9 |
| Угол внутреннего трения породы, град | 39 | 76 | 81 | 84 |
| Удельный вес грунта , кН/м3 | 20 | 22 | 23 | 26 |
| Коэффициент отпора за стеной Кс , кН/м3 | 101695 | 525425 | 2033900 | 3050850 |
| Коэффициент отпора под подошвой Кп , кН/м3 | 311375 | 1608325 | 6225775 | 9338650 |
| Ширина выработки В, м | 11,3 | 11,3 | 11,2 | 11,2 |
| Количество расчетных точек обделки | 8 | 8 | 8 | 8 |
| Коэффициент условий работы грунтового массива Кр | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Модуль упругости материала Е*103, кПа | 32500 | 32500 | 32500 | 32500 |
Таблица 4.4 – Координаты и толщина обделок I и I-А типа
| Номера сечений | x, (м) | y, (м) | h, (м) | αi |
| 0 | 0 | 0 | 0,45 | 0 |
| 1 | 1,54 | 0,24 | 0,45 | 22 |
| 2 | 2,99 | 0,95 | 0,45 | 35 |
| 3 | 4,12 | 1,99 | 0,51 | 50 |
| 4 | 4.91 | 3,30 | 0,57 | 64 |
| 5 | 5,29 | 4,80 | 0,62 | 84 |
| 6 | 5,30 | 6,27 | 0,71 | 93 |
| 7 | 5,26 | 8.29 | 0.97 | 95 |
| 8 | 5,21 | 9.6 | 0.84 | 90 |
Таблица 4.5 – Координаты и толщина обделок II типа
| Номера сечений | x, (м) | y, (м) | h, (м) | αi |
| 0 | 0 | 0 | 0,35 | 0 |
| 1 | 1,54 | 0,23 | 0,35 | 21 |
| 2 | 2,98 | 0,94 | 0,35 | 34 |
| 3 | 4,11 | 1,98 | 0,42 | 49 |
| 4 | 4.90 | 3,29 | 0,50 | 63 |
| 5 | 5,28 | 4,79 | 0,57 | 83 |
| 6 | 5,29 | 6,21 | 0,65 | 92 |
| 7 | 5,25 | 8.22 | 0.87 | 94 |
| 8 | 5,20 | 9.5 | 0.79 | 90 |
Подковообразная тоннельная обделка рассчитывается как свод с пятами, упруго защемленными в породу, при этом можно считать, что благодаря значительным силам трения в подошве, пяты свода горизонтальных смещений не получают. Расчет ведется с учетом упругого отпора, который учитывается на той части контура облицовки, которая при деформации получает перемещение в сторону породы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
